CN104801228A - 一种自吸式混合器及其应用和一种硅铝质物料预脱硅方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自吸式混合器及其应用，包括腔体、混合器盖和物料输送管，物料输送管具有物料导入段、中间段和至少一个物料导出段，物料导出段位于混合器的混合区内并通过中间段与物料导入段连通，其中，每个物料导出段内各自设置有旋转轴以及至少一个导流元件，导流元件设置在旋转轴上并由旋转轴驱动旋转，导流元件用于引导填充在物料导出段内的物料进入混合区中。本发明还提供了一种硅铝质物料预脱硅方法。该自吸式混合器能够将物料贮存装置内的物料抽吸进入物料输送管并及时送入混合器的混合区中，实现清洁和定量进料。

Description

一种自吸式混合器及其应用和一种硅铝质物料预脱硅方法

技术领域

本发明涉及一种自吸式混合器及其应用，本发明还涉及一种硅铝质物料预脱硅方法。

背景技术

在粉煤灰提铝生产工艺中，粉煤灰首先需要与氢氧化钠溶液进行预脱硅反应。目前常规的预脱硅反应器为连续操作的搅拌釜式反应器，粉煤灰进料采用直接投料法、预混合法和压缩空气进料法。

直接投料法是利用人工或定量给料机，直接将粉煤灰原料由反应釜上方敞口区域投入到反应釜内进行反应。直接投料法存在粉尘飞扬、工作环境恶劣、对人体健康危害大等缺点；且投入灰料在坠入液相后，易结块、分散不均；此外，在天气干燥地区，投送粉料易与反应釜上方机械部件摩擦产生静电，导致爆炸隐患。

为避免上述问题，可在预脱硅反应器前设置一预混合器，将粉煤灰与氢氧化钠溶液迅速混合后，再通过排料管送入预脱硅反应器内进行反应。但采用预混合搅拌釜仍存在如何将粉煤灰送入预混合搅拌釜的问题；此外，物料在预混合搅拌釜内已开始反应，导致预脱硅反应时间控制不准确等问题；最后从投资角度来看，由于需增设预混合搅拌釜，将带来设备投资增加和运行费用增多的问题。

压缩空气进料法采用压缩空气，通过进料管将粉煤灰输送到反应器内，由于进料系统密闭，能很好避免粉尘飞扬等问题，但由于操作中进料管内易存在粉体节涌流，导致管路内压降不均，系统压力波动频繁，使得粉体进料不均，最终导致反应器操作不稳定，反应转化率降低。

在矿山浮选行业中，常采用气体自吸式浮选机进行选矿。这些浮选机一般采用主搅拌桨作为自吸桨，并在主搅拌桨外安装一空心套管作为吸气管。例如，董干国等（BF-T型浮选机在铁精矿提铁降杂工艺中的应用，矿冶，14（4）：20-22）公开了一种BF-T型浮选机，该浮选机（如图1所示）的工作原理为：当电机1驱动主轴2带动叶轮3旋转时，叶轮腔内的矿浆受离心力的作用向四周甩出，叶轮腔内产生负压，空气通过吸气管4吸入上叶轮腔；与此同时，叶轮下部的矿浆通过叶轮下锥盘中心孔吸入下叶轮腔内与空气混合，然后通过盖板5与叶轮之间的通道向四周甩出，其中一部分气液固混合物在离开盖板通道后，向浮选槽上部运动参与浮选过程。

但是，在矿山浮选行业中广泛使用的浮选机由于主搅拌桨直径大，浸没深度高、搅拌轴长、主搅拌桨与空心套管末端的混合齿间距小，导致主搅拌桨只能低速运转，以避免长轴晃动、搅拌桨与混合齿碰击和扭矩过大等情况发生。但是，搅拌转速低又必然导致产生的负压小，吸力有限，操作液位不能过高。因此，在矿山浮选行业中使用的浮选机不适用于粉煤灰的预脱硅反应。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的粉煤灰预脱硅方法存在的粉煤灰难以清洁并定量进料的技术问题，提供一种自吸式混合器，该自吸式混合器无需额外的混合装置即可清洁地将粉煤灰与碱液定量混合并进行反应。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种自吸式混合器，该自吸式混合器包括腔体、混合器盖和至少一个物料输送管，所述物料输送管用于将物料由物料贮存装置送入所述腔体的混合区中，所述物料输送管具有物料导入段、中间段和至少一个物料导出段，所述物料导入段用于连接物料贮存装置，所述中间段固定于所述混合器盖或腔体的内壁，所述物料导出段位于所述混合区内并通过所述中间段与所述物料导入段连通，其中，每个物料导出段内各自设置有旋转轴以及至少一个导流元件，所述导流元件设置在所述旋转轴上并由所述旋转轴驱动旋转，所述导流元件用于引导填充在所述物料导出段内的物料进入所述混合区中。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了所述自吸式混合器在将粉状固体物料与液体物料混合并任选进行反应中的应用。

