Устройство для экстракционного извлечения металлов из растворов или пульп Советский патент 1980 года по МПК B01D11/02 C22B3/00 

1

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, преимущественно к области .извлечения металлов из растворов и пульп экстракцией.

Известно устройство, для извлечения 5 металлов из растворов и пульп, представляющее собой пульсационную колонну, заполненную неподвижной насадкой в виде колец Рашига или решеток, которые позволяют периодически пере- 10 распределять потоки реагентов.

Недостатками известного устройства являются канальный проскок фаз, недостаточно эффективный массообмен между водной и органической фазами, 5 а также забивание насадки и решеток эмульсией и твердыми частицами.

Известно устройство для перегонки жидкостей, у которого между неподвижными решетками помещена подвижная 20 насадка в виде небольших изделий различной формы. Пары перегоняемого вещества проходят через отверстия решетки и своим давлением перемещают подвижную насадку по всему объему 25 жидкости, находящейся над решеткой

Недостатком этого устройства является то, что объемный вес неподвижной насадки больше объемного веса жидкой фазы, в которую насадка 30

щена, а это, в случае использования такой наса.цки для экстракции металлов из растворов или пульп, приводит к забиванию подвижной насадки и решеток эмульсией, твердыми частицами, что уху.дшает массообмен и полностью выводит аппарат из строя.

Цель изобретения - повышение эффективности массообмена за счет .исключения забивания решеток твердыми частицами пульпы и эмульсией.

Указанная цель достигается тем, что подвижная насадка, выполненная в виде небольших изделий различной геометрической формы и помещенная между смежными решетками пульсационной колонны, выполнена из материала, который имеет объемный вес на 0,0.1г 0,2 г/см меньше объемного веса жидкости, в которой эта насадка находится, и объем, которой равен 2070% объема, заключённого между смежными решетками.

Разница в объемных весах подвижной насадки и жидкости в указанных пределах позволяет избежать забивания насадки и решеток твердыми частицами. Если объем подвижной насадки менее 20% объема между смежными решетками, го влияние насадки н массообмен незначительно, а если ее объем более 70%, то движение насадки по объему жидкости затруднено, чтотакже снижает массообмен.

На чертеже представлено предлагаемое устройство общий вид..

Устройство включает верхнюю . отстойную камеру 1 для отделения легкой фазы, рабочую часть колонны 2, где осуществляется массообмен между водной и органической фазами, решетки 3 неподвижной насадки, подвижную насадку 4, нижнюю отстойную камеру

5для отделения тяжелой фазы и пульсокамеру 6 для передачи импульса в рабочую часть колонны.

Устройство работает следующим образом.

Перед пуском нижнюю отстойную камеру заполняют водной (тяжелой) фазо а рабочую часть колонны 2 - органической (легкой) фазой. Затем включают пневматический (или механический) пульсатор, который передает колебательный импульс через пульсокамеру

6в рабочую часть колонны 2, Органическую и водную фазы подают противотоком. Массообмен между ними происходит в рабочей части колонны 2, решетки 3 и подвижная насадка 4 способствуют эффективности массообмена. Легкая фаза собирается в отстойной камере 1, а тяжелая - в камере 5, откуда они выводятся на дальнейшую переработку.

Предлагаемое устройство испытано в лабораторном масштабе при экстракции хлорного железа из солянокислого и скандия из солевого растворов трибутилфосфатом (ТБФ). Для испытаний применяют пульсационную колонну, имеюшую высоту. рабочей части 1000 мм, диаметр 50 мм, количество решеток неподвижной насадки 50 шт, диаметр отверстий в решетках 4 мм, проходное сечение решеток 21%, амплитуду колебаний жидкости 15 -мм, интенсивность колебаний 1800.гш/мин, Подача водной фазы производится в верх колонны вывод - через низ. Подача ТБФ осуществляется в низ колонн1;1, вывод через верх.

В качестве реагента используют раствор хлористого железа, содержащий г/л: ГеСЕз 112 7 НСе 110, твердые - нет, с объемным весом,

j 1,11 г/см ; органическую -фазу

100%-ный ТБФ, с объемным весом i 0,98 а также солевой раствор, в состав которого входят (г/л) , 10; MgCEa 121, CaCfa. 48; FeCe, 108 нее 70 NaCe 62, твердые 18,4; с объемным весом j 1,30 г/см органическая фаза - 70%-ный (объемнкй) раствор ТБФ в керосине; с объемным весом jr 0,84 г/см .

Об интенсивности -массообмена делают заключение по извлечению металлов

(Ре и Sc ) в органическую фазу,

анализируя на извлe;cael 1ыe компоненты исходные растворы и рафинаты.

В примерах приведены средние данные, полученные в пяти параллельных опытах. Отклонения процесса экстракции от нормы фиксируют визуально и путем анализа рафинатов, В примерах 1-4 приводятся данные по экстракции хлористого яселеза ТБФ, в примерах 5-10 - данные по экстракции скандия ТБФ.

