CN109402387A - 一种微波高温浸出装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微波高温浸出装置，包括反应器和与反应器相连并驱使反应器振动的振动组件，反应器具有用于供物料通过的反应通道，反应通道设有进料口和出料口，微波高温浸出装置还包括用于对反应通道内的物料进行加热的微波加热组件。本发明具有生产效率高、环保性好、生产成本低、使用范围广、可控性好、加热均匀、可使物料反应更加充分和均匀等优点。
Description
技术领域
本发明涉及湿法冶金和化学工程生产装备技术领域，具体涉及一种微波高温浸出装置。
背景技术
浸出是冶金过程中最为重要的单元操作之一，具体是采用适当的浸出剂选择性的溶解固体物料中的某些组元或者组分，形成含有该金属的盐溶液，并跟其他不溶的组分进行初步分离的过程。很显然，浸出的目的是使固体物料中的目标组元通过化学反应进入到溶液，尽可能与非目标组元分离。浸出在冶金工业中具有非常广泛的应用，比如，金矿的氰化浸出、硫化锌的加压酸浸、镍精矿的氨浸、高镍锍的氯气浸出、钛白矿的稀硫酸浸出和钨精矿的苛性钠浸出等等。
为了增加浸出反应的速率通常需要对物料进行加热，当工作温度等于或者高于液相的沸点时，会产生高压环境，进而提高物料在液相中的浸出率，通常容器内的工作压强需要大于0.1MPa。因此，对浸出装置的设计、材料、密封性的要求很高，也造成高温高压浸出装置结构复杂，设备造价昂贵。并且，传统的工艺很难实现物料在高温高压环境下的连续操作，通常是将几个间歇式的高温高压反应釜串联到一起，但其本质上还是间歇式操作。
同时，传统的浸出装置中采用电阻加热方式，电阻加热最大的缺点就是热转化效率不高，在热传导过程需要有存在温度差，并与物料的导热率相关，因此有很大一部分会散失到周围环境中。
此外，现有搅拌浸出装置一般为静止固定的反应设备，其通过在反应过程中对物料搅拌的方法来增大固相与其他反应相之间的接触面积，进而提高两相之间的反应速率。但是，搅拌方法存在搅拌不均匀或不充分的现象，甚至出现搅拌死角的现象。从而导致反应设备内各部位的固相与液相之间接触面积不平衡现象，致使局部反应不完全，产品质量难以保证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种生产效率高、环保性好、生产成本低、使用范围广、可控性好、加热均匀、可使物料反应更加充分和均匀的微波高温浸出装置。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种微波高温浸出装置，包括反应器和与反应器相连并驱使反应器振动的振动组件，所述反应器具有用于供物料通过的反应通道，所述反应通道设有进料口和出料口，所述微波高温浸出装置还包括用于对反应通道内的物料进行加热的微波加热组件。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述微波加热组件包括具有微波加热腔的外壳和设于外壳上的一个以上微波发生器，所述反应通道安装在所述微波加热腔内。
自进料口到出料口所述反应通道逐渐向下倾斜延伸。
所述反应通道为旋绕成多圈的管道。
所述外壳上设有若干个微波发生器，若干个微波发生器以一个以上为一组分为两组以上单元组，两组以上单元组由上至下依次间隔布置并对微波加热腔内反应通道的微波加热强度沿由上至下的方向逐渐减小。
所述反应通道设有多个用于泄压的可调泄压阀，多个可调泄压阀沿反应通道依次间隔布置。
所述反应通道设有多个用于检测反应通道内温度的测温器，多个测温器沿反应通道依次间隔布置。
所述进料口和/或出料口设有可开闭并能调节流量的阀门；所述微波高温浸出装置还设有用于计量从出料口输出物料流量的计量泵、用于称量从出料口输出物料重量的称重器和用于测量反应通道内压力的测压表中的至少一个，其中，所述计量泵和测压表设于反应通道上，所述称重器设于能承接从出料口输出物料的位置处。