根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种硅铝质物料预脱硅方法，该方法包括将为粉状的硅铝质物料与碱的水溶液混合并使硅铝质物料中的硅与碱反应，其中，所述混合和所述反应在本发明提供的自吸式混合器中进行。

本发明提供的自吸式混合器，使物料导入段的入口与物料贮存装置中的物料接触，在将液体物料置于该混合器的混合区内时，液体物料浸没物料导出段并进入物料输送管中与混合区内的液位高度平齐，此时开启导流元件，在导流元件的作用下，物料导出段中的液体物料向外流动，从而在物料导出段中形成负压，在该负压的作用下，物料贮存装置中的物料被抽吸进入导入段，进而通过中间段进入物料导出段，进入物料导出段的物料在导流元件的作用下进入混合区中。

本发明的自吸式混合器具有如下优点。

（1）物料贮存装置、混合器的进料管以及混合器可以形成一个封闭结构，能够有效地避免物料外泄，实现清洁进料。

（2）与在矿山浮选行业中使用的浮选机相比，本发明的自吸式混合器通过设置在物料导出段中的导流元件在物料导出段中形成驱动物流流动的负压，该导流元件旋转半径小，即使在高速下也能平稳运转，一方面能够稳定地产生更高的负压，获得足以将粉状固体物料送入混合器中的抽吸力，实现平稳进料；另一方面通过调节导流元件的运行状态能够获得预期的进料速率，实现定量进料。

（3）本发明的自吸式混合器的结构灵活，可以根据具体进料量以及进料的种类，设置多个物料输送管或在一个物料输送管上设置多个物料导出段。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1是在矿山浮选行业中使用的BF-T型浮选机的结构示意图。

图2是本发明的自吸式混合器的一种实施方式的结构示意图。

图3是图2所示的本发明的自吸式混合器的俯视图。

图4a用于说明本发明的自吸式混合器中，设置在物料输送管的物料导出段的侧壁上的开口。

图4b用于说明本发明的自吸式混合器中，设置在所述中间段位于混合区内的侧壁上的开口。

图5用于说明的本发明的自吸式混合器中的物料导出段的一种设置方式，在该图中，物料导出段为多个，且多个物料导出段分成至少两组，以物料在中间段内的运动方向为基准，各组沿中间段由下至上间隔设置。

图6用于说明本发明的自吸式混合器中的物料导出段的另一种设置方式，在该图中，物料导出段为多个，多个物料导出段分成一组，设置在中间段的底部，且各物料导出段以中间段为对称中心为对称设置。

图7是本发明的自吸式混合器的一种优选实施方式的结构示意图，在该优选实施方式中，物料导出段的轴线与中间段的轴线之间的夹角为大于90°且小于180°。

图8用于说明本发明的自吸式混合器中的物料导出段以中间段为对称中心为对称设置时的一种实施方式。

图9用于说明本发明的自吸式混合器中的物料导出段以中间段为对称中心为对称设置时的另一种实施方式。

图10用于说明本发明的自吸式混合器中的物料导出段以中间段为对称中心为对称设置时的又一种实施方式。

图11用于说明本发明的自吸式混合器中的物料输送管在腔体中的一种布置方式，在该图中，自吸式混合器设置有一根物料输送管。

图12用于说明本发明的自吸式混合器中的物料输送管在腔体中的另一种布置方式，在该图中，自吸式混合器设置有两根物料输送管。

附图标记说明

1：电机                        2：主轴

3：叶轮                        4：吸气管

5：盖板                        6：腔体

7：混合器盖                    81：物料导入段

82：中间段                     83：物料导出段

9：导流元件                    10：旋转轴

11：电机                       12：开口

13：冲洗机构                   14：主轴

15：搅拌元件

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图2和图3所示，根据本发明的自吸式混合器包括腔体6、混合器盖7和至少一个物料输送管。物料输送管用于将物料由物料贮存装置送入腔体的混合区中。

