1.本实用新型属于氧压浸出
湿法冶金技术领域，具体涉及一种用于氧压反应釜的氧气分布装置。
背景技术：
2.含钼、镍、锌等硫化物矿产资源目前大部分采用火法冶炼工艺处理，但火法处理有冶炼难度大、成本高、环境污染严重等缺点，而氧压浸出工艺为强化湿法浸出技术，具有金属回收率高、时间短、环境友好的优点，近年来，氧压浸出工艺在
有色金属湿法冶炼行业得到逐步推广，该工艺工程化应用过程的各项技术得到优化改进。
3.氧压浸出过程采用氧气或空气(空气中的氧)作为氧化剂，氧气通过氧压釜底部的进气口分别进入每个釜内隔室，在搅拌作用下与矿浆进行气、液、固三相混合、传质，进一步与矿石中还原态硫化矿物等低价矿物发生氧化反应，将目标金属浸出进入溶液，完成目标金属从矿石中的提取。
4.氧气从氧压釜底部进入釜内后，以不同大小的气团形式存在，在搅拌作用下与矿浆流体混合、氧气溶解进入溶液与矿物参与反应，未完全反应的氧气最终上升到釜内上部气相部分，在气相部分占有一定的氧分压，该气相部分的氧气以一定浓度溶解于矿浆继续参与反应，氧气在矿浆中的溶解情况符合亨利定律。鉴于目前的氧压浸出冶炼技术的发展情况可知，氧压浸出过程加强氧气与矿浆混合效果，即持续通入氧气或增强搅拌强度均有利于反应速度及金属浸出率的提高，如仅依靠气相部分溶解氧参与氧压浸出反应效果较差。工业实际生产中氧压釜内搅拌强度的提高是存在一定局限性的，增加搅拌强度虽然有利于浸出反应，但同时也增加了搅拌的磨蚀，降低了设备的运行周期。
5.然而，现有的氧压浸出湿法冶炼工业化设计普遍是依靠搅拌的作用实现氧气与矿浆物料的混合，在此过程中如不改变、调整反应釜内温度、氧分压、搅拌强度等工艺条件，则难以进一步提高氧化反应速度及氧化效率。氧气与矿浆的混合效果对氧压浸出工业生产至关重要，是直接关系到生产成本及浸出效率的关键因素。
6.综上所述，亟待开发一种在氧压浸出过程中能够提高氧气与矿浆物料混合效果的装置，以提高矿石中金属的浸出率，促进有色金属湿法冶炼技术进步、产业发展。
技术实现要素：
7.本实用新型针对氧压浸出湿法冶炼工业生产中仅依靠机械搅拌进行氧气与浆体物料混合传质，而存在的混合效果不佳，氧气利用率效率低，氧化剂氧化效率不足，浸出化学反应时间长，氧气用量偏高的问题，提供一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，通过氧气分布装置中的气体分流板、气体分布器上的气体扩散孔和弯叶圆盘涡轮搅拌装置的搅拌桨叶，将进入氧压釜内的氧气由气团形态打散、剪切为细小气泡，充分增加氧气与矿浆物料的接触面积，随矿浆流体运动，并提高氧气混合及传质效果，利用氧气或空气中的氧在一定温度、压力下高效氧化矿产资源中还原态硫化矿物等低价矿物，有效降低生产中氧气消耗，缩
短浸出时间，提高金属浸出率。
8.实现本实用新型目的的技术方案：
9.一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，所述装置包括氧气进气管、弯叶圆盘涡轮搅拌装置和气体分布器；氧气进气管的喷嘴、弯叶圆盘涡轮搅拌装置和气体分布器均与氧压反应釜的搅拌轴同轴设置；氧气进气管固定连接于氧压反应釜的釜底中心位置，氧气进气管的喷嘴位于氧压反应釜内部、朝上设置；弯叶圆盘涡轮搅拌装置的圆盘与氧气进气管的喷嘴垂直，弯叶圆盘涡轮搅拌装置固定连接于氧压反应釜的搅拌轴上；气体分布器位于弯叶圆盘涡轮搅拌装置的下方，气体分布器的顶端固定连接于弯叶圆盘涡轮搅拌装置的圆盘上；气体分布器上均匀设置有气体扩散孔。
