Реакционный аппарат

.СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3/02; С 22 В 59 00 ОБРЕТЕ ТЕЛЬСТ пре Руд- илиюа не тли.ч аолки снабжеГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ(56) 1. Патент США Р 2508884, кл. 23-283, опубли к.1950.2, Патент СИА Р 2570 460, кл. 23-283, опублик. 1951. (54) (57) 1, РЕАКЦИОННЫЙ АППАРАТ, имущественно для вскрытия руд и ных концентратов расплавом солей щелочей, включающий вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода фаэ, в котором установлены зигзагообразно наклонные полки, при этом верхняя полка соединена с желобом для перелива жидкости тонким слоем, а конец каждой полки имеет сливной носок, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса эа счет перемешивания фаз и обеспечения работы с агрессивными средами при высоких температурах, участок полки,прилегающий к сливному носку, ныполнен отогнутым с образованием тупого угла с днищем полки, а конец полки выполнен отогнутым также под тупым углом и с вертикально вытянутым участком, причем сливной носок каж- дой полки установлен на уровне линии перехода днища этой полки в отогнуты конец и выше линии перехода нижележа щей полки в вертикальный участок,2, Аппарат по п,1, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что угол между при легающим к сливному носку участком и днищем полки составляет 140-168 д.3. Аппарат по и 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что угол между днищем и отогнутым концом полки составляет 107-1284, Аппарат по п.1, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что высота отогнутого конца .верхней полки в 2-3 раза превышает аналоичную высоту осталь ных полок.5. Аппарат по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что полки выпол ны съемными.6. Аппарат по п.1, оющий ся тегл, чтопны бортами.Изобретение относится к металлургии редкоземельных металлов, предпочтительно к аппаратам для вскрытия руд и рудных концентратов расплавом солей,или щелочей.Известен аппарат колонного типа для взаимодействия твердого материала и жидкости, содержащий корпус с расположенными внутри него зигзагообразно наклонными полками, прикрепленными к стенкам корпуса, к которым 10 снаружи прикреплены вибраторы. ТвердЫЙ материал из бункера поступает на верхнюю полку и за счет вибрации о нарастающей скоростью движется вниз, при этом сверху через патрубок вво дится жидкость, а снизу подается газ. Преимуществом данного аппарата является отсутствие движущихся частей внутри него 1.Недостатком этого аппарата являет-о ся неравномерность распределения жидкой фазы по сечению полки и вследствие этого слабый контакт фаэ.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аппарат 5 колон ного типа для вз аимодейст вия жидкости . с газ ом, содержащий вертикальный корпус, патрубки ввода и вывода черного щелока, патрубки ввода и вывода воздуха для окисления, размещенные в корпусе зигзагообразно наклонные полки, прикрепленные неподвижно или шарнирно к стенкам аппарата. Верхняя полка присоединена к желобу, расположенному поперек аппарата и служащему для приема жидкости и рас пределения ее тонкой непрерйвной пленкой по всей поверхности полки. Нижний конец каждой полки слегка изогнут вниз,:образуя сливной носок, отделенный от нижележащей полки не большим зазором. Посередине каждой полки для прохода воздуха выгнут обратный желоб. Аппарат обеспечивает равномерное распределение жидкой фазы по всей ширине полки 2,Недостатком известного аппарата является невоэмсвность иапольэования данной конструкции для взаимодействия жидкости с твердым материалом иэ-за отсутствия перемешивания фаэ, что необходимо для интенсификации протекающего процесса.Кроме того, иэ-за контакта полок со стенками аппарата и невозможности 55 осмотра и выборочной замены полок .при их коррозионных повреждениях аппарат не пригоден для работы с сильно агрессивными средами при высоких .температурах. 60Целью изобретения является интенсификация процесса за счет перемешивания фаз и обеспечения работы с агрессивными средами при высоких температурах.65 Цель достигается тем, что в реакционном аппарате, преимущественно для вскрытия руд и рудных концентратов расплавом солей или щелочей, включающем вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода фаз, в котором установлены зигзагообразно наклонные полки, при этом верхняя полка соединена с желобом для перелива жидкости тонким слоем, а конец каждой полки имеет сливной носок, участок полки, прилегающей к сливному носку выполнен отогнутым с образованием тупого угла с днищем полки, а конец полки выполнен отогнутым также под тупым углом и с вертикально вытянутым участком, причем сливной носок каждой полки установлен на уровне линии перехода днища этой полки в отогнутый конец и выше линии перехода нижележащей полки в вертикальный участокПричем угол между прилегающим к сливному носку участком и днищем пол- . ки составляет 140-1 б 8. Угол между днищем и отогнутым концом полки составляет 107-128При этом высота отогнутого конца верхней полки в 2-3 раза превышает аналогичную высоту:остальных полок.