本文中，所述混合区是指物料进行混合的区域，在还需要使物料进一步进行反应时，该区域也可以被称为反应区。本文中，出于清楚的目的，即使物料还需要进一步进行反应，也将该区域称为混合区。

如图2所示，物料输送管具有物料导入段81、中间段82和至少一个物料导出段83。物料导入段81用于连接物料贮存装置（未示出），中间段82固定于混合器盖7或者固定于腔体6的内壁，物料导出段83位于混合区内并通过中间段82与物料导入段81连通。

如图2所示，每个物料导出段83内各自设置有旋转轴10以及至少一个导流元件9，导流元件9设置在旋转轴10上并由旋转轴10驱动旋转，导流元件9用于引导填充在物料导出段83内的物料进入所述混合区中。由于所述导流元件能够引导填充在物料导出段内的物料进入混合区，这样在将液体物料置于混合区中，并使物料导入段的出口与置于物料贮存装置中的另一种物料（可以为粉状固体物料、液体物料和气体物料中的至少一种）接触时，处于混合区内的部分液体物料进入物料输送管中并与混合区中的液位高度相同，此时如果启动导流元件，填充在物料导出段中的液体物料向混合区内运动，从而在物料导出段中形成负压（也就是形成压力降），在该负压的作用下，处于物料贮存装置中的物料被抽吸进入物料输送管继而进入混合区中。

所述导流元件在所述物料导出段内的位置没有特别限定，可以根据物料导出段的具体长度进行选择。

所述导流元件可以为各种能够实现上述功能的元件，例如：具有轴流推进作用的元件。优选地，所述导流元件为轴流型搅拌元件或轴流型叶轮。作为导流元件的轴流型搅拌元件的具体形式可以包括但不限于：轴流型搅拌桨、轴流型搅拌涡轮和轴流型螺带式搅拌桨中的一种或至少两种的组合。

可以采用常规方法来驱动所述旋转轴。如图1所示，旋转轴10的一端密封穿过腔体6的侧壁并延伸至自吸式混合器的外部，以与驱动装置10相连，从而带动导流元件9运转。所述旋转轴的一端与驱动装置相接，另一端则位于物料导出段内。位于物料导出段内的一端可以为自由端，也可以为固定端。从进一步提高导流元件的运转稳定性的角度出发，所述旋转轴的位于物料导出段内的一端优选为固定端。一般地，可以将旋转轴的位于物料导出段内的一端固定于物料导出段的侧壁。

可以通过常用的各种方法使旋转轴密封穿过腔体的侧壁。具体地，可以在腔体的内壁和外壁各设置至少一道密封，从而防止渗漏和腐蚀。所述密封可以为机械密封，也可以为密封垫密封，还可以为二者的组合。所述机械密封可以通过设置密封环而实现，所述密封环可以为静环和/或动环。所述密封垫可以为各种由耐化学腐蚀的橡胶制成的密封垫。

优选地，如图2、图3、图4a和图4b所示，物料导出段83的侧壁上和/或中间段82位于混合区内的侧壁上设置有至少一个开口12，以物料在物料输送管内的流动方向为基准，开口12的下游设置有至少一个导流元件9。由于导流元件9的作用，物料导出段83内为负压状态，处于混合区内的部分液体物料可以通过开口12进入物料输送管中并与物料输送管中的物料共同进入混合区，在导流元件9产生的剪切力的作用下，进入物料输送管的液体物料与物料输送管内的物料能够均匀地混合，特别是在物料输送管内的物料为粉状固体物料时，能够使粉体团聚块破碎，促进粉体物料在液体物料中的均匀混合。

