РЕШЕТЧАТЫЙ СЕПАРАТОР Российский патент 1996 года по МПК B03B5/32 

Изобретение относится к решетчатому сепаратору для применения в адсорбционных ячейках, например углерода в баках для адсорбции суспензии, углерода в баках для выщелачивания, смолы в адсорбционных баках для адсорбции суспензии и смолы в баках для выщелачивания, которые содержат частицы адсорбента, например, активированный уголь или смолу и заполнены растворами или суспензиями, богатыми содержанием металла, при этом решетчатые сепараторы в чанах применяют для отделения частиц адсорбента, богатых содержанием металла, в чанах от более слабой суспензии или выщелачивающего раствора, а также относится к способу отделения частиц адсорбента от суспензии и способу извлечения ценных металлов из суспензии или выщелачивающего раствора в системе, включающей в себя множество адсорбирующих ячеек, которые включают в себя решетчатые сепараторы согласно изобретению.

Согласно известной практике суспензию или раствор, богатый содержанием металла, подают в ячейку упомянутого типа, которая содержит частицы угля, смолы или подобные адсорбирующие частицы, и посредством одного или другого средства частицы адсорбента становятся нагруженными металлом из суспензии. Затем частицы адсорбента отделяют от более слабой теперь суспензии, которые после этого накачивают или подают самотеком в смежную ячейку ряда ячеек, где процесс снова повторяют. Периодически, для достижения частиц адсорбента и суспензии в противотоке некоторое количество суспензии в любом одном баке передают вместе с его соответствующим адсорбентом вверх по течению в предшествующий бак. Это приводит к обратному смещению, что снижает эффективность контактирования в противотоке. Подача самотеком требует, чтобы последовательные ячейки в ряду были расположены вертикально в шахматном порядке, что влечет за собой значительные расходы на установку и обслуживание насосов и двигателей, необходимых для этой цели. Часто в процессе выщелачивания необходимо применять воздух или кислород, который обычно подают посредством воздуходувки, компрессора или из емкости под давлением, подающей воздух или кислород в бак, в котором он затем диффундирует одним или другим способом под поверхностью суспензии в баке. Применение сжатого воздуха или кислорода и диффузоров также увеличивает расходы [1]
Способ отделения частиц адсорбента от суспензии в баке согласно изобретению включает установки в баке цилиндрического сита, открытого сверху, при этом ось сита проходит вертикально, а открытый верх сита располагается на уровне или смежно с полным уровнем поверхности суспензии, установку мешалки в суспензии в сите так, чтобы ее ось вращения проходила вертикально, а часть его длины выступала под полным уровнем поверхности суспензии в баке, вращение мешалки вокруг ее оси для движения суспензии вверх с сита в приемник выше полного уровня суспензии в баке, и разгрузка суспензии в приемник из бака.

Согласно одному варианту воплощения изобретения мешалка имеет кожух, который окружает ее лопасти на значительной части длины мешалки и который имеет, по крайней мере, одно выпускное отверстие, которое расположено над приемником, а способ включает стадию привода мешалки для передачи суспензий из выпускных отверстий кожуха через атмосферу в приемник.

Также согласно изобретению рабочее колесо установлено на ведущем валу, который несет поворотные рычаги, расположенные смежно с, по крайнем мере, одной просеивающей поверхностью сита, а способ включает стадию поворота просеивающей поверхности сита посредством поворотных рычагов, когда мешалка вращается валом.

Решетчатый сепаратор согласно изобретению включает крытое сверху цилиндрическое сито для аксиального вертикального его размещения во время применения в баке, содержащем суспензию, причем открытая верхняя часть сита расположена на полном уровне или смежно с уровнем поверхности суспензии в баке, мешалку, которая установлена в сите с ее осью вращения, проходящей вертикально, а ее верхний конец над полным уровнем поверхности суспензии в баке, средства привода и ведущий вал, соединяющий средство привода с мешалкой, которая предназначена для передачи суспензии вверх в сите до уровня, превышающего уровень поверхности суспензии в баке, когда мешалка вращается в сите.