Причем полки выполнены съемными.Кроме того, полки снабжены бортамиНа фиг.1 изображен аппарат для вскрытия руд и рудных концентратов, разрез; на фиг.2 - полка, Разрез в увеличенном масштабе); на фиг,З - то же, в .аксонометрии.Угол между прилегающим к сливному носку участком и днищем полки образу" ет зону смешения. Чем меньше этот угол, тем лучше условия для динамики потока, так как, ударяясь, он завихряется и, перемешивая, перемещает несконтактированный осадок. С другой стороны, уменьшение этого угла неизбежно ведет к образованию застойных зон и зарастанию полки в месте перегиба.Минимальный угол 140 определен из условия наиболее допустимой высоты слоя жидкости в зоне смешения и возможности перемещения нескойтактированного. осадка без застойных зон. Такой угол целесообразно использовать при большом избытке, расплава относительно концентрата. Максимальный угол 168 отвечает условию минимально до" пустимой высотыслоя жидкости в зоне смещения, необходимой для протекания реакции, и определяет тот порог, который позволяет наблюдать перемешивание компонентов в зоне смешения,Угол между днищем и вторым отогнутым концом полки образУет плоскость разгона. Именно с угла в 107 обеспечивается наилучшим образом подача концентрата в движущийся поток расплава в начальной стадии его пути наплоскости разгона, что способствует их совместному движению к зоне смешения и отсутствию зарастания днища полки.Иаксймальный угол 128 ф. сообщает потоку зту минимальную энергию,которая необходима для перемешивания и сдвига осадка на нижележащую полку.При увеличении этого угла для придания потоку необходимой энергии необ-. 10ходимо увеличить межполочное расстояние, что ведет к увеличению высоты аппарата, а также, создать значительный избыток жидкой фазы,Высота плоокости разгона верхнейполки определяется необходимым путемразгона. расплава и минимальной высо- той полки.Верхняя полка находится в сажх тяжелых условйях, поскольку на ней происходит энергетизацня потока рас, плава и в основном вскрытие концент.рата.На нижележащих полках пронсхсдит довскрытие концентрата, энергия необходима только для перемещения сплава на следующую полку, Поэтому высота. верхней попки должна превышать высоту нижних полок,Для минимального, угла наклона плоскости разгона (107) при незначйтельном избытке расплава необходимо, чтобы, высота. плоскости разгона верхней полки составляла не менее трех высот плоскости разгона обычной полки, а для максимального. угла - . З 5 (128) и при значительном избытке расплава. достаточно,:чтобы высота плоскости разгона верхней полки равнялась двум высотам обычной полки.Выполнение полок съемными и с бор тами обеспечивает воэзюжность выборочной замены полок при их коррозионных повреждениях., кроме того, отогнутые вверх борта полок с заколками предохраняют стенки корпусааппарата .45 от соприкосновения с агрессивной средой, что позволяет выполнить корпус из обычной стали и продлить срок его службы. Кроме того, наличие бортов у полок .позволяет проводить .работу в.ценном режиме по всему сечению потока, что ведет к более .полному вскры-. тию руд и рудных концентратов. Аппарат содержит вертикальный корпус 1 квадратного или прямоугольного 55 сечения.:.В нижней конической части 2 корпуса 1 расположен патрубок 3 длявыпуска готового плава. Сверху корпус1 закрыт крйакой 4, имеющей патрубки ввода расплава различных слоев нли щелочей - реагента 5 и руды или рудного концентрата 6, а также вентиля-. ционный патрубок 7 для отвода паров расплава реагента. Внутри корпуса 1на горизонтальных кронштейнах 8 установлены зигзагообразно наклонные полки 9-11. Верхняяполка 9 соединена верхним краем с желобом 12, расположенным поперек аппарата на всю ширину полки, при этом цвтрубок 5 ввсда расплава реагента введен в Желоб 12. Нижняя полка 11 выполнена укороченной с удлиненным сливным косном 13, установленным над патрубком 3 для слива готового плава. Одна из боковых стенок 14 корпуса 1 выполнена либо съемной, либо.открывакцейся для осмотра и замены или перестановки полок. Патрубок б ввода рудного концентрата связан с бункером 15 через секторный затвор 16.или транспортером при этом патрубок 6 имеет щелевидную Форму для равномерной подачи концент- . рата на всю ширину, верхней полКи 9. Корпус аппарата помещен в электро- печь 17Полки 10 Фиг.2 и 3 имеют днище 18 с углом наклона.