在本发明的一种优选实施方式中，在物料导出段83的侧壁上设置有开口12时，如图4a所示，开口12的开口方向与物料导出段83的轴线方向之间的夹角α为小于90°，这样能够确保混合区内的液体物料以与物料导出段83内的物料流动方向一致的方向进入物料导出段83，从而更好地将二者混合。更优选地，开口12的开口方向与物料导出段83的轴线方向之间的夹角α为15°-75°。相应地，如图4b所示，在中间段82位于混合区内的侧壁上设置有开口12时，开口12的开口方向与82中间段的轴线之间的夹角为小于90°，优选为15°-75°。

所述开口的大小和数量可以根据物料导出段以及中间段的内径以及物料输送管的进料速度进行适当的选择，以既能够使得混合区内的液体物料进入物料导出段，又不会对物料导出段以及中间段的力学性能产生不利影响为准。优选地，在物料导出段的侧壁上设置有开口时，所述开口的内径为所述物料导出段的内径的至相应地，所述中间段位于所述混合区的侧壁上设置有所述开口，所述开口的内径为所述中间段的内径的至

一般地，所述开口的数量可以为一个或多个，更优选为2-12个。在所述开口的数量为多个时，如图4所示，多个开口12优选沿物料导出段83或中间段82的周向间隔设置，优选沿物料导出段83或中间段82的周向均匀设置。在所述开口的数量为多个时，也可以将开口分成至少两组，每组内有一个或至少两个开口，各组沿物料导出段或中间段的轴向间隔设置，每组内的开口优选沿物料导出段或中间段的周向均匀设置。

所述开口的具体位置可以根据导流元件的位置以及物料导出段或中间段的具体尺寸进行选择，没有特别限定。

根据本发明的自吸式混合器，所述物料导出段的数量为至少一个，优选为多个，这样能够将物料送入混合区内的不同位置，避免物料在混合区内局部区域累积结块，从而能够获得更好的分散混合效果。在所述物料导出段的数量为多个时，多个物料导出段可以分成一组或至少两组，每组有至少一个、优选至少两个物料导出段。

在将多个物料导出段分成至少两组时，如图5所示，以物料在中间段82中的流动方向为基准，各组可以沿中间段82的长度方向由下至上间隔设置。

在每组内有两个以上物料导出段时，如图5和图6所示，每组内的物料导出段83的出口优选以中间段82为对称中心对称设置，这样能够进一步扩大物料导出段出口的覆盖区域，获得更好的分散混合效果。

在物料导出段为多个时，无论是将多个物料导出段分成一组，还是分成至少两组，优选地，如图8、图9和图10所示，以所述中间段为对称中心，各物料导出段的出口为对称设置。

所述物料导出段在腔体中的深度以能够确保各物料导出段的出口处于混合区为准。一般地，所述腔体的深度为H₁，所述物料导出段与所述中间段的结合部至所述腔体的底部的距离各自为H₂，H₂/H₁可以处于0.1-0.8的范围内，优选处于0.25-0.5的范围内。

所述物料导出段的根部固定在中间段上，并通过中间段与所述物料导入段连通。如图7所示，物料导出段83的轴线方向与中间段82的轴线方向的夹角β各自可以处于90°至小于180°的范围内。优选地，物料导出段83的轴线方向与中间段82的轴线方向的夹角β各自为大于90°，这样能够避免物料导出段与中间段的结合部出现应力集中。更优选地，物料导出段83的轴线方向与中间段82的轴线方向的夹角β各自处于105°-135°的范围内。

根据本发明的自吸式混合器，所述中间段固定于反应器盖或者固定于腔体内壁，用于连通物料导入段和物料导出段。所述中间段优选垂直设置。可以采用各种方法将物料输送管固定在混合器盖上或固定在腔体的内壁上。具体地，在将物料输送管固定在混合器盖上时，可以使物料输送管的中间段密封穿过混合器盖；在将物料输送管固定在腔体的内壁上时，可以在腔体的内壁上设置固定臂，通过该固定臂将物料输送管固定。

