CN214514423U - 高压釜 - Google Patents

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Abstract

一种用于包括至少一种硫化物材料的浆状材料的压力氧化的高压釜。高压釜包括用于接收所述浆状材料的压力容器。压力容器包括一个接一个地水平地布置并且由一个或多个分隔件隔开的隔室。分隔件设置有上边缘或至少一个开口，其限定隔室中的浆状材料的液位。布置用于将含氧气体供给至压力容器中的入口。在隔室中的至少一个中布置用于搅拌浆状材料的搅拌器装置，其包括至少上部叶轮和下部叶轮，叶轮布置于竖直地布置的轴中。上部叶轮布置于隔室中的所述一个的中间位置上方的高度处，并且上部叶轮为向上泵送的轴流式叶轮或混流式叶轮。由此可以实现一种利用表面氧化的并且高度有效的高压釜。

Description

高压釜
技术领域
本实用新型涉及一种用于包括至少一种硫化物材料的浆状材料的压力氧化的高压釜。
背景技术
压力氧化(POX：Pressure oxidation)工艺是一种常见的湿法冶金工艺，在较高的温度和压力下进行所述工艺，以浸出含铁、镍、钴、锌或铜的各种硫化矿物。典型的加压浸出构造包含包括一个或多个搅拌器的多隔室水平罐，亦即高压釜(autoclave)。
浸出工艺需要大量的氧气，所述氧气通常被作为纯氧气体或富氧空气在搅拌器下方供给至所述罐的底部。以替代的方式，可以将气体供给通过搅拌器。
然而，关于高压釜以及浸出工艺的有效性仍然存在问题。
实用新型内容
从第一方面来看，可以提供一种用于包括至少一种硫化物材料的浆状材料的压力氧化的高压釜，所述高压釜包括用于接收所述浆状材料的压力容器，所述压力容器包括隔室，所述隔室一个接一个地水平地布置并且由一个或多个分隔件隔开，所述分隔件设置有上边缘或至少一个开口，所述上边缘或至少一个开口限定所述隔室中的所述浆状材料的液位，用于将含氧气体供给至所述压力容器中的入口，用于搅拌所述浆状材料并且布置于所述隔室中的至少一个中的搅拌器装置，所述搅拌器装置包括至少上部叶轮和下部叶轮，所述叶轮布置于竖直地布置的轴中，所述上部叶轮布置于所述隔室中的所述一个的中间位置上方的高度处，其中所述上部叶轮为向上泵送的轴流式叶轮或混流式叶轮。
由此可以实现一种利用表面氧化的并且高度有效的高压釜。与典型的高压釜设计相比，高压釜中的表面氧化的利用带来许多好处。
从另一个方面来看，可以提供一种用于包括至少一种硫化物材料的浆状材料的压力氧化的方法，所述方法包括：
-将所述浆状材料供给于压力容器中，
-所述压力容器包括隔室，所述隔室一个接一个地水平地布置并且由一个或多个分隔件隔开，
-将含氧气体供给至所述压力容器中，
-通过搅拌器装置搅拌所述浆状材料，所述装置包括上部叶轮和下部叶轮，所述叶轮布置于竖直地布置的轴中，
-所述上部叶轮布置于所述隔室的中间位置上方的高度处，其中所述方法进一步包括：
-通过所述上部叶轮向上泵送所述浆状材料。
由此可以实现更有效的方法。
在高压釜和方法的一个实施例中，所述上部叶轮与所述隔室中的至少一个中的所述浆状材料的液位的距离等于或小于所述上部叶轮的直径。优点在于，所述上部叶轮可以生成流动以在所述浆料的表面处快速地改变所述浆料。
在高压釜和方法的一个实施例中，所述上部叶轮与所述隔室中的至少一个中的所述浆状材料的液位的距离等于或小于所述上部叶轮的直径的0.5倍。优点在于，所述上部叶轮可以生成更有效的流动以在所述浆料的表面处快速地改变所述浆料。
在高压釜和方法的一个实施例中，所述上部叶轮与所述浆状材料的液位的距离等于或小于所述上部叶轮的直径的0.3倍。优点在于，所述上部叶轮可以生成进一步更有效的流动以在所述浆料的表面处快速地改变所述浆料。
在高压釜和方法的一个实施例中，所述上部叶轮与所述浆状材料的液位的距离等于或小于所述上部叶轮的直径的0.1倍。优点在于，可以避免所述浆状材料的飞溅。
在高压釜和方法的一个实施例中，所述上部叶轮为向上泵送的轴流式叶轮。优点在于，所述上部叶轮的能量被集中至所述浆料的表面，并且因此可以产生有效的流动以在所述浆料的表面处快速地改变所述浆料。
在一个实施例中，所述上部叶轮包括至少三个叶片。优点在于，所述叶轮可以生成有效的浆料流动。
