一种湿法冶金用反应装置的制作方法

本发明属于湿法冶金，尤其涉及一种湿法冶金用反应装置。

背景技术：

1、湿法冶金是借助水溶液中的化学反应，对矿石、精矿或二次冶金物料进行金属提取与分离的冶金技术，具有金属回收率高、环境负荷小和适配低品位复杂物料处理等显著优势，且浸出、置换以及中和等核心反应单元多采用立式搅拌反应罐实现。在湿法冶金反应过程中，各层反应区内的矿浆固相浓度、目标金属离子浓度、ph值和粒度级配等参数是工艺调控的核心依据，采样检测的准确性与同期性直接决定金属回收率与产品质量稳定性。

2、现有湿法冶金用反应装置包括立式反应罐体，罐体内通过多层水平隔板自上而下分隔为多级独立反应腔，中心设置贯穿各级反应腔的搅拌轴，搅拌轴上对应各反应腔装配搅拌桨叶，罐体侧壁对应每层反应腔分别安装带手动阀门的采样管；矿浆从罐体上部进料口进入，自上而下逐级溢流完成多级逆流浸出反应，搅拌轴带动各层桨叶同步转动，保证各级反应腔内矿浆固液均匀混合；工艺检测时，操作人员依次开启各层采样管的阀门，分别获取对应层位的矿浆样品；然而，现有装置在实际应用中仍存在一定的技术缺陷：

3、其一，现有多层采样技术普遍采用逐点依次取样的时序采样模式，无论是人工手动开阀采样还是电动阀自动采样，不同层位样品的采集过程均存在数秒至数十秒的时间差；而湿法冶金反应是动态连续的传质反应过程，罐内矿浆浓度、离子含量和ph值随反应进程持续动态变化，时间差导致不同层位的样品并非取自同一反应时刻，基于错位数据推导的浓度梯度、反应速率以及分层反应效果等结论存在系统性偏差，无法真实反映罐内分层反应的实际状态；

4、其二，现有分层采样多采用突出罐壁的裸露直管结构，采样口直接暴露于搅拌形成的周向旋流中，存在双向固有弊端：一方面，高速旋流产生的离心效应会将密度较大的固相颗粒甩离采样口区域，导致进入采样管的矿浆固相比显著低于层内真实值；另一方面，突出于罐壁的采样管会阻断旋流流场，在管体背流侧形成稳定的涡流死区，造成局部矿浆混合不充分和反应滞后，降低了整体反应混合效率，加剧了局部浓度偏差。

5、因此，针对以上现状，迫切需要开发一种湿法冶金用反应装置，以克服当前实际应用中的不足。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种湿法冶金用反应装置，以解决上述背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种湿法冶金用反应装置，包括反应罐体、固定在反应罐体顶部的罐盖、固定在罐盖上并延伸至反应罐体内部的进料管以及固定在反应罐体底部的出料管，所述反应罐体内竖向等距固定有三个环形封闭座，三个所述环形封闭座与反应罐体底部内壁相配合，并将反应罐体内腔自上而下分隔为上层反应区、中层反应区以及下层反应区，且三个所述环形封闭座内侧与反应罐体的内壁之间形成封闭腔室，所述罐盖的内壁上同轴固定有搅拌机构，所述搅拌机构的搅拌段延伸至反应罐体内并且分别位于上层、中层以及下层反应区内，还包括：

4、多工位采取样机构，所述多工位采取样机构由联动驱控机构、采样机构、收集机构和连接机构组成，所述采样机构周向等距分布在封闭腔室内，所述采样机构的取样端底部与环形封闭座底部周向等距开设的采样孔平齐对接，所述采样机构的排样端通过反应罐体周向等距开设的排管孔延伸至反应罐体外部，所述收集机构设置在反应罐体的外部并且与不同反应区内的采样机构的排样端相连，位于中层反应区内的采样机构通过连接机构分别与位于上层和下层反应区内的采样机构刚性连接；

5、所述联动驱控机构周向等距分布在反应罐体顶部的内壁上，所述联动驱控机构与采样机构的周向分布位置和周向分布数量均一致，多个所述联动驱控机构的动力输入端均与搅拌机构的动力输出端传动连接，多个所述联动驱控机构的动力输出端分别与位于上层反应区内的采样机构的动力输入端一一对应刚性连接。

6、作为本发明进一步的技术方案，所述采样机构包括采样管体和抽取组件，所述采样管体周向等距分布在环形封闭座的封闭腔室内，所述采样管体的取样端与采样孔相配合，所述采样管体的排样端延伸至反应罐体外部并且与收集机构相连，所述抽取组件竖向滑动安装在采样管体内，所述抽取组件的一端与环形封闭座的顶部竖向滑动密封连接并且分别与连接机构和联动驱控机构相连，所述抽取组件的另一端与环形封闭座的底部竖向滑动密封连接并且通过连接机构与相邻环形封闭座上的抽取组件刚性连接。

7、作为本发明进一步的技术方案，所述采样管体包括采样主管、取样进管、取样出管和连接副管，所述采样主管竖向装配在封闭腔室内，所述采样主管侧壁下部分别设有取样进管和取样出管，且所述取样进管的末端与采样孔相配合，所述取样出管的末端连接有连接副管，所述连接副管的一端延伸至反应罐体外部并且与收集机构相连，所述采样主管内竖向滑动安装有抽取组件。