在本发明的一种优选的实施方式中，如图2和图7所示，中间段82的上部设置有冲洗机构13，冲洗机构13用于向中间段82中送入冲洗液，以对中间段82的侧壁进行冲洗。由于将液体物料置于腔体中时，液体物料通过物料导出段也会进入中间段，这样中间段的部分内壁被液体物料所浸湿，在随后进入中间段的物料为粉状固体物料时，部分粉状固体物料可能附着在被浸湿的内壁上，随时间的延长，可能在内壁上结块，减少了物料输送管的物料输送量。另外，粉状固体物料在输送过程中也易于附着在中间段的内壁上。通过在中间段的上部设置冲洗机构，按一定的时间间隔向中间段送入冲洗液对侧壁进行冲洗，能够及时将附着在中间段侧壁上的粉状固体物料冲洗下来，避免物料在中间段的内壁上结块和堵塞，影响物料输送效率。

在腔体的混合区中充满液体物料时，在液体压力的作用下，液体物料进入物料输送管并且在物料输送管中的液位与混合区外的液位平齐，因此，所述冲洗机构优选设置为在至少与混合区的高度一致的位置。一般地，可以将所述冲洗机构设置在中间段与物料导入段相接的部位，并优选使冲洗机构的冲洗液出口方向与中间段的轴线方向一致。

所述冲洗机构可以为常见的各种能够输送冲洗液并能够使冲洗液冲洗中间段的侧壁的机构。具体地，所述冲洗机构可以具有用于输送液体物料的管道，该管道的一端开口与冲洗液贮存装置连通，另一端开口位于中间段内。可以采用常用的各种液体输送装置（例如：泵）将液体物料送入该管道中。从进一步提高冲洗效果的角度出发，位于中间段内的开口优选形成为喷嘴，这样能够将冲洗液分散成向四周喷洒的液滴，一方面能够获得较好的冲洗效果，另一方面能够降低冲洗液的使用量。

根据本发明的自吸式反应器，如图11和图12所示，可以设置一根或多根物料输送管。优选设置多根物料输送管，这样一方面能够将物料输送至混合器的不同区域，另一方面能够将多种物料同时输送至混合区中。在设置多根物料输送管时，如图12所示，优选将物料输送管设置成以腔体的轴线为中心对称设置。

根据本发明的自吸式混合器，根据具体需要还可以包括用于对所述混合区内的物料进行搅拌的至少一个搅拌元件。所述搅拌元件可以为常见的各种能够实现搅拌功能的元件。具体地，如图2和图7所示，搅拌元件15设置在主轴14上，主轴14一端位于该自吸式混合器的外部并与驱动装置（未示出）相连。搅拌元件15的数量可以为一个或多个。在搅拌元件15的数量为多个时，如图2和图7所示，多个搅拌元件15优选沿主轴14的长度方向间隔设置，这样能够获得更好的搅拌效果。

搅拌元件15可以为常规选择，其具体形式可以包括但不限于：桨式搅拌元件、涡轮式搅拌元件和螺带式搅拌元件中的一种或至少两种的组合。优选地，搅拌元件15为轴流型搅拌元件。

根据本发明的自吸式混合器，如图3、图11和图12所示，用于设置搅拌元件15的主轴14设置在腔体6的轴线上，物料输送管8的中间段82设置在偏离腔体6的轴线的位置处，其中，中间段82偏离腔体6的轴线的距离能够确保搅拌器15不触及物料输送管8即可。

根据本发明的自吸式反应器中的各部件的材质可以根据混合器的具体应用场合进行选择。一般地，混合器中需要与混合物料接触的部件，如物料输送管、导流元件和导流元件的旋转轴、搅拌装置以及腔体内壁，由耐化学腐蚀的材料（如聚四氟乙烯和/或不锈钢）制成。

本发明的自吸式混合器适用于将其中至少一种物料为液体物料的多种物料混合并任选进行反应的场合。在使用时，将至少一种液体物料置于混合器的混合区中，将物料输送管的物料导入段与置于物料贮存装置中的另外一种或多种物料（如粉状固体物料、液体物料和气体物料中的一种或多种）接触，在液体压力的作用下，混合区中的部分液体物料进入物料输送管的物料导出段和中间段中，并与混合区中的液位高度平齐；接着开启设置在物料导出段内的导流元件以及物料传送元件，使得物料导出段内的液体物料被排出，从而在物料导出段内形成负压，在该负压的作用下，物料贮存装置中的物料被抽吸进入物料导入段中，继而进入中间段和物料导出段，最终进入混合区中，实现混合以及任选的反应。

