Устройство для очистки растворов цементацией Советский патент 1988 года по МПК C22B3/02 

10

15

11404541

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для проведения химических процессов взаимодействия гидросмесей различных вещест в, в частности для -использовакгия в области гидрометаллургии цветных металлов при цементационных процессах, например при очистке растворов сульфата цинка от меди и, кадмия.

Известно устройство для очистки растворов цементацией, содержащее реакционную камеру, соединенную в нижней ее части через центробежный насос с трубопроводом подачи исходного раствора, и классифицирующую камеру с верхним сливным желобом и патрубком подачи цементирующего агента, установленную в верхнюю часть реакционной ка1 {еры с образованием кольцевого кармана,соединенного через кран с вса(Д)Ша1ощим патрубком центробежного насоса

Недостатком известного устройства является длительность процесса ввиду отсутствия средств для сепарируемого вывода продуктов реакции по размеру фракций.

Цель изобретения - интенсификация процесса путем сепарируемого вывода продуктов реакции по размеру фракций. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено связанной с кольцевым карманом разделительной камерой, нижний патрубок которой соединен с трубопроводом подачи исходного 35 раствора, а верхний снабжен вентилем, при этом на центробежном насосе со стороны, противоположной ё-го всасывающему патрубку, дополнительно установлен отводя 11;ий патрубок с краном, а напротив него на колесе с рабочими лопатками центробежного насоса закреплены дополнительные лопатки, меньшие по размерен, чем рабочие, и с тем

20

25

30

40

же направлением вращения, что и рабо- - следующим образом.

динены таким образо отверстие камеры 2 верхнего основания кольцевой карман 5, разделительной каме рубок которой через с трубопроводом 8 п раствора, а верхний 9 для выпус,ка образ ции газообразного в ти разделительной к поплавок 10, на што ся запирающ1ш клапа нование камеры 1 со камерой 12 центробе которой для устране имеет конус 13. Соп исходного раствора 12 с целью предотвр внутренней поверхно таким образом, что каждого из них за в пересекается осью п

Устройство герме ,15, на. которой расп подачи цементирующе ляционный патрубок подачи исходного ра 18 соединен с входн центробежного насос нагнетательный патр дросселирующий кран и патрубки 24 соеди вихревой камеры 12. насосе 20 с противо ному патрубку 19 ст но установлен отвод с краном 26, а на к ми лопатками 28 нап расположены дополни 29, имеющие направл и выполненные на 80 рабочие.

Очистка раствора

0

5

35

0

5

30

40

динены таким образом, что входное отверстие камеры 2 расположено ниже верхнего основания камеры 1, образуя кольцевой карман 5, соединенный с . разделительной камерой 6, нижний пат рубок которой через кран 7 соединен с трубопроводом 8 подачи исходного раствора, а верхний снабжен вентилем 9 для выпус,ка образующегося при реакции газообразного водорода. В полости разделительной камеры 6,расположен поплавок 10, на штоке которого имеет- ся запирающ1ш клапан 11. Нижнее основание камеры 1 соединено с вихревой камерой 12 центробежного типа, днище которой для устранения мертвой зоны имеет конус 13. Сопла 14 для подачи исходного раствора в вихревую камеру 12 с целью предотвращения износа ее внутренней поверхности расположены таким образом, что центральная ось каждого из них за выходным отверстием пересекается осью предшествующего.

Устройство герметизировано крышкой ,15, на. которой расположен патрубок 16 подачи цементирующего агента и вентиляционный патрубок 17. Трубопровод 8 подачи исходного раствора через кран 18 соединен с входным патрубком 19 центробежного насоса 20, у которого нагнетательный патрубок 21 через дросселирующий кран 22, коллектор 23 и патрубки 24 соединен с соплами 14 вихревой камеры 12. На центробежном насосе 20 с противополояшой его входному патрубку 19 стороны дополнительно установлен отводящий патрубок 25 с краном 26, а на колесе 27.с рабочими лопатками 28 напротив патрубка 25 расположены дополнительные лопатки 29, имеющие направление как и рабочие и выполненные на 80-98% меньше, чем рабочие.

