一种具有全密封结构的高效旋流置换装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种具有全密封结构的高效旋流置换装置，包括旋流反应器、进液泵、溶液喷射器、磁选分离器和过滤分离器，进液泵与溶液喷射器相连并通过溶液喷射器的喷嘴口将进液泵泵送的溶液沿旋流反应器的切线方向喷射到旋流反应器中，过滤分离器设置在旋流反应器的中心，磁选分离器设置在旋流反应器的下部，旋流反应器呈圆筒形的密封结构，其底部设置有粉体出口，顶部设置有投料口，与过滤分离器相对的顶部设置有负压抽气口，侧壁的上部设置有溢流出液口，侧壁的下部设置有振荡冲洗口，内部设置有置换金属堆放区，置换金属堆放区用于堆放置换金属。该装置具有提高置换速度、降低铁耗、酸耗、能耗，提高产品品位等优点。
【专利说明】一种具有全密封结构的高效旋流置换装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于金属置换【技术领域】，涉及一种用于在酸性溶液中置换生产金属的置换装置，尤其涉及一种在酸性铜溶液中置换生产铜粉从而提取海绵铜的高效旋流置换装置。
【背景技术】
[0002]从酸性低含铜溶液中置换铜粉从而提取海绵铜的设备，目前国内一般使用“敞口流槽”、“圆锥置换沉淀器”及较新型的“氮搅拌置换槽”等装置。在国外有日本专利“水平置换器”等。其中，“敞口流槽”、“圆锥置换沉淀器”等设备分别存在铁耗、酸耗大，工人劳动强度大、操作环境恶劣，置换速度慢、设备腐蚀，置换现场工作环境差，现场有酸雾挥发，对现场设施、设备有腐蚀和置换成本高等不足。“氮搅拌置换槽”需要氮气气源，具有工艺技术要求高、需要额外气源、增加生产成本等不足。且上述设备对投入置换原料(废铁、铁粉或铁肩)有一定的要求，所产铜粉的品位不好控制，很难提高经济效益。
[0003]因此，目前急需开发出一种简单、全密封、高效、便于操作的置换装置。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能够集合多种技术结构特点和优势的新型置换装置，具有结构简单、全密封、高效环保、便于操作、生产成本低等多种特点。
[0005]为此，本实用新型提供如下技术方案:一种具有全密封结构的高效旋流置换装置，其包括旋流反应器、进液泵、溶液喷射器、磁选分离器和过滤分离器，其中，所述进液泵与所述溶液喷射器相连并通过所述溶液喷射器的喷嘴口将所述进液泵泵送的溶液沿所述旋流反应器的切线方向喷射到所述旋流反应器中，所述过滤分离器设置在所述旋流反应器的中心，所述磁选分离器设置在所述旋流反应器的下部，所述旋流反应器呈圆筒形的密封结构，其底部设置有粉体出口，顶部设置有投料口，与所述过滤分离器相对的顶部设置有负压抽气口，侧壁的上部设置有溢流出液口，侧壁的下部设置有振荡冲洗口，内部设置有置换金属堆放区，所述置换金属堆放区用于堆放置换金属。
[0006]进一步地，其中，所述旋流反应器的底部呈锥形，且所述旋流反应器由不锈钢、钛材或工程塑料制成。
[0007]更进一步地，其中，所述旋流反应器的直径为50-6000mm，高度为1000_6000臟。
[0008]再进一步地，其中，所述过滤分离器采用316L不锈钢网或钛网制成。
[0009]再更进一步地，其中，所述进液泵为化工流程泵或磁力泵。
[0010]此外，其中，所述磁选分离器呈环形结构，采用环氧包封的第三代稀土永磁钕铁硼磁铁，磁感应强度大于8500高斯。
[0011]与已有的置换装置相比，本实用新型的具有全密封结构的高效旋流置换装置具有如下显著优点:
[0012]1、其能够实现置换溶液的自动搅拌、置换产物的旋流分离和置换产物的自动收集；
[0013]2、其能够实现置换产物的自动磁选分离净化；
[0014]3、在置换过程中无废气排放，现场操作环境好，安全、环保，劳动强度低；
[0015]4、整个装置负压运行，置换产物不发生氧化反应；
[0016]5、整个装置占地面积小、效率高、操作简单、常温纯机械化连续运行；
[0017]6、产出的海绵铜品位高，纯度可达99%以上；
[0018]7、铁铜摩尔耗量基本持平，生产成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型的具有全密封结构的高效旋流置换装置的示意图。
[0020]其中，1、旋流反应器；2、进液泵；3、溶液喷射器；4、磁选分离器；5、振荡冲洗口 ；6、粉体出口 ；7、投料口 ；8、负压抽气口 ；9、溢流出液口 ；10、置换金属堆放区；11、过滤分离器；
12、喷嘴口。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图详细描述本实用新型的【具体实施方式】，【具体实施方式】的内容不是对本实用新型的保护内容的限制。
[0022]本实用新型涉及一种具有全密封结构的高效旋流置换装置，其用于发生高效、环保的置换反应，多用于在酸性铜溶液中置换生产铜粉，从而提取海绵铜。本实用新型通过特殊结构的旋流反应器，通过置换溶液(含铜溶液)在旋流反应器中加压旋流运行，达到了对置换溶液的自动搅拌、置换产物(铜粉体)的旋转分离、置换反应产生的废气全部吸收和置换产物的自动收集。置换产物经磁选、过滤分离后得到高品位的铜粉。本实用新型所述的置换装置可使产品质量由现有工艺的90%提高到95%以上，当溶液中有害杂质较低时，最高可达99%以上，可直接作为工业原料。具有提高置换速度、降低铁耗、酸耗、能耗，提高产品品位等的重要意义，具有极大的经济价值，是一种环保、高效率、高产品质量、低消耗、低造价，操作管理方便的新型置换反应装置。
[0023]图1示出了本实用新型的具有全密封结构的高效旋流置换装置的示意图。如图1所示，本实用新型的具有全密封结构的高效旋流置换装置包括旋流反应器1、进液泵2、溶液喷射器3、磁选分离器4和过滤分离器11。
[0024]在本实用新型中，所述过滤分离器11呈环型结构，置于所述旋流反应器I中部。优选地，所述过滤分离器11可以采用316L不锈钢网或钛网进行制作。此外，根据溶解物料的颗粒和杂质的成分等，来确定网孔的大小，以保证能够滤除反应的杂质且不影响置换反应的进行。所述过滤分离器11起到阻挡过滤置换金属和过滤杂质的作用。
[0025]在本实用新型中，所述磁选分离器4也呈环型结构，置于所述旋流反应器I的下部。优选地，所述磁选分离器4采用环氧包封的第三代稀土永磁钕铁硼磁铁，磁感应强度大于8500高斯，从而可彻底分离置换得到的铜粉中混入的铁磁物质，进一步提高产品质量。
[0026]在本实用新型中，所述旋流反应器I呈封闭圆筒形，优选地，根据置换介质温度、酸度、腐蚀性、铜料的形状及生产产量的不同，所述旋流反应器I的直径可以为50-6000_，高度可以为1000-6000mm。在本实用新型中，更优选地，所述旋流反应I的底部呈锥形，从而方便粉体的汇聚和收集。此外，根据反应介质的不同，所述旋流反应器I可由不锈钢、钛材、工程塑料及其它非金属材质制成。如图1所示的那样，所述旋流反应器I的底部设置有粉体出口 6，置换反应后的铜粉体经所述磁选分离器4分离之后由所述粉体出口 6排出所述旋流反应器I。所述旋流反应器I的顶部设置有投料口 7，优选为设置有多个投料口 7，从而便于将反应用的铁料投放到所述旋流反应器I中。