所述振动组件包括基座和安装在基座上的一个以上振动驱动机构，所述反应器通过弹性浮动支撑机构安装在基座上，所述振动驱动机构与所述反应器相连。
所述振动驱动机构包括旋转驱动件、传动轴和振动轴，所述旋转驱动件的驱动端与所述传动轴相连，所述传动轴通过万向节与振动轴相连，所述振动轴上设有若干偏心块，所述振动轴与反应器相连；所述弹性浮动支撑机构包括若干连接于基座和反应器之间的支承弹簧，若干支承弹簧均匀布置在一个以上振动驱动机构的四周。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的微波高温浸出装置将反应腔室设置为动态固定状态，克服了现有技术中浸出反应设备通常为静止固定的技术偏见，为反应腔室提供了振动支撑方式，实现了反应设备腔室的整体运动。采用振动组件驱使反应器振动，可使反应通道中的物料不断被翻炒、混合，物料的接触更加充分，从而使物料的反应更加充分均匀。同时，采用管道式的反应通道能够实现连续生产，从而大大提高生产效率，并且物料在相对封闭的反应通道中进行反应，环保性也好。进一步的，采用微波加热组件对反应通道内的物料进行加热，能够满足物料反应的温度要求，大大拓展了浸出装置的适用范围，并且采用微波加热组件进行加热还具有以下优势：首先，微波加热是非接触的加热方式，可以跟物料发生介电耦合，不存在热传导的过程；其次，微波也有促进浸出反应的作用，利于提高产率和产量；此外，微波加热方式还具有加热速度快、加热均匀、热量损失小、可选择性加热、可控性好、操作方便、反应灵敏、穿透能力强、清洁卫生、无污染等优点，既可以缩短工艺时间、提高生产效率、降低成本，又有利于浸出反应的均匀充分性，提高产品质量。本发明的微波高温浸出装置可以很好的解决现有设备在固相参与反应的浸出反应中存在的问题，不仅能够实现高温高压的反应环境，且能够实现连续化生产。
附图说明
图1为微波高温浸出装置中反应器安装在微波加热腔内的结构示意简图。
图2为微波高温浸出装置中振动组件与外壳连接的结构示意简图。
图3为盘管的立体结构示意图。
图4为盘管的侧视结构示意图。
图例说明：
1、反应器；11、反应通道；111、进料口；112、出料口；113、阀门；2、基座；3、旋转驱动件；4、传动轴；41、第一传动段；42、第二传动段；43、连接法兰；44、花键轴；5、振动轴；6、万向节；7、偏心块；9、支承弹簧；10、固定变形轴承；201、外壳；202、微波加热腔；203、微波发生器；204、保温层；301、可调泄压阀；302、测温器；303、计量泵；304、测压表。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1至图4所示，本实施例的微波高温浸出装置，包括反应器1和振动组件，振动组件与反应器1相连并驱使反应器1振动，反应器1具有用于供物料通过的反应通道11，反应通道11设有进料口111和出料口112，微波高温浸出装置还包括用于对反应通道11内的物料进行加热的微波加热组件。工作时，物料从进料口111加入反应通道11，并从出料口112输出，物料在通过反应通道11的过程中进行反应。该微波高温浸出装置将反应腔室设置为动态固定状态，克服了现有技术中浸出反应设备通常为静止固定的技术偏见，为反应腔室提供了振动支撑方式，实现了反应设备腔室的整体运动。采用振动组件驱使反应器1振动，可使反应通道11中的物料不断被翻炒、混合，物料的接触更加充分，从而使物料的反应更加充分均匀。同时，采用管道式的反应通道11能够实现连续生产，从而大大提高生产效率，并且物料在相对封闭的反应通道11中进行反应，环保性也好。进一步的，采用微波加热组件对反应通道11内的物料进行加热，能够满足物料反应的温度要求，大大拓展了浸出装置的适用范围，并且采用微波加热组件进行加热还具有以下优势：首先，微波加热是非接触的加热方式，可以跟物料发生介电耦合，不存在热传导的过程；其次，微波也有促进浸出反应的作用，利于提高产率和产量；此外，微波加热方式还具有加热速度快、加热均匀、热量损失小、可选择性加热、可控性好、操作方便、反应灵敏、穿透能力强、清洁卫生、无污染等优点，既可以缩短工艺时间、提高生产效率、降低成本，又有利于浸出反应的均匀充分性，提高产品质量。本发明的微波高温浸出装置可以很好的解决现有设备在固相参与反应的浸出反应中存在的问题，不仅能够实现高温高压的反应环境，且能够实现连续化生产。
本实施例中，如图1所示，微波加热组件包括具有微波加热腔202的外壳201和设于外壳201上的一个以上微波发生器203，反应通道11安装在微波加热腔202内。开启微波发生器203，使反应通道11整体在微波加热腔202内被加热，其加热均匀性好，利于节省能耗。优选的，在外壳201的侧壁上包裹设置有保温层204，可进一步节省能耗，该保温层204为微波透过性保温材料。上述外壳201为表面光滑的微波发射材料制作的箱体，反应通道11采用适用于进行微波加热的材料。微波发生器203为现有技术，包括相互连接的高压电源、波导和磁控管。
本实施例中，自进料口111到出料口112反应通道11逐渐向下倾斜延伸，可使物料自动从进料口111向出料口112运动，形成自动走料，利于降低能耗和生产成本。
本实施例中，反应通道11为旋绕成多圈的管道，该种形式的反应通道11占用空间小，能够大大提高结构紧凑性。优选的，管道的两端分别为进料口111到出料口112。管道为圆形管道，利于物料充分均匀的翻炒、混合。
进一步优选的，管道为绕一竖向中心线旋绕的盘管式管道，进料口111位于出料口112的上方，且自进料口111到出料口112盘管式管道与竖向中心线的径向间距逐渐增大，该种管道利于物料翻炒、混合更加充分均匀，且利于物料顺畅通过反应通道11。上述旋绕成多圈的反应通道11可以是各种形状，例如还可以是圆形或者椭圆形，但不仅限于圆形或者椭圆形。
本实施例中，外壳201上设有若干个微波发生器203，若干个微波发生器203以一个以上为一组分为两组以上单元组，两组以上单元组由上至下依次间隔布置并对微波加热腔202内反应通道11的微波加热强度沿由上至下的方向逐渐减小。由于物料从进料口111加入反应通道11后，需要沿反应通道11运动较长一段时间后才会由初始温度逐渐上升到设定的反应温度，也即沿进料口111到出料口112物料的温度逐渐增高，直至达到设定的反应温度，在达到设定的反应温度之前物料不能进行快速充分的反应。上述若干个微波发生器203的布置方式，对反应通道11的加热强度沿由上至下的方向逐渐降低，能够很好的弥补该问题，使物料从进料口111进入反应通道11后能够快速升温，从而缩短物料在反应通道11内所需的反应时间，提高物料的反应效率。
具体设置时，可使两组以上单元组中微波发生器203的数量由上至下逐组减少；或者每组单元组中微波发生器203的数量一致，相邻两组单元组之间的间距沿由上至下的方向逐渐增大；或者每组单元组中微波发生器203的数量一致，任意相邻两组单元组之间的间距相等，两组以上单元组中微波发生器203的功率总和沿由上至下的方向逐组降低；或者若干个微波发生器203采用其他的布置方式，只要能实现对反应通道11的微波加热强度沿由上至下的方向逐渐降低即可。
本实施例中，反应通道11设有多个用于泄压的可调泄压阀301，多个可调泄压阀301沿反应通道11依次间隔布置。可调泄压阀301可以对反应通道11进行卸压并调整卸压的压力，使反应通道11内的压力处于设定的范围内，避免加热后反应通道11内压力增大而影响物料反应甚至导致反应通道11破裂，保证装置工作的稳定可靠性。在实际生产过程中由于反应通道11内各部位的压力可能不均衡，进一步的，将多个可调泄压阀301沿反应通道11依次间隔布置，对反应通道11内的压力进行分段调节，可保证整个反应通道11内压力均衡，并且，还可根据各段的压力情况判断反应通道11是否堵塞以及堵塞的位置。
本实施例中，反应通道11设有多个用于检测反应通道11内温度的测温器302，多个测温器302沿反应通道11依次间隔布置。通过测温器302可实时方便的对反应通道11内的温度进行检测，便于联合加热组件对反应通道11内的温度进行控制。在实际生产过程中由于反应通道11内各部位的温度可能不均衡，进一步的，将多个测温器302沿反应通道11依次间隔布置，对反应通道11内的温度进行分段检测，能够得到反应通道11各个部位的温度情况，利于准确调整反应通道11内的温度，并且，还可根据各段的温度情况判断反应通道11是否堵塞以及堵塞的位置。