8、作为本发明进一步的技术方案，所述抽取组件包括柱形阀芯、环形凹槽、密封圈、上连杆、下连杆和复位弹簧，所述柱形阀芯竖向滑动安装在采样主管内，所述柱形阀芯的中部开设有环形凹槽，所述环形凹槽用于将取样进管与取样出管的内端口相互连通，所述柱形阀芯的外壁轴向分布有三组密封圈，位于上部的两组密封圈用于对环形凹槽进行密封，位于下部的两组密封圈用于对取样进管和取样出管的内端口进行密封，所述柱形阀芯的顶部同轴固连有上连杆，所述上连杆与环形封闭座的顶部竖向滑动密封连接，且所述上连杆分别与联动驱控机构和连接机构相连，所述柱形阀芯的底部同轴固连有下连杆，所述下连杆与环形封闭座的底部竖向滑动密封连接，且所述下连杆通过连接机构与相邻环形封闭座上的上连杆刚性连接，所述下连杆的外侧套设有复位弹簧，所述复位弹簧的两端分别与柱形阀芯的底部和采样主管的底部相抵接。

9、作为本发明进一步的技术方案，所述上连杆的外壁上同轴固定有限位凸起，所述限位凸起与采样主管顶部的内壁相抵接。

10、作为本发明进一步的技术方案，所述连接机构包括伸缩套筒、伸缩板和锁紧孔，所述伸缩套筒的固定端与上连杆的末端同轴固连，所述伸缩套筒的伸缩端与伸缩板的一端竖向滑动配合，所述伸缩板的另一端同轴固定在下连杆上，且所述伸缩套筒和伸缩板轴向等距分布有一一对应的锁紧孔。

11、作为本发明进一步的技术方案，所述联动驱控机构包括环形座、转轴座、联动轴、副锥齿轮、主锥齿轮、联动凸轮和联动滑柱，所述环形座固定在反应罐体顶部的内壁上，所述环形座上周向等距分布有与采样机构一一对应的转轴座，所述转轴座上沿搅拌机构的径向转动安装有联动轴，所述联动轴的一端同轴固定有副锥齿轮，所述副锥齿轮与同轴固定在搅拌机构上的主锥齿轮相啮合，所述联动轴的另一端偏心固定有联动凸轮，所述联动凸轮的外缘轮廓面与联动滑柱的顶部滑动连接，所述联动滑柱竖向滑动安装在环形座上，且所述联动滑柱的底部与上层反应区内采样机构的上连杆同轴固连。

12、作为本发明进一步的技术方案，所述搅拌机构包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌桨叶，所述搅拌电机固定在罐盖的内壁上，所述搅拌电机的输出端与搅拌轴同轴固连，所述搅拌轴同轴设置在反应罐体内部，所述搅拌轴的一端同轴固连主锥齿轮，所述搅拌轴的外壁上轴向分布有分别与三层反应区一一对应的搅拌桨叶。

13、作为本发明进一步的技术方案，所述收集机构包括环形收集管、连接主管、收集支管、开关阀、收集主管和清洁管，所述环形收集管倾斜环绕设置在反应罐体的外侧，所述环形收集管的管体沿周向保持固定倾斜角度并形成高位端和低位端，所述环形收集管的顶部周向分布有不同竖向高度的连接主管，所述连接主管与同一环形封闭座上的连接副管相连通，所述环形收集管的低位端横向连通有收集支管，每个所述收集支管上串联有独立的开关阀，与三层反应区相对应的所有收集支管均与同一根收集主管相连通，所述收集主管下端为试样收集端，所述收集主管的顶部安装有清洁管，所述清洁管与外部清洁系统相连。

14、作为本发明进一步的技术方案，所述环形封闭座上分别与上连杆和下连杆竖向滑动连接的端面优选设计为倾斜导流端面，所述环形封闭座内侧外缘与反应罐体内壁的装配连接处上下对称嵌装有密封垫。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、通过联动驱控机构、搅拌机构和连接机构的协同配合，使得各反应区内的采样机构可以同步对对应反应区内的矿浆进行定量抽取，并将抽取的矿浆试样排放至收集机构内，由于所有采样机构采用刚性联动的一体式驱动，三层反应区的采样动作启动时刻、采样时长和停止时刻均完全一致，确保不同反应区域的试样取自完全相同的反应时刻，从根本上消除了时序采样存在的时间差问题，避免了动态反应体系下的采样系统性偏差，显著提升了分层浓度数据的同期可比性与检测准确性；

17、且在采样过程中，采样机构的取样端与采样孔底面始终保持平齐，可以避免采样构件伸入反应区域内部，不会对各层反应区内的搅拌流场造成阻挡与扰动，避免了采样构件引发的涡流死区与局部流场紊乱，保证采样时的反应状态与正常运行状态完全一致，采样结果更具真实性与代表性；

18、收集机构既可输出各反应区域混合后的综合试样，用于对反应罐体内矿浆的整体反应状态进行分析与评估，也可独立输出指定反应区域的分层试样，用于对不同反应区域内的矿浆浓度梯度进行分析与评估，获取多维度的试样检测数据；这样既简化了采样操作流程，又拓展了装置的适用场景，显著提升了采样检测的效率与数据支撑能力，解决了现有多层采样装置同步性差、功能单一以及数据参考价值不足的技术问题。

19、为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。