Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к разделению неоднородных суспензий фильтрованием в поле центробежных сил в металлургии вторичных металлов. Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия содержит ротор с фильтром, состоящим из двух конусообразных тарелей, соединенных большими основаниями с образованием фильтрующей щели, привод вращения ротора, механизмы опускания и размыкания тарелей, сборники фильтрата и осадка. Сборник жидкого металла из сдвоенного конуса свободно вставлен в корпус в зоне фильтрации. Верхняя тарель меньшим основанием плотно соединена с фланцем загрузочного стакана с окнами в стенке. Сборник твердого осадка вставлен в корпус в зону разгрузки. Технический результат: повышение эффективности по разделению плотных суспензий. 2 ил.

 

Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия

Изобретение относится к разделению неоднородных суспензий фильтрованием в поле центробежных сил в металлургии вторичных металлов.

После вакуумного разложения отходов [Пат. РФ 2160788, М. кл C22b 58/00] полупроводникового производства арсенида галлия образуется плотная суспензия кристаллов арсенида галлия в жидком галлии. Для повышения прямого извлечения галлия требуется очистить поверхность кристаллов AsGa от галлия, который тормозит вакумное разложение AsGa. По существующей технологии такую плотную суспензию отходов обрабатывают щелочным раствором. При этом отделяется 13% чистого галлия и кристаллы арсенида (с содержанием 50-60% жидкого галлия), которые после сушки возвращают на вакуумное разложение. Технологически целесообразно жидкий галлий выделить из плотной суспензии отделить центробежной фильтрацией.

Известна и принята за прототип центрифуга [Авт. св. 2043169 М. кл. B04b 1/00] (для переработки отходов ванн цинкования с 5% твердого), содержащая ротор из двух конусообразных тарелей соединенных большими основаниями с образованием фильтрующей щели, верхняя из которых имеет центральное окно для ввода суспензии, привод вращения ротора, механизм размыкания тарелей, сборник осадка и сборник жидкого металла, выполненный в виде кольцевого желоба с продольной щелью, расположенного коаксиально фильтру напротив фильтрующей щели и снабженного механизмом для его смещения относительно фильтрующей щели.

Недостатком центрифуги по прототипу является склонность к повышенному образованию настылей, снижающих прямое извлечение металла. Это объясняется тем, что фильтр предназначен для переработки отходов гартцинка и имеет большую поверхность узлов, что повышает образование настылей и препятствует переработке малых объемов ценных отходов галлия. Галлий обладает способностью прочно смачивать и покрывать металлические поверхности пленкой. Это снижает прямое извлечение продукции и от конструкции аппарата требуется минимизация поверхности контакта с жидким металлом.

Узел сбора жидкой фазы в прототипе состоит: колонка 4 стр 46-53:

"Верхняя тарель 4 малым усеченным основанием укреплена крестовиной 7 в виде полых трубок на полой втулке 8, имеющей отверстия 9. На полой втулке 8 плотно закреплены малыми основаниями конуса 11 из перфорированного материала, например из пористой стали."

Все узлы полых трубок на втулке 8 и пористый конус 11 будут покрыты пленкой галлия, увеличивая задолженность в оборудовании и снизит прямое извлечение.

Кроме того, в прототипе в колонке 5 стр 12-15:

"В нижнем разгрузочном положении 14 тарели 3. 4 фильтра расположены напротив кольцевого приемника 23 с наклонной подиной 24".

Поэтому конусный кольцевой приемник 23 твердого осадка будет покрываться настылью арсенида.

Целью предлагаемого центробежного аппарата является повышение эффективности разделения плотных суспензий за счет повышения прямого извлечения и снижение задалживания металла на поверхности узлов аппарата, путем снижения металлоемкости узлов фильтра аппарата с меньшей поверхностью контакта с жидким галлием.

Технический результат аппарата достигается сочетанием существенных признаков: Верхняя тарель 1 меньшим основанием (вместо узлов 7, 8, 9, 11) плотно соединена с фланцем загрузочного стакана 4 с окнами 5 в стенке, через который жидкий галлий поступает в полость фильтра и выбрасывается через щель 3.