10.进一步地，所述装置还包括气体分流板，气体分流板均匀设于气体分布器的内部，气体分流板垂直于弯叶圆盘涡轮搅拌装置的圆盘，各个气体分流板的顶端固定连接于弯叶圆盘涡轮搅拌装置的圆盘上，各个气体分流板的内侧端相互固定连接且连接处位于气体分布器的中心轴线上，各个气体分流板的外侧端固定连接于气体分布器的内表面。
11.进一步地，所述气体分流板的数量与弯叶圆盘涡轮搅拌装置的搅拌桨叶数相同。
12.进一步地，所述气体分流板沿气体分布器的圆周方向，与弯叶圆盘涡轮搅拌装置的搅拌桨叶交错设置，相邻气体分流板组成的分流口的中心区域与弯叶圆盘涡轮搅拌装置的搅拌桨叶靠近圆盘的弯曲面的切线位置相对应。
13.进一步地，所述气体分布器为锥形结构。
14.进一步地，所述气体分布器的末端边缘为均匀的剪切锯齿状。
15.进一步地，所述气体分布器末端边缘的直径与弯叶圆盘涡轮搅拌装置的搅拌桨叶末端直径之比为0.5
?
0.65：1。
16.进一步地，所述气体分布器的开口角度为90
°?
120
°
。
17.进一步地，所述氧气进气管的喷嘴处至气体分布器末端边缘所处水平面之间的垂直距离与气体分布器末端边缘的直径之比为0.3
?
0.4:1。
18.进一步地，所述气体分布器上的气体扩散孔的开孔率为0.5％
?
1.5％。
19.进一步地，所述气体扩散孔为圆孔，单个圆孔直径为8mm
?
15mm。
20.进一步地，所述气体分布器末端边缘的剪切锯齿状结构中的锯齿角度为50
°?
90
°
。
21.本实用新型的有益技术效果在于：
22.1、本实用新型提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置通过气体分流板将气体分布器内部的氧气初步分流，通过气体分布器上的气体扩散孔将气体分流板分流后的氧气进一步打散，弯叶圆盘涡轮搅拌装置的搅拌桨叶对穿过气体分布器上的气体扩散孔的细碎氧气气泡进一步打散、混合、导流。通过氧气分布装置对氧气的三级分流，充分增加氧气与矿浆物料的接触面积，使氧气与矿浆物料充分混合，有效提高氧气利用效率。
23.2、本实用新型提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置通过将气体分布器的末端边缘设置为均匀的剪切锯齿结构，将未通过气体分布器上的气体扩散孔的氧气经剪切锯齿切割打散，将大气泡剪切为小气泡，剪切后的小气泡均匀分布到弯叶圆盘涡轮搅拌装置的搅拌桨叶末端(线速度最大处)，被再次打散，与氧压反应釜搅拌带动的釜内矿浆进行充分混合并随矿浆流动，有效提高氧气混合及传质效果。
24.3、本实用新型提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置有效提高氧压反应釜
内氧气的利用效率，强化浸出效果，提高目标金属的浸出率。
25.4、本实用新型提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置有效降低生产中氧气的消耗用量，缩短浸出时间，降低生产成本，提高经济效益。
26.5、本实用新型提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置能够避免氧压反应釜内物料堵塞氧气通道，确保生产连续稳定的运行。
附图说明
27.图1为本实用新型所提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置的结构示意图；
28.图2为本实用新型所提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置的俯视图。
29.图中：1
?
氧气进气管；2
?
弯叶圆盘涡轮搅拌装置；3
?
气体分布器；4
?