所述旋流反应器I的与所述过滤分离器11相对的顶部设置有负压抽气口 8。所述负压抽气口 8用于将反应产生的酸性气体和空气抽出，从而防止所述旋流反应器I中的置换金属(铁料)被氧化，影响置换效果。此外，所述旋流反应器I的侧壁的上部设置有溢流出液口 9，通过所述溢流出液口 9将反应后的溶液从所述旋流反应器I内排出。所述旋流反应器I的内部设置有置换金属堆放区10，所述置换金属堆放区10用于堆放置换金属。所述旋流反应器I的侧壁的下部设置有振动冲洗口 5。如图1所示的那样，所述振荡冲洗口 5位于所述磁选分离器4的上方。在使用时，所述振荡冲洗口 5与高压水或压缩气体连接。在置换一段时间以后，置换金属表面多少会残留一部分被置换出来的细小粉体，如被覆盖的表面过多，会影响置换反应的进行，降低置换速度和效率，所以会定时用高压水或压缩气体对置换金属表面进行振动清理，提高工作效率。通过设置所述振荡冲洗口 5，可以实现对置换金属表面的振动清理，有助于提高工作效率。
[0027]继续参考图1，所述进液泵2与所述溶液喷射器3相连并通过所述溶液喷射器3的喷嘴口 12将所述进液泵2泵送的溶液沿所述旋流反应器I的切线方向喷射到所述旋流反应器I中，即，所述溶液喷射器3的喷嘴口 12与所述旋流反应器I的切线方向相连。所述进液泵2用于泵送待置换的含铜溶液。在本实用新型中，优选地，所述进液泵2采用耐酸的化工流程泵或磁力泵，最优选地，选用磁力泵。含铜溶液通过所述溶液喷射器3的喷嘴口 12沿所述旋流反应器I的切线方向喷射到所述旋流反应器I中。所述溶液喷射器3的喷嘴口12与旋流反应器I采用切线进液方式，兼顾反应和清洗的双重作用，使得能边反应边清洗，从而提高置换效率和产品品质。其中，在本实用新型中，优选地，所述溶液喷射器3采用机械增加结构，增大溶液的流速、线速度和切向力，起到加压搅拌和加快旋流速度的作用。根据反应介质的不同，所述溶液喷射器3可选用不同的高强度材质。
[0028]在采用本实用新型的全密封结构的高效旋流置换装置进行铜粉体的置换时，首先通过所述投料口 7将置换金属(铁料)投放到所述旋流反应器I的置换金属堆放区10中，然后关闭所述投料口 7、粉体出口 6、振荡冲洗口 5和负压抽气口 8。接着，通过所述进液泵2泵送储液罐中的含铜溶液(例如，硫酸铜溶液)，然后，使所述含铜溶液通过所述溶液喷射器3的喷嘴口 12从所述旋流反应器I的侧部以切线方向旋流进入所述旋流反应器I中，与所述铁料进行置换反应。在本实用新型中，含铜溶液以切线方向旋流进入所述旋流反应器I中，利用流体压力产生旋转运动，当含铜溶液以一定的速度进入所述旋流反应器I中时，含铜溶液在遇到所述旋流反应器I的外壁后被迫作回转运动，含铜溶液与所述旋流反应器I中堆放的废铁发生置换反应生成铜粉。由于旋转的水流冲刷作用，生成的铜粉立即被冲刷下来。同时，由于不同位置溶液的线速度的差异，溶液中的铜粉在水流的带动下，向所述旋流反应器I的中心部分运动，并在自身重力的共同作用下，沿所述旋流反应器I的中心的所述过滤分离器11螺旋向下运动，并经过所述磁选分离器4磁选净化之后，最终由所述粉体出口 6排出，成为铜粉体。同时，在置换反应过程中通过所述负压抽气口 8抽出反应过程中产生的酸性气体和空气，从而防止所述旋流反应器I中的置换金属被氧化，影响置换反应效果，因此能够提高置换效率。置换后的溶液最终通过所述溢流出液口9排出。其中，所述过滤分离器11起到阻挡过滤置换金属和过滤杂质的作用，确保置换的铜粉体的品质。而且，在置换一段时间以后，置换金属表面多少会残留一部分被置换金属的细小粉体，如被覆盖的表面过多，会影响置换反应的进行，降低置换速度和效率，所以在置换一段时间之后，要通过所述振荡冲洗口 5喷入高压水或压缩气体，定时用高压水或压缩气体对置换金属表面进行振动清理，提高工作效率。置换后的金属可能含有铁粉，通过所述磁选分离器4进行净化处理，可以去除掉铁粉，从而提高制得的铜粉体的品质。
