Колонный аппарат

Колонный аппарат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

««366625

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0102.77 (21) 2450848/23.-26 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 300980.Бюллетень Мо 36

Дата опубликования описания 300980 (51) М. Кл.

В 01 J 4/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (5Ç) ДК 66. 015. ,23. 05 {088. 8) (72) Авторы изобретения

В.П.Кривошея, Н.Н.Токарев, В.И, Вялков и В.А.Толкачев (71) Заявитель (54) КОЛОННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к области процессов и аппаратов, которые применяются в химической технологии и гид-. рометаллургии, и может использоваться для загрузки пульп, преимуществен- 5 но полидисперсных, в колонные аппараты (например,в процессах выщелачивания, сгущения, промывки осадков и т.п.).

Известны загрузочные устройства 1 пульпы в колонный аппарат в виде одного штуцера 1т11.

Найболее близким по своей техничес кой сущности к изобретению является загрузочное устройство пульпы в сгу- 15 ститель, выполненное в виде ссосно установленных концентрических перегот опок, верхние кромки которьх под. и>:.гы над зеркалом сгустителя,а нижние кромки наружной и средней перегородокЩ дходятся на одном уровне, под центе альной перегородкой установлена успокоительная решетка (2).

Недостаток известного загрузочного устройства состоит в том, что при 5, и:;пользовании его в колонном аппарате, где скорость восходящего потока жидкой фазы значительно выше, чем в сгустителе, и составляет 0,5-4,5 м/ч, не всегда можно достигнуть высокой 3Q

"тепени осветления жицкой фазы вследствие выноса наиболее мелких взвесей.

В известном загрузочном устройстве не представляется возможным также осуществить раздельный вывод маточного раствора исходной пульпы и взаимодействующей с ней жидкой фазы, что ,является черезвычайно важной задачей, которая часто возникает, например, при проведейии -процесса отмывки растворимых веществ от осадков (маточный раствор исходной пульпы поступает на дальнейшую переработку, а промывной раствор напрявляется íà операцию выщелачивания). Поддержание заданного уровня сгущенного продукта под известным загрузочным устройством представляет собой сложную задачу, так как граница раздела твердой и жидкой фаз во многих случаях не является резкой и для ее определения используются сложные дорогие приборы, например, с радиоактивными датчиками.

Целью изобретения является создание загрузочного устройства пульпы, которое обеспечивает повышение качества осветления жидкой фазы и дает возможность осуществить раздельный вывод части маточного раствора ис7ббб25

2$

4О

4$

И

45 ходной пульпы и взаимодействующей с ней жидкости, а также испольэовать его для регулирования подачи материала в технологический аппарат при помощи простейших средств автоматизации.

Укаэанная цель достигается тем, .Что нижние кромки концентрических стаканов расположены йа разных уровнях, при этом нижняя кромка среднего стакана поднята относительно нижней кромки наружного стакана на высоту не менее четверти расстояния от нижней кромки наружного стакана до уровня переливной кромки, трубопровод для вывода маточного раствора врезан в стенку наружного стакана выше уровня переливной кромки, а успокоительная решетка установлена в среднем стакане, при этом нижняя кромка внутреннего стакана расположена над сеткой.

В предлагаемом загрузочном устройстве, состоящем из трех соосно установленных концентрических стаканов, нижняя кромка наружного стакана погружена в технологический аппарат до уровня сгущенной твердой фазы, а нижняя кромка среднего стакана поднята

Относительно нижней кромки наружного стакана, что приводит к образованию в этом пространстве затвора из наиболее быстро оседающих крупных фракций твердой фазы., препятствующего непосредственному выходу мелкой взвеси из загрузочного устройства в кольцевое пространство между наружным стаканом и стенками отстойной зоны аппарата. Наличие этого затвора создает услония для подъема уровня маточного раствора с некоторым количеством взвесей в пространстве между средним и наружным стаканами над зеркалом ап+ парата, н результате чего маточный . раствор выводится через трубопровод, врезанный в стенку наружного стакана, Заданный уровень слоя твердой фазы в аппарате удерживается автоматически, если в загрузочном устройстве существует упомянутый выше затвор, поэтому задача регулирования уровней сгущенной твердой фазы в аппарате сведена к поддержанию затворного слоя в загрузочном устройстве. Наличие затвора в загрузочном устройстве определяется по уровню пульпы в среднем стакане: если затвор перекрывает выход пульпы из среднего стакана, то уровень в нем поднимается, а если уровень сгущенного продукта в затворе снижается и открывает проход иэ полости среднего стакана в полость между стенками среднего и наружного стаканов, то уровень пульпы в среднем стакане снижается. Следовательно, для регулирования уровня или производительности аппарата возможно применить простейшие датчики, например электролитические, пьеэометрические, попланковые и т.д.

