Противоточный аппарат для контактирования твердого зернистого материала с жидкостью Советский патент 1992 года по МПК B01J8/18 

Изобретение относится к аппаратам для химических процессов, может быть использовано, в частности, для химического рбЬгащения кварцейого сырья,

Целью изобретения является повышение качества получаемого продукта за счет равномерности обработки частиц,

Прставленная цель достигается тем, что в известном противоточном аппарате для контактирования твердого зернистого материала с жидкостью, включающем цилиндрическую колонну с коническим основанием и крышкой; перегородки с отверстиями и технологическими патрубками, каждая перегородка выполнена в виде цилиндрического стакана, в верхней части боковой поверхности которого размещены окна, расположенные выше нижних концов технологических патрубков, причем перегородки в колонне размещены с зазором к ее боковой поверхности. Количество отверстий в дне перегородки определено из соотношения

п- D

JI .,.--

где п-количество отверстий;

D- внутренний диаметр перегородки;

h-толщина дна;

k - коэффициент пропорциональности, зависящий от диаметра отверстия и его конусЯоетй.

Вы полнение каждой из перегородок в виДе цилиндрического стакана с расчетным количеством конических отверстий в дне позволяет осуществить более равномерное и интенсивное контактирование твердой и жидкой фаз по всему о1бъему аппарата. Это пoвышaet эффективность процесса выщелачивания минеральных примесей с поверхности зерен кварца.

, Наличие окон, размещенных в верхней чисти боковой поверхности цилиндрическоto ctaKaHa и расположенных выше нижних концов технологических патрубков, а также размещение перегородок в колонне с зазором к ее боковой поверхности позволяет жидкой фазе беспрепятственно ци ркулировать по колонне снизу вверх, способствуя тем самым беспрепятственному перемещв иию твердой фазы сверху вниз через отверстия и патрубки в дне цилиндрического стакана. Наличие окон позволяет также беспрепятственно удаляться из-под каждой перегородки и из колонны в целом газам, образующимся в процессе химического взаимодейстЁИя жидкой фазы с твердой. Таким образом, наличие окон в перегородках и размещение перегородок в колонне с зазором к ее боковой поверхности способствуют интенсивному и равномерному контактированию твердой и жидкой фаз и получению продукта высокого качества,

Выполнениевдне каждого цилиндрического стакана расчетного количества конических отверстий рационального размера позволяет частицам твердого равномерно перемещаться по всему сечению аппарата,

0 за счет чего улучшаются условия для контактирования твердой и жидкой фаз и, следовательно, повышается качество обрабатываемого раствором материала,

На фиг, 1 показан вертикальный разрез

5 аппарата по оси; на фиг.2 - разрез рабочих камер; на фиг.З - поперечный разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг,2; на фиг.5 - разрез дна перегородки; на фиг.б разрез В-В на фиг.б,

0 Аппарат включает вертикальную цилиндрическую колонну 1 с основанием в виде конуса 2, загрузочное 3 и разгрузочное 4 устройства.

Корпус колонны 1 состоит из отдельных

5 секций 5, между которыми вставлены перегородки 6. Число перегородок на одну меньше, чем секций. Верхняя секция сверху перекрыта крышкой 7, имеющей два патрубка; загрузочный 8 для ввода твердого зернистого материала в колонну 1 и патрубок 9 для вывода газов из колонны 1, образующихся при кислотной обработке материала. На внешней боковой поверхности верхней секции в верхней части имеется направленный наружу патрубок 10, а который коаксиально (соосно, один в другой) герметично вставлен патрубок 11, соединяющий верхнюю часть верхней перегородки с атмосферой, Патрубок 11 расположен выше нижнего

0 конца загрузочного патрубка 8 и служит для вывода жидкой фазы из колонны 1. На внешней боковой поверхности нижней секции в верхней части имеется патрубок 12, служащий для ввода рабочего раствора в колонну 1.

5 Каждая перегородка 6 вставлена коаксиально с кольцевым зазором в секцию 5 и имеет в дне oтвepctия, которые снизу оборудованы ступенчатыми технологическими патрубками 13 специальной конструкции,

0 направленными вниз. Боковая поверхность перегородки 6 снабжена окнами 14.

