Реакционный аппарат Советский патент 1983 года по МПК C22B3/02 C22B59/00 

Изобретение относится к металлургии редкоземельных металлов, преяпочтительно к а-ппаратам для вскрытия руд и рудных концентратов расплавом солей .или щелочей.

Известен аппарат колонного типа для взаимодействия твердого материала и жидкости, содержащий корпус с расположенными внутри него зигзагообразно наклонными полками, прикрепленными к стенкам корпуса, к которым снаружи прикреплены вибраторы. Твердый материал из бункера поступает на верхнюю полку и за счет -вибрации с нарастающей скоростью движется вниз , при этом сверху через патрубок вводится жидкость, а снизу подается газ Преимуществом данного аппарата является отсутствие движущихся частей внутри него .

Недостатком этого аппарата являет ся неравномерность распределения жидкой фазы по сечению полки и вследствие этого слабый контакт фаз.

Наиболее близким к изобретению по техничес-кой сущности являет.ся аппара колонного типа для взаимодействия жидкости .с газом, :одержащий вертикальный корпус, патрубки ввода и вывода черного щелока, патрубки ввода вывода воздуха для окислен 1я, разме;щенные в корпусе зигзагообразно нак лонные полки, прикрепленные неподвижно или шарнирно к стенкам аппарата. Верхняя полка присоединена к желобу, расположенному поперек аппарата и служащему для приема жидкости и распределения ее тонкой непрерывной пленкой по всей поверхноети полки. Нижний, конец каждой полки слегка изогнут вниз, г.образуя сливной носок, отделенный от-нижележащей полки не большим зазором. Посередине каждой полки для прохода воздуха выгнут обратный желоб.

Аппарат обеспечивает равномерное распределение жидкой фазы по всей ширине полки 1.21.

Недостатком известного аппарата является невозможность использования данной конструкции для взаи «юдействи жидкости с твердым материалом из-за отсутствия перемешивания фаз, что необходимо для интенсификации протекающего процесса.

Кроме того, из-за контакта полок со стенками аппарата и невозможности осмотра и выборочной замены полок .при их коррозионных повреждениях аппарат не пригоден для работы с сильно агрессивными средами при высоких температурах. .

Целью изобретения является интенсификация процесса за счет перемешивания фаз и обеспечения работы с агрессивными средами при высоких температурах.

ЦЭЛБ достигается тем, что в реакционном аппарате, преимущественно для вскрытия руд и рудных концентратов расплавом солей или щелочей, включающем вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода фаз, в котором установлены зигзагхзобразно наклонные полки, при этом верхняя полка .соединена с желобо для перелива жидкости тонким слоем, а конец кеакдаЛ полки имеет сливной носок, участок полки,, прилегающей к сливному носку выполнен отогнутым с образованием тупого угла с днищем полки, а конец полки выполнен отогнутым также .под тупым углом и с вертикально вытянутым участком, причем сливной носок каждой полки установлен на уровне линии перехода днища этой полки в отогнутый конец и выше линии перехода нижележащей полки в вертикальный участок..

Причем угол между прилегающим к сливйому носку участкрм и днищем -полки составляет 140-168°.

. Угол между днищем и отогнутым концом полки составляет 107-128.

При этом высота отогнутого конца верхней полки в 2-3 раза превышает аналогичную высоту ост.альных полок.

Причем .полки выполнены съемными.

1фоме того, полки снабжены бортами.

На фиг.1 изображен аппарат для вскрытия руд и рудных концентратов, разрезJ на фиг.2 - полка, разрез (в .увеличенном масштабе); на фиг.З - то же, в .аксонометрии.

Угол между прилегающим к сливному носку участком и днищем полки образует зону смешения. Чем меньше этот угол, тем лучше условия для динамики потока, так как, ударяясь, он зави; ряется и, перемешивая, перемещает несконтактированный осадок. С-другой стороны, уменьшение этого угла неизбежно ведет к Образованию застойных зон и зарастанию лолки в месте перегиба..- .

минимальный угол 140 определен из условия наиболее допустимой высот слоя жидкости в зоне смешения и возможности перемещения несконтактированного. осадка без застойных зон. Такой угол целесообразно использовать при большом избытке.расплава относительно концентрата. Максимальный уго 168 отвечает условию минимально допустимой высотыслоя жидкости в зоне смешения, необходимой для протекания реакции, и определяет тот порог, который позволяет наблкщать перемешивание компонентов в зоне смешения.

Угол между днищем и вторым отогнутым концом полки образует плоскость разгона. Именно с угла в-107° обеспечивается наилучшим образом подача концентрата в движущийся поток расплава в начальной стадии его пути на плоскости разгона, что способствует их совместному движению к зоне смешения и отсутствию зарастания днища полки. Максимальный угол Хг -сообщает потоку эту минимальную энергию, которая не1о6ходима для перемешивания и сдвига осадка на нижележащую полку При увеличении этого угла для придания потоку «ёобходимсй энергии необт ходимо увеличить межполочное рассто. яние, что ведет к увеличению высоты аппарата, а также создать значительный избыток жидкой фазы. Высота плоокости разгона верхней полки определяется необходимым путем разгона расплава и минимальной высотой полки. . Верхняя полка, находится в тяжелых условиях, поскольку на ней происходит энергетизация потока расплава и в основном вскрытие KOHjjteHT.рата. Ва нижележа1Ц11х полках происходит довскрытие концентрата, энергия необходима только для перемещения сплава на следующую полку. Поэтому высота верхней полки должна превышать высоту нижних полок. Для минимального .угла наклона плоскости разгона-(107) при незначитальном избытке расплава необходимо, чтобы.высота плоскости разгона верхней полки составляла не менее трех высот плоскости разгона обычной полки, а для максимального угла (128®) и при значительном расплава достаточно, чтобы высота плоскости разгона верхней полки равнялась двум высотам обычной полки; Выполнение полок съемныкш и с бор тами обеспечивает возмэжность выборочной замены полок при их коррозион ных повреждениях, кроме того, отоЛу тые вверх борта полок с зак %ллками предохраняют стенки аппарата от соприкосновения с агрессивной сре дой , что позволяет выполнить корпус из рйачной стали и продлить срок его служек. Кроме того, наличие бсдотов у полок позволяет проводить.работу в пенном режиме по всему сечению потока, что ведет к более полному вскры тию руд и рудных концентратов. .Аппарат содержит вертикальный кеч пус квадфатного или прямоугольного сечения . :В. нижней ксшической части 2 корпуса 1 распол(мкен патрубок 3 для выпуска готового плава. Сверху корпу 1 закры.т крышкой 4, имеющей патрубки ввода расплава рг зличных слоев или щелочей - реагента 5 и руды или рудного концентрата 6, а также вентиляционный патрубок 7 дпя отвода паров расплава реагента. Внутри корпуса 1 на горизонтальных кронштейнах 8 уста йовлены зигзагообразно наклонные поЛ ки 9-11. Верхняя полка 9 соединена верхним краем с желобом 12, расположенным поперек аппарата на всю шири ну полки, при этом патрубок 5 ввода расплава реагента введен в йелоб 12. Нижняя полка 11 выполнена укороченной с удлиненным сливным косном 13, установленным над патрубке 3 для слива готового плава. Одна из боковых- стенок 14 корпуса 1 выполнена либо съемной, либо открывающейся дпя осмотра и замены или перестановки полок. Патрубок 6 Jзвoдa рудного концентрата связан с бункером 15 через секторный аатвор 16 или транспортером, при этом патрубок в имеет щелевидную форму для равномерной подачи концент- рата на всю ширину, верхней пол 9. Корпус аппарата помещен в электропечь 17... Полки 10 фиг.2 И 3 имеют дннще 18с углом наклона к горизонтали Ф 2-8° и сливной носок 19, соединенные 3аверишюгдам участком 20 полки, отогнутым под углом, р 10-30 к горизонтали, т.е. угол между 18 и. участком 20 полки 10 всегда тупой и составляет 140-168. С другой стороны полка 10 имеет вертикальный участок 21, параллельный стенкам корпуса 1, при этом участок 22 полки 10, соединяющий днище 18 полки с вертикальным участком 21, установлен под углом у 15-30 к вертикали, т.е. угол между днищем 18 и участком 22 всегда тупс и составляет 107-128. Сливной носок 19полки 10 расположен на уровне ли- . НИИ перехода днища этой полки в наклонный участок. Таким обраэрм, каудая полка 10 имеет зшоитную плоскость - участок 21, не допускгиощий . контакта сильно агрессивного плгша со егенкой корпуса 1, плоскость раз- . грна расплава реагента - участок 22 и зону интенсивного контакта и перемешивания расплава и-рудного концентрата, закл{ОЧ1енную между днищем 18 и участком 20. Кгикдая полка 10 имеет боковые борта 23 с закрылками 24 прилегающими к вертика;1ьному участку 21 и отогнутыкш наружу под углом , для исключения контакта боковых стенок с расплавом, а также. Дпя бесщ епятственног6 монтажа и съема, полок 10. Верхний 1фай бортов расположен/выше слоя пены на попках. Каждая пара зигзагообразно установленных nonotc 10 установлена так, что сливной носок 19 клшежелащей полки раэмевэн выше линии перехода вертикального участка 21 в Наклонный участок 22 нижележащей полки дйя увеличения пути paiaгона расплава реагента и накопления потоком энергии. С этой же целью высота плоскости разгона верхней полки 9 в 2-3 раза превышает гшалогичную