气体扩散孔；5
?
气体分流板。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
31.如图1
?
2所示，本实用新型提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，包括氧气进气管1、弯叶圆盘涡轮搅拌装置2、气体分布器3、气体扩散孔4和气体分流板5。
32.氧气进气管1在氧压反应釜釜底中心位置由氧压反应釜外部贯穿氧压反应釜底部并延伸至氧压反应釜内部，氧气进气管1的喷嘴位于氧压反应釜内部、朝上设置且与氧压反应釜的搅拌轴同轴设置，氧气进气管1通过焊接与氧压反应釜固定连接。
33.弯叶圆盘涡轮搅拌装置2与氧压反应釜的搅拌轴同轴设置，弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的搅拌桨叶为弯曲状，弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的圆盘与氧气进气管1喷嘴垂直，且弯叶圆盘涡轮搅拌装置2通过焊接与氧压反应釜的搅拌轴固定连接，氧压反应釜进行氧压浸出时，弯叶圆盘涡轮搅拌装置2随氧压反应釜的搅拌轴同步转动。
34.气体分布器3为锥形结构，位于弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的下方，且气体分布器3与氧压反应釜的搅拌轴同轴设置，气体分布器3的顶端开口与弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的圆盘直径相匹配，气体分布器3的顶端通过螺栓与螺母的配合连接与弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的圆盘固定连接。气体分布器3与弯叶圆盘涡轮搅拌装置2同轴转动。气体分布器3上均匀设置有相同大小的气体扩散孔4，气体分布器3的末端边缘为均匀的剪切锯齿状。
35.若干相同尺寸的气体分流板5垂直于弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的圆盘、均匀设于气体分布器3的内部，各个气体分流板5的顶端通过焊接与弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的圆盘固定连接，各个气体分流板5的内侧端相互固定连接且连接处位于气体分布器3的中心轴线上，各个气体分流板5的外侧端通过焊接固定连接于气体分布器3的内表面。
36.气体分流板5的数量与弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的搅拌桨叶数相同。如图2所示，沿气体分布器3的圆周方向，气体分流板5与弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的搅拌桨叶交错设置，相邻气体分流板5组成的分流口竖直面上的中心区域与弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的搅拌桨叶靠近圆盘的弯曲面的切线位置相对应。
37.如图1
?
2所示，本实用新型提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置的工作原理如下：
38.氧压反应釜进行氧压浸出时，氧气从氧气进气管1的喷嘴沿垂直于弯叶圆盘涡轮
搅拌装置2的圆盘的方向喷射，经氧压反应釜釜底的矿浆，进入气体分布器3内部，气体分流板5将气体分布器3内部的氧气初步分流；经气体分流板5分流后的氧气通过气体分布器3上的气体扩散孔4进入气体分布器3的外部，气体扩散孔4进一步将氧气打散；弯叶圆盘涡轮搅拌装置2为氧压反应釜下层搅拌，随着氧压反应釜的搅拌轴的转动同步转动，通过弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的搅拌桨叶对穿过气体分布器3上的气体扩散孔4且与矿浆物料充分混合的细碎氧气气泡进一步打散、混合、导流。
39.气体分布器3的末端边缘的均匀的剪切锯齿结构将未通过气体分布器3上的气体扩散孔4的氧气经剪切锯齿切割打散，将大气泡剪切为小气泡，剪切后的小气泡均匀分布到弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的搅拌桨叶末端(线速度最大处)，被再次打散，与氧压反应釜搅拌带动的釜内矿浆进行充分混合并随矿浆流动。
40.实施例1
41.弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的搅拌桨叶数为4个，气体分流板5的数量为4个。