Сборник жидкого металла, который состоит из сдвоенного конуса, свободно вставлен в корпус в зоне фильтрации и это дает возможность его разборки и зачистки от настыли галлия.

Сборник твердого осадка (вместо конусного кольцевого приемника 23) вставлен в цилиндрический корпус в зону разгрузки его из тарелей, что снижает образование настыли и возможность зачистки по окончании.

В целом эти 3 признака обеспечивают повышение прямого извлечения галлия в сравнении с прототипом за счет снижения внутренних узлов фильтра как источника образования настыли смачиванием. Изменение фильтра позволяют повысить прямое извлечение галлия и тем самым повысить эффективность переработки плотных суспензий в сравнении с существующей технологией.

Совокупность указанных отличительных признаков обеспечивает снижение металлоемкости аппарата (поверхности узлов фильтра), что снижает образование настылей и повышает прямое извлечение галлия. Тем самым позволяет использовать центробежное выделение жидкого галлия из отходов и повысить эффективность переработки в сравнении с существующей технологией.

На фиг. 1 и 2 схематично изображена центрифуга в продольном разрезе. Фильтр центробежного аппарата состоит из верхней конусообразной тарели 1 и нижней конусообразной тарели 2, сжатых большими основаниями с образованием фильтрующей щели 3. Верхняя тарель 1 меньшим основанием плотно соединена с фланцем загрузочного стакана 4 с окнами 5 в стенке, а дно стакана 4 посажено на вал 6 плотно на резьбе со штифтом. Нижняя тарель 2 малым основанием плотно посажена на цилиндрический ротор 7 на резьбе со штифтом. На ротор 7 с двух концов плотно посажены роликовые подшипники 8 до уступов 9 с образованием подшипниковой опоры. Подшипниковая опора помещена в цилиндр 10. Нижний подшипник зафиксирован уплотнительной крышкой 11. Верхний подшипник 8 также уплотняется крышкой 12.

Цилиндр 10 с подшипниковой опорой устанавливается на пружинах 13 в полость корпуса 14, В корпусе 14 на цилиндр 10 свободной скользящей посадкой одевается осевой цилиндр 15 наклонно усеченного цилиндрического сборника 16 своим нижним основанием усечения напротив отверстия 17 в корпусе 14. Сверху в корпус 14 свободно вставляется сдвоенный конус 18 в зазор между ними снаружи вворачивается на резьбе штуцер 19 для стока жидкого металла. В ротор 7 свободно на графитовый сальник 20 вставляется вал 6 с насаженной тарелью 2. Снизу в зазор между валом 6 и ротором 7 вставляется графитовый сальник 20 и пружину 21, которая зажимается регулировочной гайкой 22. На вал 6 плотно на шпонке со штифтом насаживается шкив 23 для связи с приводом вращения 24. Зазор фильтрующей щели 3 между тарелями 1, 2 для фильтрации или для выброса твердого осадка изменяется сжатием пружины 21 с помощью толкателя 25, например электромагнитного типа ТЭР-50.

Перемещение тарелей 1, 2 под разгрузку твердого осадка осуществляется уменьшением нажатия на пружины 13 посадки ротора 7 с цилиндром 10 с помощью толкателя 26. Сверху корпус закрывается крышкой 27 с заливочной воронкой 28. Цилиндр 15 сборника 16 закрепляется штифтами 29 к корпусу 14.

Центрифуга работает следующим образом: Привод центробежного аппарата со сжатыми тарелями приводится во вращение. Жидкая вязкая масса отходов галлия (Т плавл 29°С) от вакуумного разложения отходов арсенида галлия загружается через заливочную воронку 28 в загрузочный стакан 4, и через окна 5 в стенке поступает в полость между сжатыми тарелями 1, 2.

Под действием центробежных сил возникающих в полости между тарелями 1, 2 от вращения привода 24 через шкив 23, жидкий галлий отделяется с поверхности кристаллов арсениды галлия AsGa и выбрасывается через щель 3. Выбрасываемый жидкий галлий собирается сдвоенным конусом 18 стекает через штуцер 19 в тару. В полости между тарелями 1,2 остаются твердые кристаллы арсенида галлия.