本发明的自吸式混合器特别适用于需要将粉状固体物料与液体物料混合并任选进行反应的场合。

由此，本发明还提供了根据本发明的自吸式混合器在将粉状固体物料与液体物料混合并任选进行反应中的应用。

具体地，可以将液体物料置于本发明的自吸式混合器的混合区中，使物料导入段的入口与置于物料贮存装置中的粉状固体物料接触，并启动设置在物料导出段中的导流元件，从而将所述粉状固体物质送入混合区中与液体物质混合。在需要将所述粉状固体物料与所述液体物料进行反应时，本发明的自吸式混合器还可以作为反应器使用。

在需要将多种粉状固体物料与液体物料混合时，可以在本发明的自吸式混合器上设置多个物料输送管，从而将多种粉状固体物料送入混合器中。

本发明进一步提供了一种硅铝质物料预脱硅方法，该方法包括在本发明提供的自吸式混合器中，将为粉状的硅铝质物料与碱的水溶液混合并使所述硅铝质物料中的硅元素与所述碱反应。

根据本发明的预脱硅方法，具体操作时，将所述碱的水溶液置于腔体的混合区内并至少浸没所述物料导出段的出口，同时使物料导入段的入口与置于物料贮存装置内的所述粉状硅铝质物料接触，接着启动所述导流元件，在物料导出段中形成负压，从而将粉状硅铝质物料抽吸进入混合器中与碱的水溶液混合并反应。

本发明的方法是通过在物料导出段内形成负压，从而将粉状硅铝质物料抽吸进入物料导入段并最终进入混合区的。碱的水溶液在物料输送管内的液位高度以能够确保产生的负压足以将粉状硅铝质物料抽吸进入物料导入段为准。一般地，以所述碱的水溶液在所述腔体内的深度为H₃，所述物料导出段的出口的最小浸没深度为H₄，H₄/H₃可以处于0.1-0.8的范围之内，优选处于0.15-0.6的范围之内，如处于0.4-0.5的范围之内。

所述硅铝质物料可以为各种以硅和/或铝作为主体材料的物料，其具体实例可以包括但不限于粉煤灰、炉灰、矿渣和赤泥中的一种或多种。所述粉状硅铝质物料还可以为由硅铝分子筛形成的粉末状物料。优选地，所述粉状硅铝质物料为粉煤灰。

所述碱可以为各种能够与粉状硅铝质物料中的硅反应，从而将粉状硅铝质物料中的硅溶出的碱，如氢氧化钠和/或氢氧化钾，优选为氢氧化钠。

所述碱的水溶液的浓度可以为常规选择，一般可以为50-200g/L。

将粉状硅铝质物料与碱的水溶液接触的条件可以根据硅铝质物料的种类以及所选用的碱的种类进行适当的选择。一般地，温度可以为333.15-383.15K。

以下结合实验例和实施例详细说明本发明。

以下实施例中，采用动物胶凝聚质量法（详见国家标准：GB/T1574-2007煤灰成分分析方法）测定粉煤灰中硅的含量，采用以下公式计算脱硅率：

k＝[(S₀－S₁)／S₀]×100%

其中：k—脱硅率，

S₀—脱硅前粉煤灰中硅的含量，

S₁—脱硅后粉煤灰中硅的含量。

实施例1和2用于说明本发明。

实施例1

本实施例中使用的自吸式混合器如图7所示，其结构参数如下。

（1）腔体6的内径为380mm，高度为1.5m。

（2）主轴14上共设置三层搅拌桨，各层搅拌桨之间的距离为380mm，最底层的搅拌桨至腔体底部的距离为130mm，所使用的搅拌桨为轴流式下推型搅拌桨，搅拌桨的外径为130mm。

（3）物料输送管的内径R为50mm，物料输送管的中间段固定在混合器盖上，物料导出段的数量为1个，固定在中间段的底部，物料导出段的轴线与中间段的轴线之间的夹角β为105°，物料导出段的出口至腔体的轴线的距离为190mm。

（4）设置在物料导出段内的旋转轴上的导流元件为搅拌桨（数量为1个），其外径为40mm，该搅拌桨为轴流型搅拌桨。导流元件至物料导出段的出口的距离为40mm，旋转轴位于物料导出段内的一端固定于物料导出段的侧壁。