42.气体分布器3末端边缘的直径与弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的搅拌桨叶末端直径之比为0.5：1。
43.气体分布器3的开口角度为120
°
。
44.氧气进气管1的喷嘴处至气体分布器3末端边缘所处水平面之间的垂直距离与气体分布器3末端边缘的直径之比为0.3:1。
45.气体分布器3上的气体扩散孔4的开孔率为0.5％。
46.气体扩散孔4为圆孔，单个圆孔直径为15mm。
47.气体分布器3末端边缘的剪切锯齿状结构中的锯齿角度为50
°
。
48.实施例2
49.弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的搅拌桨叶数为5个，气体分流板5的数量为5个。
50.气体分布器3末端边缘的直径与弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的搅拌桨叶末端直径之比为0.58：1。
51.气体分布器3的开口角度为98
°
。
52.氧气进气管1的喷嘴处至气体分布器3末端边缘所处水平面之间的垂直距离与气体分布器3末端边缘的直径之比为0.34:1。
53.气体分布器3上的气体扩散孔4的开孔率为0.7％。
54.气体扩散孔4为圆孔，单个圆孔直径为12mm。
55.气体分布器3末端边缘的剪切锯齿状结构中的锯齿角度为70
°
。
56.实施例3
57.弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的搅拌桨叶数为6个，气体分流板5的数量为6个。
58.气体分布器3末端边缘的直径与弯叶圆盘涡轮搅拌装置2的搅拌桨叶末端直径之比为0.65：1。
59.气体分布器3的开口角度为90
°
。
60.氧气进气管1的喷嘴处至气体分布器3末端边缘所处水平面之间的垂直距离与气体分布器3末端边缘的直径之比为0.4:1。
61.气体分布器3上的气体扩散孔4的开孔率为1.5％。
62.气体扩散孔4为圆孔，单个圆孔直径为8mm。
63.气体分布器3末端边缘的剪切锯齿状结构中的锯齿角度为90
°
。
64.本实用新型提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，相比应用本氧气分布装置之前，生产中氧气消耗下降约15％，浸出时间由1.5h缩短至1h，目标金属的浸出率提高约2％，生产成本方面，由于降低氧气消耗，成本降低约1万元/天。
65.本实用新型提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置中，氧气进气管选用的材质具有耐高温、耐高酸、耐腐蚀、耐磨蚀、抗老化、电绝缘性能，在富氧环境下性质稳定；弯叶圆盘涡轮搅拌装置、气体分布器及其他固定螺栓、螺母等部件选用具有耐高温、耐高酸、耐腐蚀、耐磨蚀的金属材质。
66.本实用新型提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置在制备加工过程中，材料切割严禁等离子切割，采用机械式切割或水刀切割，锥形结构的气体分布器加工采用冷加工，严禁加热；金属材料，例如超级双相不锈钢材料焊接采用氩弧焊，焊接过程内、外均需要氩气保护，焊接及加工过程中避免出现高温处理使双相不锈钢晶型发生变化，影响设备使用性能，氧气分布装置的焊接及加工要求精细度高、工艺控制严格。
67.本实用新型提供的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置重量分布平均，氧气分布器装置整体与氧压反应釜的搅拌轴同轴设置、安装。
68.上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。本实用新型中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。技术特征：
1.一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，其特征在于，所述装置包括氧气进气管(1)、弯叶圆盘涡轮搅拌装置(2)和气体分布器(3)；氧气进气管(1)的喷嘴、弯叶圆盘涡轮搅拌装置(2)和气体分布器(3)均与氧压反应釜的搅拌轴同轴设置；氧气进气管(1)固定连接于氧压反应釜的釜底中心位置，氧气进气管(1)的喷嘴位于氧压反应釜内部、朝上设置；弯叶圆盘涡轮搅拌装置(2)的圆盘与氧气进气管(1)的喷嘴垂直，弯叶圆盘涡轮搅拌装置(2)固定连接于氧压反应釜的搅拌轴上；气体分布器(3)位于弯叶圆盘涡轮搅拌装置(2)的下方，气体分布器(3)的顶端固定连接于弯叶圆盘涡轮搅拌装置(2)的圆盘上；气体分布器(3)上均匀设置有气体扩散孔(4)。