Аппарат для избирательного растворения полидисперсных твердых материалов Советский патент 1988 года по МПК B01D11/02 

Изобретение относится к химическо и горнохимической промышленности и предназначено для извлечения целевых компонентов из полидисперсных тверды многокомпонентных материалов; а более конкретно, к аппаратам для избирательного растворения целевык компонентов из измельченных солесодержа щих руд, и может быть использовано ,для избирательного растворения хлорида калия из сильвинитовой руды, полезных компонентов из полиминераль- ных руд и т.п.

Цель изобретения повышение ста- пени извлечения целевых компонентов и уменьшение расхода энергии на проведение «процесса за счет обеспечени требуемой скорости продвижения по аппарату частиц твердого материала в соответствии с размером наиболее крупных фракций.

На фиг.1 изображен аппарат для избирательного растворения полидисперсных твердых материалов; на фиг.2 сечение аппарата по первой секции; на фигоЗ сечение аппарата по второй секции; на фиг,4 сечение аппарата по третьей секции, на фиг„5 - сечение аппарата по четвертой секции на фиг,6 - схематическая траектория движения частиц твердого материала, имеюЕщх различные размеры во второй секции аппарата

Аппарат содерясит горизонтальный цилиндрический корпус 1, соосно рас™ положенный вал 2, на котором закреплено комбинированное перемешива- юще-транспортирзпощее устройство 3s состоящее из четьфех секций, освет- лительный купол 4 со стороны разгрузки твердого остатка и концектриро- ванной жидкости„

Первая секция представляет собой укороченную двух-трехрядную лопастную мешалку 5 с двух-четырехзаходньш прямым шнеком 6, перемещение которым совпадает с направлением движения основного потока растворяющей жидкости и твердого материала.

Вторая секция снабжена перемеши- Бающими горизонтальными лопастями- скребками 7 и одно -двухзаходньм про- тивошнеком с винтовой лопастью 8, Противошнек перемещает крупные фракции твердого материала в периоды их осаждения на днище аппарата в направлении, противоположном направле- .нию движения раствора

Третья секция аппарата снабжена перемешивающим устройством 9 без транспортирующего шнека.

Четвертая секция снабжена перемешивающими лопастями-скребками 10 и одно-трехзаходным прямым шнеком 115 с помощью которого из аппарата ускоряют вывод крупных фракций, со- держаш 1х балластные компоненты.

3 первой секции по периметру у днища аппарата расположены сопла 12,

Аппарат работает следующим образом.

Полидисперсный твердый материал подают сверху в секцию. В эту же секцию снизу, через сопла 12 подают предварительно подогретую растворяющую жидкость. Жидкость и твердый материал контактируют при перемешивании и прямоточном в среднем совместном продвижении по аппарату к осветлительному куполу 4, через который отвал и концентрированный раствор раздельно выводят из аппарата.

.В первой секции аппарата осуществляется интенсивное перемешивание исходного твердого материала и раствора, что обеспечивает получение близкой к однородной смеси и переталкивание твердого материала во вторую секцию.

Во второй секции аппарата твердый материал перемешивается и перемещается лопастями-скребками 7 и про- тивошнеком 8, Крупные частицы мате- ,риала под действием лопастей-скребков 7, противошнека 8 и.поступательного движения раствора совершают циклическое возвратно-поступательное движение (фиг.6) в среднем прямоточное с растворяющей жидкостью. Поскольку вероятность попадания твердых частиц при перемешивании в зону действия противошнека прямо пропорциональна гп: размерам, то в итоге получают эффект увеличения времени пребывания частиц во второй секции, который прямо пропорционален их раз мерам. Это обстоятельство приводит к более полному извлечению целевых компонентов из крупных фракций.

В зоне действия противошнека 8 создается повьшгенное содержание твердой фазы, главным образом за счет накопления крупных фракций, сечение для прохода жидкости уменьшается, в соответствии с чем возрастает ее скорость в осевом направлении. Ре31Д

зультатом этог о является быстрый вынос из -второй секции аштарата мелких фракций твердого материала, скорость которых практически равна скорости ждикости. Поэтому концентрация целевых компонентов в растворе возрастает медленнее, что создает условия для более интенсивного растворения крупных фракций целевых компонентов,

В третьей секции твердые частицы взвешиваются перемешивающим устройством 9, а вдоль аппарата перемещаются потоком растворяющей жидкости.

В четвертой секции происходит окончательное растворение целевых компонентов из твердого материала, в котором они находятся в мелких фракциях, в то время как крупные фракции состоят практически из одних бал- ластных компонентов. Эти фракции ускоренно выводят из четвертой секции прямым шнеком 11, что снижает расход энергии на перемешивание.