к.горизонтали с 6О=2-8 и сливной носок 19,. соединенные завершающим участком 20 полки, отогнутым под углом 5 =10-30 ф. к горизон-. тали, т.е. угол между днищем 18 и участком 20 полки 10 всегда тупой.и составляет 140-168 ф. С другой стороны полка 10 имеет вертикальный участок 21, параллельный стенкам кОрпуса 1, при этом участок 22 полки 10, соед- няющнй днище 18 полки с вертикальным участком 21, установлен под угломэ"= =15-30 к вертикали, т.в. угол между днищем 18 и участком 22 всегда тупой и составляет 107-128, Сливной носок 19 полки 10 расположенна уровне линии перехода днища этой полки в наклонный участок. Таким образом, каждаяполка 10 имеет эащитнув плос" кость - участок 21, не допускающий контакта сильно агрессивного плава со стенкой корпуса 1, плоскость раз- . гона расплава реагейта - участок 22 и зону интенсивного контакта и перемешивания расплава и.рудного концентрата, заключенную между днищем 18 и " участком 20. Каждая полка 10 имввт боковые борта 23 с закрвпками 24, прилегающими к вертикальному участку, 21 и отогнутыми наружу под углом 6 фО=2-4 , для исключения контакта боковых стенок с расплавом, а также, для беспрепятственного монтажа и съема полок 10.Верхний край бортОв расположенвыше слоя пены на полках. Каждая.нара зигзагообразно установленных попой 10 установлена так, что сливной носок 19 вышежелащей полки размещен выше линии перехода вертикального участ ка 21 в наклонный участок 22 нижвлежащей полки для увеличения пути разгона расплава реагента и накопления потоком энергии. С этой.жв целью высота плоскости разгона верхней полки 9 в 2-3 раза превышает аналогичнуювысоту полок 10, Выбор оптимальных углов профиля полки 10 и расстояния между соседними полками определяет минимальные габариты аппарата, наилучший режим протекания процесса с его интенсивным перемешиванием и пе ремещением не -контактированного осадка концентрата с попки на полку до получения на нижней полке 11 готового плава " полностью прореагировавшего продукта. 10Полки 9-11 аппарата изготовлены из более коррозионно-стойкого материала, например никеля, железа, плакированного цирконием, или специальной керамики, чем корйус 1, что ведет к удешевлению аппарата. Аппарат вскрытия руд и рудных концентратов расплавом реагента работает следующим образом. 2 ОРасплав реагента при 600-1300 из плавильной печи через патрубок 5 поступает на желоб 12 верхней полки 9, а рудный концентрат одновременно иэ бункера 15 через секторный затвор 16 (или .по транспортеру) по патрубку 6 подают на верхнюю полку 9Расплав из желоба 12 непрерывным потоком по всей ширине полки, захватывая концентрат и разгоняясь на плоскости разгона 2230 поступает в зону смешения, где начинается процесс вскрытия, Зона смешива- ния, задаваемая профилем полки, определяет высоту слоя жидкости, необходимую для проведения процесса вскрытия. Энергия падающего потока расходуется на перемещение (сдвигание) из зоны смешения несконтактироваино-го рудногоконцентрата и плава на нижележащую пблку, а также на интенсивное перемешивание в зоне смешения эа счет соударений потока с перемещаемыми компонентами и возникакщего его завихрения. Далее на каждой ни жележащей полке протекает описанный выше процесс, только с уменьшением на каждой невскрытого осадка так, что на нижней полке,11 вся поступающая партия рудного концентрата переведена в плав.Готовый плав и избыток расплава через патрубок 3 поступает на гранулятор, Для поддержания постоянной температуры расплава реагента по всей высоте аппарата последний помещают в электропечь, имеющую несколько регулируемых эон обогрева. Образующиеся в процессе вскрытия пары реагента отводятся через боковые зазоры 25 между полками и стенками аппарата в вентиляционный патрубок 7.Предлагаемый аппарат позволяет без Применения каких-либо механических движущихся частей только эа счет профиля полок добиться интенсивного и полного вскрытия рудыи рудного концентрата расплавом реагента без забивания аппарата твердой фазой и обеспечить работу с агрессивной высокотемпературной средой, увеличить срок службы аппарата эа счет отделения полок от корпуса и выборочной их замены, уменьшить по сравнению с базовым вариантом расход. расплава реагента за счет полного контакта фаз в 2 раза, интенсифицировать процесс в 10-15 раэ, добиться более полного извлечения соединений из концентрата на 8-10..Эаказ ППП фПатент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 Фи 44/26 Тираж 62.7 ВНИИПИ Государствен по делам изобретен 113035, Москва, ЖПодписноеого комитета СССРй и открытийРаушская наб., д.