АВТОКЛАВ ВРАЩАЮЩИЙСЯ Российский патент 2004 года по МПК B01J3/04 

Изобретение относится к химической промышленности и используется для выщелачивания руд и минеральных концентратов цветных, редких и благородных металлов в виде плотной пульпы (грубой суспензии) с применением агрессивных реагентов при высоких параметрах давления, температуры и эффективности перемешивания.

Вращающиеся автоклавы широко применяются для осуществления разнообразных технологических процессов с целью переработки твердых, жидких и газообразных веществ в виде гетерогенных многофазных систем с применением агрессивных реагентов при высоких параметрах давления, температуры и частоты вращения автоклавов.

Известен промышленный вращающийся автоклав, содержащий герметичный сосуд со съемной крышкой, прочно и герметично присоединенной к корпусу (ES 2027115 А6, 16.05.1992).

Недостатком данного автоклава является затрудненное вскрытие и сборка устройства в промышленных условиях,

Задачей данного изобретения является создание новой конструкции автоклава, которая позволила бы отделять раствор от пустой породы при рабочих параметрах давления и температуры.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в усовершенствовании конструкции вращающегося автоклава, а также в улучшении показателей готового продукта.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в автоклаве, вращающемся в виде герметичного сосуда со съемной крышкой, присоединенной к корпусу, согласно изобретению крышка присоединена к корпусу через уплотнительную прокладку шпильками, снабжен электронагревающим устройством и приводом вращения сосуда вокруг продольной оси, при этом сосуд с приводом вращения установлен на станине с поворотной платформой, позволяющей вращаться вокруг поперечной оси, снаружи крышки имеется патрубок, на котором установлен запорный клапан, соединенный с камерой внутри крышки, на входе в которую со стороны корпуса установлен многослойный фильтр, включающий два крупнопористых фильтра и плотно зажатый между ними тонкопористый фильтр, внутри корпуса к фильтру плотно прижата металлическая решетка, изготовленная в виде диска с отверстиями, диаметр которого больше диаметра фильтра и меньше внутреннего диаметра сосуда, при этом решетка снабжена ребрами жесткости и ступицей, которая соединяется со штоком, имеющим возможность возвратно-поступательного перемещения вдоль оси, с этой целью шток выведен из сосуда через патрубок, предназначенный для загрузки пульпы, выгрузки кека и выполняющий функцию ведомого вала, для чего он проходит через полый вал привода вращения сосуда вокруг продольной оси и закреплен в нем шпонкой от проворачивания и резьбовым фланцем от осевого перемещения, а снаружи патрубок закрыт крышкой в виде трубы с глухим фланцем, которым через уплотнительную прокладку шпильками присоединена к уплотнительной поверхности патрубка.

Крупнопористые фильтры могут быть выполнены из спеченного металлического порошка или зерен керамики, а тонкопористый фильтр - из асбестового волокна в виде бумаги.

Для отделения раствора от пустой породы при рабочих параметрах давления и температуры вращающийся автоклав выполнили в виде сосуда со съемной крышкой, внутри которой установили камеру для фильтрата, вход в которую плотно закрыт многослойным фильтром. Для предотвращения разборки сосуда при выгрузке кека внутри сосуда установили устройство для снятия кека с фильтра, а в днище сосуда установили патрубок для выгрузки кека в виде тонкого сухого порошка.

Предложенный автоклав позволяет перерабатывать в виде пульпы минеральные концентраты цветных, редких и благородных металлов с применением жидких и газообразных высокоагрессивных реагентов под давлением до 32 МПа (320 кгс/см²) и при температуре до 400°С.

