CN102191372B - 提高金属锰电解液浸取率的组合式搅拌桨 - Google Patents

Abstract

提高金属锰电解液浸取率的组合式搅拌桨，该搅拌桨有若干层，它们均固定安装在与金属锰电解液的浸取槽同轴的搅拌轴上；每层搅拌桨的各个桨叶均为组合式桨叶，由靠近搅拌轴的刚性叶段和远离该搅拌轴的柔性叶段连接而成。本发明中的刚性叶段呈平板状，柔性叶段为一张柔性片或夹在该刚性叶段两侧的两张柔性片。其中，柔性叶段的尾端在必要时可以做成梳状。本发明组合式桨叶的柔性叶段，能够在矿浆中不停地作十分可靠的“横扫”性抖动。本发明在节省能源、并同时提高金属锰电解液浸取率的效果方面更加明显。在运用本发明时，对搅拌桨的层数、层间距、搅拌桨的刚性叶段长度之精确性要求也将极大的降低。因此，本发明还有综合成本显著降低的优点。

Description

提高金属锰电解液浸取率的组合式搅拌桨

技术领域

本发明涉及金属锰电解液浸取槽内的搅拌桨。

背景技术

在用电解方法生产电解金属锰（简称电解锰）的企业中，大多采用碳酸锰矿（菱锰矿）为原料，将它们制备成矿浆后装在浸取槽中以浸取电解液，然后进行电解。为保证浸取充分，在浸取槽中均设置有搅拌矿浆的搅拌桨。具体结构是，在浸取槽内设置一根与该浸取槽同轴的由电机带动其转动的搅拌轴，在搅拌轴上设置若干层均浸没在矿浆中的搅拌桨（搅拌桨的层数根据实际浸取槽的深浅确定）。在浸取金属锰电解液时，起动电机带动搅拌轴旋转，进而带动搅拌桨旋转而实现在搅拌状态浸取金属锰电解液。与没有用搅拌桨搅拌的浸取相比，其浸取率当然有所提高，但是，由于传统的搅拌桨均是刚性的，近70％的能量集中耗散在桨叶的尖端，从而在搅拌桨的尖端区域形成的流体湍流区。湍流区集中的能量需要靠搅拌器周围的流体运动来进行传递，也即，需要靠流体运动来进行传递矿浆内，刚性搅拌桨本身已经不能直接地对它们进行搅拌了。于是，在浸取槽中矿浆就有不少并没有被搅拌到的相对静止的区域（习称“死区”），在这些“死区”中，金属锰电解液的浸取率仍然不能提高，进而影响到整个浸取槽中金属锰电解液的浸取率。为提高浸取槽中金属锰电解液的浸取率，通常采用的方式是，或增加搅拌桨的层数、或延长搅拌桨的桨叶长度（让其尽量靠近浸取槽的内侧壁），或极大地提高电机的转速，或者兼而有之。这样做的结果，虽然能够提高一些浸取率，但均要增大能量（电力）的消耗。为克服传统搅拌桨的上述缺陷，申请号为2011100270191、名称为《提高金属锰电解液浸取率的搅拌桨》，提出了一种在每层搅拌桨（原有的）各个桨叶的外端，均固定悬挂上柔性带的搅拌桨构造。也即，当把原桨叶和柔性带合并在一起而作为一种“组合式桨叶”来看时，该组合式桨叶靠近搅拌桨轴的一侧仍然是刚性的（本说明书称其为“刚性叶段”），而远离搅拌桨轴一侧的却是柔性的（本说明书称其为“柔性叶段”）。该发明申请利用柔性带随着搅拌桨的旋转，在离心力的作用下而向上摆起来“横扫”“刚性叶段”并未直接搅拌到的矿浆，进一步的研究表明，它更主要是利用其柔性带在矿浆中不停地作“横扫”性的抖动，来破坏类似于“层流”环境之“死区”，以把更多的矿浆均搅动起来的。在克服传统（全为刚性的）搅拌桨的缺陷，以提高金属锰电解液浸取率方面，该专利申请的确取得了一定效果。然而，由于该申请在原有的各个桨叶的外端，固定悬挂上的仅仅是一条柔性带（即条状的柔性带），因此，它就存在过分柔软，不易抬起来“横扫”之不足，也即企图通过它的抖动来减小矿浆中的“死区”尚不十分理想的问题，或者说，在针对不同大小的浸取槽来设置该发明的组合式桨叶时，其搅拌桨的层数、层间距、搅拌桨刚性部分的长度等，仍然需要进行比较精确的计算、或进行次数相对较多的试验，才能取得比较好的效果。

