Способ уменьшения размера ступеней для процесса экстракции растворителем и ячейка для использования в процессе экстракции растворителем

 

Предложенные способ и ячейка относятся к химической промышленности, более конкретно к жидкостной экстракции растворителями. В способе уменьшения размера ступеней для процесса экстракции растворителем первая и последняя ячейки экстракции снабжены отстойным блоком и, по меньшей мере, одна из средних ячеек имеет отстойный блок, расположенный вокруг смесительного блока. Площадь поперечного сечения отстойного блока, по меньшей мере, одной из ячеек средней секции максимально равна половине площади поперечного сечения отстойного блока первой и последней ячейки ступени экстракции. Ячейка экстракции растворителем образована из насосного блока жидкостной экстракции, по меньшей мере, одного смесителя и отстойника. Отстойник ячейки снабжен, по меньшей мере, одной решетчатой оградой. Отстойный блок ячейки экстракции растворителем образован вокруг насосного блока ячейки и смесителя ячейки. Данные способ и устройство позволяют уменьшить пространство, в котором проводится процесс, обеспечить экономию инвестиционных средств, а также уменьшить потребность в химикалиях для экстракции растворителем. 2 с. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

Данное изобретение относится к способу уменьшения размера ступеней для процесса экстракции растворителем, при этом уменьшение осуществляется путем уменьшения размера средних ячеек ступени экстракции. Изобретение также относится к ячейкам, используемым в ступени экстракции растворителем.

Жидкостную экстракцию растворителем часто используют как часть гидрометаллургического способа получения металлов. Процесс экстракции растворителем обычно состоит из нескольких ступеней или операций, в которых происходит, например, предварительная экстракция, экстракция, повторная экстракция и т.д. Каждая ступень экстракции содержит несколько ячеек экстракции, в каждой из которых имеется обычно насосный блок, который переводит жидкие фазы экстракции из одной ячейки в другую; один или несколько смесительных блоков, т.е. смеситель; и отстойный блок за смесителем, т.е. отстойник, где жидкости, диспернированные в смесителе, осаждаются в своих собственных фазах под действием силы тяжести. Со смесителем также может комбинироваться насос, так что смеситель действует также как насосное устройство. В реакциях, происходящих во время процесса экстракции растворителем один или более металлов перемещаются из одной фазы (обычно водной фазы) в другую (органическую) фазу и затем могут быть разделены с использованием повторной экстракции. Назначением ячеек экстракции является обеспечение хороших условий для протекания реакций экстракции и конечного отделения жидкостей друг от друга.

Конструктивное выполнение процесса экстракции растворителем значительно изменяется в зависимости от металла, подлежащего экстракции. Экстракция меди обычно является довольно простой, поскольку она состоит только из нескольких ступеней экстракции и повторной экстракции, однако, с другой стороны, размер ячеек экстракции меди со временем вырос очень значительно, что накладывает свои собственные ограничения на экстракцию. Однако процессы экстракции других металлов являются намного более сложными в отношении количества ступеней, хотя их производительность составляет только часть количества меди, получаемой в экстракционной установке.

В ячейках экстракции растворителем, используемых в настоящее время, присутствуют почти все указанные выше компоненты: насос, один или несколько смесителей, необязательно предварительный отстойник и основной отстойник. Смешиваемые фазы перекачивают из одной ячейки в другие, где они диспергируются, при этом в смесителе происходит смешивание и выдерживание в течение времени реакции, необходимой для перевода ионов металлов из одной фазы в другую, и отделяют чистые фазы друг от друга в отстойнике. Эти способы описаны в патентах США №5185081 и 5662871. Внутри ступеней экстракции все ячейки экстракции являются аналогичными, т.е. способность разделения фаз является оптимальной в каждой ячейке.

В патенте США № 4391711 раскрыта система экстракции растворителем, содержащая камеру, в центр которой подают диспергированные фазы под смеситель. Пространство, окружающее смеситель, образует зону дисперсии, над которой имеется пространство для более легкой фазы, отделенной от зоны, и под которой имеется пространство для более тяжелой фазы, отделенной от зоны. В этой системе действительно совсем нет обычного отстойного блока. Ячейки экстракции внутри ступеней экстракции и внутри различных ступеней процесса экстракции все являются аналогичными.

Задача изобретения состоит в уменьшении размера ступеней для процесса экстракции растворителем.

