RU2535043C1

RU2535043C1 - Device for phases mixing

Info

Publication number: RU2535043C1
Application number: RU2013121225/05A
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Николаевич Сидоров; Наталья Юрьевна Ширина; Михаил Викторович Козлов
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2014-12-10
Also published as: RU2013121225A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: device for phases mixing includes a vertical fixed body with jacket for heating medium, divided in sections by shelves with holes, central shaft connected with drive of a alternating movement, radial agitators located in each section. Shelf holes are in form of regular hexahedrons, at their corners from top side the cone stands are installed, at that diameter of the inscribed circle of the hexagon holes of each below located shelf is by 1.2…1.5 times smaller the diameter of the inscribed circle of the hexagon holes of the above located shelf, height of the cone stands on each shelf at least is equal to the diameter of the inscribed circle of its hexagon holes, and radial blades of the agitators are rigidly linked with the body.

EFFECT: increased efficiency of the mixing processes during leaching and dissolution of the polydisperse solids in liquid phase.

2 dwg

Description

Изобретение относится к химическим аппаратам непрерывного действия для проведения процессов химического взаимодействия твердой и жидкой фаз и может быть использовано для экстракции, выщелачивания, растворения в цветной металлургии, химической и пищевой промышленности.The invention relates to continuous chemical apparatus for carrying out processes of chemical interaction of solid and liquid phases and can be used for extraction, leaching, dissolution in non-ferrous metallurgy, chemical and food industries.

Известен аппарат для растворения твердых полидисперсных веществ (Авторское свидетельство СССР №1514394, 1989), включающий вертикальный неподвижный корпус с рубашкой для теплоносителя, разделенный на секции полками с отверстиями, конусные стойки, размещенные между отверстиями. Основным недостатком данного аппарата является трудность его использования для приготовления растворов из полидисперсных твердых материалов в непрерывных производствах. Это обусловлено тем, что конструктивное исполнение полок не предусматривает перемещение уменьшающихся в размерах, в процессе переработки, частиц твердых материалов с верхних полок на нижние.A known apparatus for dissolving solid polydisperse substances (USSR Author's Certificate No. 1514394, 1989), including a vertical stationary housing with a jacket for the coolant, divided into sections by shelves with holes, cone racks located between the holes. The main disadvantage of this apparatus is the difficulty of its use for the preparation of solutions from polydisperse solid materials in continuous production. This is due to the fact that the design of the shelves does not provide for the movement of decreasing in size, during processing, particles of solid materials from the upper shelves to the lower.

Наиболее близким по конструктивному исполнению к предполагаемому изобретению, является аппарат для перемешивания фаз (Авторское свидетельство СССР №1169719, 1985), прототип, включающий вертикальный неподвижный корпус с рубашкой для теплоносителя, разделенный на секции полками с отверстиями, центральный вал, соединенный с приводом возвратно-вращательного движения, размещенные в каждой секции лопастные радиальные мешалки. К основным недостаткам данного аппарата, применительно к проведению процессов выщелачивания и растворения, можно отнести низкую его эффективность при переработке полидисперсных твердых материалов. Это обусловлено тем, что конструктивное исполнение полок предусматривает перемещение всех частиц твердых материалов с верхних полок на нижние независимо от их размеров, что значительно уменьшает поверхность контакта фаз и может привести к зарастанию отверстий в полках.The closest in design to the proposed invention is a phase mixing apparatus (USSR Author's Certificate No. 1169719, 1985), a prototype comprising a vertical fixed housing with a jacket for the coolant, divided into sections by shelves with holes, a central shaft connected to the drive back rotational movement, radial paddle mixers placed in each section. The main disadvantages of this apparatus, in relation to the leaching and dissolution processes, include its low efficiency in the processing of polydisperse solid materials. This is due to the fact that the design of the shelves involves the movement of all particles of solid materials from the upper shelves to the lower, regardless of their size, which significantly reduces the contact surface of the phases and can lead to overgrowing of holes in the shelves.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, повышение эффективности процессов перемешивания при выщелачивании и растворении полидисперсных твердых материалов в жидкой фазе.The task of the invention is to remedy these disadvantages, increase the efficiency of mixing processes during leaching and dissolution of polydisperse solid materials in the liquid phase.