При помощи данного вращающегося автоклава в лабораторных условиях осуществляют извлечение тантала и ниобия, начиная с выщелачивания минеральных концентратов и заканчивая получением тантала и ниобия в элементарном состоянии в виде металлических порошков высокой чистоты.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Автоклав вращающийся представляет собой герметичный цилиндрический сосуд, состоящий из корпуса 1 и съемной крышки 2, которая шпильками 3 через уплотнительную прокладку 4 прочно и герметично присоединена к корпусу 1. На крышке 2 имеется патрубок, на котором установлен запорный клапан 5, соединенный каналом с камерой, образованной внутри крышки 2. В камере на уплотнительной прокладке 6 установлен многослойный фильтр, который включает в себя два крупнопористых фильтра 7, изготовленных из коррозионно-стойкого и механически прочного пористого материала, например спеченного из металлического порошка или зерен керамики. Между этими крупнопористыми фильтрами плотно зажат тонкопористый фильтр 8, изготовленный из химически и термически стойкого материала, например из асбестового волокна в виде бумаги. Этот многослойный фильтр винтами с потайными головками через нажимную шайбу 9 плотно и прочно прижат к торцевой поверхности кольцевого уступа в камере, образованной внутри крышки 2. К плоской поверхности крупнопористого фильтра 7 плотно прижата металлическая решетка 10 устройства для выгрузки кека из сосуда. Решетка 10 изготовлена в виде диска с отверстиями из высокопрочной и коррозионно-стойкой стали. Диаметр решетки 10 больше диаметра крупнопористого фильтра 7 и меньше внутреннего диаметра корпуса 1 сосуда. Поверхность решетки, которая прижимается к фильтру, имеет плоскую форму, а другая поверхность решетки, обращенная в сторону днища корпуса 1, имеет ребра жесткости с профилем по форме поперечного сечения днища с таким условием, чтобы при выгрузке кека из сосуда можно было вращением снять твердый порошок со всей поверхности днища.

Металлическая решетка 10 имеет ступицу, которой она напрессована на шток 11 и закреплена шпонкой 12 от провинчивания и штифтом 13 от перемещения в осевом направлении. Решетка 10 предназначена для снятия слоя кека, осевшего на плоской поверхности фильтра и внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1 при ее возвратно-поступательном перемещении с помощью штока 11. С этой целью шток 11 через патрубок 14 в днище корпуса 1 выходит из сосуда наружу. Патрубок 14 выполняет функцию ведомого вала, поэтому он проходит через полый вал 15 привода и закреплен в нем шпонкой 16 от проварачивания и резьбовым фланцем 17 от осевого перемещения.

Патрубок 14 снабжен крышкой 18, изготовленной в виде трубы с глухим фланцем.

Стенки трубы служат для уплотнения кольцевого зазора между патрубком 14 и штоком 11.

Крышку 18 через уплотнительную прокладку 19 шпильками 20 прочно и герметично присоединяют к уплотняемой поверхности патрубка 14. Вращение сосуда вокруг его продольной оси осуществляют с помощью цепной передачи.

С этой целью патрубок 14 на днище сосуда помещают и прочно закрепляют в полом валу привода цепной передачи. Полый вал 15 установлен в подшипниках качения 21, корпуса которых закреплены на поворотной платформе 22 станины автоклава. На полом валу 15 установлена звездочка 23 цепной передачи, которая закреплена шпонкой 24 от проворачивания и гайкой 25 от перемещения по валу в осевом направлении.

Вторая опора сосуда для вращения вокруг его продольной оси выполнена в виде колеса 26, которое катается на двух катках 27. Оси катков помещены в подшипниках качения, а корпуса подшипников закреплены болтами на поворотной платформе 22 станины автоклава.

Поворотная платформа 22 снабжена цапфами, которые помещены в подшипниках качения 28. Корпуса подшипников закреплены болтами на станине 29 автоклава.

Для вращения платформы 22 на одной ее цапфе напрессована звездочка 30 цепной передачи, закрепленная шпонкой 31 от проворачивания и гайкой 32 от осевого перемещения.

Сосуд помещен в электронагревающее устройство, изготовленное в виде глухой емкости, состоящей из корпуса 33 и съемной крышки 34. Внутри корпуса 33 установлены трубчатые электронагреватели 35 и термопара 36. Корпус 33 электронагревающего устройства снаружи покрыт слоем теплоизоляции и закрыт кожухом 37.

