Колонный аппарат

кли ен тСоюз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 0102.77 (21) 2450848/23,-26с присоединением заявки МВ(51) М. Кл.3 В 01 1 4/00 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий(54) КОЛОННЫЙ АППАРАТ Изобретение относится к области процессов и аппаратов, которые приме. няются в химической технологии и гидрометаллургии, и может использоваться для загрузки пульп, преимущественно полидисперсных, в колонные аппараты (например,в процессах выщелачивания, сгущения, промывки осадков и т.п.).Известны загрузочные устройства 11пульпы в колонный аппарат в виде одного штуцера 111.Найболее близким по своей технической сущности к изобретению являетсязагрузочное устройство пульпы в сгу ститель, выполненное в виде ссосно установленных концентрических переготопок, верхние кромки которьх под. и:.ты над зеркалом сгустителя,а нижниекромки наружной и средней перегородок 20дходятся на одном уровне, под центе альной перегородкой установлена успокоительная решетка (2).Недостаток известного загрузочного устройства состоит в том, что при 5и:;пользовании его в колонном аппарате, где скорость восходящего потока жидкой фазы значительно выше, чем всгустителе, и составляет 0,5-4,5 м/ч, не всегда можно достигнуть высокой З 0 2"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 чрезвычайно важной задачей, котораячасто возникает, например, при проведейии процесса отмывки растворимыхвеществ от осадков (маточный раствор исходной пульпы поступает на дальнейшую переработку, а промывной раствор напрявляется на 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 ис15 20 25 30 35 4 О 45 50 И 60 45 ходной пульпы и взаимодействующей сней жидкости, а также испольэоватьего для регулирования подачи материала в технологический аппарат при помощи простейших средстн автоматизации,Укаэанная цель достигается тем,.Что нижние кромки концентрическихстаканов расположены йа разных уровнях, при этом нижняя кромка среднегостакана поднята относительно нижнейкромки наружного стакана на высотуне менее четверти расстояния от нижней кромки наружного стакана до уровня переливной кромки, трубопроводдля вывода маточного раствора врезанв стенку наружного стакана выше уровня переливной кромки, а успокоительная решетка установлена в среднемстакане, 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 доуровня сгущенной твердой фазы, а нижняя кромка среднего стакана поднятаОтносительно нижней кромки наружногостакана, что приводит к образованиюв этом пространстве затвора из наиболее быстро оседающих крупных Фракций твердой фазы., препятствующего непосредственному выходу мелкой взвесииз 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 количествомвзвесей н пространстве между средними наружным стаканами над зеркалом ап+парата, н результате чего маточный .раствор выводится через трубопровод,врезанный в стенку наружного стакана,Заданный уровень слоя твердой Фазыв аппарате удерживается автоматически, если в загрузочном устройствесуществует упомянутый выше затвор, поэтому задача регулированияуровней сгущенной твердой фазыв аппарате сведена к поддержаниюзатворного слоя в загрузочномустройстве. Наличие затвора взагрузочном устройстве определяетсяпо уровню пульпы в среднем стакане:если затвор перекрывает выход пульпыиз среднего стакана, то уровень внем поднимается, а если уровень сгущенного продукта в затворе снижаетсяи открывает проход иэ полости среднего стакана в полость между стенками среднего и наружного стаканов, тоуровень пульпы в среднем стакане снижается. Следовательно, для регулирования уровня или производительностиаппарата возможно применить простейшие датчики, например электролитические, пьеэометрические, попланконые и т.д,На фиг. 1 изображен колонный аппарат, общий нид; на фиг, 2 - график нлияния величины соотношения диаметрон аппарата, наружного и среднего концентрических стаканов на содержание.нэвесей н сливе н 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 же6,3; в - то же - 0,15; г - то же0,2. 4 н . - диаметр наружного концентрического стакана, д,н- диаметр ап"парата); на фиг. 3 - то же н процессе промывки речного песка (обозначениякривых и условия проведения о ытонаналогичны показанным на фиг. 2); наФиг. 4 - график влияния расстояниямежду нижними кромками наружного исреднего стаканов на содержание нэвесей в сливе при соотношении диаметрон аппарата, наружного и среднегостаканов, равном 1:0,4:0,2 (д - промывка ванадия, е - промывка речногопеска, Н - расстояние между нижнимикромками наружного и среднего стаканон, Но - расстояние между нижнейкромкой наружного стакана и плоскостью, н которой находится переливнаякромка аппарата),Загрузочное устройство состоит изт ех цилиндрических соосно установенных стаканов 1-3: внутреннего,среднего и наружного. В стенку наружного стакана врезан трубопровод 4для вывода маточного раствора. В среднем стакане имеется аварийный перелив+ной трубопровод 5,. В верхней полостисреднего стакана установлены сигнализаторы 8 уровня, которые используются для управления выгрузкой твердойфазы иэ технологического аппарата.