Металлургическая гидроаппаратура: Конспект лекций (Выщелачивание в гидрометаллургии. Аппараты и схемы для разделения суспензий), страница 6

Реакторы с механическими мешалками

В гидрометаллургии широкое распространение нашли различные ти­пы механических мешалок, которые состоят из одной или нескольких пар лопастей различной формы, закрепленных на валу, который вращается че­рез привод от электродвигателя. При выборе мешалки следует учитывать два основных фактора: расход энергии и эффективность перемешивания, т.е. качество достигаемого результата и скорость его получения.

Расход энергии на механическое перемешивание может быть доста­точно точно рассчитан по обобщенным формулам, полученным с помощью теории подобия. Эффективность перемешивания зависит от многих факторов. В технической литературе интенсивность  перемешивания оценива­ется одним из следующих способов:

- по числу оборотов мешалки;

- по кратности циркуляции;

- по однородности отбираемых проб;

- по распределению  температур;

- по сопоставлению с теоретической кривой "идеального" смешения:

- по аналогии с процессами перемешивания, по которым имеются практи­ческие данные;

- по числу Рейнольдса  циркулирующей жидкости.

По последнему, наиболее научному методу, определяется гидравлический режим в кольцевом слое:

где:   Re - критерий Рейнольдса для кольцевого слоя;

R - коэффициент скорости вращающейся жидкости: для ламинарного  - 0,5, для турбулентного - 0,75;

d - диаметр мешалки, м;

n - число оборотов мешалки, об/мин;

B - ширина слоя (расстояние от мешалки до корпуса емкости);

n - коэффициент кинематической вязкости.

Если нельзя воспользоваться данными из практики и провести достаточно точной аналогии с известными процессами, а моделирование процесса перемешивания  осуществить невозможно, то при выборе типа мешалок следует руководствоваться их техническими характеристиками.

Цепные мешалки (рис.5) конструктивно очень просты и широко распространены на гидрометаллургических заводах . Они применяются для:

- поддержания равномерного отношения Ж:Т различных пульп;

- осуществления химических процессов в присутствии значительных ко­личеств твердого вещества в пульпах;

- суспендирования твердых веществ значительной  плотности, взмучивания осадков и др.

Достоинства этого типа мешалок заключаются в простоте устройст­ва и дешевизне изготовления, эффективности перемешивания легких пулы и универсальности применения, а главное то, что они не боятся заилива­ния. Однако цепные мешалки тихоходны, а потому в них трудно получить однородную по физическим свойствам пульпу из твердого вещества и жидкости как по сечению, так и высоте мешалки, кроме того они непри­годны для смешения жидкостей с сильно различающимися плотностями и для быстрого растворения веществ.

Цепные мешалки изготовляются самых различных размеров со ско­ростью вращения от 3 до 20 об/мин. Объем реакторов колеблется от 20 до 1000 м3, потребляемая мощность от 3 до  25 кВт.

Устройство лопастных мешалок (рис.6) наиболее простое. Они вы­полняются из полосовой или угловой стали. Лопасти устанавливаются перпендикулярно или наклонно к направлению их движения. Такие мешал­ки бывают: одно- и многолопастные, рамные, планетарные  с отражатель­ными перегородками или без них. Они применяются для перемешивания суспензий с любой вязкостью  (до 100 сП)- однолопастные мешалки, а для суспензий с вязкостью 2500 сП и выше - рамные или многолопастные с отражательными перегородками.

Нормализованные лопастные мешалки имеют диаметр лопастей  от 400 до 190  мм (в промышленности применяются мешалки и больших раз­меров). Диаметр лопастей составляет примерно 0,7-0,8 диаметра сосу­да, в котором работает мешалка.

Рамные мешалки характеризуются небольшим объемом, не превышающим 50 м3, мощность электродвигателя около 25 кВт, скорость вращения до 63 об/мин.

При необходимости создания интенсивной циркуляции перемешиваемой жидкости применяются пропеллерные мешалки. Такие мешалки обычно имеют три лопасти, изогнутые по профилю судового винта и, в зависи­мости от высоты слоя жидкости, на вертикальном валу устанавливается один или несколько пропеллеров. Высота лопасти может быть определена как шаг винта по формуле: