Устройство для переработки металлосодержащих концентратов

 

Изобретение относится к устройству для переработки металлосодержащих концентратов, содержащему источник излучения, камеру для облучения сырья и аппарат для выщелачивания. Сущность: оно снабжено конденсаторным накопителем энергии, пультом управления, насосом с приводом, датчиком уровня жидкости и трубами, камера выполнена в виде горизонтально расположенного цилиндра с входным и выходным патрубками для подвода и отвода пульпы исходного сырья, источник излучения выполнен в виде импульсного излучателя в виде коаксиальной лампы с обратным токопроводом, размещенным внутри лампы коаксиально, при этом датчик уровня жидкости размещен в верхней части коаксиального зазора между камерой и лампой и диаметр камеры выбран из соотношения D_к=D_л+2l, где D_к - внутренний диаметр камеры, D_л - внешний диаметр излучателя, l - расчетное или экспериментально определенное значение пробега излучения в пульпе, необходимое для максимальной степени выщелачивания, входной и выходной патрубки расположены под прямым углом к оси камеры по одной вертикали и выполнены с сечениями, удлиняющимися от трубы до размера, совпадающего с длиной облучаемой части камеры, конденсаторный накопитель выполнен многосекционным с переключателем секций, при этом с числом секций, определяемым из соотношения h≥N/N₁, где N-число импульсов в минуту, обеспечивающее необходимую производительность и требуемое качеств активации, N₁ - максимально допустимое число импульсов в минуту для выбранного типа конденсаторов, входящих в конденсаторный накопитель энергии. 2 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности, к устройствам для переработки металлосодержащих концентратов и может быть использовано для переработки концентратов в частности редкометальных концентратов.

Известно устройство для переработки концентратов выщелачиванием например боксита и гидроаргелита воздействием ультрафиолетовых и рентгеновских лучей в стационарном режиме (Журнал неорганической химии, 1965, т.38, N 4, с.21).

Недостатком устройства является незначительность повышения извлечения металлов после обработки.

Устройство является наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту.

Задачей изобретения является создание устройства, обеспечивающего извлечения целевых металлов.

Новый технический результат выражается в степени повышения извлечения металлов без повышения расхода реагентов и энергоносителей.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для переработки металлосодержащих концентратов, содержащее источник излучения, камеру для облучения сырья и аппарата для выщелачивания согласно изобретению снабжено конденсаторным накопителем энергии, пультом управления, насосом с приводом, датчиком уровня жидкости и трубами, камера выполнена в виде горизонтально расположенного цилиндра с входным и выходным патрубками для подвода и отвода пульпы исходного сырья, источник излучения выполнен в виде импульсного излучателя и в виде коаксиальной лампы с обратным токопроводом, размещенным внутри лампы коаксиально, при этом датчик уровня жидкости размещен в верхней части коаксиального зазора между камерой и лампой и диаметр камеры выбран из соотношения D_к=D_л+2l [1] где D_к внутренний диаметр камеры, D_л внешний диаметр излучателя, l расчетное или экспериментально определенное значение пробега излучения в пульпе, необходимое для максимальной степени выщелачивания.

Входной и выходной патрубки расположены под прямым углом к оси камеры по одной вертикали и выполнены с сечениями, удлиняющимися от труб до размера, совпадающего с длинной облучаемой части камеры, конденсаторный накопитель выполнен многосекционным с переключателем секций, при этом с числом секций, определяемым из соотношения h≥N/N₁ где N-число импульсов в минуту, обеспечивающее необходимую производительность и требуемое качество активации, N₁-максимально допустимое число импульсов в минуту для выбранного типа конденсаторов, входящих в конденсаторный накопитель энергии.

Выбор источника в виде излучателя оптического диапазона обеспечивает большую безопасность эксплуатационного персонала по сравнению с источниками ультрафиолетового, а тем более рентгеновского излучения.

