帕丘卡罐（Pachuca tank，簡稱巴槽），又叫氣體提升攪拌反應器，是一種氣液固三相反應器，常用於化學及冶金等工業。在濕法冶金工業中常用作浸取設備。
這種設備具有結構簡單、無機械運動部件以及易於密封等優點，因此適用於處理量大，含有腐蝕性介質以及含有大量固體顆粒物料的操作。
基本介紹
- 中文名：帕丘卡罐
- 外文名：Pachuca tank
- 別稱：氣體提升攪拌反應器、巴槽
- 套用：冶金工業
介紹,分類,相關參數,
介紹
濕法冶金中常用的浸取反應器為機械攪拌槽，及氣體提升式反應器，後者因其結構簡單，造價低廉，性能良好而得到廣泛套用。氣升式反應器用於冶金通稱帕丘卡罐（Pachuca tank，簡稱巴槽）它起源於墨西哥的Pachuca，由於在該地首先使用而命名。最初用於金礦浸取，已有近百年的歷史，以後在鋅的濕法冶金，氧化鎳礦浸取及氧化鋁生產中都有套用。中科院化冶所自50年代起在東川難選氧化銅礦加壓氨浸，金川鎳礦氨浸以及攀枝花高鈣鋼渣提釩，鈉化釩渣碳酸化水浸提釩等過程中都成功地使用了氣升式反應器，並開展了相應的反應工程學方面的研究。主要涉及固體粒子的懸浮性質，礦漿的循環速度，液體的停留時間分布，氣液傳質性質，流體力學性質等特別是這些性質與結構參數之間的關係。
帕丘卡罐的結構見圖，其具有結構簡單，無機械運動部件，易於密封等優點。適於處理量大、含腐蝕性介質及含固量高的物料的操作。
巴槽的工作原理帕丘卡罐的工作原理是當氣體沿中心管上升時,中心管內流體的視密度降低,從而造成管內外流體的靜壓差,形成反應器內流體的循環。為使反應過程順利進行並使固體顆粒得以懸浮,必需要求有足夠的攪拌強度。
氣體攪拌在浸出過程中有3個作用：
- 使浸出物料中固液相均勻混合併使相界面不斷更新；
- 防止粗砂沉積；
- 對硫化礦等的浸出來說，空氣還起氧化劑的作用。
分類
帕丘卡罐有三種不同的類型。
帕丘卡罐類型圖a為無中心循環管帕丘卡罐，這種設備工作時，除了有整體的環流外，還有局部的渦流作用，可使礦漿混合良好，充氣均勻，而且設備結構最簡單，較易維修。但是，粗砂易沉積槽底。為了不使粗砂沉積，需增加空氣消耗。從這一角度考慮，該類帕丘卡罐較適用於固體物料顆粒較細的礦漿的浸出。有的廠考慮到粗砂對設備構件磨損嚴重，不利於裝設循環管，故也使用無中心循環管的帕丘卡罐來處理粗顆粒物料。
圖b為中心循環管低於礦漿液面的帕丘卡罐。由於循環管的作用，空氣在管內的流速較高，對礦漿起到一定的提升作用，由此造成上部礦漿向下流動，底部礦漿向上流動，使礦漿沉積底部的現象基本得到克服，並改善廠礦漿短路的情況。礦漿攪拌混合良好。設備結構的複雜性，空氣消耗量的大小和礦漿充氣情況均居中等，該類設備適用性較大。
圖c為中心循環管高於礦漿液面的帕丘卡罐。其在克服粗砂沉積槽底和避免物料短路的情況方面比前兩者都好。但其空氣耗量大、且結構較複雜、維修工作量大。
實踐表明，中心循環管低於礦漿液面的帕丘卡罐是三種浸出槽中較為理想的一種，它兼有其他兩種帕丘卡罐的優點，只是在結構的複雜程度和礦漿充氣方面稍次於無中心循環管的帕丘卡罐。對此，還可以根據粗砂沉積的具體情況將中心循環管儘量縮短，只需能克服粗砂沉積即可，其高度有的僅需達槽錐底的上沿即可。從而使其結構的複雜件和礦漿充氣情況更接近無中心循環管的帕丘卡罐。
標準的帕丘卡罐的直徑為22.5ft，底部錐角為60°，內含45ft深、比重為1.6的漿液，通常用300ft3/m的自由空氣。
相關參數
提升管徑對液體循環量的影響
提升管徑的大小對液體循環量的影響很大，在相同氣量下，增大管徑可增大循環量，原因是提升管內的摩擦阻力減小。
氣量對循環量的影響
隨氣速的增加，液體（或礦漿）的循環量逐淅增加，當提升管內氣體的表觀雷諾數Re達1500～3000時或空管氣速口Vgs達0.7～1.2m/s時，液體循環量達到最大，再增加氣速，液體循環量將略有下降。主要是由於氣液兩相相對滑動及管道摩擦損失增大造成的。對氣液固三相系統，當Re=800～1500時或Vgs=0.6～1.0m/s時礦漿循環量達到最大。對氣液體系Vgs<0.3m/s，對氣液固體系Vgs<0.5m/s，則操作漿處於不穩定狀態，提升管內會出現塌落現象。
礦漿濃度對循環量的影響
隨著礦漿濃度的增加，其體積循環量逐漸下降，但其質量循環量則略有增加，從而導致進氣壓力相應提高，因為進氣壓力基本上等於反應器內噴嘴以上多相體系的靜壓。
其他因素對液體循環量的影響
對氣液體系，空氣噴嘴直徑，提升管浸沒深度，液體粘度等對液體循環量雖略有影響，但均不顯著，這與文獻資料基本相符。增加提升管的長度，或使反應器長徑比增加，將增大提升力，會促使液體循環量增加，使生產效率提高。因此工業反應器的設計宜用較大的長徑比。