（5）在物料导出段的侧壁上沿圆周对称设置两个开口，开口的直径为物料输送管内径的开口的轴线方向与该开口所处的物料导出段的截面的轴线之间的夹角α为15°。开口至物料导出段的出口的距离为50mm。

（6）在物料输送管的中间段上端设置冲洗机构。

使用该自吸式混合器将粉煤灰与氢氧化钠水溶液混合均匀并进行预脱硅反应，具体操作如下。

将氢氧化钠水溶液（浓度为150g/L）按50L/h的进料速率送入腔体中，并将混合器内的溶液温度控制为368K。其中，氢氧化钠水溶液在腔体中的深度为1.2m，物料输送管的浸没深度（即，物料导出段的出口至液面的高度）为510mm。

使物料导入段的入口与置于物料贮存装置中的粉煤灰接触。

启动电机驱动主轴14转动并带动设置在主轴14上的搅拌器15转动，调节电机使得主轴14的转速为300rpm。

接着启动导流元件，并使导流元件的转速为806rpm，将粉煤灰抽吸进入混合器中。

反应过程中，通过冲洗机构按2次/h的频率向中间段中送入氢氧化钠水溶液（浓度为150g/L），对中间段的内壁进行冲洗。

反应过程中，每隔20min对反应器内的物料组成进行监测，发现反应过程中，混合器中的物料的组成基本保持不变，液固质量比为4：1。经计算，确定粉煤灰的平均进料速率为12±0.2kg/h。

反应进行到2小时时，取样进行分析，确定预脱硅率为45%。

反应过程中对混合器底部的固相悬浮状况进行观察，发现：混合器底部固相悬浮状况良好，在混合器底部基本没有沉积的粉煤灰结块。

对比例1

在与实施例1相同的条件下将粉煤灰与氢氧化钠水溶液接触反应，不同的是，将实施例1所使用的混合器中物料输送管摘除，将粉煤灰按使混合器内的液固质量比为4：1的量由混合器的上方直接投加到混合器中。

结果反应过程中，粉尘飞扬；粉煤灰投入混合器后，容易在液面上方局部区域短暂漂浮，形成聚团，分散效果差，混合器底部悬浮状况一般，存在一些固体结块。

反应进行到2小时时，取样进行分析，确定预脱硅率为37%。

实施例2

采用与实施例1相同的方法将粉煤灰与氢氧化钠水溶液混合并进行反应，不同的是，

所使用的混合器中：

（1）如图12所示，以混合器的腔体的轴线为基准，对称设置有两个物料输送管，每个物料输送管上各设置有一个物料导出段，物料导出段的轴线与中间段的轴线之间的夹角β为135°，物料导出段的出口至腔体的轴线的距离为304mm；

（2）导流元件至物料导出段的出口的距离为40mm。

（3）如图4b所示，在中间段位于混合区内的侧壁上沿圆周对称设置两个开口，开口的直径为物料输送管内径的开口的开口方向与该开口所处的中间段的截面的轴线之间的夹角α为60°，开口至中间段与物料导出段的结合部的距离为50mm。

使用该自吸式混合器将粉煤灰与氢氧化钠水溶液混合均匀并进行预脱硅反应时：使主轴16的转速为300rpm，使导流元件的转速为530rpm。

反应过程中，每隔20min对反应器内的物料组成进行监测，发现反应过程中，物料的组成基本保持不变，液固质量比为4：1，经计算，确定每根物料输送管的粉煤灰的平均进料速率为6±0.2kg/h。

反应进行到2小时时，取样进行分析，确定预脱硅率为49%。

反应过程中对混合器底部的固相悬浮状况进行观察，发现：混合器底部固相悬浮状况良好，在混合器底部基本没有沉积的粉煤灰结块。

将实施例1和实施例2与对比例1进行比较可以看出，采用本发明的自吸式混合器将粉煤灰与氢氧化钠水溶液混合时，能够避免直接将粉煤灰投加到氢氧化钠水溶液中时产生的粉尘，将粉煤灰顺畅地送入氢氧化钠水溶液中并混合均匀。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (18)

