Массообменный аппарат

 

Массообменный колонный аппарат может быть использован для одновременного осуществления процессов классификации пульпы, промывки песков и сорбции растворимых ценных веществ. Цель изобретения - упрощение получения ценных веществ путем одновременного осуществления процессов классификации пульпы, промывки песков и сорбции растворимых ценных веществ, а также снижение выноса песков из конической части верхней отстойной камеры. Отличительная особенность аппарата состоит в том,что цилиндрическая часть верхней отстойной камеры снабжена контактными элементами , сетчатой конической обечайкой и патрубком для отвода ионита, при этом отношение площадей сечения реакционной камеры и цилиндрической части верхней отстойной камеры равно 0,15-0,55. Кроме этого, в конической части верхней отстойной камеры установлен пакет усеченных конусов и коническая труба, с которой тангенциально связан патрубок для подвода пульпы. Аппарат может найти применение в химической промьшшенности, гидрометаллургии редких и цветных металлов и других отраслях промьшшенности. 1 ил. с $ (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Ai (19) (11) (51) 4 В 01 D 3 32 15 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3936066/23-26 (22) 07.08.85 (46) 23.01.87. Бюл . )1 3 (72) А.А.Матвеев, В.И.Козубенко, А.А.Буланов, Г.Ф.Маланичев, И,А.Якубович, В.А,Толкачев, В.А.Рябов, В.Ф.Черный и О.И.Лысаков (53) 66.015.23 (088.8) (56) Заявка Японии )) 57-16642, кл. В 01 D 11/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 285898, кл. В 01 D 15/02, 1967, (54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ (57) Массообменный колонный аппарат может быть использован для одновременного осуществления процессов классификации пульпы, промывки песков и сорбции растворимых ценных веществ. Цель изобретения — упрощение получения ценных веществ путем одновременного осуществления процессов классификации пульпы, промывки песков и сорбции растворимых ценных веществ, а также снижение выноса песков из конической части верхней отстойной камеры. Отличительная особенность аппарата состоит в том,что цилиндрическая часть верхней отстойной камеры снабжена контактными элементами, сетчатой конической обечайкой и патрубком для отвода ионита, при этом отношение площадей сечения реакционной камеры и цилиндрической части верхней отстойной камеры равно 0,15-0,55. Кроме этого, в конической.части верхней отстойной камеры установлен пакет усеченных конусов и коническая труба, с которой тангенциально связан патрубок для подвода пульпы. Аппарат может найти применение в химической промьппленности, гидрометаллургии редких и цветных металлов и других отраслях промьппленности. 1 ил.

1284579

Изобретение относится к конструк-, циям колонных аппаратов и предназначено для использования в химической промышленности, гидрометаллургии редких и цветных металлов при осуществлении противоточных массообменных процессов в системе жидкость — твердое тело, например, таких, как классификация пульп с одновременной промывкой песков, сорб- 10 ция растворимых веществ ионообменными смолами и др.

Цель изобретения — упрощение получения ценных веществ путем одновременного осуществления процессов классификации пульпы, промывки песков, сорбции растворимых веществ, а также предотвращение выноса песков из конической части верхней отстойной камеры.

На чертеже изображен массообменный колонный аппарат, общий вид, Массообменный колонный аппарат содержит верхнюю отстойную камеру, состоящую иэ цилиндрической 1 и конической 2 частей, нижнюю 3 отстойную и пульсационную 4 камеры, реакционную камеру 5, патрубки для подвода пульпы 6 и отвода песков 7, для подвода 8 и отвода 9 ионита (ионообменнбй смолы), для подвода промывной жидкости 10 и отвода шламовой суспензии 11. Цилиндрическая часть верхней отстойной камеры 1 и реакционная камера 5 снабжены контактными элементами 12, а коническая часть верхней камеры 2 — пакетом усеченных конусов

13 и конической трубой 14. Цилиндрическая часть верхней отстойной камеры снабжеяа также сетчатой коничес- кой обечайкой 15.

Массообменный аппарат работает следующим образом.

Пульпа, содержащая твердые частицы и ценный растворимый компонент, например молибден, через патрубок 6 подается тангеяциально в коническую трубу 14 конической части верхней отстойной камеры 2, Снизу через патрубок 10 поступает промывная жидкость (вода, подкисленная вода и т.д.) °

Пески, многократно контактируя с промывной жидкостью в реакционной камере 5., сгущаются в нижней отстойной камере 3 и выводятся через яатрубок

7. Жидкая фаза, содержащая ценный компонент и шламы с допустимым для дальнейшего технологического.процесса — сорбции, количеством песков, проходит через пакет прямых усеченных конусов 13 и поступает через сетчатую обечайку 15 в цилиндрическую часть верхней отстойной камеры 1.