Очистка раствора производится

чие, при этом дополнительные лопатки меньше рабочи : на 80-98%,

На фиго1 показана схема устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг,1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг,1; на фиг.4 - центробежный насос, разрез,

Устройство содержит реакционную камеру 1 и классифицирующую камеру 2, имеющую в верхней части сливной желоб 3, выполненный кольцевым, а в нижней - стабилизатор с диаметрально расположенными плоскостями 4. Обе камеры имеют коническую форму и соеРаствор, содержащий ионы металлов, подлежащие восстановлению методом цементации, по трубопроводу 8 подается центробежным насосом 20 через

коллектор 23 и сопла 14 в вихревую . камеру 12, откуда поступает в реакционную камеру 1, а. затем - в классифицирующую камеру 2. В зависимости от концентрации осаждаемых металлов

кранами 7 и 18 устанавливают необходимый гидравлический режим, С началом заполнения раствором классифицирующей камеры 2 производится загрузка цемен3140

тирующего металла через патрубок 16, что приводит к началу окислительно- восстановительных реакций, в результате которых на поверхности цементирующего металла возникают дендритные образования из кристаллов цементируемых металлов. Процесс сопровождается вьщелением водорода.

Реагирующая гидросмесь представ- ляет собой гетерогенную систему, состоящую из твердой, жидкой и газообразной фаз, обладающих разньми физическими свойствами. Под воздействием центробежных сил винтового движения, сообщаемого реагирующим массам вихревой камерой 12,частицы твердого, характеризуемые более высокими удельными весами, концентрирзпотся и перемещаются вдоль боковой поверхнос- ти реакционной камеры 1 в кольцевой карман 5. Из кольцевого кармана 5 гидросмесь поступает в разделительную камеру 6, где скорость движения резко

снижается, а выделившийся водород

удаляется через вентиль 9 в верхней ее части. Это стабилизирует качество процесса. Через кран 7 гидросмесь поступает в трубопровод 8, в котором она перемешивается с первичным раст- вором и.затем центробежным насосом 20 подается снова в реакционную камеру 1..

Часть раствора, свободная в результате реакции взаимодействия и воздействия центробежных сил от осаж- даемых металлов и от. твердых продуктов, поступает в классифиьщрующую камеру 2. Объем раствора, поступающего в камеру 2, равен объему первичного раствора, подаваемого по трубопроводу 8. Для улучшения процесса классификации винтовое движение раствора при входе в камеру 2 стабилизирующими плоскостями 4 преобразуется в плоское. В классифицирующей камере 2 раствор доочигдается встречным потоком свежего цементирующего реагента и усредняется по составу. Рециркуляция гидросмеси через центробежный насос 20 и вихревую камеру 12 обес- печивает интенсивную ее турбулизацию. Начальная и вторичная твердые фазы при этом очень тонко диспергируют.

Q 5 Q

5

Q

0

1-

что предотвращает агломерацию и обеспечивает цикличное удаление цементного осадка с поверхности осадителя, способствующее обновлению границы фаз. Совокупность этих факторов позволяет осуществлять гетерогенные процессы при минимальных диффузионных с опр о тивле ниях.

В результате центробежного отделения от конечного раствора твердого его содержание в реакционных объемах рециркуляции возрастает. Концентрированную цементную суспензию по патрубку 25 вьшодят из процесса. Высокое насыщение суспензии поляризованными частицами резко ускоряет процесс декантации. Вследствие двухстороннего расположения лопаток 28 и 29, при котором лопатки 29 по диаиетру меньше рабочих лопаток 28, при вращении колеса 27 в насосе 20 совмещаются два центробежных режима. Частичньм прикрытием дросселирующего крана 22 в нагнетательном патрубке 21 создают необходимое сопротивление, обеспечивающее продавливание цементной суспензии через зону действия лопаток 29 в патрубок 25.

Непрореагировавший цементируюящй металл, представляющий более компактную фракцию твердой фазь:, не может преодолеть действие центробелшых сил и возвра.щается опять в реактор 1, пока по дисперсности не приблизится к осаждаемым металлам. Это обстоятельство позволяет повысить степень использования цементирующего агента. Качественное управление процессом вывода суспензии осуществляют краном 22, а количественное - краном 26.

Результаты испытаний предлагаемого устройства показали, что оно позволяет на 16% повысить производительность устройства, снизить на 9% содержание цементирующего металла в кёке, а также осуществить регулируемый раздель- ньй вывод цементной пульпы с высоким содержанием твердого продукта.Вьще- ление цементных хлопьев и просветление раствора происходит сейчас же после вывода суспензии из насоса. Пульпа хорошо фильтруется без предварительного сгущения.

J 15 1617

,иАн4ьЖ1

01/9.2

W

Физ.З

ФизЛ