Также согласно изобретению мешалка имеет кожух, который окружает ее лопасти на значительной части ее длины, и который имеет, по крайней мере, одно выпускное отверстие для суспензии, которое при применении расположено выше полного уровня поверхности суспензии в баке, в котором должен применяться решетчатый сепаратор.

В соответствии с изобретением кожух прикреплен к лопастям мешалки для вращения с мешалкой.

Также согласно изобретению сито сепаратора имеет круглое сечение, ведущий вал мешалки расположен концентрично в отверстии сита, лопасти мешалки прикреплены к конструкции на ведущем валу и свешиваются с конструкции в решето.

Обычно ведущий вал несет поворотные рычаги, которые установлены параллельно и смежно с просеивающей поверхностью сита, таким образом вращение вала будет заставлять рычаги поворачивать каждую просеивающую поверхность сита во время применения.

Обычно решетчатый сепаратор содержит корпус, включающий в себя канал, который окружает мешалку между выпускным отверстием для выхода суспензии из кожуха и полным уровнем поверхности суспензии во время применения, и трубопровод для передачи суспензии из канала в смежный бак.

Способ извлечения минералов из суспензии посредством ряда адсорбционных ячеек, которые расположены на поверхности, имеющей общий уровень с каждой ячейкой, включающей в себя бак, отверстие для ввода суспензии из общего подающего трубопровода, трубопровод для выпуска суспензии, вход которого находится на более высоком уровне, чем полный уровень поверхности суспензии в баке и решетчатый сепаратор согласно изобретению, для направления вверх отделенной суспензии с сита сепаратора в баке к входу разгрузочного трубопровода согласно изобретению и заключается в стадиях: загрузки на наружных сторонах сит металлических частиц адсорбента, заполнение первого бака ряда суспензией, богатой содержанием минералов, перемешивание смеси в баке, отделение на сите частиц, нагруженный металлом, от остальной суспензии, направление слабой суспензии с сита к входу в выпускной трубопровод во время процесса сепарации и подача самотеком слабой суспензии во вторую ячейку ряда, отделение и направление еще более слабой суспензии из второй ячейки и подача ее в третью ячейку ряда и т.д. и затем закрытие доступа для суспензии в ячейки, когда частицы адсорбента полностью нагружены металлом из суспензии, разгрузка частиц из бака и подача частиц из бака в емкость для хранения для дальнейшей их обработки и продолжение подачи суспензии из общего подающего трубопровода в следующую ячейку ряда так, чтобы процесс извлечения металла осуществлялся непрерывно.

Ниже изобретение будет описано на примере со ссылкой на чертежи, на которых: фиг.1 вертикальная проекция сбоку, частично в разрезе одного примера выполнения решетчатого сепаратора согласно изобретению, установленного в баке, содержащем суспензию, фиг.2 вид в перспективе, частично в разрезе мешалки решетчатого сепаратора, показанного на фиг.1, на фиг.3 вид, подобный фиг. 1, второго варианта решетчатого сепаратора согласно изобретению и фиг.4
принципиальная схема ряда адсорбционных ячеек для применения в процессе извлечения минералов.

Показанный на фиг. 1 решетчатый сепаратор включает в себя опорную конструкции 10, которая удерживается в центре над баком обычной адсорбционной ячейки (не показана) посредством крепежных элементов, которые также не показаны на чертеже. Опорная конструкция несет двигатель 12, корпус 11, сито 14, мешалку 16, поворотные рычаги 18 и ведущий вал 20, с которым соединены мешалка и поворотные рычаги.

