Колонный аппарат Советский патент 1980 года по МПК B01J4/00 

1

Изобретение относится к области ., Процессов и аппаратов, которые приме няются в химической технологии и гидрометаллургии, и может использоваться для загрузки пульп, преимуществен-5 но полидисперсных, в колонные аппараты (например,в процессах выщелачивания, сгущения, промывки осадков и т.п.).

Известны загрузочные устройства 1C пульпы в колонный аппарат в виде одного штуцера fll.

Наиболее близким по своей техничёсЧой сущности к изобретению является загрузочное устройство пульпы в cry- t5 ститель, выполненное в виде ссосно установленных концентрических перегородок, верхние кромки которых подН)-;гы над зеркалом сгустителя,а нижние кромки наружной и средней перегородок20 находятся на одном уровне, под центг альной перегородкой установлена успокоительная решетка 2}.

Недостаток известного загрузочного устройства состоит в том, что при 5 использовании его в колонном аппарате , где скорость восходящего потока жидкой фазы значительно выше, чем в сгустителе, и составляет 0,5-4,5 м/ч, не всегда можно достигнуть высокой; ЗО

ггтепени осветления жидкой фазы вследствие выноса наиболее мелких взвесей. В известном загрузочном устройстве не представляется возможным также осуществить раздельный вывод маточного раствора исходной пульпы и взаимодействующей с ней жидкой фазы, что .является чрезвычайно важной задачей, котораяiчасто возникает, например, при проведении процесса,отмывки растворимых веществ от осадков (маточный раствор исходной пульпы поступает на дальнейшую переработку, а промывной раствор напрявляется на one-,, рацию выщелачивания).i Поддержание заданного уровня сгущенного продукта под известным загрузочным устройством представляет собой сложную задачу, так как граница раздела твердой и жидкой фаз во многих случаях не является резкой и для ее определения используются сложные дорогие приборы, например, с радиоактивными датчиками.

Целью изобретения является создание загрузочного устройства пульпы, которое обеспечивает повышение качества осветления жидкой фазы и дает возможность осуществить раздельный вывод части маточного раствора исходной пульпы и взаимодействующей с ней жидкости, а также использовать его для регулирования подачи материала в технологический аппарат при помощи простейших средств автоматизации.

Указанная цель достигается тем, -ЧТО нижние кромки концентрических стаканов расположены на разных уровнях, при этом нижняя кромка среднего стакана поднята относительно нижней кромки наружного стакана на высоту не менее четверти расстояния от нижней кромки наружного стакана до уровня переливной кромки, трубопровод для вывода маточного раствора врезан в стенку наружного стакана выше уровня переливной кромки, а успокоительная решетка установлена в среднем стакане, при этом нижняя кромка внутреннего стакана расположена над сеткой.

В предлагаемом загрузочном устройстве, состоящем из трех соосно установленных концентрических стаканов, нижняя кромка наружного стакана погружена в технологический аппарат до уровня сгущенной твердой фазы, а нижняя кромка среднего стакана поднята относительно нижней кромки наружного стакана, что приводит к образованию в этом пространстве затвора из наиболее быстро оседающих крупных фракций Твердой фазы, препятствующего непосредственному выходу мелкой взвеси из загрузочного устройства в кольцевое пространство между наружным стаканом и стенками отстойной зоны аппарата. Наличие этого затвора создает условия для подъема уровня маточного раствора с некоторым количество взвесей в пространстве между средним и наружным стаканами над зеркалом аппарата, в результате чего Маточный . раствор выводится через трубопровод, врезанный в стенку наружного стакана Заданный уровень слоя твердой фазы а аппарате удерживается автоматически, если в загрузочном устройстве существует упомянутый выше затвор, поэтому задача регулирования уровней сгущенной твердой фазы в аппарате сведена к поддержанию затворного слоя в загрузочном устройстве. Наличие затвора в

загрузочном устройстве определяется по уровню пульпы в среднем стакане: если затвор перекрывает выход пульпы из среднего стакана, то уровень в нем поднимается, а если уровень сгущенного продукта в затворе снижается и открывает проход из полости среднего стакана в полость между стенка.ми среднего и наружного стаканов, то уровень пульпы в среднем стакане снижается. Следовательно, для регулирования уровня или. производительности аппарата возможно применить простейшие датчики, например электролитические, пьезометрические, поплавковые и т.д.

