ДЕКОМПОЗЕР Российский патент 1996 года по МПК C01F7/14 B01F13/02 B01F7/04 

Изобретение относится к оборудованию для химических и гидрометаллургических производств и может быть использовано при выделении гидроксида алюминия из пересыщенных алюминатных растворов.

Известен декомпозер для разложения алюминатных растворов, состоящий из цилиндрической емкости с плоским днищем, внутри которой установлена цепная мешалка. Привод последней смонтирован на крышке аппарата (А.И. Лайнер, Н.И. Еремин и др. Производство глинозема. М. Металлургия, 1978, с.143).

К недостаткам этого аппарата следует отнести высокую энергоемкость (удельные затраты мощности составляют 20 Вт/м³ перемешиваемой суспензии) из-за несовершенства перемешивающего устройства, а также невозможности использовать подобные мешалки в аппаратах большого объема.

Известен также и широко используется до настоящего времени в глиноземной промышленности декомпозер коническо-цилиндрической формы, в котором перемешивание суспензии осуществляется эрлифтом, установленным по оси аппарата (там же). Недостатком этого аппарата, помимо высоких энергетических затрат на перемешивание ( 15-20 Вт/м³), является низкая скорость циркуляции суспензии, что приводит, в конечном счете, к быстрому "зарастанию" стенок аппарата и особенно его конусной части и выходу декомпозера из строя.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аппарат для регенерации щелочи из алюминатных растворов, состоящий из коническо-цилиндрического корпуса, в верхней и нижней части которого расположены патрубки для вывода раствора и осадка соответственно.

По центральной оси аппарата установлен вал, на котором по высоте расположены перемешивающие устройства с лопастями. Нижнее из них закреплено на валу, непосредственно в конусном днище аппарата, а верхние установлены со смещением одно относительно другого.

В соответствии с предлагаемым процесс регенерации щелочи из алюминатных растворов (декомпозиция) интенсифицируется в результате увеличения поверхности твердой фазы гидроксида алюминия путем дробления его горизонтальными пластинами.

К недостаткам указанного аппарата относятся следующие:
высокие удельные затраты мощности на перемешивание суспензии, так как эффективность перемешивания горизонтальными пластинами практически равна нулю;
расслоение твердой фазы по высоте аппарата в результате недостаточной интенсивности перемешивания и снижение его производительности;
возможности забивки конуса аппарата осадком и остановки в результате этого его привода.

Задача изобретения усовершенствование конструкции декомпозера коническо-цилиндрической формы для получения технического результата, позволяющего интенсифицировать перемешивание как в конусной части, так и во всем объеме аппарата при минимальных энергетических затратах. Получение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что декомпозер, состоящий из корпуса с цилиндрической и конической частями, верхнего и нижнего патрубков, привода и центрального вала с установленными на нем в цилиндрической части перемешивающими устройствами с лопастями, снабжен эрлифтом, а нижняя лопасть установлена непосредственно под конусной частью аппарата, при этом перемешивающее устройство, расположенное над нижним перемешивающим устройством, установлено от него на расстоянии 0,3-0,5 диаметра лопасти и плоскости лопастей нижнего и вышестоящего перемешивающих устройств развернуты под углом 60-90^о друг к другу. Кроме того, эрлифт установлен за пределами корпуса декомпозера и соединен с верхней частью декомпозера и нижним патрубком с нижней частью конусного днища. Уменьшение расстояния от нижнего яруса мешалки, расположенного непосредственно над конусной частью декомпозера, менее 0,3 диаметра мешалки снижает эффективность перемешивания в цилиндрической части аппарата, увеличение же более 0,5 диаметра мешалки ухудшает гомогенизацию в конусной части, так как частички твердой фазы, поднятые потоком жидкости, создаваемым нижней мешалкой, не будут попадать в поле действия токов, создаваемых вышестоящим перемешивающим устройством, что приведет к их повторному осаждению в конусную часть аппарата. Это, в конечном счете, создает условия к повышению содержания твердого у днища аппарата, т.е. ухудшает условия перемешивания.

Плоскость нижней лопасти развернута по отношению к плоскости верхней на 60-90^о, при этом нижняя лопасть нагнетает пульпу вниз, к входу в эрлифт, а вышестоящая вверх. При уменьшении угла между плоскостями лопастей меньше 60^о снижается сопротивление вращению перемешивающего устройства, но одновременно резко снижается и насосный эффект. При увеличении угла больше 90^о повышается сопротивление вращению и одновременно также снижается насосный эффект.

Разворот нижней лопасти таким образом, чтобы ток суспензии был направлен вниз, обеспечивает лучшие показатели работы эрлифта, поскольку существенно улучшаются условия входа суспензии в последний, так как в этом случае направление потока от вращающейся нижней лопасти совпадает с направлением потока суспензии в конусной части декомпозера, что обусловлено работой эрлифта.

Декомпозер (предлагаемой конструкции) может быть изготовлен на любом глиноземном либо машиностроительном заводе страны с применением отечественного оборудования. Мешалка может быть применена для реконструкции существующих на предприятиях отрасли аппаратов коническо-цилиндрической формы, парк которых в настоящее время составляет 95%
На фиг.1-3 приведена конструкция декомпозера.