Электромагнитным толкателем 26 освобождаются сжатые пружины 13 и цилиндр 10 с ротором 7 опускается настолько, что тарели 1,2 опускаются ниже уровня конуса 18. Толкателем 25 освобождается сжатая пружина 21 и увеличивается зазор 3 между тарелями 1,2. Твердые кристаллы выбрасываются из полости вращающихся тарелей 1,2 и по лотоку 16 в окно 17. Толкатели 25,26 сжимают пружины и цикл повторяется.

Фильтр из тарелей диаметром 100 мм, вращающийся 300 об\мин обеспечивает каждые 10 мин загрузку по 0,8 кг суспензии отходов жидкого галлия, содержащих 18,6%As (или 30% твердых кристаллов GaAs). Выход сыпучих кристаллов 64% для возврата на вакуумную печь. От партии 10 кг отходов невязка по галлию 0,3% за счет задалживания на поверхностях в аппарате. Предлагаемый аппарат позволяет повысить на 32% эффективность разделения плотной суспензии на твердую и жидкую фазы. Прямое извлечение галлия составляет 45% в сравнении с 13% по существующему варианту.

Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия, содержащий ротор с фильтром, состоящим из двух конусообразных тарелей, соединенных большими основаниями с образованием фильтрующей щели, привод вращения ротора, механизмы опускания и размыкания тарелей, сборники фильтрата и осадка, отличающийся тем, что сборник жидкого металла из сдвоенного конуса свободно вставлен в корпус в зоне фильтрации, верхняя тарель 1 меньшим основанием плотно соединена с фланцем загрузочного стакана 4 с окнами 5 в стенке, а сборник твердого осадка вставлен в корпус в зону разгрузки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, к получению полупроводниковых материалов, и может быть использовано в производстве сырьевого германия, применяемого для выращивания монокристаллов для оптического применения.

Изобретение относится к рафинированию свинца от примесей. В расплав вмешивают реагент-осадитель, связывающий примеси в соль, нерастворимую в расплавленной щелочи.

Изобретение относится к способу и устройству для рафинирования свинца от меди. Способ включает фильтрацию примесей центробежным аппаратом в верхней зоне при температуре 400-450°С и охлаждение металла в нижней зоне до 340-330°С продувкой азотом с гранулированной серой и с древесными опилками.

Изобретение относится к центрифуге для рафинирования расплавленных металлов. Центрифуга содержит плавильную ванну; фильтр, состоящий из двух конусообразных тарелей с образованием полости фильтра и с окнами; диск с образованием фильтрующих щелей с тарелями, приводы вращения и погружения фильтра, на диске фильтра закреплен кольцеобразный экран.

Изобретение относится к вакуумному аппарату для разделения оловянных сплавов дистилляцией. Вакуумный аппарат содержит цилиндрическую вакуумную камеру с установленной колонной кольцевых испарительных тарелей с верхней питающей тарелью и нижней сливной тарелью, металлопровод, подведенный к верхней питающей тарели и соединенный с барометрической трубой, погруженной в котел для исходного сплава, при этом нижняя сливная тарель соединена с барометрической трубой, погруженной в котел для отвода чистого олова из камеры, графитовый нагреватель, размещенный по оси колонны тарелей и смонтированный на верхней крышке вакуумной камеры, цилиндрические графитовые перфорированные экраны для конденсации паров, окружающие колонну тарелей по периферии, и барометрическую трубу, размещенную под упомянутой вакуумной камерой и погруженную в котел для отвода конденсата, и снабжен конденсатором, установленным между стенкой упомянутой вакуумной камеры и графитовым перфорированным экраном соосно с ним, выполненным в виде сетки и сверху накрытый кольцевой чашей с дном из сетки, и по крайней мере одним штуцером для заливки оборотного конденсата, вставленным в кольцевую чашу.

Изобретение относится к способу и устройству для эффективной заливки электрически непроводящего фильтра. Способ включает окружение керамической фильтрующей среды низкочастотной (1-60 Гц) индукционной катушкой, сосной с направлением результирующего потока металла.