发明内容

本发明的目的是，提供一种对搅拌桨的层数、层间距、搅拌桨刚性部分长度的精确性要求相对较低，且能够更进一步节省能源的提高金属锰电解液浸取率的组合式搅拌桨。

实现所述目的之方案是这样一种提高金属锰电解液浸取率的组合式搅拌桨，与现有技术相同的方面是，该搅拌桨有若干层，它们均固定安装在与金属锰电解液的浸取槽（5）同轴的搅拌轴（2）上（通常，该搅拌轴2或直接地或通过减速器，由电机1带动）；其中，每层搅拌桨的各个桨叶（3）均为组合式桨叶，由靠近搅拌轴（2）的刚性叶段（31）和远离该搅拌轴（2）的柔性叶段（32）连接而成。其改进之处是，所述刚性叶段（31）呈平板状，柔性叶段（32）为一张柔性片或夹在该刚性叶段（31）两侧的两张柔性片；该柔性片的厚度不小于1.0mm。

从方案中可以看出，本发明在现有的组合式桨叶的基础上，把现有的条状柔性带改进为有一定厚度的片状的柔性片了。也即并不需要像现有技术那样必须借助于离心力来让柔性带向上摆起才能“横扫”矿浆，该柔性叶段本身就能够在矿浆中不停地作十分可靠的“横扫”性抖动。因此，与现有技术相比较，本发明在节省能源、并同时提高金属锰电解液浸取率的效果方面更加明显。显然，在本发明这种结构下，对搅拌桨的层数、层间距、搅拌桨的“刚性叶段”长度之精确性要求也将极大的降低。因此，本发明还有综合成本显著降低的优点。

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1——本发明结构示意图；

图2——图1中一层搅拌桨的局部放大图。

具体实施方式

提高金属锰电解液浸取率的组合式搅拌桨（参考图1、2），该搅拌桨有若干层，它们均固定安装在与金属锰电解液的浸取槽（5）同轴的搅拌轴（2）上，该搅拌轴（2）由电机（1）带动；其中，每层搅拌桨的各个桨叶（3）均为组合式桨叶，由靠近搅拌轴（2）的刚性叶段（31）和远离该搅拌轴（2）的柔性叶段（32）连接而成。在本发明中，所述刚性叶段（31）呈平板状，柔性叶段（32）为一张柔性片或夹在该刚性叶段（31）两侧的两张柔性片；该柔性片的厚度不小于1.0mm。

通过对本发明有益效果的了解，本领域技术人员一定清楚，该柔性片的厚度是应当有上限的，当然，这应当根据不同大小的浸取槽，相应的搅拌桨的层数、层间距、搅拌桨刚性部分的长度等因素确定，其具体厚度显然应当以其柔性叶段32能够在矿浆中不停地作十分可靠的抖动为度；过薄和过厚，抖动效果均不理想。

根据上述披露，本领域技术人员在仅仅只通过有限的常规试验情况下，就能够根据不同浸取槽的具体规格，原有搅拌桨（或专为本发明方案设置的搅拌桨之刚性叶段）来确定柔性叶段（32）的宽度及其相对长度了。

作为举例，下面将披露效果较好的参数。

进一步讲，所述柔性叶段（32）的宽度与刚性叶段（31）的宽度相等。

在这种情况下，既容易保证柔性叶段32有足够的“横扫”宽度，又能保证该柔性叶段32与刚性叶段31之间的连接强度——通常用胶粘，再加螺栓固定。显然，在用螺栓固定时，还应当根据需要、或为更加牢固之目的，加上垫圈性质的垫板或压板（由于显见，图中未画）。

更进一步讲，所述柔性叶段（32）的长度为搅拌桨直径（即由组合式桨叶3外端所确定的直径）的1/10～1/4。

显然，在实际运用本发明时，该柔性叶段32的长度应当以整段柔性叶段32（指没有与刚性叶段31重叠的部分，即柔性片材料长度减去该重叠部分长度的部分）均能较好抖动为度。本领域技术人员清楚，在实际运用时，其柔性叶段32的长度，应当根据不同浸取槽的具体规格，原有搅拌桨（或专为本发明方案设置的搅拌桨之刚性叶段）来确定；只是在搅拌桨直径的1/10～1/4之间选择较好。由于这种选择仅仅通过有限的常规试验即可确定的，故不详细介绍具体值了。

再进一步讲（重点参考图2），所述柔性叶段（32）对着浸取槽（5）侧壁的一端可以改进为梳状，其梳齿（321）数量为5～10颗，梳齿（321）形状为锥度为15～25°且其锥底相连的锥形。