Привод вращения сосуда вокруг продольной оси включает в себя электромотор, червячный редуктор и цепную передачу, установленные на поворотной платформе 22 (привод не показан).

Привод вращения поворотной платформы 22 включает в себя электромотор, червячный редуктор и цепную передачу, которые установлены на станине 29 автоклава. На фиг.1 этот привод не показан.

Для возвратно-поступательного перемещения штока устройства для выгрузки кена из сосуда предусмотрен гидравлический цилиндр, закрепленный на поворотной платформе 22 (гидравлический цилиндр не показан).

Автоклав оснащен щитами КИП и А.

Автоклав работает следующим образом.

Поворотом платформы 22 сосуд устанавливают в вертикальное положение днищем вверх.

Отвинчивают гайки на шпильках 20 и снимают крышку 18. К патрубку 14 присоединяют трубопровод от мерника и в сосуд заливают рабочий объем пульпы (смесь минерального концентрата с жидкими реагентами) в количестве 75% от номинального объема сосуда и отсоединяют трубопровод мерника.

Патрубок 14 закрывают крышкой 18. Завинчивают гайки на шпильках 20 с таким усилием, чтобы прокладка 19 надежно уплотнила крышку 18 по уплотняемой поверхности патрубка 14.

После установки крышки 18 сосуд проверяют на герметичность. Для этого запорный клапан 5 трубопроводом соединяют с баллоном сжатого инертного газа. Затвор на крышке 18 обмазывают мыльной эмульсией, открывают запорный клапан 5 и в сосуд нагнетают инертный газ под давлением 5-10 кгс/см², закрывают клапан и внимательно осматривают соединение крышки 18 с патрубком 14. Если утечка газа отсутствует, тогда затвор собран герметично. Сосуд поварачивают крышкой вверх.

Отсоединяют трубопровод, открывают запорный клапан 5 и сбрасывают сжатый газ, чтобы в сосуде образовалось атмосферное давление.

Запорный клапан 5 закрывают, автоклав подготовлен к работе. Сосуд устанавливают в горизонтальное положение. Включают электродвигатель привода для вращения сосуда вокруг продольной оси и электродвигатель привода для колебательного движения сосуда вокруг поперечной оси.

Включают трубчатые электронагреватели и сосуд нагревают до заданной температуры.

Выщелачивание минерального концентрата осуществляют в течение времени, необходимого для полного извлечения металлов в раствор.

По окончании операции выщелачивания трубчатые электронагреватели и электродвигатели приводов выключают.

Сосуд устанавливают в вертикальное положение крышкой 18 вниз. К запорному клапану 5 герметично и прочно присоединяют трубопровод от сборника раствора.

Запорный клапан 5 открывают, и раствор при рабочих параметрах давления и температуры через многослойный фильтр из сосуда передавливают в сборник раствора. Кек остается в сосуде на фильтре и металлической решетке 10.

Запорный клапан 5 на сосуде и запорный клапан на сборнике раствора плотно закрывают.

Трубопровод отсоединяют от сборника раствора. Сосуд трубопроводом соединяют с колонным аппаратом, заполненным поглотителем газа, который образовался в сосуде в процессе выщелачивания минерального концентрата.

Запорный клапан 5 на сосуде открывают и остатки парогазовой фазы перерабатываемых веществ через слой поглотителя в колонном аппарате сбрасывают в вентиляционный трубопровод.

После того, как давление в сосуде станет равным атмосферному, трубопровод отсоединяют от сосуда.

Поворотом платформы 22 сосуд устанавливают в горизонтальное положение, отвинчивают гайки на шпильках 20 и снимают крышку 18.

На внутренней стороне крышки 18 имеется глухая труба, в которой помещается шток 11 устройства для выгрузки кека из сосуда. При снятии крышки 18 образуется кольцевой канал между штоком 11 и патрубком 14 в днище сосуда.

На наружной стороне крышки 18 имеется глухое отверстие с резьбой, которым крышку 18 прочно соединяют со штоком 11.