Поступающие в осветлительный купо .отвал в смеси с концентрированным раствором разделяются путем гравитационного отстаивания и выводятся из аппарата на дальнейшую переработку.

Эффективность изобретения иллюстрирует пример сравнительного расчета процесса избирательного растворения хлорида калия из сельвинитовой рудьг.

Исходные данные:

Измельченная сильвинитовая руда с максимальным размером частиц, равным 10 мм, содержит 20% хлорида калия 5 остальное - хлорид натрия с примесями глинистых илов. Гранулометри- ческая характеристика руды описывается уравнением Розина-Раммлера, Растворение производится горячим раствором (маточным щелоком), содержащим 127 кг/м хлорида калия и 221 кг/м хлорида натрия, при . Производительность аппарата по руде 700 т/ч, по маточному раствору - 1200 т/ч. Требуемая степень извлечения хлорида калия из руды в раствор - не менее 97%,

1-й вариант; измельченная руда и раствор движутся в аппарате прямотоком с одинаковой средней поступательной (по направлению оси аппарата) скоростью, равной 0,05 м/с. Ра

64

счетное сечение аппарата 8,A3 м. Расчетная длина аппарата 29,9 м.

11-й вариант: измельченная руда и раствор движутся в аппарате прямотоком. Средняя поступательная скорость раствора 0,05 м/с. Средняя поступательная скорость частиц руды зависит от их размера. Распределение скорости частиц по их размерам аппроксимировано интегральной функцией нормального распределения. Средняя скорость поступательного движения самых крупных частиц принята равной 0,01 м/с. Расчетное сечение аппарата 9,01 м . Расчетная длина аппарата 20,1 м.

Незначительное, на 6,9%, увеличение сечения аппарата существенно перекрывается уменьшением, на 48,7%, лины аппарата. Уменьшение рабочего объема аппарата составляет 39,2%,

Формула изобретения

Аппарат для избирательного растворения полидисперснык твердых материалов, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус соосный с ним вращающийся вал с закрепленными на нем параллельно оси аппарата перемешивающими лопастями-скребками, осветленный купол со стороны разгрузки твердого остатка и концентрированной жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения целевых компонентов и уменьшения расхода энергии на проведение процесса за счет обеспечения требуемой скорости продвижения по аппарату частиц твердого материала в соответствии с размером наиболее к крупных фракций, содержащих целевые компоненты ч перемешивающее устройство разделено на четыре секции, в пер вой секции на валу установлен укороченный двух-четырехзаходный прямой шнек с двумя-тремя рядами горизонтальных лопастей, во второй секции на валу установлен одно-двухзаходный противошкек, в четвертой секции установлен прямой одно-трехзаходный шнек, а по периметру у днища аппарата расположены сопла для ввода растворяющей жидкости.

Рос(я8оряющая жидкости

Tfeflffvu остаток

Изобретение относится к химической и горнохимической промышленности и предназначено для извлечения целевых компонентов из полидисперсных твердых материалов. Цель изобретения - повысить степень извлечения целевых компонентов и уменьшить расход энергии на проведение процесса за счет обеспечения требуемой скорости продвижения по аппарату частиц твердого материала в соответствии с размером наиболее крупных фракций. Аппарат содержит горизонтальный цилиндрический корпус и соосно с ним вращающийся вал, на котором закреплены лопасти. Аппарат разделен на четыре секции. Первая секция перемешивающего устройства представляет собой укороченную двухрядную лопастную ме« шалку с двух-четырехзаходным прямым шнеком, предназначенную для разгрузки торцовой стенки аппарата от давления плотной фазы крупных фракций твердого материала. В эту же секцию аппарата у его торцовой стенки через сопла, расположенные по периметру у днища аппарата, вводят растворяющую ;жидкость, что способствует разгрузке торцовой стенки аппарата от давления крупнь1х фракций твердого материала и интенсифицирует процесс растворения. Вторая секция перемешивающего устройства снабжена одно-двухзаход- ным противошнеком и предназначена для создания в процессе движения твердого материала, в целом прямоточного с движением растворяющей жидкости, циклического возвратно-поступательного движения крупных фракций твердого материала. Третья секция содержит перемешивающее устройство без транспортирующего шнека. Прямой шнек, установленный в четвертой секции, совместно с перемешивающими лопастями способствует быстрому удалению из аппарата крупных фракций балластных компонентов что позволяет ьгменьшить энергию, потребляемую на перемешивание. 6 ил. § (Л

СреЗмря

nrrrrinr

Крутюр .

rifSTSTrSTrSTSTSTZn

0ffS.S

Фие.

Ф1л5