金矿碳浸法（CIL）工艺流程搅拌弱，轴与叶轮改造

CIL浸出槽的搅拌强度不够时，矿浆中的活性炭无法均匀悬浮，矿粒在槽底沉积，金的溶解速度和吸附速度同时下降。操作人员通常先尝试提高搅拌转速，但转速提高后电流上升，减速机和电机的负荷增加，长期运行可能烧毁电机或者损坏减速机。搅拌弱的问题需要从搅拌轴和叶轮的匹配上找原因，轴的直径、叶轮的直径和形状、叶轮的安装位置和层数，这些参数决定了搅拌功率在矿浆中的分布效率。改造轴和叶轮可以在不增加电机功率的前提下提高搅拌效果，或者在电机功率允许的范围内把搅拌强度提到合理水平。

搅拌弱的常见表现和判断方法

搅拌弱的表现在CIL浸出槽中有几个直接指标。槽内矿浆的液面翻动不充分，活性炭在液面上的分布不均匀，部分区域的炭浓度明显高于其他区域。槽底沉积的矿粒和炭颗粒形成沉积层，沉积层的厚度随运行时间增加。取样测量槽内不同高度和不同径向位置的矿浆浓度和炭浓度，浓度差异超过10%时说明搅拌不均匀。

浸出槽的搅拌强度不足还会反映在工艺指标上。金的浸出率下降，因为矿粒表面的边界层厚度增加，氰化物和氧气的传质速度减慢。活性炭的吸附率下降，因为炭在槽内的分布不均匀，部分炭在沉积层中无法与矿浆中的金氰络合物接触。液相金浓度升高，贫液中的金浓度偏高。

搅拌功率的分配可以用单位体积的搅拌功率来判断。CIL浸出槽的单位体积搅拌功率通常在每立方米0.5到2.0千瓦之间，含固量高、矿浆黏度大的矿石需要更高的搅拌功率。单位体积搅拌功率低于0.5千瓦时，搅拌强度通常不足。测量搅拌功率可以用电机的输入功率减去空载功率，再除以槽体的有效容积。

搅拌轴的设计和改造

搅拌轴是传递扭矩和支撑叶轮的部件，轴的直径和材质决定了轴的刚性和临界转速。轴的直径不足时，叶轮在旋转过程中产生挠曲变形，轴的振动增加，轴承和密封的磨损加快。轴的直径过大时，轴的重量增加，电机的启动扭矩增加，减速机的负荷加大。

轴的临界转速是轴在旋转过程中发生共振的转速。搅拌轴的工作转速需要避开临界转速，通常在临界转速的70%以下或者130%以上。临界转速与轴的直径、长度、材质和支撑方式有关。轴的直径增加时，临界转速上升。轴的长度增加时，临界转速下降。轴的支撑方式影响轴的刚性，两端支撑的轴比悬臂轴的临界转速高。

轴的材质选择影响轴的强度和耐腐蚀性。CIL浸出槽的矿浆呈碱性，含有氰化物，轴的材质需要耐腐蚀。常用的材质包括316L不锈钢、双相不锈钢和碳钢衬胶。316L不锈钢的耐腐蚀性好，强度适中，适合中小型浸出槽。双相不锈钢的强度比316L高，耐腐蚀性也好，适合大型浸出槽。碳钢衬胶的成本低，但衬胶层的完整性需要保证，衬胶破损后碳钢轴快速腐蚀。

轴的改造方向包括增加轴径、缩短轴长和改善支撑方式。增加轴径可以提高轴的刚性和临界转速，但轴的重量增加，电机的负荷加大。缩短轴长可以降低轴的挠曲变形，但需要调整叶轮的安装位置。改善支撑方式可以增加轴的刚性，比如在轴的底部增加底轴承或者中间轴承，但底轴承在矿浆中的磨损和堵塞需要解决。

叶轮的设计和改造

叶轮是产生流场和搅拌强度的核心部件，叶轮的直径、形状、叶片角度和安装层数决定了搅拌功率的分配和流场的特征。

叶轮的直径影响搅拌范围和功率消耗。叶轮直径增大时，搅拌范围扩大，槽内的循环流量增加。叶轮直径与槽径的比例通常在0.3到0.5之间。比例偏小时，叶轮产生的流场集中在槽体中心，槽壁附近的搅拌强度不足。比例偏大时，叶轮的功率消耗增加，电机的负荷加大。CIL浸出槽的叶轮直径比通常在0.4到0.5之间，含固量高时取大值。

叶轮的形状影响流场的类型。轴向流叶轮产生上下循环的流场，适合矿浆的均匀悬浮。径向流叶轮产生水平辐射的流场，剪切力大，适合矿粒的分散。混合流叶轮兼有轴向流和径向流的特征，适合综合搅拌要求。CIL浸出槽通常采用轴向流叶轮或者混合流叶轮，降低剪切力，减少活性炭的磨损。

叶片角度影响流场的强度和功率消耗。叶片角度偏大时，叶轮的推力增加，循环流量增加，功率消耗也增加。叶片角度偏小时，叶轮的推力下降，循环流量减少。叶片角度通常在30到45度之间，根据矿浆的黏度和槽体的高径比调整。

叶轮的安装层数影响槽内流场的均匀性。单层叶轮适合高径比小的槽体，槽体粗矮时单层叶轮可以覆盖整个槽体。多层叶轮适合高径比大的槽体，槽体细长时单层叶轮无法在槽体顶部产生足够的循环，需要增加叶轮层数。CIL浸出槽的高径比通常在1.2到1.8之间，单层叶轮通常足够，高径比偏大时可以考虑双层叶轮。