1.一种自吸式混合器，该自吸式混合器包括腔体、混合器盖和至少一个物料输送管，所述物料输送管用于将物料由物料贮存装置送入所述腔体的混合区中，所述物料输送管具有物料导入段、中间段和至少一个物料导出段，所述物料导入段用于连接物料贮存装置，所述中间段固定于所述混合器盖或腔体的内壁，所述物料导出段位于所述混合区内并通过所述中间段与所述物料导入段连通，其特征在于，每个物料导出段内各自设置有旋转轴以及至少一个导流元件，所述导流元件设置在所述旋转轴上并由所述旋转轴驱动旋转，所述导流元件用于引导填充在所述物料导出段内的物料进入所述混合区中。

2.根据权利要求1所述的自吸式混合器，其中，所述物料导出段的侧壁上和/或所述中间段位于所述混合区内的侧壁上设置有至少一个开口，以物料在物料输送管中的流动方向为基准，所述开口的下游设置有至少一个导流元件。

3.根据权利要求2所述的自吸式混合器，其中，所述物料导出段的侧壁上设置有所述开口，所述开口的开口方向与所述物料导出段的轴线之间的夹角为小于90°，优选为15°-75°；和/或

所述中间段位于所述混合区的侧壁上设置有所述开口，所述开口的开口方向与所述中间段的轴线之间的夹角为小于90°，优选为15°-75°。

4.根据权利要求2或3所述的自吸式混合器，其中，所述物料导出段的侧壁上设置有所述开口，所述开口的内径为所述物料导出段的内径的至和/或

所述中间段位于所述混合区的侧壁上设置有所述开口，所述开口的内径为所述中间段的内径的至

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的自吸式混合器，其中，所述开口的数量优选为多个，更优选为2-12个，多个所述开口优选沿所述物料导出段和/或所述中间段的周向间隔设置。

6.根据权利要求1所述的自吸式混合器，其中，所述旋转轴的一端密封穿过所述腔体的侧壁并延伸至自吸式混合器的外部，以与驱动装置相连。

7.根据权利要求1或6所述的自吸式混合器，其中，所述旋转轴的位于所述物料导出段内的一端固定于所述物料导出段的侧壁。

8.根据权利要求1或2所述的自吸式混合器，其中，所述导流元件为轴流型搅拌元件。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的自吸式混合器，其中，所述物料导出段的轴线与所述中间段的轴线的夹角各自处于90°至小于180°的范围内，优选各自处于105°-135°的范围内。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的自吸式混合器，其中，所述物料导出段为多个，多个所述物料导出段分成一组或至少两组，每组有至少一个、优选至少两个物料导出段，以物料在中间段中的流动方向为基准，各组沿所述中间段的长度方向由下至上间隔设置。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的自吸式混合器，其中，所述中间段的上部设置有冲洗机构，所述冲洗机构用于向所述中间段中送入冲洗液，以对所述中间段的侧壁进行冲洗。

12.根据权利要求1所述的自吸式混合器，其中，该自吸式混合器还包括用于对所述混合区内的物料进行搅拌的至少一个搅拌元件，所述搅拌元件设置在一主轴上，所述主轴的一端位于该自吸式混合器的外部并与驱动装置相连，所述搅拌元件优选为多个，多个所述搅拌元件沿所述主轴的长度方向间隔设置。

13.权利要求1-12中任意一项所述的自吸式混合器在将粉状固体物料与液体物料混合并任选进行反应中的应用。

14.一种硅铝质物料预脱硅方法，该方法包括将为粉状的硅铝质物料与碱的水溶液混合并使硅铝质物料中的硅与碱反应，其特征在于，所述混合和所述反应在权利要求1-12中任意一项所述的自吸式混合器中进行。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，将为粉状的硅铝质物料与碱的水溶液混合并使硅铝质物料中的硅与碱反应的方法包括：使所述物料导入段的入口与置于物料贮存装置内的所述硅铝质物料接触，将所述碱的水溶液置于所述腔体的混合区内并浸没所述物料导出段的出口，启动所述导流元件。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述碱的水溶液在所述腔体内的深度为H₃，所述物料导出段的出口的浸没深度为H₄，H₄/H₃处于0.1-0.8的范围之内。

17.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述硅铝质物料为粉煤灰。

18.根据权利要求14-17中任意一项所述的方法，其中，所述碱为氢氧化钠。