一种搅拌充气反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种搅拌反应器，特别是涉及一种能有效提高气体反应效率和固液搅拌效率的搅拌充气式反应器。
【背景技术】
[0002]搅拌反应器被广泛应用于冶金、医药、化工、食品和环保等行业和领域。随着技术的进步，需要气体与液体(或固液混合体)反应的工艺越来越多，如何使气体在反应中分散的更均匀、利用率更高、反应更快，对搅拌反应器提出了更高的要求。在此背景下，搅拌充气反应器应运而生。
[0003]现有常见的搅拌充气反应器包括涡轮式(透平式)搅拌器、桨式搅拌器等。涡轮式搅拌器配合外罩式定子，在搅拌装置旋转时能产生高度湍动的径向流动，对气体的剪切、摩擦和分散作用明显，产生粒径细小且均匀的微米级气泡，适用于气体在液体中的分散和反应过程；桨式搅拌器可使液体产生轴向流动，强制反应器内的流体循环混合。涡轮式搅拌器主要作用是分散气体，桨式搅拌器主要起混合作用，两种搅拌装置各有侧重，转速也不尽相同(涡轮透平式搅拌器的圆周速度一般为3?8m/s，桨式搅拌器圆周速度一般为1.5?3m/s)。然而，现有的搅拌充气反应器均存在着气泡粒径不够小、分散不够均匀等问题，这进一步造成气体利用率不高、气体参与的化学反应较慢等缺陷。
[0004]CN103301768A号中国专利文献公开了一种能顺畅排料的双搅拌式搅拌罐，其采用同轴设置的内外搅拌，内搅拌采用桨叶式设计能有效对中心处的物料搅拌，同时利用方形支架支撑的弧形搅拌叶可对外围的物料实施搅拌混合，同时中心搅拌桨可以解决在排料后期，罐中心点的原料不能有效混合和排放的问题。但该专利文献中的技术方案明显只针对粘稠物料适用，并不能实现气体的分散。
[0005]CN103695642A号中国专利文献公开了一种双叶轮中空轴充气搅拌浸出槽，其主要由槽体及其上设置的机座、电动机、减速机等构成，机座上设置齿轮箱，中空搅拌轴(中空轴)通过上从动压盘与上面的大伞型齿轮连接，上面的大伞型齿轮与小伞型齿轮啮合，小伞型齿轮通过减速机与电动机连接，中空轴上端设有充气管，双叶轮安装在同一根中空轴的上部和下部，中空轴旋转带动上下两组叶轮同时朝相同的方向旋转，中空轴下端设置中空搅拌轴，中空搅拌轴下部设置叶轮，中空轴充气的出口在中空轴的底部，槽体的中心位置；其结构特点是在中空轴的底部设置多个分气口，在每个分气口上设置分气槽，在中空轴外设置外轴，外轴下端设置外搅拌轴，在外搅拌轴下部设置叶轮，外轴的上部设置下从动压盘及下面的大伞型齿轮连接，下面的大伞型齿轮与小伞型齿轮啮合。该专利技术方案本质上还是一种直接充气式搅拌反应器，其叶轮不能把气体充分地分散，大部分气体沿中空轴外垂直向上，造成气体逸散，充气效率低，其没有从根本上解决气体进入矿浆时气泡粒径大的问题，只是改善了气液固物料在反应器中的混合循环状况。这进一步导致反应过程中的浸出速度慢、浸出率低、气体浪费大。【实用新型内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是，克服以上【背景技术】中提到的不足和缺陷，提供一种结构简单、制作方便、成本低、且能有效提高气体反应效率和固液搅拌效率的搅拌充气反应装置。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为一种搅拌充气反应装置，包括搅拌槽体、安装基座、驱动装置和搅拌轴系，所述驱动装置通过安装基座装设于搅拌槽体上，所述搅拌槽体上开设有进料口和出料口，所述驱动装置驱动搅拌轴系旋转，搅拌轴系伸入搅拌槽体的内腔中并位于内腔的中心处，所述搅拌轴系包括同心套设的外轴和内轴，所述外轴和内轴均为中空结构，且内轴设置在外轴的中空腔体中，所述内轴的中空腔体设为进气通道，且内轴的底端设为所述进气通道的出气口，所述外轴上安装有主要用于混匀物料的上搅拌器，所述内轴靠近其出气口的位置安装有主要用于分散气体的下搅拌器。