在一个实施例中，所述上部叶轮的叶片与水平面成30°至40°的角度。优点在于，由所述上部叶轮所生成的流动被朝向所述浆料的表面向上引导。
在高压釜和方法的一个实施例中，所述下部叶轮为向下泵送的轴流式叶轮或混流式叶轮。优点在于，可以实现良好的固体悬浮以及溶解氧的快速混合。
在一个实施例中，所述下部叶轮为向下泵送的轴流式叶轮。优点在于，可以进一步促进固体悬浮以及溶解氧的快速混合。
在一个实施例中，所述下部叶轮布置于所述隔室中的所述至少一个的中间位置下方的高度处。优点在于，可以实现所述隔室中的整个体积的浆料的有效循环。
在一个实施例中，所述上部叶轮和所述下部叶轮附接至所述轴并且被布置成以相同的旋转速度旋转。优点在于，可以实现所述搅拌器装置的简单的结构。
在一个实施例中，所述上部叶轮的直径H为0.9×I-1.4×I，其中I 为所述下部叶轮的直径。优点在于，可以实现在某些浸出工艺中有利的流动模式。
在一个实施例中，所述上部叶轮具有的直径大于附接至同一轴的下部叶轮的直径。优点在于，可以提高氧气传递的效率。
在高压釜和方法的一个实施例中，所述气体入口被布置成将含氧气体供给于所述上部叶轮的水平位置中或上方。优点在于，由于隔室壁处的较高的流动速度，可以减少结垢。更进一步，可以降低所需的混合功率(甚至降低至典型的设计的大约1/5)。
在高压釜和方法的一个实施例中，所述气体入口被布置成将含氧气体供给至所述压力容器的、在所述浆状材料的液位上方的气相中。优点在于，使所述叶轮附近的气泡的存在最小化，并且因此可以改善整体混合性能，尤其是固体悬浮性能。另外，由于使在所述叶轮的表面上发生的气蚀最小化，可以降低叶轮磨损率。进一步，将不存在任何溢流问题或气体入口管堵塞。更进一步，由于使所述浆料中的气体滞留量最小化，可以增加连续操作中的固体颗粒的停留时间，并且气体入口系统更便宜并且更易于控制。
在高压釜和方法的一个实施例中，所述入口被布置成在所述浆状材料的液位下方将含氧气体供给于所述上部叶轮的水平位置中或上方。优点在于，可以限制所述叶轮附近的气泡的存在，并且因此可以改善整体混合性能，尤其是固体悬浮性能。另外，由于使在所述叶轮的表面上发生的气蚀最小化，可以降低叶轮磨损率。更进一步，由于所述浆料中的有限的气体滞留量，可以增加连续操作中的固体颗粒的停留时间。
在一个实施例中，所述气体入口被布置成将含氧气体供给至所述隔室中的第一个中。优点在于，刚刚供给于所述高压釜中的一部分浆料可以与新鲜气体反应。
在一个实施例中，所述压力容器为水平地布置的缸(cylinder)。优点在于，易于在这样的容器中进行压力氧化工艺，并且可以在其中构造多个隔室。
在一个实施例中，所述压力容器包括至少三个隔室。优点在于，由于改善停留时间的分配，可以实现浆料的完全的压力氧化。
在一个实施例中，所述高压釜在每个隔室中包括搅拌器装置。优点在于，可以在每个隔室中实现有效的氧化。
在一个实施例中，所述高压釜包括没有所述搅拌器装置的至少一个隔室。优点在于，可以降低所述高压釜的资本支出。
在一个实施例中，所述高压釜在所述隔室中的最后一个中包括第二类型的搅拌器装置。优点在于，可以优化所述高压釜的功能。
在一个实施例中，所述压力容的直径在1.5m-7m的范围内。
在一个实施例中，所述高压釜被用于浸出含铁的硫化物材料。
在一个实施例中，所述高压釜被用于浸出含镍的硫化物材料。
在一个实施例中，所述高压釜被用于浸出含钴的硫化物材料。
在一个实施例中，所述高压釜被用于浸出含锌的硫化物材料。
在一个实施例中，所述高压釜被用于浸出含铜的硫化物材料。
附图说明
在附图中更详细地描述示例说明本公开的某些实施例，其中：
图1为高压釜和方法的局部横截面的侧视示意图，
图2a、2b为上部叶轮的示意图，
图3a、3b为下部叶轮的示意图，
图4为另一个高压釜和方法的侧视示意图，以及
图5示出用于浆状材料的压力氧化的方法。
在附图中，为了清楚起见，简化地示出某些实施例。在图中，用相同的附图标记来标记相似的部件。
附图标记
1 压力容器
2a-d 隔室
3 分隔件
4 分隔件的上边缘
5 浆料入口
6a-d 搅拌器装置
7 上部叶轮
8 下部叶轮
9 轴
10 叶片
11 第二类型的搅拌器装置
12 马达单元
13 浆料排放部
14 气体排放部
15 气体入口
16 挡板
100 高压釜
201-204 方法步骤
A 叶片的角度
C 间隙
D 距离