Решение указанной задачи достигается тем, что отверстия в полках выполнены в виде правильных шестигранников, в углах которых с верхней стороны установлены конусные стойки, причем диаметр вписанной окружности шестигранных отверстий каждой нижерасположенной полки в 1,2…1,5 раза меньше диаметра вписанной окружности шестигранных отверстий вышерасположенной полки, высота конусных стоек на каждой полке не менее диаметра вписанной окружности ее шестигранных отверстий, а радиальные лопасти мешалок жестко соединены с корпусом.The solution to this problem is achieved by the fact that the openings in the shelves are made in the form of regular hexagons, in the corners of which conical racks are installed on the upper side, and the diameter of the inscribed circle of the hexagonal holes of each lower shelf is 1.2 ... 1.5 times smaller than the diameter of the inscribed circle of the hexagonal holes of the upstream shelf, the height of the conical racks on each shelf is not less than the diameter of the inscribed circle of its hexagonal holes, and the radial blades of the mixers are rigidly connected to the body.

На фиг.1 изображен продольный разрез аппарата для перемешивания фаз; на фиг.2 - вариант исполнения полки с правильными шестигранными отверстиями и конусными стойками в углах шестигранных отверстий.Figure 1 shows a longitudinal section of an apparatus for mixing phases; figure 2 is an embodiment of a shelf with regular hexagonal holes and conical racks in the corners of the hexagonal holes.

Аппарат для перемешивания фаз имеет вертикальный неподвижный корпус, выполненный из цилиндрических обечаек 1 с рубашками для теплоносителя 2, разделенный на секции полками 3-6 с правильными шестигранными отверстиями 7, центральный вал 8, соединенный с приводом возвратно-вращательного движения 9. Привод возвратно-вращательного движения 9 состоит из привода вращательного движения 10, жестко связанного с горизонтальной осью 11, на которую насажены два сменных ведущих конических зубчатых колеса 12 и 13. В зубчатых колесах 12, 13 сделаны вырезы в форме сегментов с неодинаковым числом срезанных зубьев, при этом одно из них направлено зубьями вверх, а вырезом вниз, а другое наоборот - вырезом вверх, а зубьями вниз. Оба колеса поочередно связаны зацеплением с ведомым зубчатым коническим колесом 14, насаженным на центральный вал 8. В каждой секции установлены лопастные радиальные мешалки 15-18. На верхних сторонах полок 3-5 в углах шестигранных отверстий установлены конусные стойки 19-21. Диаметр вписанной окружности шестигранных отверстий каждой нижерасположенной полки 1,2…1,5 раза меньше диаметра вписанной окружности шестигранных отверстий вышерасположенной полки. Высота конусных стоек 19-21 на каждой полке не менее диаметра вписанной окружности ее шестигранных отверстий 7. Радиальные лопасти мешалок 15-18, которых должно быть не меньше трех, жестко соединены с соответствующими цилиндрическими обечайками 1 корпуса аппарата.The apparatus for mixing the phases has a vertical stationary body made of cylindrical shells 1 with shirts for the coolant 2, divided into sections by shelves 3-6 with regular hexagonal holes 7, a central shaft 8 connected to the drive of the rotary motion 9. The rotary drive movement 9 consists of a drive of rotational movement 10, rigidly connected with a horizontal axis 11, on which two interchangeable bevel gears 12 and 13 are mounted. In gears 12, 13 cuts are made in the form segments with unequal number of teeth of cut, while one of them is directed upwards teeth and cut down, and another opposite - cut up and down the teeth. Both wheels are alternately connected by engagement with the driven gear bevel gear 14 mounted on the central shaft 8. In each section, radial paddle mixers 15-18 are installed. On the upper sides of the shelves 3-5 in the corners of the hexagonal holes installed conical racks 19-21. The diameter of the inscribed circle of the hexagonal holes of each lower shelf is 1.2 ... 1.5 times less than the diameter of the inscribed circle of the hexagonal holes of the upper shelf. The height of the conical racks 19-21 on each shelf is not less than the diameter of the inscribed circle of its hexagonal holes 7. The radial blades of the mixers 15-18, which should be at least three, are rigidly connected to the corresponding cylindrical shells 1 of the apparatus body.

Штуцер 22 предназначен для загрузки в корпус твердых материалов, штуцеры 23, 24 - для ввода и вывода жидкой фазы, штуцеры 25, 26 - ввода и вывода теплоносителя.The fitting 22 is intended for loading solid materials into the housing, the fittings 23, 24 for the input and output of the liquid phase, the fittings 25, 26 for the input and output of the coolant.