[0008]上述的搅拌充气反应装置中，优选的:所述上搅拌器为桨叶式搅拌器，根据反应装置的具体设计高度，该桨叶式搅拌器还可优选在外轴上沿不同高度布置多个(例如I个、2个或3个)；所述下搅拌器则优选为一转速高于上搅拌器转速的涡轮透平式搅拌器。
[0009]上述的搅拌充气反应装置中，优选的:所述内轴的底端靠近所述搅拌槽体的底面，所述外轴的底端高出所述内轴的底端一定高度，且所述上搅拌器安装于外轴的底端附近，所述下搅拌器则安装于内轴的底部。
[0010]上述的搅拌充气反应装置中，更优选的:所述搅拌槽体的底面对应于内轴底端的位置装设有定子，且定子形成有一凹槽，该凹槽呈半包式包围在所述下搅拌器的外部，所谓的半包式是指定子布置在下搅拌器的下侧和外侧，下搅拌器的上方则没有定子包围。更优选的，所述定子与所述下搅拌器之间留有间隙并形成狭缝腔体。所述定子与下搅拌器同心布设，所述定子包括底盘和固接于底盘上的多个引流板；多个引流板均布在底盘上方的周边，且多个引流板的中轴面均与底盘的外周切线相交并呈一相同角度。在该优选的方案中，定子和下搅拌器共同构成一组搅拌装置，这组搅拌装置主要用来分散从内轴进入的气体，产生微细气泡，当下搅拌器转动时，带动液体甩出，产生局部负压，外部的气体沿着内轴进入下搅拌器和定子之间的间隙(可自吸或鼓风机鼓入)，在下搅拌器和定子的剪切、摩擦等作用力的共同作用下，不断产生微细粒气泡并与液体或固体高速混合，最后在定子的引流作用下呈辐射状喷出，构成了一个小型且高效的气体分散系统。
[0011]上述的搅拌充气反应装置中，优选的:所述安装基座固接在搅拌槽体的顶面，所述搅拌轴系穿过安装基座伸入搅拌槽体的内腔中，所述进气通道的进气口设置在内轴的顶端，该进气口由支架固定，该进气口处设有调节进气量的进气阀门。进气阀门可通过支架固定在安装基座上。
[0012]上述的搅拌充气反应装置中，优选的:所述外轴和内轴分别由独立的驱动装置驱动，且外轴的转速低于内轴的转速。更优选的:所述驱动装置包括第一驱动电机和第二驱动电机，所述第一驱动电机通过外轴用皮带及皮带轮与外轴的上端连接，所述第二驱动电机通过内轴用皮带及皮带轮与内轴的上端连接，且内轴的上端高出外轴的上端一定距离。通过独立地驱动装置分别驱动内轴和外轴，使得上搅拌器和下搅拌器可以根据其不同的搅拌器类型和作用功能达到不同的最优转速，下搅拌器(透平式搅拌器)的转速较高，其主要和和定子一起控制微气泡的产生和分散，而上搅拌器(桨叶式搅拌器)的转速相对较低，则主要承担整个容器内的液体或固体在垂直方向上形成循环。
[0013]上述的搅拌充气反应装置中，优选的:所述搅拌轴系包括第一轴承和第二轴承，所述外轴的外部通过第一轴承装设在所述安装基座上，所述内轴通过第二轴承同心嵌套在外轴的中空腔体中。
[0014]上述本实用新型的技术方案主要基于以下思路:
[0015]常规的搅拌设备一般都不具有气体分散的作用和效果，而本实用新型中通过分层布置不同结构形式的搅拌器，并巧妙地布设进气通道，使得本实用新型的搅拌设备能够同时兼具充气反应功能；在本实用新型中下搅拌器及其附属构件具有通气和分散气体的作用，有利于促进气液两相混合或气液固三相混合，但如果仅仅依靠下搅拌器进行搅拌，则易造成反应物料的上下对流不足、混合不充分，因此在此基础上，本实用新型又在反应装置中部设置了上搅拌器，以加强垂直方向上的物料对流，做到整个搅拌充气反应装置内物料的充分混合和反应充分。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的优点在于:
[0017]1.本实用新型能够使反应装置内矿浆上下循环加快，物料的混合更均匀、反应更充分，反应效率更高、效果更好；
[0018]2.在改进后的方案中，采用了透平式搅拌器与定子及其附属构件配合方式，这可以更好地完成气体的分散工作，增加了气体与固液相的接触机会，气体利用率更高；
[0019]3.通过对定子结构及形状的进一步改进和优化，使通入的气体在搅拌充气反应装置中分散地更均匀，气泡更小，微细粒气泡更多，化学反应更快；