Аппарат для получения компактного никеля Советский патент 1975 года по МПК C22B23/02 

1

Изобретение относится к области карбонильной металлургии никеля, в частности к аппаратуре для получения компактного никеля в виде дроби термическим разложением паров карбонила никеля на нагретых никелевых шариках.

Известные аппараты непригодны для переработки концентрированных паров карбонила никеля вследствие срастания друг с другом при высоких скоростях реакции шариков никеля, медленно передвигаюш,ихся друг относительно друга в шахтном реакторе, заполненном дробью никеля.

В предложенном аппарате реактор выполнен в виде сочлененных камер, располол енных одна над другой, причем верхняя камера сужена книзу, а в нижней камере смонтировано устройство для предотвраш,ения срастания никелевой дроби. Это устройство выполнено в виде коаксиально расположенных усеченных конусов, нарулсная поверхность которых ступенчатая.

На фиг. 1 изображен аппарат, общий вид; на фиг. 2 - реактор (с нижней секцией, содержащей две щелевые реакционные камеры); на фиг. 3 - участок щелевой камеры.

Реактор аппарата состоит из двух камер - верхней 1 и нижней 2, сочлененных между собой но сечению А-А. Верхняя камера является полой, .конического или параболического

профиля, расщиряющейся кверху до сечения Б-Б так, что отношение площадей сечений по Б-Б и А-А составляет, предпочтительно, от 1,6; 1 до 2,2: 1.

Выше сечения Б-Б камера 1 сочленена с трубчатым нагревателем 3 и снабжена патрубками 4 для отвода окиси углерода. Верхняя часть камеры 2 имеет форму усеченного конуса, соединяющегося меньшим основанием с верхней камерой i по сечению А-А. Внутри камеры 2 смонтированы один или несколько расширяющихся книзу усеченных конусов 5, коаксиально расположенных один в другом так, что образующая конусов параллельна стенке верхней части камеры 2. Угол наклона образующих конусов 5 к горизонтали 50-55°.

Наружная новерхиость конусов 5 ступенчатая, а внутренняя - гладкая. Ступеньки имеют размер, предпочтительно, 2,5-3 диаметра шариков товарного размера и наклонены в.о внешнюю сторону под углом 5-6° к горизонтали. Число ступенек равно 15-25 (обычно 20). Кратчайшее расстояние между ступенчатыми и гладкими поверхностями (по нормали от ребра ступеньки к находящейся над ней гладкой поверхности) составляет 3-7 диаметров шариков товарного размера.

В камере 2 реактора образованы щелевые реакционные камеры, рабочий объем которых ограничен гладкими и ступенчатыми коническими поверхностями (щелевые камеры на фиг. 3 обозначены «К)- Соотношение рабочего объема полости камеры 1 и щелевых камер, предпочтительно, 3-7 : 1. Внешняя щелевая камера образована ступенчатой поверхностью наружного конуса 5 и стенкой камеры 2, остальные щелевые камеры образованы конусами 5. Конусы 5 имеют полости 6, а коническая стегжа.камеры2. 7 для прохождения теплоносителя. Каждый из конусов 5 опирается на подъемное устройство, выполненное, например, в виде рычажно-шарнирной системы 8, связанной с ходовыми винтами 9. Это позволяет регулировать положение конусов по высоте. часть камеры 2 снабжена патрубками 10 для подачи паров карбонила и через затвор 11 связана с элеватором 12, который, в свою очередь, соединен с классификатором дроби 13.

Аппарат работает следующим образом. Никелевая дробь, состоящая из шариков разного размера (от 0,1 мм до товарного, обычно 8-10 мм), элеватором 12 подается вверх на классификатор 13, на котором отделяются шарики, достигшие товарного размера. Основная часть потока дроби, состоящая из шариков с размером, меньшим товарного, поступает в трубчатый нагреватель 3, где нагревается до требуемой температуры (обычно 230°С).

Из нагревателя дробь идет в верхнюю камеру 1, а навстречу ей через патрубки 10 камеры 2 подают паро-газовую смесь карбонила никеля с окисью углерода.

В верхней камере 1 реактора, особенно вблизи сечения Б-Б, где происходит доразложение карбонила никеля, скорости отложения никеля на частицах дроби невелики, несмотря на более высокую температуру дроби (скорости лежат в пределах 1-5-10 ), поэтому шарики не срастаются даже при весьма медленном движении их друг относительно друга. По мере опускания дроби вниз она встречает все более концентрированные пары карбонила никеля, так что скорость отложения никеля на них возрастает. Однако вследствие сужеиия потока дроби (в соответствии с профилем камеры 1) скорость взаимного движения шариков также возрастает. За счет этого возможна работа при концентрации карбонила никеля в нижнем сечении верхней камеры 1 около 20% и скорости отложения никеля на дроби около 0,001-0,002 .

Расширяющийся кверху профиль верхней камеры 1 снижает гидравлическое сопротивление слоя дроби в ней, поскольку увеличение

объемной скор-ости газового потока вследствие разложения карбонила и вследствие нагрева газа компенсируется увеличением поперечного сечения потока. При концентраций карбонила выше 20% скорость взаимного движения частиц в сплошном потоке дроби недостаточна для Иредотвращения срастания шариков друг с другом. Поэтому дробь, выходящая из камеры 1, поступа ет в щелевые камеры К, где

шарики движутся, поочередно отражаясь от ступенчатой и плоской поверхности. Чтобы температура рабочих поверхиостей щелевых камер оставалась ниже температуры дроби (в зависимости от начальной концентрации

карбонила.она должна быть 90-140°С), через змеевиковые полости 6 конусов 5 и через рубашку 7 камеры 2 пропускают теплоноситель (обычно воду или пар). Этим исключается зарастание рабочих поверхностей нижней камеры. Скорость прохождения потока дроби через щелевые камеры определяется площадью их поперечного сечения на уровне сечения А-А. Изменяя ширину щелей подъемными устройствами 8 можно регулировать скорость потока

дроби, что открывает возможность гибкой регулировки процесса в целом.

Выходящая из щелевых камер дробь (с температурой 150-180°С) падает в нижнюю часть камеры 2, служащую коллектором и через затвор 11 попадает на элеватор 12, откуда вновь возвращается на классификатор 13. Производительность элеватора 12 превыщает наибольшую пропускную способность щелевых камер, чем исключается залеживание и срастание

щариков в коллекторе.

Предмет изобретения

1. Аппарат для получения компактного никеля путем термического разложения карбонила никеля на движущейся нагретой никелевой дроби, содержащий нагреватель дроби, реактор, патрубки подачи пара карбонила никеля

и отвода окиси углерода, элеватор и классификатор, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, реактор выполнен в виде сочлененных камер, расположенных одна над другой, причем верхняя камера сужена

книзу, а нижняя камера снабжена устройством для предотвращения срастания дроби.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что устройство для предотвращения срастания дроби выполнено в виде коаксиально расположениых усеченных конусов, наружная поверхность которых выполнена ступенчатой.

Фиг.З