Выполнение излучателя импульсным обеспечивает более высокую общую и удельную (на 1 см²) импульсную мощность оптического излучения, воздействующего на пульпу. В результате этого пульпа дополнительно подвергается действию еще ряда факторов. Кратковременное действие импульсного излучения приводит к быстрому неравномерному по объему разогреву твердых частиц пульпы, обеспечивая в них: быстрое повышение температуры и последующее быстрое охлаждение при контакте с менее разогретой жидкой фазой, приводящее к образованию в минералах дефектов и трещин; образование кратковременных волн термо-механических напряжений, приводящих к деформациям и образованию дефектов в минералах, а также пространственному разделению частиц минералов в пульпе, что, в свою очередь, приводит к повышению извлечения металлов и его производительности.

Размещение импульсной лампы в камере коаксиально обеспечивает значительно более однородную обработку пульпы оптическим излучением.

Размещение датчика уровня жидкости в верхней части зазора между камерой и лампой обеспечивает подачу первого импульса излучения только после заполнения камеры пульпой.

На фиг.1 и 2 представлена конструкция заявляемого устройства. Она состоит из горизонтально расположенной камеры 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, источника оптического излучения с коаксиальной лампой 4, размещенной коаксиально в камере и содержащей обратный токопровод 5, конденсаторного накопителя энергии 6, состоящего из нескольких секций, например, из 6 (6.1-6.6), насоса с приводом 7 для подачи пульпы, системы управления подачей пульпы 8, пульта управления 9, герметизирующих узлов 10, датчика уровня 11, переключателей секций 12 и аппарата для выщелачивания 13, подводящих и отводящих труб 14.

В процессе работы заявляемого устройства с помощью системы 8 включают подачу пульпы насосом 7 в камеру 1 через подводящие трубы 14 и входной патрубок 2 и одновременно подачу энергии на конденсаторный накопитель 6 лампы 4. При достижении уровня пульпы датчика 11 он срабатывает и подает командный сигнал на пульт управления 9 для подачи импульса электрического тока I_пр. I_обр. с первой секции 6.1 накопителя 6 на лампу 4. При разряде в лампе генерируется мощный импульс оптического излучения, которое, выходя из боковой поверхности лампы, обрабатывает пульпу. Процесс повторяется с помощью переключателя 12 секций 6.2, 6.3 и т.д. накопителя 6. Затем системой 8 открывают вентиль слива пульпы. Обработанная пульпа выходит через выходной патрубок 3 и через отводящую трубу 14, поступает на выщелачивание в аппарат 13. Таким образом, процесс обработки пульпы импульсно-периодический при постоянном ее потоке через камеру 1, причем обеспечивают превышение числа импульсов над числом загрузок пульпы в камере (коэффициент перекрытия пульпы излучения К≥2) для обеспечения гарантированной активации всей пропускаемой через камеру пульпы. В случае отказа (например, неподачи импульса излучения) счетчик импульсов подает на пульт команду для прекращения подачи пульпы в камеру до устранения неисправности, после чего процесс активации пульпы возобновляют описанным образом. Дозу энергии поглощенного в пульпе излучения, необходимую для гарантированной активации, регулируют частотой подачи на лампу электрических импульсов и их энергией.

Промышленная применимость подтверждена следующим примером.

