CN102861457B - 一种具有离心圆筒的澄清分离萃取槽 - Google Patents

一种具有离心圆筒的澄清分离萃取槽 Download PDF

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Abstract

本发明涉及湿法冶金萃取领域，具体涉及一种具有离心圆筒的澄清分离萃取槽。本发明的具有离心圆筒的澄清分离萃取槽包括混合槽和澄清槽，混合槽与澄清槽之间设有挡板，还包括一个离心圆筒，混合槽与澄清槽的体积比为1：（1~1.3），混合槽的中央设有混合槽搅拌轴和混合槽搅拌浆叶，离心圆筒装配在混合槽与澄清槽之间的挡板上，离心圆筒中央设有离心圆筒搅拌轴和离心圆筒搅拌桨叶。本发明的具有离心圆筒的澄清分离萃取槽采用离心力和重力耦合作用促进澄清分离，克服了传统箱式萃取槽仅靠重力进行澄清分离速度慢、效率低的缺陷，澄清分离萃取槽澄清槽体积缩小了10%，萃取效率提高10%以上。

Description

一种具有离心圆筒的澄清分离萃取槽
技术领域
    本发明涉及湿法冶金萃取领域，具体涉及一种具有离心圆筒的澄清分离萃取槽。
背景技术
近几年来，混合-澄清萃取槽发展迅速，围绕提高萃取效率，国内外从改进澄清萃取槽制作材料和内部结构等方面，设计出了许多不同的混合澄清萃取槽，如在澄清萃取槽内添加挡板，变单级为多级，改变澄清室形状等，但是目前针对萃取槽强化分离方面的研究多是从改变槽结构方面入手，这些方法都无法大幅度降低萃取槽的澄清槽体积，因而很难从根本上提高萃取效率。其中赵秋月、张廷安等在文献“搅拌对箱式混合澄清槽流动性能的影响”（《东北大学学报》，2012年04期）中提出在澄清槽增加搅拌装置，但只研究了低转速下的搅拌对两相分离的影响，未考虑离心搅拌对两相分离澄清的影响，也未涉及混合槽和澄清槽的的结构尺寸特征、搅拌桨位置、离心圆筒的设置及溢流口位置对促进相分离和澄清的影响规律，亦没有提及混合槽和澄清槽连接及工艺条件的匹配问题。
    由于稀土萃取后水相与有机相分离过程中仅依靠两相的密度差，因此推动力不足，导致两相分离时间过长，目前我国稀土生产企业使用的混合-澄清槽中单级的澄清槽与混合槽体积比大于2.5：1，由澄清室与混合槽体积比过大而导致的混合澄清槽总体积增大，会在生产过程中造成稀土存槽量大、生产效率降低等不利因素，这也成为了稀土工业中的瓶颈问题。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种具有离心圆筒的澄清分离萃取槽，目的是通过在澄清室内增加离心圆筒，使圆筒内两相经离心作用实现分离，分离后两相经澄清室在重力作用下进一步澄清分离，该高效澄清分离萃取槽通过离心场和重力场耦合作用强化两相分离过程，使澄清槽体积缩小1倍以上，萃取时间缩短60%以上，相当于单槽产能提高60%以上。
本发明的具有离心圆筒的澄清分离萃取槽包括混合槽和澄清槽，混合槽与澄清槽之间设有挡板，还包括一个离心圆筒，其中所述的混合槽与澄清槽的体积比为1：（1~1.3），混合槽的宽度为W1，上部设有混合槽有机相入口，下部设有混合槽水相入口，混合槽的中央设有混合槽搅拌轴和混合槽搅拌浆叶；澄清槽的宽度为W2，上部设有澄清槽有机相出口，下部设有澄清槽水相出口，所述的离心圆筒在澄清槽内，并装配在混合槽与澄清槽之间的挡板上，其直径D≤1/2 W2，离心圆筒中央设有离心圆筒搅拌轴和离心圆筒搅拌桨叶；在离心圆筒靠近挡板一侧设有溢流口，溢流口中心距槽底部的高度h为槽中液面高度H的1/4~2/3倍，离心圆筒的顶部设有轻相出口，底部设有重相出口，其中轻相出口的半径r1≤4/5倍的离心圆筒半径r，重相出口的半径r2＞4/5倍的离心圆筒半径r。
其中，所述的混合槽搅拌桨叶垂直方向距槽底部距离L1为混合槽中液面高度H的0.01~0.1倍，其直径d1为1/4~1/2倍的混合槽宽度W1，搅拌转速在100~1500rpm之间连续调节。
所述的离心圆筒搅拌桨叶为轴向流桨，垂直方向距离心圆筒底部距离L2为离心圆筒高度H1的1/20~1/2倍，其直径d2为1/6~1/2倍的离心圆筒直径D，搅拌转速可在500～3000rpm范围内连续调节。
采用本发明的具有离心圆筒的澄清分离萃取槽进行萃取的过程是：有机相和水相分别经混合槽有机相入口和混合槽水相入口，流入混合槽，在混合槽内经搅拌混合均匀，后经溢流口进入澄清槽的离心圆筒内，在离心圆筒内，经离心搅拌作用两相分离，水相和有机相分别经重相出口和轻相出口流至澄清槽，在澄清槽内经重力作用再次澄清后分离。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明的具有离心圆筒的澄清分离萃取槽采用离心力和重力耦合作用促进澄清分离，克服了传统箱式萃取槽仅靠重力进行澄清分离速度慢、效率低的缺陷，其中，混合槽采用具有高效混合功能的组合桨型，澄清室设有离心圆筒及高效离心搅拌系统，通过调整搅拌工艺条件，大大强化了萃取分离效率，尤其是澄清分离效率。带强化澄清装置高效澄清分离萃取槽与传统的箱式萃取槽相比，澄清槽体积缩小1.2倍以上，萃取效率提高60%以上。与不具有离心圆筒仅带离心搅拌的澄清槽相比，本发明的具有离心圆筒的澄清分离萃取槽澄清槽体积缩小了10%，萃取效率提高10%以上。
附图说明
图1是本发明的具有离心圆筒的澄清分离萃取槽的结构示意图；
其中：1：混合槽有机相入口；2：混合槽搅拌桨叶；3：混合槽；4：混合槽水相入口；5：混合槽搅拌轴；6：离心圆筒搅拌轴；7：离心圆筒搅拌桨叶；8：澄清槽有机相出口；9：澄清槽；10：澄清槽水相出口；11：溢流口；12：轻相出口；13：离心圆筒；14：重相出口。