Туда же через патрубок 8 подается ионит, который, многократно контактируя со шламовой суспензией, задерживается на сетчатой конической обечайке 15, имеющей размер ячеек меньший, чем диаметр зерен ионита, и выводится на регенерацию через патрубок 9 °

Проконтактировавшая с ионитом суспензия выводится из аппарата через патрубок ti. Объему пульпы, заполняющей аппарат, через пульсационную камеру

4 сообщаются возвратно-поступательные колебательные движения с помощью золотниково-распределительного механизма. Для обеспечения эффективного массообмена песков с промывной жидкостью и ионита со шламовой суспензией используются контактные элементы 12.

Таким образом, создается три разделительных зоны: реакционная каме— ра, коническая часть верхней отстойной камеры и цилиндрическая часть верхней отстойной камеры. В первой зоне происходит диффузионный процесс выделения растворимого вещества из поровой влаги песковых частиц в поток промывной жидкости, во второй— механический процесс разделения твердой фазы исходной пульпы на песковую и шламовую фракции, а в третьей— массообменный процесс сорбции растворимого вещества.

Выполнение аппарата таким образом, что отношение площадей сечения реакционной камеры и цилиндрической части верхней отстойной камеры равно 0,15-0,55, приводит к созданию взвешенного слоя осадка на протяжении всего вертикального потока. При отношении площадей сечения менее

0,15 происходит нарушение взвешенного слоя ионита ввиду уплотнения и образования каналов в цилиндрической части верхней отстойной камеры, что приводит к ухудшению эффективности массообмена. При отношении площадей более 0,55 также происходит нарушение взвешенного слоя ионита вследствие значительного его раздвижения из-за повышенной скорости восходящего потока суспензии. Кроме того, время контакта шламовой сус1284579

20 пензии и ионита оказывается недос- таточным для насыщения смолы раство римым веществом. Это приводит к потерям ценного компонента с выходящим иэ аппарата раствором. 5

Снабжение цилиндрической части верхней отстойной камеры сетчатой конической обечайкой и патрубком для отвода осадка препятствует попаданию смолы в зону классификации 10 и способствует автономному отводу смрлы из аппарата. Тем самым создается дополнительная зона массообменного сорбционного процесса. Преимущества такого приема, состоящие в 15 проведении в одном аппарате двух массообменных и одного механического процессов заключаются в отсутствии в технологической цепочке насосов, аэролифтов, буферных емкостей, клапанов и другой запорной арматуры, сокращении производственных площадей и расхода электроэнергии, создании с помощью одного пульсатора взвешенного слоя как для процесса классификации пульпы с одновременной промывкой песков, так и для процесса сорбции.

Немаловажное значение для проведения массообменных процессов в ап- 30 парате имеет и коническая часть верхней отстойной камеры, в которой происходит классификация, т.е. разделение твердой фазы исходной пульпы на песковую и шламовую фракции, И от то- 3 го, насколько полно происходит разделение, зависит как качество нижнего продукта — песков, которые должны содержать минимальное количество мелких классов — шламов, так и качество щ верхнего слива, который должен содержать минимальное допустимое для последующего процесса количество крупных классов — песков. Этому способствует установка в конической части верхней отстойной камеры пакета усеченных конусов и конической трубы, с которой тангенциально связан патрубок для подвода пульпы. Эффективное использование конической трубы в качестве циклонной камеры для обеспечения дополнительной классификации .твердой фазы пульпы вследствие создания центробежного поля. Предложенная форма трубы обусловлена также .необходимостью создания повышенного сопротивления в нижней части конической трубы, что препятствует попада.нию большого количества шламов в реакционную камеру 5. Этой же цели служит пакет усеченных конусов 13.

Таким образом, снабжение цилиндрической части верхней отстойной камеры контактными элементами, сетчатой конической обечайкой, патрубком для отвода осадка и выполнение аппарата таким образом, что отношение площадей сечения реакционной камеры и цилиндрической части верхней отстойной камеры равно 0,15-0,55, а также установка в конической части верхней отстойной камеры пакета усеченных конусов и конической трубы, с которой тангенциально связан патрубок подвода исходной пульпы, обеспечивают возможность одновременного осуществления процессов классификации пульпы, промывки песков и сорбции растворимых ценных веществ в одном аппарате с получением отмывных песков, насыщенного ионита и слива, содержащего шламовые фракции.

Пример 1. В колонном аппарате, имеющем диаметр реакционной камеры 0,2 м и высоту 2,2 м, диаметр цилиндрической части верхней отстойной камеры 0,3 м и высоту 3,2 м (высота конической части верхней отстойной камеры 1,3 м), производят классификацию выщелоченной пульпы, промывку песков и сорбцию молибдена ионитом.

Выщелоченная пульпа имеет следующие характеристики: содержание молиб дена в жидкой фазе 4,3-4,5 г/л, плотность 1420-1490 кг/м, содержание песков класса +0,1 мм 39-42 Х, Методика эксперимента состоит в следующем.