Глухая труба крышки 18 служит рукояткой для возвратно-поступательного перемещения штока, соединенного с металлической решеткой 10 внутри корпуса 1 сосуда. При таком движении решетки 10 снимают весь кек, осевший на многослойном фильтре и на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 1 сосуда.

Включают вращение сосуда, и все крупные куски кека, снятого с фильтра и стенок сосуда, разрушают в тонкий порошок.

Сосуд устанавливают вертикально днищем вниз.

Весь кек в виде сухого порошка с помощью устройства для выгрузки высыпают через патрубок 14 в бункер, установленный под сосудом.

Таким способом выгружают кек из вращающихся автоклавов небольших размеров, вместимость которых не превышает 1 м³.

Если номинальный объем сосуда составляет 1 м³ и более, тогда для снятия кека с фильтра и с внутренних стенок сосуда применяют гидравлический привод (привод не показан).

После выгрузки кека сосуд устанавливают в вертикальное положение днищем вверх. Шток 11 опускают вовнутрь сосуда и металлическую решетку 10 плотно прикрепляют к плоской поверхности многослойного фильтра 7.

Автоклав подготовлен для загрузки новой порции минерального концентрата в виде плотной суспензии (смесь минерального концентрата в жидком реагенте).

Автоклав относится к химической промышленности и используется для выщелачивания руд и минеральных концентратов цветных, редких и благородных металлов. Выполнен в виде герметичного сосуда со съемной крышкой, присоединенной к корпусу. Крышка присоединена к корпусу через уплотнительную прокладку шпильками. Автоклав снабжен электронагревающим устройством и приводом вращения сосуда вокруг продольной оси. Сосуд с приводом вращения установлен на станине с поворотной платформой, позволяющей вращаться вокруг поперечной оси. Снаружи крышки имеется патрубок, на котором установлен запорный клапан, соединенный с камерой внутри крышки, на входе в которую со стороны корпуса установлен многослойный фильтр. Внутри корпуса к фильтру прижата металлическая решетка, изготовленная в виде диска с отверстиями. Решетка снабжена ребрами жесткости и ступицей, которая соединяется со штоком, имеющим возможность возвратно-поступательного перемещения вдоль оси. Шток выполняет функцию ведомого вала. Снаружи патрубок закрыт крышкой в виде трубы с глухим фланцем. Данная конструкция автоклава позволяет получать продукт с улучшенными показателями. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Автоклав вращающийся в виде герметичного сосуда со съемной крышкой, присоединенной к корпусу, отличающийся тем, что крышка присоединена к корпусу через уплотнительную прокладку шпильками, снабжен электронагревающим устройством и приводом вращения сосуда вокруг продольной оси, при этом сосуд с приводом вращения установлен на станине с поворотной платформой, позволяющей вращаться вокруг поперечной оси, снаружи крышки имеется патрубок, на котором установлен запорный клапан, соединенный с камерой внутри крышки, на входе в которую со стороны корпуса установлен многослойный фильтр, включающий два крупнопористых фильтра и зажатый между ними тонкопористый фильтр, внутри корпуса к фильтру прижата металлическая решетка, изготовленная в виде диска с отверстиями, диаметр которого больше диаметра фильтра и меньше внутреннего диаметра сосуда, при этом решетка снабжена ребрами жесткости и ступицей, которая соединяется со штоком, имеющим возможность возвратно-поступательного перемещения вдоль оси, с этой целью шток выведен из сосуда через патрубок для загрузки пульпы, выгрузки кека и выполняет функцию ведомого вала, для чего он проходит через полый вал привода вращения сосуда вокруг продольной оси и закреплен в нем шпонкой от проворачивания и резьбовым фланцем от осевого перемещения, а снаружи патрубок закрыт крышкой в виде трубы с глухим фланцем, которым через уплотнительную прокладку шпильками присоединена к уплотнительной поверхности патрубка.2. Автоклав вращающийся по п.1, отличающийся тем, что крупнопористые фильтры выполнены из спеченного металлического порошка или зерен керамики.3. Автоклав вращающийся по п.1, отличающийся тем, что тонкопористый фильтр выполнен из асбестового волокна в виде бумаги.