Поставленная задача решается посредством способа уменьшения размера ступеней для процесса экстракции растворителем, в котором согласно изобретению первая и последняя ячейки экстракции снабжены обычным отстойным блоком и, по меньшей мере, одна из средних ячеек имеет отстойный блок, расположенный вокруг смесительного блока, причем площадь поперечного сечения отстойного блока, по меньшей мере, одной из ячеек средней секции максимально равна половине площади поперечного сечения отстойного блока первой и последней ячейки ступени экстракции.

В соответствии с заявленным способом уменьшения размера ступеней для процесса экстракции растворителем, как указывалось выше, содержатся много ступеней экстракции, в частности, при экстракции растворителем других металлов, чем медь, и в которых имеется много аналогичных ячеек внутри одной ступени. При этом основным принципом является то, что важным является хорошая способность разделения, в особенности в первой и последней ячейке ступени экстракции. Однако внутри ступени разрешено большое количество остаточных капель, при этом размер ступени экстракции уменьшается за счет уменьшения размера ячеек внутри ступени. Это происходит за счет уменьшения блока отстойника ячейки внутри ступени и замены его более компактным решением, в котором площадь поперечного сечения блока отстойника, по меньшей мере, одной ячейки и предпочтительно всех ячеек в середине ступени экстракции максимально равна половине площади поперечного сечения первого и последнего отстойника в ступени. Согласно данному изобретению блок отстойника ячейки экстракции содержит насосный блок и отстойный блок, расположенный вокруг смесителей. Профиль отстойного блока предпочтительно является прямоугольным. Существенные признаки изобретения следуют из прилагаемой формулы изобретения.

Предпочтительным является то, что дисперсию, выходящую из отстойного блока в ячейке экстракции, которая содержит отстойный блок, расположенный вокруг насосного блока и смесительного блока, подают через, по меньшей мере, одну решетчатую ограду перед вытеканием разделенных фаз в разгрузочный лоток.

Предпочтительным также является то, что в ячейке экстракции, которая содержит отстойный блок, расположенный вокруг насосного блока и смесительного блока, форма отстойника является, по существу, прямоугольной.

Все средние ячейки экстракции в ступени экстракции снабжены отстойным блоком, расположенным вокруг насосного блока и смесительного блока.

Целесообразным является то, что смесительный блок также образует насосный блок.

В разработанном способе уменьшен размер ступеней экстракции, что практически означает, что процесс происходит в меньшем пространстве, чем в обычных системах выполнения процесса. Дополнительно к этому, обеспечивается экономия инвестиционных средств, а также уменьшается потребность в химикалиях для экстракции растворителем. Дополнительным преимуществом является то, что также уменьшаются капиталовложения, связанные с процессом.

Поставленная задача также решается посредством ячейки экстракции растворителем, которая образована из насосного блока жидкостной экстракции, по меньшей мере, одного смесителя и отстойника, причем отстойник ячейки снабжен, по меньшей мере, одной решетчатой оградой, причем согласно изобретению отстойный блок ячейки экстракции растворителем образован вокруг насосного блока ячейки и смесителя ячейки.

Целесообразным является то, что профиль отстойника ячейки является, по существу, прямоугольным.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения профиль отстойника ячейки является, по существу, квадратным.

Предпочтительно, что отстойник ячейки снабжен решетчатой оградой, закрепленной между стенкой смесителя и стенкой отстойника.

Отстойник ячейки снабжен решетчатой оградой, опирающейся на стенки смесителей.

Предпочтительным является то, что отстойник ячейки снабжен решетчатой оградой, закрепленной между стенкой смесителя и насосным блоком.

Предпочтительным также является то, что насосный блок и смеситель соединены друг с другом каналом.

Целесообразным является то, что смеситель выполняет также функцию насосного блока.

Ниже приводится более подробное описание ступени экстракции растворителем и ячейки экстракции, используемой в ступени, согласно изобретению со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг.1 - ячейка экстракции растворителем согласно данному изобретению, вид сверху;

фиг.2 - система ступени экстракции растворителем согласно данному изобретению, вид сверху.

Как показано на фиг.1, ячейка 1 экстракции растворителем согласно данному изобретению содержит по существу прямоугольный отстойник 2, в котором расположен насосный блок 3 и, в данном случае, два смесителя 4 и 5. Естественно, что это может быть только один смеситель или более двух смесителей. Если имеется только один смеситель, то отстойник может быть почти квадратным. Как указывалось выше, блок смесителя может также действовать как насосный блок, в этом случае можно отказаться от отдельного насоса. Жидкости, подлежащие смешиванию, подают (не изображено) в насосный блок 3, который может быть любым устройством, известным из уровня техники, как, например, переливной насос DOP, описанный в патенте США № 5622871. Дисперсию из жидкостей направляют из насосного блока 3 через канал 6 в первый смеситель 4 и из него через второй канал 7 во второй смеситель 5.

