2016年第四期中国钛业
4.5M3高压浸出釜的设计及制造
东娟，霍沛君，席金花
（宝特种设备有限公司，陕西宝鸡721014）
摘要：高压浸出釜是湿法冶金过程中浸出系统的主要设备。本文针对4．5M3高压浸出釜直径小、开孔多的特点，对其结构进行优化设计，指出了此类设备的制造难点并提出解决方案。
关键词：高压浸出釜；优化设计；制造；检验
Design and fabrication of4.5M3high pressure
leaching reactor
Dong Juan，Huo Peijun，Xi Jinhua
（Baose Special Equipment Co．，Ltd．，Baoji，721014）
Abstract：High pressure leaching reactor is a main equipment of leaching system in the hydrometallurgy process．Accroding to the small diameter and more opening holes of4．5M3high pressure leaching reactor，this paper optimizes the structure design，points out the manufacture difficulties and presents the solutions for such equipment．
Key words：high pressure leaching autoclave；optimized design；manufacture；inspection
1前言
有金属的主要冶金技术有火法冶金、湿法冶金和电冶金。湿法冶金是在溶液中进行的冶金过程，包括浸出、净化、沉积三个主要过程。浸出是湿法冶金中最重要的单元过程，高压浸出釜又是整个浸出系统的主要设备，其原理是：预磨到90%能够通过300目的硫化锌精矿浆进入高压釜内，通入氧气及稀硫酸进行高压氧酸浸出，由此方法得到的浸出液杂质含量少，溶液较纯净。
为某公司设计的4.5M3氧压酸浸系统是我公司首次设计的成套系统，本系统包括八台设备，4.5M3高压浸出釜是本系统的主要设备，也是本系统设计中需要控制的难点之一。下面主要介绍高压浸出釜的设计制造。
2设计
2.1设计参数
表1列出了此次设计的4.5m3高压浸出釜的设计参数。
表1高压浸出釜的设计参数
名称容器内盘管设计压力（MPa）  2.4  2.1
设计温度（ħ）210220
介质名称硫酸（≤1%）、矿浆蒸汽
介质特性中度危害
主要受压元件材料TA2/Q345ＲTA2
公称直径（mm）900Φ25ˑ3
焊接接头系数10.95
全容积（m3）  4.5
换热面积（m2）1ˑ7组
2.2结构的设计
2.2.1设计难点
高压浸出釜为七搅拌反应釜，为满足工艺操作的需要，釜上开有搅拌口、进、出料口、排污口、出气口、返液口、安全阀口、测液位口、测压口、人孔等。由于该设备是实验室设备，直径比较小，不可能同时设置人孔和搅拌口。而如果没有人孔，人无法进入到釜内工作，无法进行釜内隔板及盘管的维修。为此，本次设计将搅拌口与人孔合二为一，搅拌口既承
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工艺技术研究
No .4，2016
担支撑机架搅拌的作用，又承担人孔的作用。釜内盘管的进出口不开在釜体上，全部设计在搅拌口的安装底盘上，即所有盘管必须在外部完全制作完成后，
由搅拌口进入釜内。而且，搅拌口必须大于盘管中心圆直径，使盘管能从搅拌口自由出入。主要的设计难点在于搅拌口安装底盘的设计。
根据釜的直径Φ900mm ，取搅拌口内径为Φ530mm ，盘管中心圆直径为Φ440mm ，盘管进出口中心圆直径为Φ500mm 。搅拌口结构如图1所示
。
图1搅拌口结构图
这样，整个盘管固定在安装底盘上，连同安装底盘一起装配，机架就会被架高。为了便于机封的装卸，
在支撑机架的筒节上开设两个对称的手孔，手孔的大小及数量由机封厂家确定。
每个反应室底部都设有通氧口，保证每个反应室能均匀通入流量为0 50kg /h 的氧气，并在搅拌轴底端安装氧气分布器，以使氧气能够分布均匀。2.2.2
盘管的设计
reactor的特点
由于盘管必须由搅拌口进出，所以盘管中心圆直径不能太大，盘管直径为用户给出的Φ25mm ˑ3
。
图2盘管与角钢的固定位置及方式
为了使盘管便于加工，取盘管中心圆直径为Φ440mm ，由换热面积计算得出盘管长度，由于釜内空间有限，盘管螺距不能太大，从而定出盘管的螺距为40mm 。在固定盘管与角钢时，由于螺距较小，不能保证每个接触点有一个U 型卡子固定，所以采取
如图2的固定方式。2.2.3
结构特点
本釜是卧式七室垂直搅拌的压力容器，由釜体、搅拌装置、密封等三部分组成。2.2.3.1
釜体