Группа изобретений относится к переработке электронных печатных плат. Полую емкость с ломом электронных печатных плат размещают в среде жидкого теплоносителя, разогретого до температуры или выше температуры плавления оловянно-свинцового припоя, после расплавления оловянно-свинцового припоя полую емкость освобождают от теплоносителя и затем путем вращения удаляют из нее расплавленный оловянно-свинцовый припой и остатки теплоносителя.

Изобретение относится к устройству для рафинирования жидкого алюминия и его сплавов в процессе непрерывного литья слитков из алюминиевых сплавов. Устройство содержит корпус с входным и выходным каналами, закрытый сверху герметичной крышкой, внутри которого размещены гидравлически связанные с образованием сообщающихся сосудов буферная емкость в виде приемного канала и вертикальная футерованная рабочая камера в виде раздаточного цилиндрического канала, вокруг нижней части которой размещены катушки магнитогидродинамического турбулизатора.

Изобретение относится к области ядерной энергетики. Устройство для очистки жидкометаллической среды от взвешенных примесей содержит корпус с входным и выходными патрубками и расположенный внутри корпуса фильтр.

Изобретение относится к извлечению индия электролизом. Предложен электролизер экстракции индия из выпуска расплава конденсата рафинирования чернового олова из вакуумной печи.

Изобретение относится к центробежному сепаратору. Центробежный сепаратор содержит ротор, выполненный с возможностью вращения внутри стационарного корпуса.

Изобретение относится к погружной трубе для выхода газового потока из циклонного сепаратора. Погружная труба содержит цилиндрическую стенку (2), собранную из отдельных сегментов (3), причем сегменты (3) расположены как минимум в два ряда друг за другом, и подвеску, расположенную в верхнем конце погружной трубы (1), образованную от подвесных компонентов (5,7), которая проходит в кольцеобразной форме по окружности погружной трубы (1) и служит для подвески погружной трубы (1), и кольцеобразную нижнюю грань, расположенную на нижнем конце погружной трубы (1), образованную от конечных компонентов (8,9).

Группа изобретений относится к области центробежных сепараторов для очистки газа, содержащего жидкие загрязнения, в частности к очистке газов картера двигателя внутреннего сгорания от частиц масла.

Группа изобретений относится к устройствам и способу разделения компонентов биологических жидкостей и может быть использовано в биотехнологии, для препаративных целей в промышленности, в лабораторной или исследовательской практике, в частности для отделения осадка при центрифугировании с непрерывной подачей биологической жидкости для разделения.

Группа изобретений относится к центрифуге для держателя образца, центрифугирующему аппарату, содержащему центрифугу для держателя образца, и способу применения центрифуги.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для сепарации газа, нефти и воды. Центробежный сепаратор для разделения газа и несмешивающихся жидкостей с различной плотностью с использованием кинетической энергии перекачиваемого продукта содержит входной патрубок, неподвижный корпус, устройство закручивания потока смеси жидкостей, механический разделитель потока и выгружающий аппарат с непрерывной выгрузкой.

Изобретение относится к центробежным устройствам, а также к роторам центробежных устройств, предназначенным для разделения жидких смесей под действием центробежных сил способом фильтрования, и может быть использовано в непрерывных технологиях очистки, осушения и промывки в химической, горной, металлургической и пищевой отраслях промышленности.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано для выделения твердой фазы из расплавленных металлов. .

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к разделению неоднородных суспензий фильтрованием в поле центробежных сил в металлургии вторичных металлов. Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия содержит ротор с фильтром, состоящим из двух конусообразных тарелей, соединенных большими основаниями с образованием фильтрующей щели, привод вращения ротора, механизмы опускания и размыкания тарелей, сборники фильтрата и осадка. Сборник жидкого металла из сдвоенного конуса свободно вставлен в корпус в зоне фильтрации. Верхняя тарель меньшим основанием плотно соединена с фланцем загрузочного стакана с окнами в стенке. Сборник твердого осадка вставлен в корпус в зону разгрузки. Технический результат: повышение эффективности по разделению плотных суспензий. 2 ил.

Наверх