本实施例中，出料口112设有可开闭并能调节流量的阀门113，通过该阀门113可以打开或关闭出料口112，同时还可调节物料反应产物从出料口112流出的流量，从而实现对反应速率的控制，大大提高了微波高温浸出装置的可控性和使用灵活性。在其他实施例中，也可仅在进料口111设置阀门113，通过进料口111的阀门113控制物料进入反应通道11的流量，也能对反应速率进行控制。还可在进料口111和出料口112均设置阀门113。
本实施例中，微波高温浸出装置还可设有用于计量从出料口112输出物料流量的计量泵303、用于称量从出料口112输出物料重量的称重器和用于测量反应通道11内压力的测压表304中的至少一个，其中，计量泵303和测压表304设于反应通道11上，称重器设于能承接从出料口112输出物料的位置处。通过计量泵303可以计量从出料口112输出物料的流量，通过称重器可以称量出料口112输出物料的质量，通过测压表304可以测量反应通道11内的压力，可方便的对相关信息进行采集。本实施例具体设置了上述的计量泵303和测压表304，在其他实施例中，微波高温浸出装置也可仅设置计量泵303、称重器和测压表304中的一个或者两个，或者同时设置有计量泵303、称重器和测压表304。
本实施例中，振动组件包括基座2和安装在基座2上的一个以上振动驱动机构，反应器1通过弹性浮动支撑机构安装在基座2上，振动驱动机构与反应器1相连。由于反应器1通过弹性浮动支撑机构安装在基座2上，反应器1能够在基座2上弹性浮动，使振动驱动机构能够驱动反应器1振动，且反应器1振动的稳定性好。该种振动组件的结构简单、成本低、工作稳定可靠。
本实施例中，振动组件共具有两个振动驱动机构，所有振动驱动机构的振动频率和振幅相等，这样能够产生良好的共振效果，使搅拌更加剧烈，物料接触更加充分，反应更加均匀。优选的，两个振动驱动机构相对于盘管式管道的竖向中心线对称分布，其共振效果更好，反应器1的受力也更均匀。在其他实施例中，振动组件所具有振动驱动机构的数量还可以是一个或者三个以上，当振动组件具有三个以上振动驱动机构时，所有振动驱动机构绕盘管式管道的竖向中心线均匀分布，可使共振效果更好，反应器1的受力更均匀。
本实施例中，振动驱动机构包括旋转驱动件3、传动轴4和振动轴5，旋转驱动件3的驱动端与传动轴4相连，传动轴4通过万向节6与振动轴5相连，振动轴5上设有若干偏心块7，振动轴5与反应器1相连。旋转驱动件3驱使传动轴4转动时，传动轴4通过万向节6驱使振动轴5转动，由于振动轴5上设有偏心块7，偏心块7随振动轴5转动时会使振动轴5产生振动，从而带着反应器1振动。该振动驱动机构的结构简单、成本低、工作稳定可靠、易于安装维护。
优选的，旋转驱动件3驱使传动轴4的转速为500~6000r/min。振动轴5上设有两个偏心块7，两个偏心块7分设于振动轴5的相对两侧，且两个偏心块7在振动轴5轴线方向上间隔设置。
本实施例中，反应器1与外壳201固接，各振动驱动机构的振动轴5与外壳201连接，也即振动驱动机构通过外壳201与反应器1相连，驱使外壳201和反应器1同时振动。振动轴5与外壳201连接具体是：在振动轴5上套设至少一个固定变形轴承10，固定变形轴承10包括转动连接的内环体和外环体，其中，内环体套装在振动轴5上，外环体安装在固设于外壳201上的安装套筒内。
本实施例中，传动轴4包括第一传动段41和第二传动段42，旋转驱动件3的驱动端与第一传动段41相连，第一传动段41和第二传动段42以能在轴向上相对于运动并进行传动的方式连接，第二传动段42通过万向节6与振动轴5相连。由于反应器1振动时以及环境温度变化时会产生轴向应力，第一传动段41和第二传动段42能在轴向上相对运动，可以起到消除该轴向应力的作用，提高微波高温浸出装置的使用寿命。