叶轮的安装位置影响槽底沉积和液面翻动。叶轮距离槽底过近时，槽底的沉积物被搅起，但叶轮下方的矿浆循环空间不足。叶轮距离槽底过远时，槽底的沉积物无法被搅起。叶轮距离槽底的距离通常为叶轮直径的0.5到1.0倍。叶轮距离液面的距离影响液面的翻动，距离过远时液面翻动弱，活性炭在液面上聚集。

轴与叶轮的匹配

轴和叶轮的匹配影响搅拌系统的效率和可靠性。轴传递的扭矩需要与叶轮的功率需求匹配，轴的刚性和临界转速需要与叶轮的工作转速匹配。

叶轮的功率需求与叶轮直径的五次方成正比，与转速的三次方成正比。叶轮直径增加10%时，功率需求增加约60%。转速增加10%时，功率需求增加约30%。轴和叶轮的改造需要重新计算功率需求，确认电机的功率是否足够。

轴的扭矩等于功率除以角速度。叶轮的功率需求确定后，轴的扭矩确定。轴的直径需要根据扭矩和材质的许用应力计算。轴的直径不足时，轴的扭转剪应力超过许用值，轴可能断裂。轴的直径过大时，轴的重量和成本增加。

轴的临界转速需要与叶轮的工作转速比较。工作转速低于一阶临界转速的70%时，轴的设计是刚性的。工作转速高于一阶临界转速的130%时，轴的设计是柔性的。柔性轴的设计需要更复杂的分析，CIL浸出槽通常采用刚性轴设计。

改造方案的实施

轴与叶轮的改造需要根据搅拌弱的程度和电机的功率余量制定方案。

如果电机功率有富余，叶轮直径可以增加10%到20%，增加搅拌范围和循环流量。叶轮直径增加后，轴的扭矩增加，需要重新校核轴的直径和强度。叶片角度可以适当增大，提高叶轮的推力。

如果电机功率接近满负荷，叶轮的形状可以优化，改用高效的轴向流叶轮，在相同功率下提高循环流量。叶轮的安装位置可以调整，叶轮距离槽底的距离优化，改善槽底的沉积。叶轮的层数可以增加，在槽体上部增加一层叶轮，改善液面的翻动。

如果轴的振动明显，轴的直径可以增加，提高轴的刚性。轴的支撑方式可以改善，增加底轴承或者中间轴承。底轴承需要选用耐磨耐腐蚀的材质，防止矿浆中的颗粒进入轴承。中间轴承需要设置在轴的中间位置，减少轴的悬臂长度。

改造的实施需要在停机期间进行。停机前需要排空槽内的矿浆，清洗槽体和轴，检查原有轴和叶轮的磨损情况。改造方案需要根据检查结果调整，轴的腐蚀和磨损严重时需要更换，叶轮的磨损和变形需要修复或者更换。

改造后的调试需要逐步提高搅拌转速，观察电流和振动。转速提高后，电流上升，振动的变化需要监测。如果电流超过电机的额定值，转速需要降低或者调整叶轮的角度。如果振动超过允许值，需要检查轴的平衡和轴承的状态。调试过程中需要取样测量槽内不同位置的矿浆浓度和炭浓度，验证搅拌效果。

常见问题

问：CIL浸出槽的搅拌转速，多少合适？

答：搅拌转速根据槽径、叶轮直径和矿浆性质确定。叶轮的叶尖线速度通常在每秒3到6米之间，对应的转速等于叶尖线速度除以叶轮周长。槽径大时转速低，槽径小时转速高。转速的最终确定需要通过试验，测量槽内矿浆的浓度分布和炭的悬浮状态。

问：叶轮改造后，电机功率不够怎么办？

答：如果叶轮改造后电机功率不够，可以降低搅拌转速，保持功率在电机额定值以内。转速降低后，搅拌强度下降，但叶轮直径增加带来的搅拌范围扩大可以部分补偿。如果转速降低后搅拌效果仍然不足，需要更换更大功率的电机和减速机，或者调整叶轮的形状和角度，降低功率需求。

问：搅拌轴的底轴承容易磨损，怎么解决？

答：底轴承在矿浆中工作，磨损和堵塞是常见问题。解决方法是选用耐磨耐腐蚀的轴承材质，比如碳化钨或者陶瓷。轴承的密封需要防止矿浆进入，可以采用冲洗水或者润滑脂密封。轴承的安装位置需要避开槽底的沉积区，减少颗粒的进入。

问：叶轮的安装位置怎么确定？

答：叶轮距离槽底的距离通常为叶轮直径的0.5到1.0倍。距离过近时，叶轮下方的矿浆循环空间不足，槽底的沉积物可能无法被搅起。距离过远时，槽底的沉积物无法被搅起。叶轮距离液面的距离通常为叶轮直径的1.0到1.5倍，距离过远时液面翻动弱。安装位置需要根据槽体的高径比和矿浆的性质调整。

问：改造后搅拌强度提高，活性炭的磨损会不会增加？

答：搅拌强度提高后，活性炭在槽内的碰撞和摩擦增加，磨损速率可能上升。减轻炭磨损的方法是选用轴向流叶轮，降低剪切力。控制搅拌转速在合理范围，避免过高的转速。活性炭的磨损率需要定期监测，细炭的产生量增加时，调整搅拌参数或者更换炭的品种。