На фиг. 1 изображен колонный аппарат, общий ВИЯ , на фиг. 2 - график /влияния величины соотношения диаметров аппарата, наружного и среднего концентрических стаканов на содержание, взвесей в сливе в процессе промыв ки шлака ванадия при расстоянии меж-ду нижними кромками наружного и среднего стаканов, равном 0,3 части высоты, определяемой расстоянием от переливной кромки аппарата до нижней кромки наружного стакана (а - отношение .диаметра среднего стакана к диа|метру аппарата равно 0,1; б - то же 0,3, в - то же - 0,15 г - то же - 0,2. Лц - диаметр наружного концентрического стакана, (оп диаметр аппарата) J на фиг. 3 - то же в процессе промывки речного песка (обозначени кривых и условия проведения опытов . аналогичны показанным на фиг. 2); на фиг. 4 - график влияния расстояния между нижними кромками наружного и среднего стаканов на содержание взвесей в сливе при соотношении диаметров аппарата, наружного и среднего стаканов, равном 1:0,4:0,2 (д - проМывка ванадия, е - промывка речного песка, Н - расстояние между нижними кромками наружного и среднего стаканов, HO - расстояние между нижней кромкой наружного стакана и плоскостью, в которой находится переливная кромка аппарата).

Загрузочное устройство состоит из тЪех цилиндрических соосно установленных стаканов 1-3: внутреннего, среднего и наружного. В стенку наруж ного стакана врезан трубопровод 4 для вывода маточного раствора. В сред нем стакане имеется аварийный переливной трубопровод 5.. В верхней полости среднего стакана установлены сигнализаторы 8 уровня, которые используются для управления выгрузкой твердой фазы из технологического аппарата. Под внутренним стаканом расположена успокоительная решетка 7. Средний стакан для удобства подбора оптимальной высоты затворного слоя выполнен подвижным В; осевом направлении и закреплён фиксатором 8.

Загрузочное устройство работает следующим образом.

Исходнаятвердая фаза с пульпой поступает через внутренний стакан 1 на успокоительную решетку 7 и заполняет рабочую зону аппарата. Навстречу твердому материалу движется жидкая фаза, которая выводится из колонного аппарата через кольцевой зазор между стенками наружного стакана и отстойной зоны технологического аппарата. .По мере поступления пульпы в аппарат наиболее крупные фракции заполняют пространство в нижней части наружного стакана, а затем и среднего. Если уровень материала поднимается выше отметки у,например до отметки у. , то уровень пульпы в про странстве А среднего стакана быстро поднимается выше и достигнет отметки у, В этом случае срабатывает верхний сигнализатор, который подает команду на открывание клапана выгрузки отработанной твердой фазы из техноло гического аппарата. Когда уровень твердого материала понижается до отметки УС-/ пульпа из пространства А поступает в пространство Б, вследствие чего уровень пульпы в полости среднего стакана снижается до отметки У2. Из пространства Б пульпа, содержащая определенное количество взв сей, по трубопроводу 4 выводится из технологического аппарата. При сниже нии уровня пульпы до отметки у контакт сигнализатора нижнего уровня ра мыкается, подавая команду на прекращение выгрузки из аппарата или на уменьшение ее интенсивности по сравнению с величиной непрерывной пода«ш материала в загрузочное устройст во. При этом уровень твердой фазы в загрузочном устройстве будет повышат ся и как только твердый материал нач нет накапливаться в полости среднего стакана уровень пульпы в нем резко возрастет, снова сработает сигнализа тор верхнего уровня, и процесс регулирования повторится. Следовательно, для управления работой технологическ го аппарата примерно позиционное регу лирование, которое осуществляется наиболее простьоми средствами автоматики. Затвор, который удерживается в нижней части наружногостакана, препятствует проникновению мелкодисперсных взвесей из пространства Б в пространство В (отстойную зону аппарата) . Под действием напора (за. счёт разности уровней в прстранствах Б и в) часть маточного раствора фильтруется, проходя через затворный слой между отметками Уе и у , мелкие фракции при этом задерживаются и транспортируются движущимся слоем твердой фазы к разгрузочному штуцеру технологического аппарата. Маточный раствор поднимающийся выше отметки УЗ/ переливается через переливную кромку 9 аппарата и выводится из него по трубопроводу 10. Пример. Загрузочное устрййство подобного типа было испытано в промышленных условиях в аппарате диаметром 1,5 ми высотой 8 м на операции промывки шлака ванадия водой. Твердая фаза пульпы . имела следующий гранулометрический состав; мм 0 ,16 -0,,1 -0,0,06 -0,06 % 1f,1 гЛ 0,6 36,5 W,7. При использовании известного загрузочного устройства, включающего ::истему трех стаканов, кромки которых опущены до одного и того же уровня, содержание взвесей в промывном оастворе колебалось в среднем от 2 до 5 г/л , что приводило к значительным потерям ценной твердой фазы. Для снижения потерь твердого потребовалось бы значительное уменьшение производительности аппарата. При зтом возникли значительные трудности с регулированием уровня твердогго материала в аппарате, так как пришлось разрабатывать нестандартный датчик измерителя уровня. После того, как нижняя кромка среднего стакана была поднята относительНО нижней кромки наружного стакана на высоту 0,5 м, а нижняя кромка наружного стакана была установлена на отметке заданного уровня твердой фазы в колонне, содержание взвесей при тех же расходах пульпы и промывной воды уменьшилось до 0,1 г/л, т.е. в 20-50 раз. При этом наиболее крупные песковые фракции создавали надежный затвор, улав- ливающий мелкие взвеси. При наличии песка в стакане разность уровней пульиы в среднем и наружном стаканах достигала 400 мм, что позволило установить в полость среднего стакана простые электрические бигнализаторы уровня, сигналы которых использовались для управления клапаном выгрузки твердой фазы из аппарата. Испытания показали, что для ряда полидисперсных пульп оптимальная высота подъема ниж Ней кромки среднего стакана относительно нижней кромки наружного стакана составляет 0,4-0,7 м (см.,таблицу) и колеблется в зависимости от плотности твердой фазы, плотности пульпы и гранулометрического состава твердого, Соотношение диаметров корпуса аппарата, наружного и среднего стаканов загрузочного устройства в испытанном аппарате составляло 1: О , 4 i QJv 3, На фиг. 2 и 3 видно, что при даннг М; , .соотношении диаметров достигаются, оптимальные результаты осветления. Оптимальное расстояние между рижними кромками наружного и среднего . стаканов,при котором получается ми-, нимальное содержание взвесей в верхнем сливе, определено путем перемещения среднего стакана относительно наружного. Результаты экспериметна Представлены на фиг. 4. На фиг. 4 показано, что минимальное содержание взвесей в сливе достигается при вполне определенном расстоянии между кромками стаканов, которое составляет не менее четверти , части высоты, определяемой расстоянием от.нижней кромки наружного стака- . на до плоскости, в которой расположена переливная кромка аппарата. Очевидно, что при расстояниях, меньших указанных, ухудшается задерживающая способность слоя. Подобные результаты были полученны и при испытании промы ленного аппарата диаметром м. В таблице дано влияние высоты под ема нижней кромки среднего .стакана, над уровнем нижней кромки наружного стакана загрузочного устройства на содержание взвесей в верхнем сливе. Использование подобных загрузочных устройств для ввода полидисперсных пульп в колонные аппараты позволяет существенно уменьшить содержание взвесей а жидкой фазе, например на операции промывки твердой фазы„ отмывки pacTBOpHNBJX веществ от осадка, в процессах сорбции, вьицелачива ния. В ряде случаев раздельный вывод маточного раствора исходной пульпы и взаимодействующей с ней жидкостью позволит упростить аппаратурное офор мление технологических процессов. Автоматизация технологических аппаратов, оснащенных предлагаемыми загрузочными устройствами, достигается при помощи простых, дешевых приборов.