本实施例中，第一传动段41通过花键轴44与第二传动段42连接；旋转驱动件3为电机，电机的输出轴通过连接法兰43与第一传动段41相连，或者电机的输出轴通过链传动机构与第一传动段41相连。
本实施例中，弹性浮动支撑机构包括若干连接于基座2和反应器1之间的支承弹簧9，若干支承弹簧9均匀布置在所有振动驱动机构的四周，可提高反应器1振动的稳定可靠性，且该弹性浮动支撑机构的结构简单、成本低、易于制作。
本发明的微波高温浸出装置还可根据物料的流量和反应时间，对反应通道11的直径等结构参数进行调整，以满足实际反应要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种微波高温浸出装置，其特征在于：包括反应器（1）和与反应器（1）相连并驱使反应器（1）振动的振动组件，所述反应器（1）具有用于供物料通过的反应通道（11），所述反应通道（11）设有进料口（111）和出料口（112），所述微波高温浸出装置还包括用于对反应通道（11）内的物料进行加热的微波加热组件。
2.根据权利要求1所述的微波高温浸出装置，其特征在于：所述微波加热组件包括具有微波加热腔（202）的外壳（201）和设于外壳（201）上的一个以上微波发生器（203），所述反应通道（11）安装在所述微波加热腔（202）内。
3.根据权利要求2所述的微波高温浸出装置，其特征在于：自进料口（111）到出料口（112）所述反应通道（11）逐渐向下倾斜延伸。
4.根据权利要求3所述的微波高温浸出装置，其特征在于：所述反应通道（11）为旋绕成多圈的管道。
5.根据权利要求3所述的微波高温浸出装置，其特征在于：所述外壳（201）上设有若干个微波发生器（203），若干个微波发生器（203）以一个以上为一组分为两组以上单元组，两组以上单元组由上至下依次间隔布置并对微波加热腔（202）内反应通道（11）的微波加热强度沿由上至下的方向逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的微波高温浸出装置，其特征在于：所述反应通道（11）设有多个用于泄压的可调泄压阀（301），多个可调泄压阀（301）沿反应通道（11）依次间隔布置。
7.根据权利要求1所述的微波高温浸出装置，其特征在于：所述反应通道（11）设有多个用于检测反应通道（11）内温度的测温器（302），多个测温器（302）沿反应通道（11）依次间隔布置。
8.根据权利要求1所述的微波高温浸出装置，其特征在于：所述进料口（111）和/或出料口（112）设有可开闭并能调节流量的阀门（113）；所述微波高温浸出装置还设有用于计量从出料口（112）输出物料流量的计量泵（303）、用于称量从出料口（112）输出物料重量的称重器和用于测量反应通道（11）内压力的测压表（304）中的至少一个，其中，所述计量泵（303）和测压表（304）设于反应通道（11）上，所述称重器设于能承接从出料口（112）输出物料的位置处。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的微波高温浸出装置，其特征在于：所述振动组件包括基座（2）和安装在基座（2）上的一个以上振动驱动机构，所述反应器（1）通过弹性浮动支撑机构安装在基座（2）上，所述振动驱动机构与所述反应器（1）相连。
10.根据权利要求9所述的微波高温浸出装置，其特征在于：所述振动驱动机构包括旋转驱动件（3）、传动轴（4）和振动轴（5），所述旋转驱动件（3）的驱动端与所述传动轴（4）相连，所述传动轴（4）通过万向节（6）与振动轴（5）相连，所述振动轴（5）上设有若干偏心块（7），所述振动轴（5）与反应器（1）相连；所述弹性浮动支撑机构包括若干连接于基座（2）和反应器（1）之间的支承弹簧（9），若干支承弹簧（9）均匀布置在一个以上振动驱动机构的四周。
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