充气浸出式搅拌机的研究

充气浸出式搅拌机的研究

王小丽、崔刿楷 、刘智

武汉探矿机械有限公司  430040

摘要：本文介绍了充气浸出式搅拌机在黄金生产氰化过程中的关键应用，针对浸出效果差影响黄金回收率的问题，提出了改进方案。通过电机直连主轴和变频器控制实现无级调速，同时安装充气装置增加矿浆内氧气浓度。搅拌桶内设计4个阻尼板以优化搅拌效果，设计双层叶轮搅拌产生高弥散度微小气泡，促进含氰矿浆与空气的混合，加快化学反应，最终提高黄金浸出效果。经试验结果显示，改进后的充气浸出式搅拌机通过多种技术手段的综合应用，有效地解决了浸出效果差的问题，显著提高了黄金的浸出效率和回收率。

关键词：充气，浸出式搅拌机；中心搅拌轴，氧气浓度

Optimal design of aerated leaching mixer

Abstract:The leaching rate inflatable leaching mixer is used for wet leaching stirring and is an important equipment in the cyanide process of gold production. Currently, the poor leaching effect is a problem that affects the gold recovery rate. This article adopts a motor directly connected to the main shaft, which is controlled by a frequency converter to achieve stepless speed regulation of the mixing shaft. An inflation device is installed to directly charge air into the mixing shaft to increase the oxygen concentration in the slurry. Four damping plates are designed in the mixing barrel to make the slurry mixing more uniform. The addition of double-layer impeller stirring generates a large number of highly dispersed small bubbles, which fully mixes the cyanide containing slurry with air to accelerate the chemical reaction, thereby improving the gold leaching effect.

Keywords: Inflatable; Leaching mixer; Central stirring shaft; Oxygen concentration

1.概述

充气浸出式搅拌机主要用于地质、煤炭、矿山、冶金、化工、建材等部门和大专院校、科研单位的实验室，是各类分析、分选、检验、化验的标准设备，用于湿法浸出搅拌等。浸出式搅拌机是氰化法提炼黄金工艺中的一种主要设备，我国的黄金工业生产的主力为氰化法提炼技术。【1-2】随着我国经济飞速发展，人民生活水平提高，对黄金的需求量日益增加。我国的黄金开产量加大，黄金矿山的的处理量日渐攀升，所以浸出式搅拌机需求增大，发展非常迅速。浸出式搅拌机的黄金浸出效果直接影响黄金的回收率，针对于如何提升黄金的浸出效果，科研人员做了大量的实验，得出矿浆内氧气浓度可以提升浸出率。本文通过以浸出式搅拌机为研究对象，通过对搅拌主轴、搅拌桶、双叶轮设计，使矿浆内产生大量高弥散微小汽泡，使含氰矿浆与空气充分混合加快化学反应，从而提高浸出率。

2.充气浸出式搅拌机的结构

2.1充气浸出式搅拌机结构及工作原理

充气浸出式搅拌机主要由主轴部件、机架、外充气部件、搅拌桶组件、循环筒组件、上机体和电器控制等部分组成。电动机通过联轴器与主轴直连，高速旋转的主轴带动叶轮旋转，充气泵将大量空气通过中空搅拌轴送入水槽内，叶轮在水槽内高速旋转，大量高弥散微小汽泡与矿浆组合，使含氰矿浆与空气充分发生化学反应，达到浸出黄金的目的。

2.2充气浸出式搅拌机的优化设计

充气浸出式搅拌机的结构（如图1）。机体组件包括机体、防护罩、底座，均采用不锈钢材质，耐酸碱，外观美化。机体材料壁厚经建模受力分析后，采用1.5mm厚不锈钢极大程度减轻设备重量。将控制面板及温控开关装在机体侧壁，操作简便符合操作人体工学。所有电器元件均安装在机体内壁，变频器集成在机体下侧通过面板安装。整机设计成“工字型”，总高度620mm,使机体重心在250mm处，使浸出式搅拌机在工作过程中机体更平稳。电机采用标准联轴节直连主轴，拌桶增设四个阻尼板；机体左侧安装气泵充气装置，主轴采用中空轴；安装流量计控制充气量，经气泵向轴内充气，到达槽内气体与氰矿浆充分反应，浸出黄金。

（1）机体结构设计

机身整体采用304不锈钢板件，将机身嵌入底座右侧，电机安装板固定在机体上侧，上部安装防护罩，由底座、机身、防护罩构成序号1—机体组件。气泵从机体上往下安装在机体上侧内壁，流量计安装在外侧，这样可以减短气体管路行程，不仅大大降低了装配难度，并且使机体更加紧凑，减少占地空间，电器元件主要集成在控制面板上，从机体后面开孔安装控制面板，方便电器维护检修（如图2）。

浸出式搅拌机通过序号7—转动座内的转轴往后顺时针翻转，可以将序号4—主轴组件、序号8—防护罩以及序号9—电机整体往后翻转一定角度，此时方便序号5—循环体组件拆卸清洗。角度设计的依据是搅拌桶直径，与旋转轴的长度，当电机整体往后翻转，旋转轴出搅拌桶不干涉，此时的角度确定，内置挂钩装置固定在这个翻转角度，拆卸清洗筒体。

