АВТОКЛАВ Российский патент 1999 года по МПК B01J3/04 B01J19/00 

Техническое решение относится к аппаратуре для проведения физико-технических процессов и фильтрования продукта и может быть использовано для переработки веществ в виде плотных суспензий или пульп при высоких параметрах давления и температуры, например, в химических производствах, гидрометаллургии цветных и редких металлов.

Известен реактор для проведения физико-химических процессов и фильтрования под атмосферным или избыточном давлением, содержащий корпус с рубашкой, перемешивающее устройство с приводом и фильтр, включающий размещенные в нижней части реактора фильтровальную перегородку, приемник фильтрата и поршень, снабженный пневмоцилиндром, при этом в поршне закреплен штуцер отвода продуктов реакции. При работе реактора в режиме проведения физико-химических процессов поршень, находясь в верхнем положении в приемнике фильтрата, прижат к фильтровальной перегородке, перекрывая ее, после проведения реакции и выпадания твердой фазы поршень отводят в нижнее положение, реактор работает в режиме фильтрации (см. авт. свид. СССР N 1155288, кл. B 01 J 19/00, 1985).

Данный реактор, предназначенный для проведения процессов под атмосферным или избыточном давлением, не может быть использован для проведения физико-химических процессов и фильтрования под высоким давлением, в том числе для переработки абразивных суспензий при высоких скоростях вращения перемешивающего устройства. Так, фильтровальная перегородка, находящаяся в непосредственном контакте с перерабатываемой суспензией, может быть разрушена абразивными зернами при высоких скоростях вращения перемешивающего устройства. При перемещении поршня от фильтровальной перегородки давлением могут быть разрушены и перегородка, и поршень.

Известен автоклав для проведения физико-химических процессов под давлением, содержащий корпус, устройство для перемешивания и выгрузки перерабатываемой пульпы, расположенное внутри корпуса, и фильтрующее устройство для отбора через него проб жидкой фазы пульпы, выполненное в виде пакета фильтровальных элементов (колец), размещенных в днище корпуса. Устройство для перемещения и выгрузки пульпы выполнено в виде приводного полого вала (ротора), на наружной поверхности которого установлены лопасти, и трубы (статора), которая расположена внутри полого вала с образованием кольцевого зазора между ней и валом (см. патент США N 3902858, кл. B 01 J 3/04, 1975).

При использовании данного автоклава для переработки минеральных концентратов цветных и редких металлов, например для выщелачивания минеральных концентратов, последующие операции разделения твердых, жидких и газообразных веществ осуществляют в цепочке других аппаратов, куда транспортируют выгружаемую из автоклава суспензию (пульпу). Недостатком данного автоклава является невозможность проведения фильтрации и отбора основного жидкого продукта непосредственно в аппарате с сохранением температуры и давления, что необходимо, в свою очередь, для сохранения физико-химических свойств продукта и избежания его потерь, а также избежания непроизводительных затрат.

Задачей предлагаемого технического решения является проведение процессов переработки вещества в автоклаве при высоких параметрах давления, температуры и скорости вращения перемешивающего устройства и обеспечение раздельной выгрузки твердых, жидких и газообразных веществ из автоклава при рабочих параметрах давления и температуры.

Поставленная задача решается путем обеспечения фильтрации и отбора основного жидкого продукта при рабочих параметрах аппарата. Для выполнения задачи автоклав, содержащий корпус с размещенным внутри корпуса устройством для перемешивания и выгрузки перерабатываемой суспензии, снабжен выгрузочной камерой, присоединенной герметично к корпусу и сообщающейся с выгрузочным патрубком устройства выгрузки перерабатываемой суспензии из корпуса автоклава, при этом выгрузочная камера имеет выпуклую съемную крышку с запорным клапаном, в крышке установлен многослойный фильтр, образующий камеру для фильтрата, сообщенную с запорным клапаном, выгрузочная камера сообщена обводным трубопроводом с парогазовой зоной автоклава.

На чертеже показан предлагаемый автоклав, предназначенный для переработки минеральных концентратов, вертикальный разрез.

