Устройство для очистки растворов цементацией

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 С 22 В 3/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ":

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 1962803/22-02 (22) 08. 10. 73 (46) 23.06.88. Бюл. 9 23 (75) Э.Э.Воробьев (53) 689.653 ° 4.002.51 (088.8) . (56) 1.ьвторское свидетельство СССР

В 398651, кл. С 22 В 3/02, 1970. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ

РАСТВОРОВ ЦЕИЕНТАЦИЕЙ, содержащее реакционную камеру, соединенную в нижней ее части через центробежный насос с трубопроводоМ подачи исходного раствора, и классифицирующую камеру с верхним сливным желобом и патрубком подачи цементирующего аген- . та, установленную в верхнюю часть реакционной камеры с образованием . кольцевого кармана, соединенного через кран с всасывающим патрубком центробежного насоса, о т л и ч а„.зо„„мцбн а1 ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации процесса путем сепарируемо-, го вывода продуктов реакции по размеру фракций, оно снабжено связанной с кольцевым карманом разделительной камерой„ нижний патрубок которой соединен с трубопроводом подачи исходного раствора, а верхний снабжен вентилеи, при этом на центробежном насосе со стороны, противоположной его всасывающему патрубку, дополнительно установлен отводящий патрубок с краном, а напротив него» на колесе с рабочими лопатками центробежного насоса закреплены дополнительные лопатки, меньшие по размерам, чем рабо- чие, и с тем же направлением вращения, что и рабочие.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е .е с я тем, что дополнительные лопатки меньше рабочих на 80-98Х.

1404541

Изобретение относится к аппаратам, предназначенным для проведения химических процессов взаимодействия гидросмесей различных веществ, в частности для использования в области гидроме5 таллургии цветных металлов при цементационных процессах, например при очистке растворов сульфата цинка от меди и кадмия.

Известно устройство для очистки растворов цементацией, содержащее реакционную камеру, соединенную в нижней ее части через центробежный насос с трубопроводом подачи исход15 ного раствора, и классифицирующую камеру с верхним сливным желобом и патрубком подачи цементирующего агента, установленную в верхнюю часть реакционной камеры с образованием кольцевого кармана, соединенного через кран с всасывающим патрубком центробежного насоса jl).

Недостатком известного устройства является длительность процесса ввиду отсутствия средств для сепарируемого вывода продуктов реакции по размеру фракций.

Цель изобретения — интенсификация процесса путем сепарируемого вывода

ЗО продуктов реакции по размеру фракций.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено связанной с кольцевым карманом разделительной камерой, нижний патрубок которой соединен с трубопроводом подачи исходного раствора, а верхний снабжен вентилем, при этом на центробежном насосе со стороны, противоположной его всасывающему патрубку, дополнительно установлен отводящий патрубок с краном, 40 а напротив него на колесе с рабочими лопатками центробежного насоса закреплены дополнительные лопатки, меньшие по размерам, чем рабочие, и с тем же направлением вращения, что и рабо- "5 чие, при этом дополнительные лопатки меньше рабочик на 80-98Х.

На фиг.1 показана схема устройства; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1; на 50 фиг.4 — центробежный насос, разрез.

Устройство содержит реакционную камеру 1 и классифицирующую камеру 2, имеющую в верхней части сливной желоб 3, выполненный кольцевым, а в нижней — стабилизатор с диаметрально расположенными плоскостями 4. Обе камеры имеют коническую форму и соединены таким образом, что входное отверстие камеры 2 расположено ниже верхнего основания камеры 1, образуя кольцевой карман 5, соединенный с разделительной камерой 6, нижний пат рубок которой через кран 7 соединен с трубопроводом 8 подачи исходного раствора, а верхний снабжен вентилем

9 для выпуска образующегося при реакции газообразного водорода. В полости разделительной камеры 6 расположен поплавок 10, на штоке которого имеет ся запирающий клапан 11. Нижнее основание камеры 1 соединено с вихревой камерой 12 центробежного типа, днище которой для устранения мертвой зоны имеет конус 13. Сопла 14 для подачи исходного раствора в вихревую камеру

12 с целью предотвращения износа ее внутренней поверхности расположены таким образом, что центральная ось каждого из них за выходным отверстием пересекается осью предшествующего.

Устройство герметизировано крьппкой

15, на. которой расположен патрубок 16 подачи цементирующего агента и вентиляционный патрубок 17. Трубопровод 8 подачи исходного раствора через кран

18 соединен с входным патрубком 19 центробежного насоса 20, у которого нагнетательный патрубок 21 через дросселирующий кран 22, коллектор 23 и патрубки 24 соединен с соплами 14 вихревой камеры 12. На центробежном насосе 20 с противоположной его входному патрубку 19 стороны дополнительно установлен отводящий патрубок 25 с краном 26, а на колесе 27.с рабочими лопатками 28 напротив патрубка 25 расположены дополнительные лопатки

29, имеющие направление как и рабочие и выполненные на 80-987 меньше, чем рабочие.