(Штак ванадия, операция промывки водой, нагрузка 50 т/м сутки

Песок речной с содержанием класса +0,16 -18% 2. нагрузка 35 т/м сутки Формула изобретения 1. Колонный аппарат, содержащий успокоительную решетку, трубопровод для вывода .маточного раствора и устройство для загрузки пульпы, выполненное в виде COQCHO установленных концентрических наружного, среднего и внутреннего стаканов,.смонтированных в месте расположения переливной кромки аппарата, отличаю щее с я тем, что, с целью повышения каче тва осветления жидкой фазы и рбес печения раздельного вывода части маточного ра;створа исходной пульпы и взаимодействующей с ней жидкости, а также упрощения регулирования технологического процесса, нижние кромки концентрических стаканов расположейы на разных уровнях, при этом ниж-. няя кромка среднего стакана поднята относител|.но нижней кромки наружного стакана на высоту не менее четверти расстояния от нижней кромки на ружного стакана до уровня переливной кромки, трубопровод для вывода ма0,5 0,2 0,1 0,097 0,095

0,6 0,21 0,13 0,125 0,120 точного раствора врезан в стенку наружного стакана выше уровня перелив ной кромки, а успокоительная решетка установлена в среднем стакане, при ЭТОМ нижняя кромка внутреннего стака- на расположена над сеткой. 2.Колонный аппарат по п. 1, от - личающийся тем, что соотноше-.. вне диаметров колонного аппарата, на ружного и среднего концентрических стаканов составляют соответственно 1:0,4:0,2. 3.Колонный аппарат по п. 1, о тличающийся тем, что средний концентрический стакан установлен с возможностью перемещения в осевом , продольном направлении относительно наружного стакана. Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе .1. Заявка Великобритании 1303067 кл. В 03 В 3/34, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР №. 227226, кл. В 03 В 5/62, 1967.

tf.5

P,«