Автоклав включает корпус 1 со съемной крышкой 2, на которой установлены электропривод и торцевое уплотнение (последние не показаны на черт.) вала устройства для перемешивания и выгрузки перерабатываемой в автоклаве суспензии. На крышке 2 имеются люк 3 для загрузки в автоклав твердых материалов и запорный клапан 4 для загрузки жидких и газообразных реагентов под избыточным давлением. Устройство для перемешивания и выгрузки перерабатываемой суспензии состоит из полого приводного вала 5, снабженного снаружи лопастями 6, и выгрузочного патрубка 7, входящего с кольцевым зазором в полый приводной вал 5, при этом верхний конец патрубка расположен выше максимального уровня суспензии в автоклаве. К днищу корпуса герметично присоединена выгрузочная камера 8, сообщенная с патрубком 7 автоклава. Выгрузочная камера имеет выпуклую съемную крышку 9, снабженную запорным клапаном 10; в крышке установлен многослойный фильтр 11 для тонкой очистки раствора, выполненный из асбестоволокна и тонкопористого материала, типа пористой керамики или углеграфита, который образует в крышке камеру 12 для фильтрата, сообщенную с запорным клапаном 10. Выгрузочная камера сообщена с парогазовой зоной автоклава обводным трубопроводом 13, снабженным запорным клапаном 14. В выгрузочной камере 8 предусмотрен также технологический клапан 15. Автокрав снабжен термопарой 16.

Автоклав работает следующим образом. В автоклав через люк 3 загружают минеральный концентрат в виде плотной суспензии (например, при соотношении массы твердого к жидкому 1:3), люк герметично закрывают и открывают клапан 14 на обводном трубопроводе 13. В автоклав через клапан 4 нагревают сжатый инертный газ под пробным давлением для проверки герметичности автоклава. После сбрасывания пробного давления включают перемешивающее устройство 6 и наружный подогрев автоклава (не показано на чертеже) и проводит выщелачивание в течение заданного времени. По окончании выщелачивания закрывают клапан 14 на обводном трубопроводе и открывают клапан 10, установленный на крышке выгрузочной камеры. При рабочих параметрах давления и частоты вращения вала 5 суспензия из автоклава передавливается в выгрузочную камеру на многослойный фильтр тонкой очистки 11, расположенный в крышке 9. Отфильтрованный раствор из камеры 12 транспортируют по трубопроводу 17 в герметичный сборник заданного объема, после чего закрывают клапан 10 и выгружают через клапан 4 парогазовую смесь также в соответствующий герметичный сборник (сборники не показаны на чертеже). Автоклав охлаждают до нормальной температуры. Используя клапаны 4 и 15, реакционное пространство продувают инертным газом для полного удаления газообразных остатков; вскрывают крышку 9 выгрузочной камеры и гидравлическим давлением, подаваемым через клапан 4, удаляют из выгрузочной камеры 8 твердый осадок. Автоклав промывают, закрывают герметично крышку 9, люк 3 и все клапаны, автоклав готов для переработки новой порции минерального концентрата.

Изобретение относится к устройствам для проведения физико-химических процессов и фильтрования. Автоклав содержит корпус, в котором размещено устройство для перемешивания и выгрузки перерабатываемой суспензии, и выгрузочную камеру, присоединенную герметично к корпусу автоклава и сообщенную с выгрузочным патрубком автоклава, камера имеет выпуклую съемную крышку с запорным клапаном, а в крышке установлен многослойный фильтр, образующий камеру для фильтрата, сообщенную с запорным клапаном, при этом выгрузочная камера сообщена обводным трубопроводом с парогазовой зоной автоклава. Изобретение позволяет отфильтровать и выгрузить жидкий продукт из аппарата при рабочих параметрах давления и температуры, сохранить физико-химические свойства продукта, избежать потери продукта. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Автоклав, содержащий корпус, размещенное в корпусе устройство для перемешивания и выгрузки перерабатываемой суспензии, отличающийся тем, что автоклав снабжен выгрузочной камерой, присоединенной герметично к корпусу автоклава и сообщенной с выгрузочным патрубком автоклава, камера имеет выпуклую съемную крышку с запорным клапаном, в крышке установлен многослойный фильтр, образующий камеру для фильтрата, сообщенную с запорным клапаном, при этом выгрузочная камера сообщена обводным трубопроводом с парогазовой зоной автоклава. 2. Автоклав по п.1, отличающийся тем, что многослойный фильтр включает асбестоволокно и тонкопористый материал, например пористую керамику или углеграфит.