Способ охлаждения электролитов цинкового производства

 

СПСХЗОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТ1РОЛИТОЕ ЦИНКОВОГО ПРОИЗВСЩСТВА, ВКЛЮЧс юций барботаж нейтральных и отработанных электролитов газовым потоком в псевдоожнженной насадке контакдного абсорбера, отличающийся тем, что, с целью уменьшения выбросов вредных в:е14еста в атмосферу и предотвра1аения зарастания технологического оборудоЬання сульфатными осадкгнхи, охлаж- . дение нейтрального и о гработанного электролитов ведут одновременно, причем нейтральный электролит подают в слой псевдоожижеНной насадки сверху,а отработанный с помощью газового потока подают в насадку снизу, при зтам скорость газового потока -в слое насадки поддерживают 3,5-8 м/с..

СОЮЗ СОВЕТСНИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИН (!9),(И)

ЗЯ9 С 25 С 1 16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР 1

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ «Р,г,» „

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ (:--::::: —::::::,-:,- :.":: э, Н дВТОИСНОММ CBMQETEflbCTBV (54) (57) СНОСОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ЦИНКОВОГО НРОИЗВ(ЩСТВА вклю» (21) 2990522/22-02 (22). 10 ° 10.80 (46) 23.11.83. Вюл..Р 43 (72) Ф.И ° Врет и H.Â. Ходов (7О Государственный институт по ароектарованив предприятий цветной металлургии (53) 669.537(088.8) (56) 1. Хан О.А., Фульман Н.И. Новое и электроосаждении цинка. М., Металлургия, 1979, с. 10..

2.. Там же, с. 30-33.

3.. Натент Великобритании

N 1506065, кл. С 7 В, опублик.

29 .04.76. чающий барботаж нейтральных и от-. работанных электролитов газовым потоком в псевдоожиженной насадке контактного абсорбера, о т л .и— .ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения выбросов вредных веществ в атмосферу и предотвращения зарастания технологического оборудования сульфатными осадками, охлаждение нейтрального и отработаино-. го электролитов ведут .,одновременно, причем нейтральйый электролит подают в слой псевдоожиженной насадки .сверху,а отработанный с помощью газового потока подают в насадку снизу, при этом скорость газового

,потока .-в слое насадки поддержи- - 9, вают 3,5-8 и/с, 1055779

Изобретение относится к металлум= гической и химической промышленности, в частности к электролитическому получению, регенерации или рафинированию металлов, например цинка.

Известен способ охлаждения цинковых электролитов, который заключается в отборе тепла из электролитов, находящихся в электролизной ванне, путем введения в них тепловоспринимающих элементов, например змеевиковых холодильников (1).

Недостатками этого способа охлаждения являются снижение производительности электролизных ванн вследствие ввода в них дополнитель-. ного оборудования (змеевиковых холодильников), а также вследствие изготовления этого оборудования, чистки его и замены, Недостатком указанного способа являются и затраты на значительные расходы холодной воды (2 м /ч на одну электро" лизную. ванну).

Известен способ охлаждения растворов в градирнях, а также способ централизованного вакуум-испарительного охлаждения путем создания необходимого вакуума.в системе, при котором достигается кипение раствора при.температуре, до которой необходимо охладить раствор (?) .

Однако эти способы требуют значительных капитальных и эксплуатационных затрат, так как в процессе эксплуатации происходит зарастание

: технологической аппаратуры из-за высаливания, выпадения кристаллов щелочных и щелочноземельных металлов, Кроме того, очистка технологической аппаратуры от осадков является сложной и трудоемкой операцией, Наиболее близКиМ К предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ охлаждения электролитов цинкового производства, включающий барботаж нейтральных и отработанных электролитов газовым потоком в псевдоожиженной насадке контактного абсорбера, Согласно этому способу применяется принцип кипящего слоя элементов контактного абсорбера, при котором электролиты подвергаются охлаждению потоком газа (3)

Недостатки известного способа заключаются в том, что охлаждение нейтрального и отработанного электролитов ведется раздельно, причем .при охлаждении, например отрабо"танного кислого),электролита происходит интенсивнбе зарастание тех- нологического оборудования . Это происходит вследствие прямого контакта охлажденного кислого раствора с холодным воздухом, а зарастание технологического оборудования, как известно, ведет к образованию так называемых продувов и мощных свинцовых потоков увлажненного воздуха, который выносит кислоту и сульфаты металлов за пределы элементов контактного . абсорбера, т .е ° в атмосферу

10 Цель изобретения — уменьщение выбросов вредных веществ в атмосферу путем оптимального распределения газового потока на единицу охлаждаемого электролита в тепло- и мас)5 сообменном процессе а также предотвращение зарастания технологической аппаратуры сульфатными осадками, Поставленная цель достигается

20 тем, что по способу охлаждения цинковых электролитов, включающему барботаж нейтральных и отработанных электролитов газовым потоком в псевдоожиженной насадке контактного абсорбера, охлаждение нейтрального и отработанного электролитов ведут одновременно, причем нейтраль" ный .электролит подают в слой псевдоожиженной насадки сверху, а отработанный с помощью газового потока подают в насадку снизу, при этом скорость газового потока в слое насадки поддерживают 3,5-8 м/с

На чертеже приведена установка для осуществления предлагаемого

З5 способа.