Очистка раствора производится следующим образом.

Раствор, содержащий ионы металлов, подлежащие восстановлению методом цементации, по трубопроводу 8 подается центробежным насосом 20 через коллектор 23 и сопла 14 в вихревую камеру 12, откуда поступает в реакционную камеру 1, а затем — в классифицирующую камеру 2. В зависимости от концентрации осаждаемых металлов кранами 7 и 18 устанавливают необходимый гидравлический режим. С началом заполнения раствором классифицирующей камеры 2 производится загрузка цемен4541

3 140 тирующего металла через патрубок 16, что приводит к началу окиспительновосстановительных реакций, в результате которых на поверхности цементирующего металла возникают дендритные образования из кристаллов цементируемых металлов. Процесс сопровождается выделением водорода.

Реагирующая гидросмесь представляет собой гетерогенную систему, состоящую из твердой, жидкой и газообразной фаз, обладающих разными физическими свойствами. Под воздействием центробежных сил винтового движения, сообщаемого реагирующим массам вихревой камерой 12,частицы твердого, характеризуемые более высокими удельными весами, концентрируются и перемещаются вдоль боковой поверхности реакционной камеры 1 в кольцевой карман 5. Из кольцевого кармана 5 гидросмесь поступает в разделительную камеру 6, где скорость движения резко снижается, а выделившийся водород удаляется через вентиль 9 в верхней ее части. Это стабилизирует качество процесса. Через кран 7 .гидросмесь поступает в трубопровод 8, в котором она перемешивается с первичным раствором и.затем центробежным насосом

20 подается снова в реакционную камеру 1

Часть раствора, свободная в результате реакЦии взаимодействия и воздействия центробежных сил от осаждаемых металлов и от твердых продуктов, поступает в классифицирующую камеру 2. Объем раствора, поступающего в камеру 2, равен объему первичного раствора, подаваемого по трубопроводу 8. Для улучшения процесса классификации винтовое движение раствора при входе в камеру 2 стабилизирующими плоскостями 4 преобразуется в плоское. В классифицирующей камере

2 раствор доочицается встречным потоком свежего цементирующего реагента и усредняется по составу. Рециркуляция гидросмеси через центробежный насос 20 и вихревую камеру 12 обеспечивает интенсивную ее турбулизацию.

Начальная и вторичная твердые фазы при этом очень тонко диспергируют, 5

?О

35 что предотвращает агломерацию и обеспечивает цикличное удаление цементного осадка с поверхности осадителя, способствующее обновлению границы фаз. Совокупность этих факторов позволяет осуществлять гетерогенные процессы при минимальных диффузионных сопротивлениях.

В результате центробежного отделения от конечного раствора твердого его содержание в реакционных объемах рециркуляции возрастает. Концентрированную цементную суспензию по патрубку 25 выводят из процесса. Высокое насыщение суспензии поляризованными частицами резко ускоряет процесс декантации. Вследствие двухстороннего расположения лопаток 28 и ?9, при котором лопатки 29 по диаметру меньше рабочих лопаток 28, при вращении колеса 27 в насосе 20 совмещаются два центробежных режима. Частичным прикрытием дросселирующего крана 22 в нагнетательном патрубке 21 создают необходимое сопротивление, обеспечивающее продавливание цементной суспензии через зочу действия лопаток 29 в патрубок 25.

Непрореагировавший цементируюший металл, представляющий более компактную фракцию твердой фазы, не может преодолеть действие центробежных сил и возвращается опять в реактор 1, пока по дисперсности не приблизится к осаждаемым металлам. Это обстоятельство позволяет повысить степень использования цементирующего агента.

Качественное управление процессом вывода суспензии осуществляют краном

22, а количественное — краном 26.

Результаты испытаний предлагаемого устройства показали, что оно позволяет на 16Х повысить производительность устройства, снизить на 9! соцержание цементирующего металла в кеке, а также осуществить регулируемый раздельный вывод цементной пульпы с высоким содержанием твердого продукта.Выделение цементных хлопьев и просветление раствора происходит сейчас же после вывода суспензии из насоса.

Пульпа хорошо фильтруется без предварительного сгущения.

1404541

1404541

Составитель В.Мальцев

Техред Л.Сердюкова Корректор Г.Решетник

Редактор И.Дербак

Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 3059/28

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4