具体实施方式
本发明的具有离心圆筒的澄清分离萃取槽结构如图1所示，包括混合槽3和澄清槽9，混合槽3与澄清槽9之间设有挡板，还包括一个离心圆筒13，其中所述的混合槽3与澄清槽9的体积比为1：（1~1.3），混合槽3的宽度为W1，上部设有混合槽有机相入口1，下部设有混合槽水相入口4，混合槽3的中央设有混合槽搅拌轴5和混合槽搅拌浆叶2；澄清槽9的宽度为W2，上部设有澄清槽有机相出口8，下部设有澄清槽水相出口10，所述的离心圆筒13在澄清槽9内，并装配在混合槽3与澄清槽9之间的挡板上，其直径D≤1/2 W2，离心圆筒13中央设有离心圆筒搅拌轴6和离心圆筒搅拌桨叶7；在离心圆筒13靠近挡板一侧设有溢流口11，溢流口11中心距槽底部的高度h为槽中液面高度H的1/4~2/3倍，离心圆筒13的顶部设有轻相出口12，底部设有重相出口14，其中重出口14的半径r1≤4/5倍的离心圆筒13半径r，轻相出口12的半径r2＞4/5倍的离心圆筒13半径r。
其中，所述的混合槽搅拌桨叶2垂直方向距槽底部距离L1为混合槽3中液面高度H的0.01~0.1倍，其直径d1为1/4~1/2倍的混合槽3宽度W1，搅拌转速在100~1500rpm之间连续调节。
所述的离心圆筒搅拌桨叶7为轴向流桨，垂直方向距离心圆筒13底部距离L2为离心圆筒13高度H1的1/20~1/2倍，其直径d2为1/6~1/2倍的离心圆筒13直径D，搅拌转速可在500～3000rpm范围内连续调节。
采用本发明的具有离心圆筒的澄清分离萃取槽进行萃取的过程是：有机相和水相分别经混合槽有机相入口1和混合槽水相入口4，流入混合槽3，在混合槽3内经搅拌混合均匀，后经溢流口11进入澄清槽9的离心圆筒13内，在离心圆筒13内，经离心搅拌作用两相分离，水相和有机相分别经重相出口14和轻相出口12流至澄清槽9，在澄清槽9内经重力作用再次澄清后分离。
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
混合槽与澄清槽的体积比为1： 1，混合槽的宽度为200mm，澄清槽的宽度为200mm，离心圆筒在澄清槽内，其直径D=100mm，高H1=100mm,离心圆筒中央设有离心圆筒搅拌轴和离心圆筒搅拌桨叶，槽中液面高度为150mm，在离心圆筒靠近挡板一侧设有溢流口，溢流口中心距槽底部的高度h为100mm，离心圆筒的顶部设有轻相出口，底部设有重相出口，其中轻相出口的半径r1=40mm，重相出口的半径r2=45mm，所述的混合槽搅拌桨叶垂直方向距槽底部距离L1为15mm，其直径d1为50mm，搅拌转速为500rpm，所述的离心圆筒搅拌桨叶选用四斜叶桨，垂直方向距离心圆筒底部距离L2为50mm，其直径d2为50mm，搅拌转速为500rpm，此时测得的两相澄清时间3min，相夹带0.3%，效率提高60%以上。
 实施例2
混合槽与澄清槽的体积比为1：1.25，混合槽的宽度为200mm，澄清槽的宽度为250mm，离心圆筒在澄清槽内，其直径D=80mm，高H1=100mm,离心圆筒中央设有离心圆筒搅拌轴和离心圆筒搅拌桨叶，槽中液面高度为160mm，在离心圆筒靠近挡板一侧设有溢流口，溢流口中心距槽底部的高度h为40mm，离心圆筒的顶部设有轻相出口，底部设有重相出口，其中轻相出口的半径r1=30mm，重相出口的半径r2=35mm，所述的混合槽搅拌桨叶垂直方向距槽底部距离L1为1.6mm，其直径d1为100mm，搅拌转速为100rpm，所述的离心圆筒搅拌桨叶选用四斜叶桨，垂直方向距离心圆筒底部距离L2为8mm，其直径d2为14mm，搅拌转速为3000rpm，此时测得的两相澄清时间3min，相夹带0.25%，效率提高60%以上。
实施例3
混合槽与澄清槽的体积比为1：1.3，混合槽的宽度为200mm，澄清槽的宽度为260mm，离心圆筒在澄清槽内，其直径D=80mm，高H1=100mm,离心圆筒中央设有离心圆筒搅拌轴和离心圆筒搅拌桨叶，槽中液面高度为160mm，在离心圆筒靠近挡板一侧设有溢流口，溢流口中心距槽底部的高度h为80mm，离心圆筒的顶部设有轻相出口，底部设有重相出口，其中轻相出口的半径r1=30mm，重相出口的半径r2=35mm，所述的混合槽搅拌桨叶垂直方向距槽底部距离L1为8mm，其直径d1为75mm，搅拌转速为1000rpm，所述的离心圆筒搅拌桨叶选用四斜叶桨，垂直方向距离心圆筒底部距离L2为4mm，其直径d2为20mm，搅拌转速为1500rpm，此时测得的两相澄清时间3min，相夹带0.5%，效率提高60%以上。
实施例4
混合槽与澄清槽的体积比为1：1.3，混合槽的宽度为200mm，澄清槽的宽度为260mm，离心圆筒在澄清槽内，其直径D=80mm，高H1=100mm,离心圆筒中央设有离心圆筒搅拌轴和离心圆筒搅拌桨叶，槽中液面高度为160mm，在离心圆筒靠近挡板一侧设有溢流口，溢流口中心距槽底部的高度h为80mm，离心圆筒的顶部设有轻相出口，底部设有重相出口，其中轻相出口的半径r1=30mm，重相出口的半径r2=35mm，所述的混合槽搅拌桨叶垂直方向距槽底部距离L1为8mm，其直径d1为75mm，搅拌转速为1000rpm，所述的离心圆筒搅拌桨叶选用四斜叶桨，垂直方向距离心圆筒底部距离L2为4mm，其直径d2为20mm，搅拌转速为1200rpm，此时测得的两相澄清时间3min，相夹带0.55%，效率提高60%以上。