Установка состоит иэ абсорбера 1, насадки 2, емкости 3, полости 4

; абсорбера 1, регулируемого сопла 5, ха, забираемого из-под электролизных ванн зала электролиза, Нижняя часть аппарата выполняется с устройством для регулирования скорости газов, Во избежание провала электролита скорость газов в нижней части конуса принимается не менее 15 м/с с учетом разницы удельных весов воды и.электролита, так как скорость отрыва пленки воды воздухом составляет около

13 м/с, 55

65

:подводящего патрубка б для нейтраль40 ного электролита, подводящего патрубка 7 для отработанного электролита, подводящего латрубка 8 для воздуха, отводящего патрубка 9 для охлажденного электролита, выпуск45 ного патрубка 10, решетки 11, осадителя 12 и электролизной ванны 13, Пример, Охлаждению в аппарате ф 4500 мм до 33 С подвергается

58 м /ч .нейтрального электролита с температурой 60 С и 640 м9/ч отработанного электролита с температурой 38оС

Для охлаждения электролитов . используется 199 тыс нм9/ч возду1055779

40

В качестне нижнего слоя псендоожиженной насадки испольэуотся шарики диаметром 42 мм с

900 кг/м и скоростью витания

Wqg = 16,2 м/с, В качестве среднего слоя используются шарики c.,d„= 36 мм, 400 кг/м> и M» = 10,4 м/с

3 качестве верхнего слоя используются шарики с и = 42 мм, — 200 кг/м и М » = 7 м/с

Рbl

Скорость газон в цилиндрической части аппарата ф 4500 мм под ограничительной решеткой принята 5 м/с.

Отработанный электролит с температурой 30-45ОC подают н емкость 15

3 через подводящий патрубок 7, Од- новременно через подводящий патрубок 8 подают воздух, который захва.тывает элементы насадки 2 и через регулируемое сопло 5 вносит их в полость 4 абсорбера 1. По мере накопления отработанного -электролита в емкости 3 расстояние между его поверхностью и нижней частью регулируемого сопла 5 будет уменьшаться, что при условии постоянной подачи воздуха дает скорость его движения в этом зазоре более 15 м/с.

При такой скорости газового потока последний начнет захватывать (эжектировать) отработанный электролит и вносить его в полость

4-в виде струй и брызг, При этом осуществляется процесс тепло- и массобмена между отработанным электролитом и воздухом. Проходя З5 через начальный слой псевдоожиженной насадки, воздух превращает движущийся с ним отработанный электролит в пену, поверхность которой в сотни раз больше поверхности элементов насадки 2.

Относительная влажность газового потока (воздуха) здесь практически приближается к 100%, т,е,. процесс тепло- и массообмена заканчивается в пределах нижних и средних слоев насадки 2.

На верхний слой псевдоожиженной насадки 2 через подводящий патрубок и решетку 11 подают нейтраль- 50 ный более горячий (55-60 С) электролит, который движущимся навстречу воздухом охлаждается, одновременно подогревая этот воздух и доводя его в этом месте вновь до относительной влажности, близкой к

55.

100%, Охлажденный нейтральный электролит опускается ниже в средний

« слой псевдоожиженной насадки, где смешивается с охлажденным отработанным электролитом. 60

Таким образом происходит смешение нейтрального и отработанного электролитов н средних слоях псендоожиженной насадки 2, а затем охлажденная смесь через отводящий патрубок 9 направляется н осадитель

12 и электролизные ванны 13 для дальнейшего использования н технологическом процессе электроосаждения цинка.

Образующиеся при смешении и охлаждении электролитон остальные продукты тепло- и массообменного процесса н ниде гипса разрушаются н элементы псендоожиженной насадки, в ниде песчаной взвеси выносятся вместе с охлажденной смесью электролита и отделяются в осадителе 12.

Отработанный воздух через решетку 11 попадает в верхнюю часть абсорбера 1, а затем через брызгоулавливатель и через выпускной патрубок 10 направляется в атмосферу. Уносимые с воздухом брызги состоят из нейтрального электролита, который не содержит вредную для окружающей среды серную кислоту, В процессе технологии охлаждения электролитов возникает необходимость их смешивания в разных по высоте абсорбера местах . Это может быть вызвано формой или размерами технологического оборудования, а также ,толщиной псевдоожиженного слоя н ,абсорбере и удельным весом Фракции элементов насадки, Необходимость . смешивания электролитов и охлаждения их в различных, по высоте точках может быть также вызвана условиями расположения технологического оборудования для последующих процессов, т. е- размерами и расположением электролизных ванн.

Решение этой задачи с прйменением предлагаемого способа достигается установлением соответствующей скорости газового потока.

При различных вариантах режймов работы благодаря применению:предлагаемого способа можно решить такую важную проблему как защита атмосферного воздуха от выноса вредных примесей в металлургической и химичес,кой промышленности.

Верхним пределом скорости газов в слое насадки является скорость, при которой начинается значительный вынос брызг . жидкости из слоя и который для системы цинковый электролит -. воздух составляет 8 м/с . Нижним пределом является скорость газов, равная 3-5 м/с, выше которой начинается режим развитого взвешивания наиболее часто применяемых типов и размеров насадок.

1055779

Составитель A. вражина

Техред Л.Пилйпейко

Редактор Н. Егорова

Корректор A.Çèìîêîñîâ

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9245/22 Тираж 643 Подписное

ВНИИПИ Государственного „комитета СССР по делам изобретений-и открытий,113035, Москва, Ж-35 Раушская наб. д 4/5