Аппарат (фиг.1) состоит из цилиндрического корпуса 1 с коническим днищем 2, перемешивающих устройств 3, установленных на вертикальном валу 4, вращение которого осуществляется с помощью привода 5. Эрлифт 6 расположен вне корпуса декомпозера и соединяет нижнюю с патрубком 7 его часть. Воздух в эрлифт 6 подается по трубопроводу 8. Подача и отбор перерабатываемой суспензии производится соответственно через патрубки 9 и 10.

Декомпозер работает следующим образом.

Раствор, подлежащий переработке, подается в аппарат через патрубок 9. Одновременно включается привод 5 перемешивающего устройства. После заполнения декомпозера до уровня расположения нижних лопастей перемешивающего устройства 3 открывается подача суспензий. По мере заполнения аппарата в работу включаются вышестоящие лопасти перемешивающего устройства. При заполнении декомпозера примерно до высоты, составляющей половину высоты цилиндрической части корпуса 1, открывается подача воздуха через трубопровод 8 в эрлифт 6. Поток пульпы от нижней лопасти перемешивающего устройства 3, установленной над конусным днищем 2, направлен вниз (фиг.2), что способствует более производительной работе эрлифта 6, и создает гидродинамические условия, благоприятствующие лучшему омыванию потоком пульпы стенок днища. Это предотвращает отложение твердой фазы на дне аппарата и увеличивает межремонтный период его работы. Вышестоящая лопасть расположена на расстоянии диаметра мешалки (0,3-0,5) от установленной непосредственно над конусным днищем. При этом поток пульпы от нее направлен вверх (фиг.2 и 3). Это улучшает условия циркуляции суспензии в объеме декомпозера и способствует тому, что твердая фаза поддерживается во взвешенном состоянии, т.е. возникают условия, при которых пульпа полностью гомогенизирована.

Угол между нижней и вышестоящими лопастями перемешивающего устройства составляет 60-90^о (фиг.3), что при минимальных затратах мощности способствует максимальной осевой циркуляции суспензии.

Расстояние (0,3-0,5) между нижней и вышерасположенной лопастями обеспечивает взаимное влияние потоков суспензии, создаваемых указанными лопастями, и способствует созданию большой осевой скорости движения жидкости при меньших затратах мощности. Увеличение расстояния между лопастями выше указанного предела снижает эффективность перемешивания, так как турбулентные токи от лопастей не перекрывают друг друга и достижение того же эффекта возможно при увеличении числа оборотов мешалки. Последнее приводит к увеличению затрат мощности на перемешивание.

Уменьшение расстояния между лопастями ведет к уменьшению суммарного объема, в котором интенсивность перемешивания недостаточна для обеспечения перемешивания в конусной части декомпозера. Угол между нижней и вышестоящей лопастями 60-90^о способствует разделению потока суспензии на исходящий в конусной части и восходящий в цилиндрической. Это обстоятельство уменьшает количество твердой фазы в конусной части декомпозера и способствует гомогенизации ее в объем последнего.

Использование: при выделении гидроксида алюминия из алюминатных растворов. Сущность изобретения: декомпозер содержит цилиндрический корпус с коническим днищем, нижний и верхний патрубки, привод и центральный вал с установленными на нем в цилиндрической части корпуса перемешивающими устройствами с лопастями, нижнее из которых расположено непосредственно над конусной частью. Декомпозер снабжен эрлифтом и патрубком для подачи суспензии, расположенным в верхней части корпуса. Патрубок для отбора суспензии также расположен в верхней части корпуса. При этом перемешивающее устройство, расположенное над нижним перемешивающим устройством, установлено на расстоянии 0,3 - 0,5 диаметра лопасти от него. Плоскости лопастей нижнего и вышестоящего перемешивающих устройств развернуты под углом 60 - 90^o друг к другу. Эрлифт установлен снаружи корпуса декомпозера и соединен с верхней частью декомпозера и нижним патрубком с нижней частью конического днища. 3 ил.

ДЕКОМПОЗЕР, содержащий цилиндрический корпус с коническим днищем, нижний и верхний патрубки, один из которых - для отбора суспензии, привод и центральный вал с установленными на нем в цилиндрической части корпуса перемешивающими устройствами с лопастями, нижнее из которых расположено непосредственно над конусной частью, отличающийся тем, что он снабжен эрлифтом и патрубком для подачи суспензии, расположенным в верхней части корпуса, патрубок для отбора суспензии также расположен в верхней части корпуса, при этом перемешивающее устройство, расположенное над нижним перемешивающим устройством, установлено на расстоянии 0,3 - 0,5 диаметра лопасти от него, при этом плоскости лопастей нижнего и вышестоящего перемешивающих устройств развернуты под углом 60 - 90^o одна к другой, эрлифт установлен снаружи корпуса декомпозера и соединен с верхней частью декомпозера и нижним патрубком - с нижней частью конического днища.