釜体用Q345Ｒ与TA2板采用爆破贴衬成复合板，再卷制成内径为900mm 的圆筒，直段长为5，900mm ，两端为椭圆封头，横卧在两个鞍式支座上，
其中一个鞍式支座为活动支座，以利于釜体因冷热变化伸缩的需要。加压釜用隔板等分成七个室，每室的上方正中央各装有搅拌装置一套，用来搅拌矿浆，加速气－液－固三相的化学反应，以便尽快将镍浸出。釜体上方装搅拌装置的搅拌口也可用做人孔，便于衬里施工和拆装釜内的附件，每个隔室内装有钛管制作的加热或冷却用的蛇盘管，
用来调整釜内的温度，以利于加压浸出作业正常进行。为满足工艺操作的需要，
釜上开有进、出料口、排污口、出气口、返液口、安全阀口、测液位口、测压口。为防止浆液的腐蚀，凡与浆液接触的部件均选用钛材。2.2.3.2
搅拌装置
本釜共设置七套搅拌装置，每室一套，垂直安装于每个隔室的正中央，每套搅拌装置由减速机（带电动机）、变频器、联轴节、轴承座、轴、密封、搅拌桨组成。减速机选用SEW 减速机ＲXF97DV160L4，电机功率为18.5kW ，输出轴转速为50 500rpm ，减速机的出轴依靠弹性联轴器与搅拌轴联接。轴和搅拌桨选用钛材，搅拌桨采用六叶涡轮桨。2.2.3.3
密封
釜体与搅拌轴之间的密封采用双端面部分平衡型机械密封。摩擦副、
下端面动环、静环均为碳化硅，上端面动环为碳化硅、静环为呋喃浸渍石墨。由
于加压釜操作温度较高，
故在下端面的下部设置了一个冷却水套，一方面使釜内传到密封部位的温度不至于太高，
另一方面可以阻挡矿浆进入密封端面。此外，在密封腔外部也设有冷却夹套，以期改善密封条件。密封液采用强制循环，密封液加压罐内设冷却蛇管目的也在于改善机械密封的工作条件。密封
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液采用软化水，由密封液加压罐供给，压力要比釜内压力高0.1 0.2MPa。正常操作情况下，每个端面的泄漏量不大于10ml/h。
2.2.
3.4加热和冷却
硫酸浸出与温度有很大关系，把温度控制在一定的范围内可使釜内的液－气－固三相化学反应顺利提高锌、钴浸出率，但温度过高，会破坏釜内的防腐衬里，影响釜的使用寿命。本高压釜为了更好地满足工艺操作条件，每室设置1m2的蛇盘管，蛇盘管由Φ25mmˑ3的钛管弯制成，考虑拆装方便，蛇盘管由多段组成。蛇管内通入蒸汽进行加热；也可改为通入冷却水则进行冷却。
3制造技术要求
（1）钛材零部件的制作必须在清洁的环境、清洁的场地进行。钛材表面及坡口、焊丝在施工前必须进行酸洗、钝化处理，以免铁或其他杂质的污染。当加工温度超过400ħ时，必须用氩气保护，以防氧化。
钛材之间的焊接焊缝及热影响区的正反面，必须用氩气保护，焊条采用与母材成分相同经真空退火的焊丝。焊缝外观应呈银白，不得出现黄、兰、灰白，不允许出现裂缝、气孔和深度大于0.5mm的咬边。钛焊缝用着法检查，对接焊缝用射线检查。
（2）搅拌轴加工过程中的运输或存放应注意合理支撑，勿使轴变形。在机械密封部件的运输和组装中，切勿碰伤密封面，不得用金属锤子敲击。
（3）搅拌桨作静平衡试验，不平衡力矩为80g·cm。
（4）保证7个搅拌口的水平度和垂直度。
4检验
（1）所有复合板复层不得小于3mm，因为矿浆对设备内表面的冲刷严重，而复层的损伤会缩短设备使用寿命。
（2）在焊接复合板对接焊缝时，碳钢焊接完毕后，应对碳钢焊缝作100%射线检测，符合JB/ T4730.2－2005，Ⅱ级合格后，再放入钛垫板和盖板，然后焊接盖板。
（3）焊接钛内件时，应先对内件连接区作100%超声波检测，检测区域必须大于内件外形尺寸50mm，在此检测区内不得有脱层。
5结束语
此类小直径多搅拌卧式釜的设计为以后同类设备的设计提供了参考依据，同时也积累了小型设备的设计经验，在实验室设备的设计制造上开拓了新的市场。
参考文献
［1］赵天从．重金属冶金学［M］．冶金工业出版社，1981．［2］朱屯．现代铜湿法冶金［M］．冶金工业出版社，2002．［3］傅崇说．有冶金原理［M］．冶金工业出版社，1983．［4］GB150－1998，《钢制压力容器》．
2016年上半年中国海绵钛产量2.9万吨，同比增8.3%
China's sponge production rose in first half2016
中国有金属工业协会数据称，2016年上半年国内海绵钛产量同比增长了8.3%，产量为29，096吨；上半年国内主要钛材生产企业产量为11，912吨，同比下降4.4%。钛产量与海绵钛产量趋势相反，反映出部分企业已在存储原料或将海绵钛转化成钛锭储存。
2016年上半年国内海绵钛市场仍处于低迷状态。截至6月底，零级海绵钛的主流成交价格在4.7万元 4.8万元/吨，一级海绵钛的主流成交价格在4.6万元 4.7万元/吨。张华摘编自中国有网
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