[0029]在本实用新型所述的具有全密封结构的高效旋流置换装置中，通过溶液喷射器的喷嘴口与旋流反应器的切线相连而使得含铜溶液采用旋流方式进液，从而在保证反应的动力过程的同时，实现置换溶液的自动搅拌、置换产物的旋流分离及置换产物的自动收集，降低搅拌能耗，简化操作流程，提高工作效率。此外，本实用新型的具有全密封结构的高效旋流置换装置的整个装置为全密封结构，并通过负压抽气口形成负压环境溶液循环，达到避免副反应的效果，同时不会有废气排出，减少环境污染。最后，在本实用新型所述的具有全密封结构的高效旋流置换装置中，由于置换溶液的旋流循环，可以利用置换溶液的冲刷作用和置换溶液的流速差异，使铜粉与铁分离；并且，通过所述过滤分离器去除杂质和置换金属，同时利用磁选分离器磁选分离铜粉中的少量单质铁进一步提高产品质量。
[0030]【具体实施方式】的内容是为了便于本领域技术人员理解和使用本实用新型而描述的，并不构成对本实用新型保护内容的限定。本领域技术人员在阅读了本实用新型的内容之后，可以对本实用新型进行合适的修改。本实用新型的保护内容以权利要求的内容为准。在不脱离权利要求的实质内容和保护范围的情况下，对本实用新型进行的各种修改、变更和替换等都在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种具有全密封结构的高效旋流置换装置，其包括旋流反应器(1)、进液泵(2)、溶液喷射器(3)、磁选分离器(4)和过滤分离器(11)，其中，所述进液泵(2)与所述溶液喷射器(3)相连并通过所述溶液喷射器(3)的喷嘴口(12)将所述进液泵(2)泵送的溶液沿所述旋流反应器(I)的切线方向喷射到所述旋流反应器(I)中，所述过滤分离器(11)设置在所述旋流反应器(I)的中心，所述磁选分离器(4)设置在所述旋流反应器(I)的下部，所述旋流反应器(I)呈圆筒形的密封结构，其底部设置有粉体出口 ￠)，顶部设置有投料口(7)，与所述过滤分离器(11)相对的顶部设置有负压抽气口(8)，侧壁的上部设置有溢流出液口(9)，侧壁的下部设置有振荡冲洗口(5)，内部设置有置换金属堆放区(10)，所述置换金属堆放区(10)用于堆放置换金属。
2.如权利要求1所述的具有全密封结构的高效旋流置换装置，其中，所述旋流反应器(I)的底部呈锥形，且所述旋流反应器(I)由不锈钢、钛材或工程塑料制成。
3.如权利要求2所述的具有全密封结构的高效旋流置换装置，其中，所述旋流反应器(I)的直径为50-6000mm，高度为 1000-6000mm。
4.如权利要求3所述的具有全密封结构的高效旋流置换装置，其中，所述过滤分离器(II)采用316L不锈钢网或钛网制成。
5.如权利要求4所述的具有全密封结构的高效旋流置换装置，其中，所述进液泵(2)为化工流程泵或磁力泵。
6.如权利要求5所述的具有全密封结构的高效旋流置换装置，其中，所述磁选分离器(4)呈环形结构，采用环氧包封的第三代稀土永磁钕铁硼磁铁，磁感应强度大于8500高斯。
【文档编号】C22B3/02GK204251669SQ201420705754
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】刘晓鹏, 王昆, 张祖民, 王伟, 杨文芳, 罗东辉, 马驰 申请人:大连鑫恒环保科技有限公司