由于矿浆存在阻力等的原因，在柔性叶段32对着浸取槽5侧壁的一端（简称“尾端”），其抖动的幅度将大大减弱。将其尾端再进一步地改进为梳状后，其抖动幅度就能重新恢复。于是，对全段柔性叶段32而言，就能更可靠地利用其抖动来搅动矿浆中的更多“死区”。显然，在实际运用时，梳齿321的具体数量，梳齿321锥度的具体度数，也应当根据不同浸取槽的具体规格，原有搅拌桨（或专为本发明方案设置的搅拌桨之刚性叶段）来确定。故仍不详细介绍具体值。本领域技术人员清楚，在实际情况下，其梳齿321顶端与两梳齿321之间的跟部，均应当倒圆角。

在本发明中，柔性片的材料，把柔性片粘接在刚性叶段31上的胶粘剂等，当然均要求不会与浸取槽内物质发生化学反应。例如，柔性片应选用（例如尼龙等）各种人造纤维编织的，其强度与耐酸耐腐蚀性均较好，且对浸取液的吸附能力较差的材料；胶粘剂可选用粘接强度较好，且耐酸耐腐蚀的804G胶粘剂或502胶粘剂等。

本发明已经通过了在生产现场进行中试的对比性验证。鉴于本发明所带来有益效果的机理，已经分析得相当清楚，故仅对中试时的一组参数进行介绍。

包括本发明所述刚性叶段31在内的对比验证的搅拌桨是完全相同的两层，刚性叶段31的宽度为120mm。其浸取槽直径为1.5 m，浸取槽高度为3.5 m，浸取槽为锥底。

本发明中柔性叶段32尾端未做成梳状（以下简称“方案Ⅰ”）的验证参数是：（由组合式桨叶3外端确定的）搅拌桨直径1.2 m；每一组合式桨叶3上构成柔性叶段32的，为夹在对应刚性叶段31两侧的两张，它们由尼龙线编织而成，其厚度为1.2mm、宽度与刚性叶段31相等，该柔性叶段32的长度为该搅拌桨直径的1/5；下层搅拌桨外端距离它在锥底上的投影0.75 m，搅拌桨层间距为1.5 m，矿浆最高液面高度3.1 m。

本发明中柔性叶段32尾端做成了梳状的（以下简称“方案Ⅱ”），其梳状部分参数是：梳齿321数量为8颗，梳齿321锥度为20°；其余所有参数与方案Ⅰ的相同。

对比用现有搅拌桨（以下简称“现有桨”）悬挂的条状柔性带，是直径约为8mm的尼龙绳，绳长以在矿浆中搅拌时不与浸取槽的侧壁和底部发生刮擦为准；尼龙绳下端头加箍有平均直径为20mm的橡胶球。

验证时，制备矿浆的碳酸锰矿粉为一次加工出来，每次试验均取1t。验证结果见表1和表2。

表1：金属锰电解液的浸取率均为80％时的耗电量对比验证

表2：转速均为250rpm时的金属锰电解液的浸取率对比验证

从表1中可以看出，在金属锰电解液的浸取率相同的情况下，本发明方案Ⅰ最多可降低能耗12.5％，本发明方案Ⅱ最多可降低能耗15.6％，且浸取时间均缩短了。

从表2中可以看出，在转速相同，能耗基本相当的情况下，本发明方案Ⅰ的金属锰电解液的浸取率从现有技术的平均87.5％提高到平均88.85％，本发明方案Ⅱ的金属锰电解液的浸取率从现有技术的平均87.5％提高到平均91.2％。

Claims (2)

1.提高金属锰电解液浸取率的组合式搅拌桨，该搅拌桨有若干层，它们均固定安装在与金属锰电解液的浸取槽（5）同轴的搅拌轴（2）上；其中，每层搅拌桨的各个桨叶（3）均为组合式桨叶，由靠近所述搅拌轴（2）的刚性叶段（31）和远离该搅拌轴（2）的柔性叶段（32）连接而成，其特征在于，所述刚性叶段（31）呈平板状，所述柔性叶段（32）为一张柔性片或夹在该刚性叶段（31）两侧的两张柔性片；该柔性片的厚度不小于1.0mm；所述柔性叶段（32）的宽度与所述刚性叶段（31）的宽度相等，柔性叶段（32）的长度为搅拌桨直径的1/10～1/4。

2.根据权利要求1所述提高金属锰电解液浸取率的组合式搅拌桨，其特征在于，所述柔性叶段（32）对着所述浸取槽（5）侧壁的一端呈梳状，其梳齿（321）数量为5～10颗，其梳齿（321）形状为锥度为15～25°且其锥底相连的锥形。

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