высоту полок 10. йлбор оптимальных углов профиля полки 10 и расстояния между соседними полками определяет минимальные габариты аппарата, наилушлий режим протекдния процесса с его интенсивным перемешиванием и перемещением не- контактированного осадка концентрата с попки на полку до получения на нижней полке 11 готового плава - полностью прореагировавшего продукта.

Полки 9-11 аппарата изготовлены из более коррозионно-стойкого материала, например никеля, железа, плакированного цирконием, или специальной керамики, чем корпус 1, что ведет к удешевлению аппарата.

Аппарат вскрытий руд и рудных концентратов расплавом реагента работает следующим образом.

Расплав реагента при 600-1300 из плавильной печи через патрубок 5 поступает на желоб 12 верхней полки 9, а рудный концентрат одновременно из бункера 15 через секторный затвор 16 (или по транспортеру) по патрубку 6 подают на верхнюю полку 9. Расплав из желоба 12 непрерывным потоком по все ширине полки, захватывая концентрат и разгоняясь на плоскости разгона 22 поступает в зону смешения, где начинется процесс вскрытия Зона смешивания, задаваемая профилем полки, определяет высоту слоя жидкости, необхо димую для проведения процесса вскрытия ; Энергия падающего потока расходуется на перемещение (сдвигание) из зоны смешения несконтактированного рудного концентрата и плава на

нижележащую пблку, а также на интенсивное перемешивание в зоне смешения за счет соударений потока с перемещаемыми компонентами и возникакщего его завихрения. Далее на каждой ни«жележащей полке протекает описанный выше процесс, только с уменьшением на каждой невскрытого осадка так, что на нижней полке.11 вся поступающая партия рудного концентрата переведена в плав.

Готовый плав и из&аток расплава через патрубок 3 поступает на гранулятор. Для поддержания постоянной температуры расплава реагента по все высоте аппарата последний помещают в электропечь, имеющую несколько регулируемых зон обогрева. Образующиеся в процессе вскрытия пары реагента отводятся через боковые зазоры 25 между полками и стенками аппарата в вентиляционный патрубок 7.

Предлагаемый аппарат позволяет без Применения каких-либо механических движущихся частей только за счет профиля полок добиться интенсивного и полного вскрытия рудыи рудного концентрата расплавом реагента без забивания аппарата твердой фазой и обеспечить работу с агрессивной высокотемпературной средой, увеличить срок службы аппарата за счет отделения полок от корпуса и выборочной их замены, уменьшить по сравнению с базовым вариантом расход, расплава реагента за счет полного контакта фаз в 2 раза, интенсифицировать процесс в 10-15 раз, добиться более полного извлечения соединений из концентрата на 8-10%.

11

В

8

1. РЕАЮ1ИОННЫЙ АППАРАТ, преимущественно для вскрытия руд и рудных концентратов расплавом солей или щелочей, включающий.вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода фаз, в котором установлены зигзагообразно наклонные полки, при этом верхняя полка соединена с желобом для перелива жидкости тонким слоем, а конец каждой полки имеет сливной носок, о f л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса за счет перемешивания фаз и обеспечения работы с агрессивными средами при температурах, участок полки. прилегающий к сливному носку, выполнен отогнутым с образованием тупого угла с днищем полки, а конец полки выполнен отогнутым также под тупым углом и с вертикально вытянутым участком, причем сливной носок каждои полки установлен на .уровне линии перехода днища этой полки в отогнутый конец и выше линии перехода нижележащей полки в вертикальный участок. 2.Аппарат по п.1, отличающийся тем,-что угол между прилегающим к сливному носку участком и днищем полки составляет 140-168. 3.Аппарат по п.1, отличающий с я тем, что угол между днищем и отогнутым концом полки сое- I тавляет 107-128. (Л 4.Аппарат поп.1, oтли.чaю .щ и и с я . тем, что высота отогнус: того конца верхней полки в 2-3 раза превышает аналогичную высоту остальных полок. 5.Аппарат по п.1, отличающий с я тем, что полки выполнены съемными. 6.Аппарат по п.1, о т л и. ч а ю щ и и с я тем, что полки снабжесо ны бортами. OD м