АВТОКЛАВ ДЛЯ НАГРЕВА И ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ БОКСИТА Российский патент 1995 года по МПК C01F7/06 B01J3/04 

Изобретение относится к технике тепло- и массообмена и может быть использовано в химической промышленности, например, в глиноземном производстве для нагрева бокситовой пульпы при автоклавном выщелачивании боксита.

Известен автоклав, применяемый в глиноземном производстве. Он состоит из герметичного цилиндрического корпуса и снабжен загрузочным штуцером для сырой пульпы и разгрузочным трубопроводом, проходящим через весь автоклав до днища. Кроме того, автоклав снабжен патрубком подачи греющего пара, установленным в нижней части, а на крышке автоклава имеется штуцер для патрубка отвода неконденсирующихся газов.

Недостатком автоклава является то, что в случае неполадки паровой задвижки и перекрытия подачи пара в автоклав, опорожнение всех автоклавов батареи становится невозможным, так как эта операция производится выдавливанием паром. Поэтому в батарее всегда имеется, как минимум, два греющих автоклава, чтобы в случае неполадки на одном греющем автоклаве выгрузку пульпы можно было осуществить посредством другого. Однако наличие двух греющих автоклавов в батарее не позволяет держать в первом автоклаве максимальную температуру (так как в этом случае пар не будет конденсироваться), что снижает химвыход Al₂O₃.

Другим недостатком автоклава является то, что подача греющего пара осуществляется по центру автоклава, т.е. по осевой линии, при этом крупные частицы боксита опускаются по периферии аппарата, вдоль стенки его корпуса, и попадают в разгрузочный трубопровод, не пробыв достаточно времени в автоклаве, что также ухудшает выщелачивание боксита, т.е. снижает химвыход Al₂O₃. Эффективность работы греющего автоклава снижается.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы греющего автоклава путем увеличения химвыхода Al₂O₃ с возможностью работы его одного (как греющего) в составе батареи.

Техническим результатом, получаемым при осуществлении изобретения, является, во-первых, создание циркуляционного потока пульпы внутри автоклава с движением потока вверх по периферии корпуса (около стенок) и движением вниз в центральной части корпуса, и увеличение времени пребывания крупных частиц боксита в греющем автоклаве: во-вторых, возможность повышения реакционной температуры уже в первом по ходу пульпы автоклаве.

Технический результат достигается тем, что на конце патрубка подачи пара, находящемся внутри автоклава, установлен конический отражатель с возможностью его продольного перемещения относительно патрубка, а патрубок для неконденсирующихся газов соединен через задвижку с трубопроводом подвода греющего пара.

На чертеже показан общий вид предлагаемого автоклава с вырезом в нижней части.

Автоклав состоит из корпуса 1, на крышке которого установлены патрубки 2, 3 для подвода пульпы и отвода неконденсирующихся газов соответственно. Внутри корпуса установлен трубопровод 4 для отвода пульпы из автоклава. В нижней части корпуса 1 (на днище) имеется патрубок 5 для подвода греющего пара, снабженный отражателем 6. Патрубок 3 отвода неконденсирующихся газов соединен трубопроводом 7 через задвижку 8 с паровым трубопроводом 9, имеющим задвижку 10.

Автоклав работает следующим образом. Сырая пульпа через патрубок 2 поступает внутрь корпуса 1 и опускается, нагреваясь при этом паром, поступающим в корпус 1 через патрубок 5 из парового трубопровода 9, при этом поток пара на выходе из патрубка 5 рассекается отражателем 6 равномерно во все стороны по окружности с образованием паровой воронки, перекрывающей нижний конец трубопровода 4, поскольку он расположен ниже конца патрубка 5. Пар увлекает за собой вверх часть пульпы около стенки корпуса 1 (по всей окружности корпуса). В центральной части корпуса 1 движения вверх пара нет, поэтому здесь пульпа движется вниз. Таким образом, создается не просто хаотическое перемешивание (барботирование) пульпы в автоклаве, а именно циркуляция ее; при этом крупным частицам боксита затруднительно быстрое проникновение (без выщелачивания) в трубопровод 4 они циркулируют, уменьшаясь в размерах за счет выщелачивания. Нагретая до 235-240^оС пульпа отводится из корпуса 1 по трубопроводу 4, так как давление, создаваемое поршневым насосом, перекрывает сопротивление паровой конусной "заслонки".

Возможность использования в батарее лишь одного греющего автоклава достигается тем, что в случае аварийного перекрытия задвижки 10 (выпали клинкетки) на паровом трубопроводе 9, появляется возможность произвести аварийную разгрузку батареи от пульпы. Для этого предусмотрена подача греющего пара в автоклав через трубопровод 7, при открытии задвижки 8 (вероятность выхода из строя одновременно двух задвижек 10 и 8 очень мала, по крайней мере не больше, чем при наличии двух греющих автоклавов в батарее) и выдавливание пульпы из всех автоклавов батареи.

Таким образом, благодаря двум факторам: увеличению времени пребывания крупных частиц боксита в автоклаве за счет упорядоченного перемешивания (циркуляции) пульпы и достижению реакционной температуры (235-240^оС) уже в первом по ходу пульпы автоклаве увеличивается химвыход Al₂O₃ на батарее приблизительно на 1,0-1,5% (опытные данные).

Использование: в глиноземном производстве для нагрева бокситовой пульпы. Сущность: автоклав для нагрева и выщелачивания боксита включает цилиндрический корпус с патрубками для подвода пульпы и отвода неконденсирующихся газов, патрубок подвода греющего пара, расположенный в нижней части автоклава, и трубопровод для отвода пульпы. Автоклав снабжен отражателем и паропроводом с задвижкой. Патрубок подвода греющего пара заглублен в автоклав. Отражатель установлен на конце данного патрубка и заглублен в него. При этом паропровод с задвижкой соединен с патрубком для отвода неконденсирующихся газов и с патрубком подвода греющего пара. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. АВТОКЛАВ ДЛЯ НАГРЕВА И ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ БОКСИТА, включающий цилиндрический корпус с патрубками для подвода пульпы и отвода неконденсирующихся газов, с патрубком подвода греющего пара, расположенным в нижней части автоклава, и с трубопроводом для отвода пульпы, отличающийся тем, что автоклав снабжен отражателем и паропроводом с задвижкой, патрубок подвода греющего пара заглублен в автоклав, отражатель установлен на конце данного патрубка и заглублен в него, а паропровод с задвижкой соединен с патрубком для отвода неконденсирующихся газов и с патрубком подвода греющего пара. 2. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что отражатель установлен с возможностью продольного перемещения.