（2）空心搅拌轴设计           

在金的溶解过程中，所需氰化物和氧气的浓度是成一定比例的。当氰化物浓度一定时，金的溶解速度取决于氧的浓度（即溶液的充气程度）。【3】 金矿石粉末矿浆中加入氰化物溶解金，形成金属络合物，从反应式：4Au+8NaCN+O2+2H2O=4NaAu(CN)2+4NaOH,可以看出金的浸出反应过程中需要往浸出槽加入氧气。因此提高氧气的在氰化溶液中的浓度，能缩短浸出时间，从而提高浸出式搅拌机的浸出率。因此调节单位时间向水槽内充入氧气的浓度，对浸出率影响至关重要。

该设计搅拌轴采用空心轴设计，长轴中间是空心的，通过空心孔可以往轴内充空气。（如图3）将一根硅胶的一端连接软管下轴承盖充气嘴，一端连接流量计。另一个硅胶软管一端连接流量计，另一端连接气泵。通过序号6—流量计的阀门调节空心轴内，充气量大小。空气由气泵经空心轴送到槽底中心处，产生的气泡大小均匀连续，经叶轮的搅拌后，弥散成小气泡，达到与矿浆混合的目的，增加了气体与矿浆作用时间，大大提高浸出率。

（3）流量计选用

在试验过程中，发现叶轮转速与微小气泡形成的影响较大。当叶轮转速高于1000r/min时，能形成大量高弥散微小气泡，但当叶轮转速低于1000r/min时产生的微小气泡明显降低。通过对比两个不同量程流量计0.06-0.6 m³/h与0.04-0.4m³/h，发现在低速转动下，使用0.04-0.4m³/h量程的流量计能产生较高弥散度的微小气泡。这表明，在较低的流量范围内，系统可能更有效地产生和维持微小气泡的弥散度。为了方便控制转速，采用电机直连主轴，通过变频器控制实现搅拌轴的无级调速，同时兼顾高转速下与低转速，均能形成较高弥散度空气，所以流量计量程选用0.04-0.4m³/h。

（4）循环桶与搅拌桶组件

该设计的搅拌桶内设计4个阻尼板优化了搅拌效果，（如图4）。叶轮搅拌时，矿浆遇到阻尼板会使得切线速度降低，矿浆在叶轮的推动与搅拌作用下，在轴中心从上至下流动，经过四周的阻尼板进行扩散，使矿浆搅拌更加均匀。这种设计有效地防止了矿浆在搅拌过程中的沉淀和分层现象，从而确保了化学反应的均匀性和稳定性。

当取下循环桶组件，主轴上安装上两个叶轮变成浸出槽，（如图5）。其中叶轮的直径D，叶轮高度H、叶轮与槽底的间隙太小易磨损槽底，间距太大容易出现积矿现象，叶轮与槽底间隙L1，一般为20-30mm，两叶轮间距L2，当L1+L2+2H的总高需略低于阻尼板高度H，产生的弥散汽泡较为绵密，矿浆在双叶轮的的推动与搅拌下，使得固体颗粒物在在槽内悬浮，双层叶轮搅拌产生的高弥散度微小气泡，极大地促进了含氰矿浆与空气的混合。这种高效的混合方式不仅加快了化学反应的速率，还提高了反应的完全程度。试验结果表明，与传统的搅拌方式相比，采用双层叶轮搅拌的充气浸出式搅拌机能够显著提高黄金的浸出效果。

3.氰化浸出试验

用5L搅拌桶，通过调节中心搅拌轴的充气量，对氰化浸出作业做实验对比。试验样品为高硫金矿，含金品位2.4g/t,在磨矿细度为-200目占97.48%，给矿量6Kg，矿浆浓度40%，Cao用量2.5kg/t，NaCN用量14.80%，PH 10-11，叶轮转速1400r/min，浸出时间24h，浸出率结果如下：

表1近期氰化浸出作业生产指标

实验结果表明，矿浆内氧气的浓度直接影响黄金浸出效果，当充气量调节至0.25-0.35 m³/h，浸出率可以达到96%以上。

4.结语

本研究针对充气浸出式搅拌机在黄金提炼中的应用进行深入探索，通过理论分析与试验验证，得出以下结论。充气浸出式搅拌机因结构简单，占地面积小，操作简便，运行稳定，能充分发挥氰化浸出的优势，为黄金提炼提供了强有力的技术支持。整机采用不锈钢哑光薄板焊接，合理布局电器元件使设备更紧凑，不仅减少占地面积还方便装配与维修工作，降低维护成本。充气式浸出式搅拌机矿浆内氧气浓度是影响黄金浸出效果的关键因素，通过精准调控充气量，将充气量调节至0.25-0.35 m³/h范围内，可以显著提高黄金的浸出率，达到96%以上。本研究为试机生产中的工艺调整提供了科学依据，也为未来黄金提炼技术的创新与发展奠定了坚实基础。

参考文献

[1] 邝金才，姚香.国内金精矿氰化提金技术现状［J］.有色矿冶，2003，19（2）：16-21.

[2] 徐忠敏，沈述保，李学强等.氰化磨矿浸出工艺优化试验研究［J］.黄金科术,2013,21（5）：140-144.

[3]  李文玉，迟继松，李旭东等.黄金矿山新型充气进出槽的研制与应用 矿山机械 2012.6

作者简介：

（1988-），女，硕士研究生，中级工程师 主要从事机械设计与制造方面研究。邮箱：710089515@qq.com，地址：湖北省武汉东西湖区中小企业城47栋3楼。