На фиг. 1 изображен колонный аппарат, общий нид; на фиг. 2 - график влияния величины соотношения диаметрон аппарата, наружного и среднего концентрических стаканов на содержание. нэвесей н сливе в процессе промыв ки шлака ванадия при расстоянии меж-ду нижними кромками наружного и сред- него стаканов, равном 0,3 части высоты, определяемой расстоянием от переливной кромки аппарата до нижней кромки наружного стакана (а — отношение диаметра среднего стакана к диаМетру аппарата равно 0,1; б - то же

6,3; в — то же — 0,15; r — то же

0,2. 4н . — диаметр наружного концентрического стакана, d><- диаметр аппарата); на фиг. 3 — то же н процессе промывки речного песка (обозначения кривых и условия проведения опытон аналогичны показанным на фиг. 2); на фиг. 4 — график влияния расстояния между нижними кромками наружного и среднего стаканов на содержание нэвесей в сливе при соотношении диаметрон аппарата, наружного и среднего стаканов, равном 1:0,4:0,2 (д — промывка ванадия, e — промывка речного песка, Н - расстояние между нижними кромками наружного и среднего стаканов, Н - расстояние между нижней кромкой наружного стакана и плоскостью, н которой находится переливная кромка аппарата).

Загрузочное устройство состоит из т ех цилиндрических соосно установенных стаканов 1-3: внутреннего, среднего и наружного. В стенку наруж ного стакана врезан трубопровод 4 для вывода маточного раствора. В сред нем стакане имеется аварийный перелив+ ной трубопровод 5.. В верхней полости среднего стакана установлены сигнали заторы 8 уровня, которые-используются для управления выгрузкой твердой фазы иэ технологического аппарата.

Под внутренним стаканом расположена успокоительная решетка 7. Средний стакан для удобства подбора оптимальной высоты затворного слоя выполнен подвижным в осевом направлении и закреплен фиксатором 8.

Загрузочное устройство работает следующим образом.

Исходная твердая фаза с пульпой поступает через внутренний стакан 1 на успокоительную решетку 7 и заполняет рабочую зону аппарата. Навстречу твердому материалу движется жидкая фаза, которая выводится из колон- ного аппарата через кольцевой зазор между стенками наружного стакана и отстойной зоны технологического аппарата. По мере поступления пульпы н аппарат наиболее. крупные фракции заполняют пространство в нижней части наружного стакана, а затем и сред5

766625 него. Если уровень материала поднимается выше отметки y,íanðèìåð до отметки у, то уровень пульпы в пространстве A среднего стакана быстро поднимается выше и достигнет отметки у . В этом случае срабатывает верхний сигналиэатор, который подает команду на открывание клапана выгрузки отработанной твердой фазы иэ технологического аппарата. Когда уровень твердого материала понижается до отметки у, пульпа из пространства A l0 поступает в пространство Б, вследствие чего уровень пульпы в полости среднего стакана снижается до бтметки у . Из .пространства Б пульпа, содержащая определенное количество вэве-1$ сей, по трубопроводу 4 выводится иэ технологического аппарата. При снижении уровня пульпы до отметки у контакт сигнализатора нижнего уровня размыкается, подавая команду на прекра- щ щение выгрузки иэ аппарата или на уменьшение ее интенсивности по сравнению с величиной непрерывной подачи материала в загрузочное устройст= во. При этом уровень твердой фазы в загрузочном устройстве будет повышаться и как только твердый материал нач нет накапливаться в полости среднего стакана уровень пульпы в нем резко возрастет, снова сработает сигнализатор верхнего уровня, и процесс регу- З0 лирования повторится. Следовательно, для управления работой технологическо го аппарата примерно позиционное регулирование, которое осуществляется .наиболее простыми средствами автоматики.

Затвор, который удерживается в нижней части наружного стакана, препятствует проникновению мелкодисперсных взвесей иэ пространства Б в про- 4Р странство В (отстойную зону аппарата). Под действием напора (за. счет разности уровней в рстранствах E: и

В) часть маточного раствора фильтруется, проходя через затворный слой 4 между отметками у и у, мелкие фракции при этом задерживаются и транспортируются движущимся слоем твердой фазы к разгрузочному штуцеру технологического аппарата. Маточный раствор ® поднимающийся выше отметки у>, пере-, ливается через переливную кромку 9 аппарата и выводится из него по трубопроводу 10.

Пример. Загрузочное устройство подобного типа было испытано в промышленных условиях в аппарате диаметром 1,5 м и высотой 8 м на операции промывки шлака ванадия водой.

Твердая фаза пульпы .имела следующий гранулометрический состав; щ м +Q -ОЛ+фб об+01 -01+0,Об -О)06 Ир 2,4 О,б Зб 5 40,7.

При использовании известного загрузочного устройства, включающего

"истему трех стаканов, кромки которых д опущены до одного и того же уровня, содержание вэвесей в промывном растворе колебалось в среднем от 2 до 5 г/л, что приводило к значительным потерям ценной твердой фазы. Для снижения потерь твердого потребовалось бы значительное уменьшение производительности аппарата. При этом возникли значительные трудности с регулированием уровня твердот.о материала в аппарате. так как пришлось разрабатывать нестандартный датчик измерителя уровня.