Сито 14 круглого сечения, открыто сверху и закрыто снизу, причем внутренняя поверхность сита скошена на корпус вверх и внутри, как показано на фигуре. Сито изготовлено из проволочной сетки, которая может быть покрыта более тонким сетчатым материалом или клинообразной проволочной сеткой более тонкого калибра. В сепараторах малой мощности внутренняя поверхность сита в форме усеченного конуса может быть изготовлена из листового металла, при этом только наружная поверхность сита будет водопроницаемой. В больших сепараторах внутреннюю и наружную поверхности сита изготавливают из сетчатого материала. Сито прикреплено к нижней поверхности корпуса 11, который, в свою очередь, жестко закреплен на нижней поверхности опорной конструкции 10. В различных вариантах исполнения решетчатого сепаратора согласно изобретению, которые включают в себя применения защитного материала на внутренней поверхности сита, мешалка 22 может быть прикреплена к нижнему концу ведущего вала 2 для передачи материала адсорбента в сторону от внутренней поверхности сита 14.

Крестовина 24 прикреплена и выступает радиально от нижнего конца ведущего вала 20, причем, как показано на фигуре, она несет вертикальные поворотные рычаги 18. Поворотные рычаги установлены близко от наружной поверхности сита, таким образом вращение лопастей валом 20 вокруг поверхности сита будет вызывать перемешивание и удаление твердых частиц с наружной поверхности сита для исключения забивания сита. В различных вариантах исполнения решетчатого сепаратора крестовина 24 может нести на себе помимо или вместо мешалки 22 наклоненные внутрь рычаги для поворота внутренней поверхности сита 14 в форме усеченного конуса.

Мешалка 16, как лучше всего показано на фиг.2, состоит из верхнего диска 26, который съемно прикреплен к валу 20, четырех или больше лопастей 28, которые имеют форму, показанную на чертежах, защитного кожуха 30, который окружает и прикреплен к наружным кромкам лопастей между позициями, обозначенными пунктирными линиями на фиг. 1, и частью 32 ступицы. Мешалка прикреплена к валу 20, таким образом нижние части лопастей 28 располагаются в сите 14 через ее открытую верхнюю часть, как показано на фигурах, при этом ступица 32 мешалки расположена смежно с внутренней поверхностью верхнего конца сита.

Во время применения в бак, в котором установлен решетчатый сепаратор согласно изобретению, загружают на наружную поверхность сита металлические частицы адсорбента, и бак заполняется суспензией, богатой содержанием металла. Когда ведущий вал сепаратора вращается, более бедная суспензия между внутренними поверхностями стенок сита 14 направляется вверх и наружу лопастями 28 мешалки под действием центробежных и циклонически создаваемых сил в сторону верхней части лопаток для выбрасывания из выпускных отверстий 36 мешалки между нижней поверхностью диска 26 и верхней поверхностью защитного кожуха 30 выше полного уровня 38 поверхности суспензии в баке, в котором установлен решетчатый сепаратор. Таким образом в сите 14 создается давление ниже атмосферного, которое заставляет суспензию в баке проходить через сито 14, при этом частицы адсорбента, нагруженные металлом и имеющие размер, превышающий размер ячеек сита, улавливаются наружными просеивающими поверхностями сита. Как уже упоминалось, мешалка вращается ведущим валом и следовательно поворотными рычагами 18, которые перемешивают твердый материал, освобождая просеивающие поверхности сита для исключения возможности забивания сита.

В корпусе 11 предусмотрен желоб 34, который окружает мешалку так, чтобы ее основание находилось над поверхностью суспензии в баке. Корпус включает в себя спускной желоб, проходящий от упомянутого желоба, для подачи самотеком суспензии, которую подают посредством мешалки в желоб 34 к смежному баку, чтобы уровень суспензии в смежном баке не был ниже уровня суспензии в баке, из которого накачивают суспензию.

На фиг.3 показана конструкция сепаратора согласно изобретению, основание сита 14 и внутренняя стенка 40 которого изготовлены из сплошного листового материала. Следует отметить, что отличие от внутренней стенки сита в форме усеченного конуса, показанной на фиг.1, стенка 40 этого сита выполнена трубчатой формы с параллельными сторонами.

