一种射吸式富氧浸出设备的设计

陈艳波，高腾跃，徐 超，张文平，秦广林，蔡明明，于淙权

(山东黄金矿业科技有限公司 选冶实验室分公司，山东 烟台 261441)

目前，国内外矿物浸出作业中多采用机械搅拌结合充气的浸出装置，充气可以实现矿浆搅拌、上下循环，同时为矿物溶解提供氧气。浸出装置常规供氧方法是将空气或氧气通过管路以一定压力通入矿浆中，这种方法形成的气泡较大，在矿浆中弥散效果差，使槽体内(尤其是槽体底部)溶氧量少，不能高效补充矿物溶解消耗的氧气，制约了矿物浸出速率[1]。为获得满意的矿物浸出效果，往往通过增加浸出槽数量来延长浸出时间，如此增加了设备投资和目标矿物在生产流程中的积压时间，不利于企业经济效益的提升。

1 结构组成

1-电机；2-泵；3-管路；4-射吸管(文丘里管)； 5-出气管路；6-气体储罐；7-浸出槽槽体；8-浸出槽锥底；9-搅拌轴；10-搅拌叶轮；11-入料口；12-出料口；13-变速箱；14-返气管路；15-补气管路；16-加药管路；17-紊流板

图1 射吸式富氧浸出设备结构简图

如图1所示，此设备主要包括三个部分：浸出槽、射吸装置、供氧装置。

浸出槽主要由槽体、紊流板、搅拌轴、叶轮、电机和传动装置等构成。槽体包括进料口和出料口，为圆柱形或其他形状，底部为圆锥体，顶部密封并装有加药管路、搅拌电机和变速器等，槽体内装有搅拌轴和若干叶轮[2]。

射吸装置安装在浸出槽槽体外壁，主要由射吸管(文丘里管)、电机和泵等构成。多个射吸装置构成浸出设备的料浆循环系统。单个料浆循环系统的射吸管、入料口可以是单个或者多个。

供氧装置包括储罐、出气管路、返气管路和补气管路等。出气管路一端连接气体储罐，一端与射吸管进气口连接。返气管路一端连接气体储罐，一端与槽体顶端连接。补气管路用于补充气体储罐内的气体。

2 工作流程

矿浆由入料口进入槽体，当液位高于泵的入料口时，开启射吸装置电机，矿浆进入循环管路，通过射吸管时，气体在负压作用下由储罐进入射吸管内与矿浆充分混合，然后再次进入槽体内。同时，由加药管向槽体内加入各类浸出药剂。如此，矿浆与气体、药剂在槽体内充分混合发生化学反应。

如果此设备制造应用，在运行过程中应注意：当氧气储罐中的氧压较低时，及时补加氧气，使氧气稳定在一定压力；实时监测射流泵射流压力，发现压力升高，及时清理管路避免发生堵塞；关注射吸管磨损情况，出现异常及时更换。

3 流程计算

3.1 单槽反应时间

单槽反应时间为浸出槽容积与单位时间来矿体积的比值。

式中V-浸出槽容积，m3；

υ-单位时间来矿体积，m3/h。

3.2 矿浆循环量与循环次数

矿浆通过泵上下循环不仅增大矿浆溶氧量还能促进矿浆混合，避免粗颗粒矿物沉入槽底。但过大的循环量或过多的循环次数对溶氧以及搅拌的作用效果增加不显著，还大幅增加了电耗以及加快设备磨损。所以，矿浆循环量与循环次数的计算与设定是此设备的一项重要工作。

矿浆循环量与泵的流量有关，可通过泵的流量计算。

Vk=nVB

式中Vk-矿浆循环量，m3/h；

VB-泵流量，m3/h。

4 设备创新点

此设备可通过提高氧气在矿浆中的弥散程度，提高矿物溶解过程中氧的溶解量和溶解速率，从而进一步提高目标矿物的溶解速率，减少设备投资和金属在生产流程中的积压时间[3]。

氧气通过射吸管自动吸入后与矿浆混合，浸出槽内矿浆溢出的氧气通过管路进入氧气罐再次循环利用，可提高氧气利用率，避免氧气浪费，节约成本。

矿浆用泵吸入后由浸出槽底部进入，有效提高浸出槽底部矿浆的溶氧量和氧的溶解速率，杜绝通入空气方式出现的气泡死区。同时扰动浸出槽底部，避免矿物沉淀沉槽。

此设备处理的原料可以是矿浆，也可以其它流体，在化工、环保等领域需要气液混合反应的工艺都可以使用此设备。

5 存在的问题

由于需要多台射流泵提供射流动力，能耗较常规浸出设备高。射流泵中流体为气液混合体，容易产生气蚀问题。射吸管中矿物颗粒高速流动，加剧射吸管的磨损。