Claims (4)

1.一种具有离心圆筒的澄清分离萃取槽，包括混合槽和澄清槽，混合槽与澄清槽之间设有挡板，所述的混合槽与澄清槽的体积比为1：(1～1.3)，其特征在于还包括一个离心圆筒，其中混合槽的宽度为W1，上部设有混合槽有机相入口，下部设有混合槽水相入口，混合槽的中央设有混合槽搅拌轴和混合槽搅拌浆叶；澄清槽的宽度为W2，上部设有澄清槽有机相出口，下部设有澄清槽水相出口，所述的离心圆筒在澄清槽内，并装配在混合槽与澄清槽之间的挡板上，其直径D≤1/2W2，离心圆筒中央设有离心圆筒搅拌轴和离心圆筒搅拌桨叶，搅拌转速可在500～3000rpm范围内连续调节；在离心圆筒靠近挡板一侧设有溢流口，离心圆筒的顶部设有轻相出口，底部设有重相出口，所述的轻相出口的半径r1≤4/5倍的离心圆筒半径r，重相出口的半径r2＞4/5倍的离心圆筒半径r。
2.根据权利要求1所述的具有离心圆筒的澄清分离萃取槽，其特征在于所述的混合槽搅拌桨叶垂直方向距槽底部距离L1为混合槽中液面高度H的0.01～0.1倍，其直径d1为1/4～1/2倍的混合槽宽度W1，搅拌转速在100rpm～1500rpm之间连续调节。
3.根据权利要求1所述的具有离心圆筒的澄清分离萃取槽，其特征在于所述的离心圆筒搅拌桨叶为轴向流桨，垂直方向距离心圆筒底部距离L2为离心圆筒高度H1的1/20～1/2倍，其直径d2为1/6～1/2倍的离心圆筒直径D。
4.根据权利要求1所述的具有离心圆筒的澄清分离萃取槽，其特征在于所述的溢流口中心距槽底部的高度h为槽中液面高度H的1/4～2/3倍。
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Assignee: SHANDONG ZIBO FUSHAN ENTERPRISE GROUP CO., LTD.

Assignor: Northeastern University

Contract record no.: 2017210000007

Denomination of invention: Clarification and separation extracting tank with centrifugal cylinder

Granted publication date: 20150520

License type: Exclusive License

Record date: 20170328