Конструкция мешалки 16, показанной на фиг.3, отличается от конструкции на фиг.1 несколькими аспектами. Первым отличием является то, что ее ступица 32 представляет собой трубку, которая расположена концентрично вокруг сплошной внутренней стенки 40 сита и проходит от диска 26 мешалки до нижнего уровня трубки 14 сита. Нижний конец ступицы 32 несет радиально выступающие лопасти 42, которые во время вращения мешалки направляют суспензию на сите вверх и от его основания в сторону лопастей 28 мешалки. Такая мешалка низкого уровня особенно эффективна в перемешивании твердых частиц, которые могут оседать на сплошное основание сита возможно из-за утечки потока через сепаратор назад в направлении потока вверх на сите в сторону мешалки 16. В этой конструкции сепаратора лопасти 28 мешалки могут, в зависимости от крутящего момента двигателя 12, проходить дальше вниз в сито, чем, как показано на чертеже, для улучшения действия мешалки. Другим отличием двух мешалок является то, что показанная на фиг.3 включает в себя между защитным кожухом 30 и ступицей 32 вставку 44 в форме усеченного конуса, которая прикреплена к диску 26 и ступице 32. Как показано на фигуре, вставка 44 уменьшает рабочую площадь каждой лопасти 28 мешалки в отличие от конструкции, которая показана на фиг. 1, причем, поскольку вставка имеет по существу тот же угол конусности, что и защитный кожух 30, то через мешалку образованы параллельные каналы для жидкости, наклоненные наружу, которые имеют одинаковую площадь сечения по их длине для уменьшения возможности снижения скорости суспензии во время прохождения через мешалку. Для повышения износостойкости мешалки все ее поверхности, например внутренние стенки каналов для прохождения суспензии через мешалку, часть ступицы 32, которая во время применения находится в контакте с суспензией на сите, и лопасти 42 мешалки могут быть плакированы износостойким материалом, например соответствующим эластомером или подобным материалом, полиуретаном или подобным материалом.

Ведущий вал 20 несет на своем нижнем конце смежно с более широкой крестовиной 24 мешалку 46, которая прикреплена к валу так, что ее лопасти наклонены противоположно лопастям 42 в сите, таким образом когда вал вращается, мешалка 46 будет направлять суспензию в баке вниз и в сторону от нижнего конца трубки 40 в стенке сита. Ведущий вал 20 проходит вниз от более широкой крестовины 24 и несет на своем свободном конце дополнительную мешалку 48, которая приводит к движению суспензию в бака, в котором установлен решетчатый сепаратор, в сторону основания бака для продвижения суспензии частиц адсорбента за счет перемешивания.

Решетчатый сепаратор, показанный на фиг.3, действует во время применения во многом так же, как сепаратор, показанный на фиг.1, за исключением очевидных различий между модифицированной мешалкой и мешалками 42 и 48.

Очевидно, более слабая суспензия, которая накачивается мешалкой в желоб 34 в обоих вариантах сепаратора, аэрируется во время ее прохождения через атмосферу из мешалки в желоб. Как и в сепараторе, показанном на фиг.1, аэрированная суспензия подается самотеком по желобу 49 в смежный бак в процессе отделения минералов.

Сепаратор согласно изобретению не ограничен описанными конкретными деталями. Например, лопасти 28 мешалки вертикальные, как показано на фигурах, но в равной степени они могут быть предпочтительно наклонены от вертикали спирально в сторону их нижних концов в направлении вращения мешалки, таким образом турбинный эффект будет способствовать движению суспензии вверх по лопастям 28. Либо нижние концы лопастей 28, которые выступают из защитного кожуха 30 могут быть изогнуты вперед в направлении вращения мешалки для той же цели. Дополнительно мешалка сепаратора, показанного на фиг.1, может включать в себя вставку 44, вытянутый ведущий вал и перемешивающую мешалку 48, показанную на фиг.3.