2.根据权利要求1所述的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，其特征在于，所述装置还包括气体分流板(5)，气体分流板(5)均匀设于气体分布器(3)的内部，气体分流板(5)垂直于弯叶圆盘涡轮搅拌装置(2)的圆盘，各个气体分流板(5)的顶端固定连接于弯叶圆盘涡轮搅拌装置(2)的圆盘上，各个气体分流板(5)的内侧端相互固定连接且连接处位于气体分布器(3)的中心轴线上，各个气体分流板(5)的外侧端固定连接于气体分布器(3)的内表面。3.根据权利要求2所述的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，其特征在于，所述气体分流板(5)的数量与弯叶圆盘涡轮搅拌装置(2)的搅拌桨叶数相同。4.根据权利要求3所述的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，其特征在于，所述气体分流板(5)沿气体分布器(3)的圆周方向，与弯叶圆盘涡轮搅拌装置(2)的搅拌桨叶交错设置，相邻气体分流板(5)组成的分流口的中心区域与弯叶圆盘涡轮搅拌装置(2)的搅拌桨叶靠近圆盘的弯曲面的切线位置相对应。5.根据权利要求1所述的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，其特征在于，所述气体分布器(3)为锥形结构。6.根据权利要求1所述的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，其特征在于，所述气体分布器(3)的末端边缘为均匀的剪切锯齿状。7.根据权利要求1所述的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，其特征在于，所述气体分布器(3)末端边缘的直径与弯叶圆盘涡轮搅拌装置(2)的搅拌桨叶末端直径之比为0.5
?
0.65：1。8.根据权利要求1所述的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，其特征在于，所述气体分布器(3)的开口角度为90
°?
120
°
。9.根据权利要求1所述的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，其特征在于，所述氧气进气管(1)的喷嘴处至气体分布器(3)末端边缘所处水平面之间的垂直距离与气体分布器(3)末端边缘的直径之比为0.3
?
0.4:1。10.根据权利要求1所述的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，其特征在于，所述气体分布器(3)上的气体扩散孔(4)的开孔率为0.5％
?
1.5％。11.根据权利要求1所述的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，其特征在于，所述气体扩散孔(4)为圆孔，单个圆孔直径为8mm
?
15mm。12.根据权利要求6所述的一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，其特征在于，所述气体分布器(3)末端边缘的剪切锯齿状结构中的锯齿角度为50
°?
90
°
。
技术总结
本实用新型属于氧压浸出湿法冶金技术领域，涉及一种用于氧压反应釜的氧气分布装置，包括氧气进气管、弯叶圆盘涡轮搅拌装置和气体分布器；氧气进气管的喷嘴、弯叶圆盘涡轮搅拌装置和气体分布器均与氧压反应釜的搅拌轴同轴设置；氧气进气管固定连接于氧压反应釜的釜底中心位置，氧气进气管的喷嘴位于氧压反应釜内部、朝上设置；弯叶圆盘涡轮搅拌装置的圆盘与氧气进气管的喷嘴垂直，弯叶圆盘涡轮搅拌装置固定连接于氧压反应釜的搅拌轴上；气体分布器位于弯叶圆盘涡轮搅拌装置的下方，气体分布器的顶端固定连接于弯叶圆盘涡轮搅拌装置的圆盘上；气体分布器上均匀设置有气体扩散孔。本实用新型有效降低生产中氧气消耗，缩短浸出时间，提高金属浸出率。提高金属浸出率。提高金属浸出率。
技术研发人员：高东星 李映兵 王国华 张晓涛 刘永涛 任志刚 袁征 李志英 程瑞泉
受保护的技术使用者：中核沽源铀业有限责任公司
技术研发日：2021.05.12
技术公布日：2021/12/17
声明：
“用于氧压反应釜的氧气分布装置的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中核沽源铀业有限责任公司
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2024年12月20日 ~ 22日 