Аппарат для перемешивания фаз работает следующим образом.The apparatus for mixing the phases operates as follows.

При включении привода вращательного движения 10 ось 11 с зубчатыми колесами 12 и 13 вращается в одном направлении, при этом каждое из колес поочередно вступает в зацепление с ведомым зубчатым колесом 14, вращая его то в одну, то в другую сторону, с неодинаковыми углами поворота, обеспечивая одновременно крутильные колебания и шаговое вращение вала 8 в одну сторону. При непрерывной подаче исходного полидисперсного твердого материала через штуцер 22 им заполняется пространство между полкой 3 и радиальными лопастями мешалки 15. Крупные частицы твердого материала остаются на вершинах конусных стоек, более мелкие проваливаются через отверстия полки 3 и попадают на вершины конусных стоек нижерасположенных полок 4, 5 или 6. Жидкая (и/или газообразная) фаза непрерывно вводится в корпус аппарата через штуцер 23, постепенно растворяет частицы твердого материала, которые уменьшаются в размерах, проваливаются на нижерасположенные полки, где происходит их полное растворение. Готовый продукт выводится из корпуса аппарата через штуцер 24. Температура смеси в корпусе аппарата регулируется с помощью теплоносителя, поступающего в рубашки 2.When the rotary drive 10 is turned on, the axis 11 with the gears 12 and 13 rotates in one direction, while each of the wheels engages in turn with the driven gear 14, rotating it in one direction or the other, with different angles of rotation, while providing torsional vibrations and stepwise rotation of the shaft 8 in one direction. When continuously supplying the initial polydisperse solid material through the nozzle 22, it fills the space between the shelf 3 and the radial blades of the mixer 15. Large particles of solid material remain on the tops of the conical racks, smaller ones fall through the holes of the shelf 3 and fall on the tops of the conical racks of the lower shelves 4, 5 or 6. The liquid (and / or gaseous) phase is continuously introduced into the apparatus through the nozzle 23, gradually dissolves the particles of solid material, which are reduced in size, fall through izheraspolozhennye shelves, where they are completely dissolved. The finished product is discharged from the apparatus through the nozzle 24. The temperature of the mixture in the apparatus is controlled by the coolant entering the shirt 2.

Частота колебаний вала 8, углы его поворота и шаг перемещения относительно радиальных лопастей мешалок задаются исходя из физико-химических свойств перерабатываемых материалов и кинетики процесса.The oscillation frequency of the shaft 8, the angles of rotation and the pitch relative to the radial blades of the mixers are set based on the physicochemical properties of the processed materials and the kinetics of the process.

Указанные преимущества предлагаемого аппарата для перемешивания фаз, по сравнению с известными, обеспечиваются новой совокупностью его конструктивных элементов.The indicated advantages of the proposed apparatus for mixing phases, in comparison with the known ones, are provided by a new combination of its structural elements.

Выполнение отверстий в полках в виде правильных шестигранников, в углах которых с верхней стороны установлены конусные стойки заданных размеров, обеспечивает максимально возможную поверхность контакта фаз для всех частиц перерабатываемого твердого материала на всех полках корпуса аппарата.The holes in the shelves in the form of regular hexagons, in the corners of which are mounted conical racks of a given size on the upper side, provide the maximum possible phase contact surface for all particles of the processed solid material on all shelves of the apparatus.

Неподвижные относительно корпуса аппарата радиальные лопасти мешалок позволяют равномерно распределять частицы близких фракций твердого материала по вращающимся вокруг вертикальной оси полкам и перемещать вниз с полки на полку частицы меньших размеров.The radial blades of the stirrers, which are fixed relative to the apparatus body, make it possible to evenly distribute particles of similar fractions of solid material along the shelves rotating around the vertical axis and to move smaller particles down from the shelf to the shelf.

Claims

An apparatus for mixing phases, including a vertical stationary casing with a jacket for the coolant, divided into sections by shelves with holes, a central shaft connected to a rotary drive, radial paddle mixers placed in each section, characterized in that the openings in the shelves are made in the form regular hexagons, in the corners of which conical racks are installed on the upper side, and the diameter of the inscribed circle of the hexagonal holes of each lower shelf is 1.2 ... 1.5 times smaller the diameter of the inscribed circle of hexagonal openings overlying shelf height tapered struts on each shelf at least the diameter of the inscribed circle of its hexagonal holes and radial agitator blades are rigidly connected with the housing.