Фиг. 4 показывает адсорбционные ячейки 50, 52 и 54, которые образуют часть ряда идентичных ячеек в технологической схеме процесса извлечения ценных металлов из суспензии, богатой содержанием минералов. Каждая ячейка включает в себя обычный бак 56, который известен в технике, и имеет куполообразное днище, сепаратор 58 согласно изобретению, который может быть типа, показанного на фиг.1 или 3, впускное отверстие 60 для ввода суспензии, выпускное отверстие 62 для суспензии и опускной клапан 64, который установлен в основании бака под сепаратором 58.

В способе согласно изобретению все впускные отверстия 60 бака соединены с общим питающим трубопроводом 66 от источника суспензии, богатой содержанием металла. Каждое впускное отверстие 60 управляется посредством запорного клапана 68.

Важным признаком технологической схемы процесса согласно изобретению является то, что выпускные отверстия 62 для выхода суспензии из бака сообщаются через запорные клапаны 70 и трубопровод 72 с общим питательным трубопроводом 66 для суспензии. Питательный трубопровод включает в себя отсекающие клапаны 74, 76 и 78, которые расположены между впускным отверстием 60 бака 56 вверх по течению и входом выпускного трубопровода 72 того же бака в трубопровод 66 и входом 60 в смежный бак, расположенный вниз по течению в ряду, как показано на фиг.4.

Клапаны аварийного слива или спускные клапаны 64 бака соединены последовательно с выпускным трубопроводом 79 для частиц адсорбента, который ведет к приемному баку (не показан).

Во время применения каждый из баков 56 ряда загружают обычным способом минеральные частицы адсорбента. Отсекающие клапаны 74, 76 и 78 закрываются, а впускные клапаны 68 к ячейкам 50 и 52 открываются. Клапан 80 регулирования потока суспензии в трубопроводе 66 открывается, позволяя заполнять бак 56 ячейки 50 до его полного уровня суспензий из трубопровода 66, богатой содержанием металлов. Теперь приводится в действие решетчатый сепаратор 58 для перемешивания суспензии и частиц адсорбента в баке, чтобы заставить металлические частицы в растворе прилипать к частицам, и накачки обедненную суспензию с сита в желоб 34 сепаратора 58. Регулируют впускной клапан 68 для впуска в бак 56 свежей суспензии из трубопровода 66 с той же скоростью, с которой сепаратор 58 накачивает обедненную суспензию из бака так, чтобы в баке поддерживался полный уровень поверхности суспензии. Когда бак 56 ячейки 52 заполняется достаточно, его впускной клапан 70 и впускной клапан к ячейке 54 открываются и приводится в действие его сепаратор 58 для дальнейшего извлечения металлов из обедненной суспензии из ячейки 50, при этом еще слабую суспензию накачивают в ячейку 54 и т.п. все ячейки ряда, таким образом процесс осуществляется непрерывно в системе.

После достижения предварительно вычисленного времени насыщения частиц адсорбента в баке ячейки 50 открывается отсечной клапан 74, а впускной и выпускной клапаны ячейки 50 закрываются. Обычно выпускной клапан закрывается только после того, как сепаратор прекратит накачку обедненной суспензии в ячейку 54 для уменьшения уровня суспензии в ячейке 50 до минимума. Теперь открытый клапан 74 позволяет суспензии с высоким содержанием металла проходить из трубопровода 66 в ячейку 52. Открывается опускной клапан 64 ячейки 50, и частицы адсорбента, богатые содержанием металла, накачиваются через выпускной трубопровод 79 в приемный бак, из которого жидкость и твердые частицы разделяются, и жидкость направляется в отходы. Затем обезвоженные частицы адсорбента дополнительно обрабатывают для извлечения металлов без прерывания процесса восстановления минералов. Пустую ячейку 50 снова загружают частицами свежего адсорбента. Отсекающий клапан 74 постепенно закрывается, и свежую суспензию подают в ячейку 50, при этом процесс в системе продолжается. Подобным образом разгружаются последующие ячейки системы, и все это снова повторяется для обеспечения непрерывной работы процесса.