Под внутренним стаканом расположенауспокоительная решетка 7. Среднийстакан для удобства подбора оптимальной высоты затворного слоя выполненподвижным в осевом направлении и закреплен Фиксатором 8.Загрузочное устройство работаетследующим образом.Исходная твердая фаза с пульпойпоступает через внутренний стакан 1на успокоительную решетку 7 и заполняет рабочую зону аппарата. Навстречу твердому материалу движется жидкая фаза, которая выводится из колон-ного аппарата через кольцевой зазормежду стенками наружного стакана иотстойной зоны технологического аппарата. По мере поступления пульпы наппарат наиболее. крупные Фракции заполняют пространство в нижней частинаружного стакана, а затем и сред 5 766625него. Если уровень материала поднимается выше отметки у,например до отметки у, то уровень пульпы в пространстве А 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 5., пульпа из пространства А О поступает в пространство Б, вследствие чего уровень пульпы в полости среднего стакана снижается до бтметки у . Из .пространства Б пульпа, содержащая определенное количество вэвесей, по трубопроводу 4 выводится иэ технологического аппарата. При снижении уровня пульпы до отметки у контакт сигнализатора нижнего уровня размыкается, подавая команду на прекра 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- З 0 лирования повторится. Следовательно, для управления работой технологическо.го аппарата примерно позиционное регулирование, которое осуществляется,наиболее простыми средствами автоматики,Затвор, который удерживается внижней части наружногостакана, препятствует проникновению мелкодисперсных взвесей иэ пространства Б в пространство В (отстойную зону аппарата). Под действием напора (за. счетразности уровней в арстранствах Г иВ) часть маточного раствора фильтруется, проходя через затворный слой 45между отметками у и у 6, мелкие фракции при этом задерживаются и транспортируются движущимся слоем твердойфазы к разгрузочному штуцеру технологического аппарата. Маточный растворподнимающийся выше отметки у, пере-,ливается через переливную кромку 9аппарата и выводится из него по трубопроводу 10.П р и м е р. Загрузочное устройст-.во подобного типа было испытано впромышленных условиях в аппарате диаметром 1,5 м и высотой 8 мна операции промывки шлака ванадия водой.Твердая фаза пульпы .имела следующий гранулометрический состав;щмм С 2 -ОД+0,16 0,1 б+Ц 1 0,1+0,Об ОэОбЖ И, г,4 О,б Зб, ж,.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 потерямценной твердой фазы. Для снижения потерь твердого потребовалось бы значительное уменьшение производительностиаппарата. При этом возникли значительные трудности с регулированиемуровня твердот.о материала в аппаратетак как пришлось разрабатывать нестандартный датчик измерителя уровня.После тога, как нижняя кромка среднего стакана была поднята относитель -,но нижней кромки наружного стаканана 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 стаканасоставляет 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,З, На фиг. 2 и 3 видно, что при даннЦм .соотношении диаметров достигаются .оптимальные результаты осветления.Оптимальное расстояние между нижними кромками наружного и среднего стаканов,при котором получается ми-, нимальное 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 результаты766625 были полученны и при испытании промыш- на операции промывки твердой фазы ленного аппарата диаметром1,5 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 з и взаимодействующей с ней жйдкастью содержание вэвесей в верхнем сливе. позволит упростить аппаратурное сфорИспользование 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,геСодержание 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 промывкиводой, нагрузка50 т/м сутки 0,5 0,2 0,1 0,097 0,095 1,0 Песок речной ссодержанием класса +0,16 -18нагрузка 35 т/мсутки 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 изобретения1. 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 стакановсмонтированных в месте расположения переливной кромки аппарата, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения ка 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 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 нр расположена над сеткой.2, Колонный аппарат по п. 1, о т. - л и ч а ю щ и й с я тем,что соотноше;, иие диаметров колонного аппарата, на ружного и среднего концентрических стаканов составляют соответственно 1:0,4;0,23, Колонный аппарат по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что средний концентрический стакан установлен с воэможностью перемещения в осевом, продольном направлении относительно наружного стакана.Эака 9комитета ССи открытийушская наб., д,ПодписСР илиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектна 7040/4 ВНИИПИпо 113035.,Тираж 8 сударственного лам изобретени осква, Ж, Р