Пример. При промышленной реализации суточная производительность автоклавного участка составляет 50 тонн молибденсодержащего вольфрамового концентрата (КМШП). При Т:Ж=1:4 по объему это соответствует 200 м³ пульпы. Экспериментально определенное значение пробега широкополосного оптического импульсного излучения в концентрате составляет l_т=1см. (В пульпе это значение больше, т. к. жидкая фаза пульпы водной раствор кальцинированной соды почти прозрачна для названного излучения). Примем значение l=2 см. Экспериментально определено, что при активации мощным импульсным оптическим излучением КМШП максимальное извлечение W и μ_o в одну стадию выщелачивания 99,9% достигается при концентрации поглощенной энергии ε≥3 Дж/г или e_v ≥10 Дж/см³ пульпы. Поэтому для активации V= 200 м³ пульпы требуется суммарная энергия ΣE = ε_v·V = 2·10⁹ Дж. Выбираем внешний диаметр коаксиальной лампы D_л=20 см, ее длину l=200 см. Тогда согласно соотношению (1) диаметр камеры равен D_к=D_л + 2l=24 см. Исходя из найденных значений D_к и D_л, площадь кольцевого значения зазора между камерой и лампой составляет S_к≈140 см², а площадь диаметрального осевого сечения полости между камерой и лампой составляет S_д≈800 см². Площади сечений подводящих труб и входного и выходного патрубков составляют S_о≅S_д=800 см², т.е. пропускная способность при нормальном к лампе ходе пульпы почти в 6 раз выше, чем при осевом. Исходя из значений D_к, D_л и l, объем коаксиальной полости между камерой и лампой равен V_л≈ 20·10⁴ см³=20 л. С учетом V≈2·10⁸ см³ при полученном значении V_п суточное число загрузок камеры составляет h=V/V_п≈5·10³. Однако, исходя из того, что S_о≅S_д≈6S_к при одинаковом давлении пульпы в системе пропускная способность в заявляемом устройстве будет почти в 6 раз выше, чем при осевом токе пульпы. Учитывая, что в сутках приблизительно Т= 86400 с находим, что скорость потока пульпы равна V= V/T= 2,32 л/с. С учетом энергии в одном импульсе E=60·10³ Дж и суммарного суточного расхода энергии ΣE2·10⁹ Дж число импульсов в сутки составляет N_с=ΣE/E= 2·10⁹/6·10⁴= 3,3·10⁴. Находим, что время между импульсами равно t=T/N_с= 8,64·10⁴/3,3·10⁴=2,6 с, что приблизительно в два раза меньше, чем минимально допустимое время 6 с между разрядами для используемых конденсаторов ИК 10-50. Используем 6-ти секционный конденсаторный накопитель энергии и переключатель секций, которые обеспечивают интервал времени между импульсами Δt= 2,6·6= 15,6 с, что значительно больше, чем минимально допустимое время между импульсами конденсаторов ИК 10-50. С учетом суточного числа импульсов и суточного числа загрузок камеры коэффициент перекрытия пульпы излучением составляет K= N_с/h= 3,3·10⁴/0,5·10⁴≈6,6. Т.е. одна загрузка камеры пульпой обрабатывается более чем 6-ю импульсами.

Формула изобретения

Устройство для переработки металлосодержащих концентратов, содержащее источник излучения, камеру для облучения сырья и аппарата для выщелачивания, отличающееся тем, что оно снабжено конденсаторным накопителем энергии, пультом управления, насосом с приводом, датчиком уровня жидкости и трубами, камера выполнена в виде горизонтально расположенного цилиндра с входным и выходным патрубками для подвода и отвода пульпы исходного сырья, источник излучения выполнен в виде импульсного излучателя и в виде коаксиальной лампы с обратным токопроводом, размещенным внутри лампы коаксиально, при этом датчик уровня жидкости размещен в верхней части коаксиального зазора между камерой и лампой и диаметр камеры выбран из соотношения D_к D_л + 2l, где D_к внутренний диаметр камеры; D_л внешний диаметр излучателя; l расчетное или экспериментально определенное значение пробега излучения в пульпе, необходимое для максимальной степени выщелачивания, входной и выходной патрубки расположены под прямым углом к оси камеры по одной вертикали и выполнены с сечениями, удлиняющимися от труб до размера, совпадающего с длиной облучаемой части камеры, конденсаторный накопитель выполнен многосекционным с переключателем секций с числом секций, определяемым из соотношения h ≥ N / N₁,
где N число импульсов в минуту, обеспечивающее необходимую производительность и требуемое качество активации;
N₁ максимально допустимое число импульсов в минуту для выбранного типа конденсаторов, входящих в конденсаторный накопитель энергии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2