Исходная выщелоченная пульпа с расходом 4,8-5,0 л/мин тангенциально подается в коническую трубу конической части верхней отстойной камеры, в которой в основном происходит разделение твердой фазы пульпы на песковую (частицы размером более

0, 1 мм) и шламовую (частицы размером менее 0,1 мм) фракции. Снизу через ротаметр поступает вода. Расход воды 4,9-5,1 л/мин. Пески, многократно контактируя с водой, сгущаются и выводятся иэ нижней отстойной камеры аппарата. Шпамовая суспензия, проходя через пакет усеченных конусов, поступает в цилиндрическую часть верхней отстойной камеры, в которую сверху с расходом 0,9-1,0 л/мин подается ионит. Столбу пульпы в аппа1284579 дящего потока шламовой суспенэии в цилиндрической части верхней отстойной камеры 8,5 м/ч, Результаты экспериментов представлены в табл.1. рате через пульсационную камеру со= общаются возвратно-поступательные колебательные движения. Скорость .восходящего потока. воды в реакционной камере 9,7 м/ч, скорость восхоТаблица 1

Плотность шламовой

Содержание песков

Содержание

Мо во влаге

Содержание

Мо в жидкой фазе восходящей суспензии, г/л

Удельная производительность по твердому, т/м сутки

Динамическая емкость нижнего продукта, г/л класса

+0,1 мм в шламовой суспензии, кг/м ионита кг, Мо на 1 т суспензии, 7 смолы

161-183

2 - 4

0,0010,002

1180-1190 200-230 0,0100,011

1 камеры 0,2 м и диаметр цилиндрической части верхней отстойной камеры соответственно 0,22; О,?4, 0„27;

0,30; 0,40, 0,4-4, 0,51; 0,60 0,70м и выполненном в соответствии с предлагаемой конструкцией, производят

З0 классификацию выщелоченной пульпы, промывку песков и сорбцию молибдена ионитом (условия опыта Р i). В результате испытаний получают следующие технологические показатели

35 табл.2). (Как видно из результатов экспериментов, достигается высокая эффективность массообменных процессов и классификации твердой фазы исходной выщелоченной пульпы. Получаемые нижний и верхний продукты предлагаемого массообменного колонного аппарата содержат минимальное количество растворенного молибдена,верхнийсливминимальное количествопесков, Пример 2. В колонном аппарате, имеющем диаметр реакционной

Таблица 2

Диаметр реакционной камеры, м

Диаметр цилиндрической части верхней камеры, м

Содержание Ио в жидкой фазе выходящей шламовой суспенэии, г/л

Доли

0,20

0,20

0,20

0,20

0,20

0,20

0,20

0,20

0,20

0,22

0,24

0,27

0,30

0,40

0,44

0,5 1

0,60

0,70

0,83

0,69

0,55

0,44

0 25

0,20

0,15

0,11

0,08

О, 042

0,037

0,011

0,009

0,010

0,009

0,011

0,033

0,054

1284579

Результаты проведенных испытаний показали, что для достижения поставленной цели. необходимо выполнение

25 колонного аппарата, в котором площадь поперечного сечения реакцион- 5 ной камеры равна (0,15 — 0,55) площади поперечного сечения цилиндрической части верхней отстойной камеры. Если это отношение меньше, увеличиваются в три и более раз по- 10 тери ценного компонента вледствие каналообразования в слое ионита,при отношении площадей более 0 55 также возрастают потери ценного компонента (молибдена) из-за нарушения взвешенного слоя (создается скорость восходящего потока, превышающая, равная или чуть меньшая экспериментально установленной скорости осаждения ионита в шламовой суспензии, 20 что приводит к сильному раздвижению взвешенного слоя и в ряде случаев к частичному выносу ионита) и недостаточного времени контакта анионобменной смолы с раствором.

Предлагаемый аппарат характеризуется значительной технико-экономической эффективностью и может служить для упрощения проведения массообменных процессов. Проведение в ,одном аппарате процессов классификации пульп и промывки песков, сорбции ценного растворимого вещества ионитом упрощает технологическую схему получения ценного компонента, 35 так как из цепочки аппаратов исключаются дополнительные насосы, аэролифты, буферные емкости, клапаны, вентили, контрольно-измерительные приборы и автоматы и т.д.

Формула изобретения

1. Массообменный аппарат непрерывного действия с противотоком фаз и взвешенным осадком, включающий верхнюю, нижнюю отстойные и пульсационную камеры, реакционную камеру с контактными элементами, патрубки для подвода и отвода фаз, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения получения ценных веществ путем одновременного осуществления процессов классификации пульпы,промывки песков и сорбции растворимых веществ, цилиндрическая часть верхней отстойной камеры снабжена контактными элементами, сетчатой конической обечайкой и патрубком для отвода осадка, при этом отношение площадей сечения реакционной камеры и цилиндрической части верхней отстойной камеры равно 0,15-0,55.

2. Массообменный аппарат по п.1, отличающийся тем, что, с целью предотвращения выноса песков из конической части верхней отстойной камеры, отстойная камера снабжена установленным в ней пакетом усеченных конусов и конической трубой, с которой тангенциально связан патрубок подвода фаз.

1284579

Редактор О.Бугир

Тираж 656 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7596/6

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4

Епи и тл

Составитель С.Баранова

Техред В.Кадар Корректор А,Зимокосов