Ступенчатые патрубки 8 и 13 выполнены из двух соосно расположенных обечаек 15 и 16, между которыми имеется кольцевой

5 зазор, причем нижний конец верхней (меньшего диаметра) обечайки 15 находится ниже верхнего конца нижней (большего диаметра) обечайки 16. Обечайки 15 и 16закрег1лены между .собой крестообразной перемычкой 17. Между корпусом аппарата

1 и разгрузочным устройством 4 установлен затвор 18.

На фйг.1 показаны только четыре камеры, но в колонне их количество может быть любым. Это зависит от необходимой продолжительности и интенсивности контактирования твердой и жидкой фаз при заданной производительности. Чем больше число камер, тем больше продолжительность нахождения частиц в колонне, тем выше интенсивность обработки (перемешивания) материала рабочим раствором.

Аппарат работает следующим образом.

В начале запуска аппарата в работу на разгрузочном патрубке перекрывают затвор 18 и через патрубок 12. расположенный на внешней боковой поверхности нижней части колонны, заполняют ее рабочим раствором до перелива через верхний боковой патрубок 11. Затем в загрузочный конус 3 начинают подавить обезвоженную твердую фазу (кек фильтра) и рабочий раствор. Твердая фаза под.действием собственного веса перемещается по колонне 1 сверху вниз с перегородки на перегородку 6 через патрубки 13, постепенно заполняя колонну аппарата. После заполнения колонны твердым (в каждой камере находится заданное количество твердого, Т:Жв которой регулируется длиной ступенчатого пескового патрубка 13) затвор 18 на разгрузочном конце колонны открывают и аппарат начинает действовать непрерывно - сколько будет выгружено твердого снизу, столько же поступит его сверху из загрузочной воронки 3 через патрубок 8.

Рабочий раствор, постоянно подаваемый, в аппарат в нижнюю часть колонны через патрубок 12 и вытесняемый движущейся сверху вниз твердой фазой, поднимается через кольцевые зазоры между секциями 5 и перегородками б и далее через окна 14 в перегородках б вверх по колонне и выходит из нее через верхний патрубок 11 в систему на регенерацию и подогрев и затем самотеком возвращается в нижнюю часть колонны для повторного использования. Циркуляция твердой, жидкой и газовой фаз в аппарате на фигурах показана стрелками.

Предлагаемый аппарат испытан в лабораторных условиях на кварцевой крупке Кыштымского месторождения, предварительно обогащенной методами флотации и магнитной сепарации при высокой напряженности магнитного поля.

Выщелачивание проводилось в смеси

плавиковой, соляной и серной кислот в соотношении 2:1:1 при 60-65°С. Крупность исходного продукта 0,,1 мм. содержание твердого 41,3%.

Результаты сравнительных испытаний

0 известного и предлагаемого аппаратов, а

также требования промышленности на

кварц глубокого обогащения для выплавки

прозрачного кварцевого ст,екла приведены

. в таблице.

5 Анализ результатов, приведенных в таблице, показал, что предлагаемый аппарат по сравнению с прототипом позволяет значительно повысить качество кварцевой круг1ки за счет снижения в ней содержания основных примесей: железа с 4-10 до , алюминия с 50-10 до 6,3-10 %, натрия с

v1

-1-4

14-10 до 1,, калия с 8,1-10 до

2-ю .

Формул а изобретения

1.Противоточный аппарат для контакирования твердого зернистого материала с жидкостью, включающий цилиндрическую колонну с крышкой и коническим основанием, в которой расположены одна над другой перегородки с отверстиями и технологическими патрубками, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения качества получаемого продукта путем обеспечения равномерности обработки частиц, каждая перегородка выполнена в виде цилиндрического стакана, в верхней части боковой поверхности которого размещены окна, расположенные выше нижних концов технологических патрубков, при этом перегородки размещены с зазором к боковой поверхности колонны.

2.Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что количество п отверстий в дне перегородки определено из соотношения

(Kh2),

где D - внутренний диаметр перегородки; h-толщина дна;

К - коэффициент пропорциональности, зависящий от диаметра отверстия и его конусности.

Фиг.

х//

Фиг. 6