Использование: для отделения частиц адсорбента, богатых содержанием металла, от более слабой суспензии или выщелачивающего раствора. Сущность изобретения: сепаратор включает сито и мешалку, размещенную в сите. Сито выполнено в виде открытого сверху и закрытого снизу цилиндра, размещенного по вертикальной оси в баке, содержащем суспензию. Открытый вверх сита находится выше уровня поверхности суспензии. Мешалка коаксиально расположена в сите и снабжена лопастями, выступающими над уровнем поверхности суспензии в баке. В сепараторе имеется кожух, жестко прикрепленный к радиальным наружным краям лопастей мешалки так, чтобы окружить лопасти на большей части их высоты. Кожух имеет по меньшей мере одно отверстие для выпуска суспензии, расположенное над полным уровнем поверхности суспензии в баке. Сепаратор дополнительно содержит приводное средство, приводной вал, подсоединенный к приводному средству, и средство, соединяющее приводной вал с мешалкой. Мешалка приспособлена для направления суспензии на сито вверх в пределах кожуха к его выпускному отверстию. 5 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Решетчатый сепаратор для отделения металлических частиц абсорбента от суспензии посредством сита и мешалки, размещенной в сите, отличающийся тем, что сито выполнено в виде открытого сверху и закрытого снизу цилиндра, размещенного по вертикальной оси в баке, содержащем суспензию, так, что открытый верх сита находится выше уровня поверхности суспензии, при этом мешалка коаксиально расположена в сите и снабжена лопастями, выступающими над уровнем поверхности суспензии в баке, причем имеется кожух, жестко прикрепленный к радиальным наружным краям лопастей мешалки так, чтобы окружить лопасти на большей части их высоты, при этом кожух имеет по меньшей мере одно отверстие для выпуска суспензии, расположенное над полным уровнем поверхности суспензии в баке, причем сепаратор дополнительно содержит приводное средство, приводной вал, подсоединенный к приводному средству, и средство, соединяющее приводной вал с мешалкой, причем мешалка приспособлена для направления суспензии на сито вверх в пределах кожуха к его выпускному отверстию. 2. Сепаратор по п. 1, отличающийся тем, что сито имеет кольцеобразной поперечное сечение, а приводной вал концентрично расположен с зазором в центральном отверстии, образованном в сите, так, чтобы он выступал из его днища. 3. Сепаратор по п.2, отличающийся тем, что он содержит радиально выступающие рычаги, соединенные с приводным валом и проходящие под днищем сита, и очистные рычаги, соединенные с радиальными рычагами и параллельные наружной просеивающей поверхности сита для обеспечения возможности очистки очистными рычагами просеивающей поверхности сита. 4. Сепаратор по п.3, отличающийся тем, что он содержит дополнительную мешалку, расположенную в сите под первой мешалкой и прикрепленную к первой мешалке для направления суспензии в сите вверх к первой мешалке. 5. Сепаратор по п.4, отличающийся тем, что он содержит вторую дополнительную мешалку, прикрепленную к приводному валу под днищем сита, для перемешивания суспензии в баке. 6. Сепаратор по п.5, отличающийся тем, что он содержит корпус, имеющий желоб, окружающий мешалку между отверстием для выпуска суспензии в корпусе мешалки и уровнем поверхности суспензии в баке, и трубопровод, предназначенный для перемещения суспензии, выпускаемой из бака через выпускное отверстие в кожухе мешалки в желоб, к уровню на наружной стороне бака выше полного уровня поверхности суспензии в баке.