После того., как нижняя кромка среднего стакана была поднята относитель -, но нижней кромки наружного стакана на высоту 0,5 м, а нижняя кромка наружного стакана была установлена на отметке заданного уровня твердой фазы в колонне, содержание взвесей при тех же расходах пульпы и промывной воды уменьшилось до 0,1 г/л, т.е. в 20-50 раэ. При этом наиболее крупные песковые фракции создавали надежный затвор, улавливающий мелкие взвеси. При наличии песка в, стакане разность уровней пульпы в среднем и наружном стаканах достигала 400 мм, что позволило установить в полость среднего стакана простые электрические сигналиэаторы уровня, сигналы которых использовались для управления клапаном выгрузки твердой фазы из аппарата. Испытания пока" зали, что для ряда полидисперсных пульп оптимальная высота подъема нижней кромки среднего стакана относите— льно нижней кромки наружного стакана составляет 0,4-0,7 м (см. таблицу) и колеблется в зависимости от плотности твердой фазы, плотности пульпы и гранулометрического состава твердого, Соотношение диаметров корпуса аппарата, наружного и среднего стаканов загрузочного устройства в испытанном аппарате составляло 1:0,4. ф,.3, На фиг. 2 и 3 видно, что при даннЦм. .соотношении диаметров достигаются oII тимальные результаты осветления.

Оптимальное расстояние между нижними кромками наружного и среднего стаканов,при котором получается ми-, нимальйое содержание вэвесей в верхнем сливе, определено путем перемещения среднего стакана относительно наружного. Результаты экспериметна йредставлены на фиг. 4.

На фиг. 4 показано, что минимальное содержание взвесей в сливе достигается при вполне определенном расстоянии между кромками стаканов, которое составляет не менее четверти части высоты, определяемой расстоянием от. нижней кромки наружного стакана.до плоскости, в которой расположена переливная кромка аппарата. Очевидно, что при расстояниях, меньших указанных, ухудшается задерживающая способность слоя. Подобные результаты

766625 были полученны и при испытании промыш- на операции промывки твердой фазы„ ленного аппарата диаметром 1,5 м. отмывки растворимых веществ от осадВ таблице дано влияние высоты подь- ка, в процессах сорбции, выщелачиваема нижней кромки среднего .стакана. ния. В ряде случаев раздельный вывод над уровнем нижней кромки наружного маточного раствора исходной„.пульпы стакана загрузочного устройства на . и взаимодействующей с ней жйдкастью содержание вэвесей в верхнем сливе. позволит упростить аппаратурное сфор»

Использование подобных загрузоч- мление технологических процессов. Авных устройств для ввода полидисперс- томатиэация технологических аппараных пульп в колонные аппараты позво- тов, оснащенных предлагаемыми эагруляет существенно уменьшить содержа- ® зочными устройствами, достигается при иие взвесей в жидкой фазе, например, помощи простых, дешевых приборов, г ° »

Содержание вэвесей, г/л

Тип пульпы, нагрузка по тверВысота подъема кромки стакана, м парат 0,2 0,3 .0,4 0,5 0,6 0,7

Шлак ванадия, операция промывки водой, нагрузка

50 т/м сутки

0,5 0,2 0,1 0,097 0,095

1,0

Песок речной с содержанием класса +0,16 "18% нагрузка 35 т/м сутки

0,6 0,21 0,13 0,125 0,120..

1,5

Источники информации, принятые во. внимание при экспертизе. 1. Заявка Великобритании Р 1303067 кл. В 03 В 3/34, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9. 227226, кл. В 03 В 5/62. 1967.

Формула изобретения

1. Колонный аппарат, содержащий успокоительную решетку, трубопровод для вывода маточного раствора и устройство для загрузки пульпы, выполненное в виде соосно установленных концентрических наружного, среднего .и внутреннего стаканов,,смонтированных в месте расположения переливной кромки аппарата, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения ка- 40 чества осветления жидкой фазы и обес- . печения раздельного вывода части маточного раствора исходной пульпы и взаимодействующей с ней жидкости, а также упрощения регулирования технологического процесса, нижние кромки концентрических стаканов расположены на разных уровнях, при этом ниж-. няя кромка среднего стакана поднята относительно нижней кромки наружно- о го стакана на высоту не менее четверти расстояния от нижней кромки на». ружного стакана до уровня переливной кромки, трубопровод для Вывода маточного раствора врезан в стенку наружного стакана выше уровня перелив -. ной кромки, а успокоительная решетка установлена в среднем стакане, при этом нижняя кромка внутреннего отака на расположена над сеткой.

2. Колонный аппарат по п. 1, о т.— л и ч а ю шийся тем,что соотноше-.. ние диаметров колонного аппарата, на ружного и среднего концентрических стаканов составляют соответственно

130,4:0,2.

3. Колонный аппарат по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что средний концентрический стакан установлен с воэможностью перемещения в осевом, продольном направлении относительно наружного стакана.

1а..s

Ф °

766625

Уив. Л

Иl ) Составитель Л.Горяйнова

Редактор Е.Пилипенко Техред h1,Рейвес

Корректор Ю.Макаренко

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7040/4 Тираж 809

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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