.Пример 1. Процесс проводят в следующем режиме: соотношение водной и органической фаз 1:1; удельная производительность колонны 10,5 м /м- г. по суг4марному потоку фаз. Подвижная насадка отсутствует Объемный вес смеси водной и органической фаз в рабочей части колонны i- 1,02 г/см.

Извлечение РеСВ в экстракт составляет 58%, высота, эквивалентная теоретической ступени, 880 глм,

П р и м е р 2.-Процесс ведут при том же режиме, что и в примере 1, но между решетками неподвижной насадки помещают подвижную насадку из винилпласта, выполненную в виде цилиндров диаметром и высотой 5 мм; объемный вес j 1,2 г/см° превышает объемный вес жидкости в рабочей части колонны на 0,18 г/см. Объем подвижной насадки составляет 40% от объема между смежными решетками.

Извлечение FeCPj в экстракт составляет 79%, высота, эквивалентная теоретической ступени, 520 мм.

Пример 3. Процесс ведут в режиме примера 1. Подвижная насадка того же вида, что и в примере 2, но выполнена из полиэтилена, и имеет объемный вес 0,95 г/см , т.е. меньше объемного веса жидкости в рабочей части колонны на 0,07 г/см .

Извлечение Fece составляет 96,4% высота, эквивалентная теоретической ступени. 410 мгл.

Пример 4„ Процесс ведут в режиме примера 1, подвижная насадка выполнена из стеклянных, полых- шариков диаметром мм. Объем насадки 42,2% от объема, заключенного между смежными решетками. Объемный вес насадки О,81.г/см , т.е. меньше объемного веса жидкой фазы в рабочей части колонны на 0,21 г/см,

Извлечение Pecej составляет 83%, высота, эквивалентная теоретической ступени, 680 .см,

П р и м ё Р 5 „ Процесс провод ят в следующем режиме: соотношение водной и .органической, фаз 3:1, .удельная рроизводительность колонны 10,0 м /м .ч по сумг шрному. потоку фаз; объемный вес жидкости в рабочей части колонны 1,14 г/см. Насадка отсутствует.

Извлечение Sc. в .экстракт составляет 48,2%, высота, эквивалентная теоретической ступени, 1240 мм, Наблюдается незначительное заиливание решеток неподвижной насадки.

Примере. Процесс ведут в режиме примера 5. Подвих ная насадка из винилпласта высотой и диаметром 5мм. Объем насадки 41% от объема, закгю ченного между двумя смежными решетками неподвижной насадки. Объемный вес 1,2 г/см , т.е. выше объемного веса жидксст.и в рабочей части колонны на 0,06 г/см.

Извлечение Sc составляет 34,8%, высота, эквивалентная теоретической ступени, 1320 мм. В процессе работы наблюдается забивание подвижной насадки твердыми частицами, передвижение водной и органической фаз происходит не по всей площади решеток неподвижной насадки, а по отдельным каналам.

Пример. Процесс ведут в режиме примера 5, Подвижная насадка из полиэтилена. Ее объем 41%, размеры по примеру б. -Объемный вес 0,95 г/см % т.е. меньше объемного веса жидкости в рабочей части колонны на 0,19 г/см.

Извлечение Sc 95%, высота, эквивалентная теоретической ступени, 520 мм. Заиливания подвижной насадки и решеток осадком не наблюдается. Подвижная насадка передвигается по всему объему, заключенному между смежными решетками.

Пример 8. Процесс ведут в режиме примера 5. Подвижная насадка стеклянные шарики как в примере 4. Объемный вес насадки на 0,23 г/см меньше объемного веса жидкости в рабочей части колонны.

-Извлечение скандия составляет 86,2%, высота, эквивалентная теоретической ступени, 640 мм. Подвижная насадка движется, в основном, в верхней части объема, заключенного между решетками неподвижной насадки. Наблюдается незначительное заиливание решеток.

П р и м е р 9. Процесс ведут в режиме примера 5. Насадка из полиэтилена. Объем насадки составляет 18% g объема, заключенного между смежными решетками.

Извлечение скандия 88,2% забивание решеток осадкам не наблюдается.

Примерю. Процесс ведут в 0 режиме примера 5. Насадка из полиэтилена. Объем насадки составляет 72% от объема, заключенного между смежными .решетками.

Извлечение скандия 71,4%. Подвижная насадка почти не передвигается 5 по объему, так как цилиндрические элементы насадки заклиниваются между смежными решетками. Наблюдается з-аиливание осадком подвижной насадки.

Следовательно наибольшую эффективность дает подвижная насадка, объемный вес которой на 0,01-0,20 /см меньше объемного веса жидкости в рабочей части колонны, кроме того объ ем подвижной насадки должен составлять 20-70% от объема, заключенного между смежными решетками.

Формула изобретения

Устройство для экстракционного извлечения металлов из растворов или

пульп, включающее пульсационную колонну с решетками, между которыми расположена подвижная насадка, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности массо$)бмена за счет исключения забивания решеток твердыми частицами пульпы и эмульсией, подвижная насадка выполнена из материала, с объемным весом на 0,01-0,20 г/см объемного веса раствора, в котором она находится и объем которого равен 20-70% объема, заключенного между смежными решетками .