Смесители снабжены лопастями 8, и скорость их вращения выбрана так, что дисперсия не превращается в эмульсию. Такой вид смесительного устройства описан, например, в патенте США № 5185081. Хорошо смешанная дисперсия из фаз проходит от последнего смесителя через разгрузочный выход 9 в отстойное пространство, окружающее смеситель и насосный блок, в котором дисперсия протекает сначала из последнего смесителя в насосный блок, так что дисперсия протекает через, по меньшей мере, одну, предпочтительно через несколько решетчатых оград 10, 11 и 12.

Первая из решетчатых оград в этом случае закреплена между стенками двух смесителей, вторая - у стенки первого смесителя и отстойника, и третья расположена между первым смесителем и переливным насосом. Решетчатая ограда, естественно, может быть расположена также в другом месте, например между смесителем 5 и стенкой отстойника 2. Решетчатые ограды способствуют осаждению фаз. Фазы удаляют через разгрузочные лотки, из которых первым в направлении потока расположен лоток 13 для экстрагированной жидкости более легкой фазы и за ним - лоток 14 для водного раствора. Растворы отводят от лотков и подают вперед в следующую ячейку экстракции растворителем известным способом.

На фиг.2 показана ступень экстракции растворителем, которая обычно содержит семь одинаково больших ячеек, однако согласно данному изобретению она выполнена из ячеек, из которых первая и последняя, 15 и 16, снабжены насосным блоком 17 и смесителями 18 и 19, а также отстойником 20 нормального размера снаружи смесителей. Ячейки в середине ступени являются ячейками 1, показанными на фиг. 1.

Трубы для передачи жидкости от одной ячейки в другую не показаны, поскольку они сами по себе известны.

Описанный выше способ является подходящим, например, для экстракции кобальта, однако он применим также для экстракции растворителем других таких металлов, которые требуют сложных ступеней экстракции растворителем.

Формула изобретения

1. Способ уменьшения размера ступеней для процесса экстракции растворителем, отличающийся тем, что первая и последняя ячейки экстракции снабжены отстойным блоком и, по меньшей мере, одна из средних ячеек имеет отстойный блок, расположенный вокруг смесительного блока, причем площадь поперечного сечения отстойного блока, по меньшей мере, одной из ячеек средней секции максимально равна половине площади поперечного сечения отстойного блока первой и последней ячейки ступени экстракции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дисперсию, выходящую из отстойного блока в ячейке экстракции, которая содержит отстойный блок, расположенный вокруг насосного блока и смесительного блока, подают через, по меньшей мере, одну решетчатую ограду перед вытеканием разделенных фаз в разгрузочный лоток.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в ячейке экстракции, которая содержит отстойный блок, расположенный вокруг насосного блока и смесительного блока, форма отстойника является, по существу, прямоугольной.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что все средние ячейки экстракции в ступени экстракции снабжены отстойным блоком, расположенным вокруг насосного блока и смесительного блока.

5. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что смесительный блок также образует насосный блок.

6. Ячейка экстракции растворителем, которая образована из насосного блока жидкостной экстракции, по меньшей мере, одного смесителя и отстойника, причем отстойник ячейки снабжен, по меньшей мере, одной решетчатой оградой, отличающаяся тем, что отстойный блок ячейки экстракции растворителем образован вокруг насосного блока ячейки и смесителя ячейки.

7. Ячейка экстракции растворителем по п.6, отличающаяся тем, что профиль отстойника ячейки является, по существу, прямоугольным.

8. Ячейка экстракции растворителем по п.6, отличающаяся тем, что профиль отстойника ячейки является, по существу, квадратным.

9. Ячейка экстракции растворителем по п.6, отличающаяся тем, что отстойник ячейки снабжен решетчатой оградой, закрепленной между стенкой смесителя и стенкой отстойника.

10. Ячейка экстракции растворителем по п.6, отличающаяся тем, что отстойник ячейки снабжен решетчатой оградой, опирающейся на стенки смесителей.

11. Ячейка экстракции растворителем по п.6, отличающаяся тем, что отстойник ячейки снабжен решетчатой оградой, закрепленной между стенкой смесителя и насосным блоком.

12. Ячейка экстракции растворителем по п.6, отличающаяся тем, что насосный блок и смеситель соединены друг с другом каналом.

13. Ячейка экстракции растворителем по п.6, отличающаяся тем, что смеситель выполняет также функцию насосного блока.

РИСУНКИ