G 气相
H 上部叶轮的直径
I 下部叶轮的直径
L 液位
M 隔室的中间位置
具体实施方式
图1为用于包括至少一种硫化物材料的浆状材料的压力氧化的高压釜和方法的局部横截面的侧视示意图。
高压釜100包括压力容器1，所述压力容器1为水平地布置的缸。压力容器1的直径通常在1.5m-7m的范围内。待氧化的浆状材料通过入口5供给于压力容器1中，而已氧化的浆料通过浆料排放通道13 被从压力容器移出。
应当注意的是，压力容器1可以包括用于控制压力容器1中的浆状材料的温度的加热装置或冷却元件或两者。
压力容器1包括至少两个隔室(在所示实施例中，四个)2a-2d，所述隔室2a-2d一个接一个地水平地布置并且由通常竖直地布置的分隔件或壁3隔开。分隔件3具有上边缘4或至少一个开口，所述上边缘4或至少一个开口限定隔室2a-2d中的浆状材料的液位L。通常，下一个隔室中的液位L低于前一个隔室中的液位L，如图1中所示。
在一个实施例中，一个或多个挡板16布置于隔室中的至少一个中。
高压釜100包括用于将含氧气体供给至压力容器1中的气体入口 15。所述气体可以为纯氧气体，富氧空气或包括氧气的另一种气体混合物。
搅拌器装置6a-6d被布置成用于搅拌所述浆状材料。在一个实施例(例如，如图1中所示的)中，在高压釜100的每个隔室2a-2d中存在搅拌器装置；然而，这并不总是必需的。
在一个实施例中，搅拌器装置6a-6d包括两个叶轮；上部叶轮7 和下部叶轮8，所述叶轮布置于竖直地布置的轴9中。在一个实施例中，上部叶轮7和下部叶轮8附接至轴9，并且被布置成以相同的旋转速度旋转。通过马达单元12使轴和叶轮旋转，所述马达单元12可以包括例如电动马达。在一个实施例中，马达单元12还包括用于提供马达与轴之间的传动比的传动装置。
在一个实施例中，上部叶轮7布置于隔室2a-2d的中间位置M上方的高度处。在一个实施例中，上部叶轮7与浆状材料的液位L的距离等于或小于所述上部叶轮的直径H。
在另一个实施例中，上部叶轮7与相对应的隔室2a-2d中的浆状材料的液位L的距离D等于或小于所述上部叶轮7的直径H的0.5倍。从上部叶轮的叶片的中间(在高度方向上)测量距离D。
在又一个实施例中，距离D等于或小于上部叶轮7的直径H的 0.3倍。在一个实施例中，距离D等于或大于上部叶轮的直径H的0.1 倍。
上部叶轮7的类型为向上泵送的轴流式叶轮或混流式叶轮。所谓向上泵送的混流式叶轮，在本文中是指生成沿多个方向的流动以及至少某些向上的流动的叶轮。向上泵送的轴流式叶轮意味着向上生成大致上所有的流动。
下部叶轮8布置于隔室2a-2d的中间位置M下方的高度处，并且布置于隔室的底部上方的间隙C处。从叶轮的叶片的中间(在高度方向上)测量间隙C。
可以自由地选择下部叶轮8的类型。在一个实施例中，下部叶轮 8为向下泵送的轴流式叶轮或混流式叶轮。向下泵送的轴流式叶轮意味着朝向底部生成大致上所有的流动。向下泵送的混流式叶轮是指朝向多个方向生成流动的叶轮，只要某些流动被朝向隔室的底部引导。
在一个实施例中，附接至同一轴9的上部和下部叶轮7、8具有相等的直径。然而，在另一个实施例中，叶轮具有不同的直径。在一个实施例中，上部叶轮7具有的直径H大于附接至同一轴9的下部叶轮 8的直径I，例如上部叶轮7的直径可以比下部叶轮8的直径大20％至30％。在另一个实施例中，下部叶轮具有的直径大于上部叶轮的直径。
根据一个方面，上部叶轮7的尺寸和设计被选择成使得上部叶轮 7能够以所述浆状材料的充分氧化所需的程度向气相G的边界提供浆状材料的循环。下部叶轮8的尺寸和设计被选择成使得它提供足够的流动以使浆状材料从隔室的底部向上循环，但是另一方面，优选地具有尽可能低的功耗。
在一个实施例中，搅拌器装置中的至少一个具有布置于上部叶轮 7与下部叶轮8之间的另外的叶轮(一个或多个)。
在一个实施例中，叶轮的位置存在变化，以使得上部叶轮7和/ 或下部叶轮8中的至少一个以不同于其它叶轮的方式沿轴9的轴向方向定位。例如，在图1中所示的实施例中，前一个隔室中的上部叶轮 7被布置成高于下一个隔室中的上部叶轮7，而所有下部叶轮8布置于同一水平高度上。因此，上部叶轮7与下部叶轮8之间的距离在搅拌器装置6a-6d中不是恒定的，而是从第一隔室2a中的最大值减小至最后一个隔室2d中的最小值。
在另一个实施例中，所有上部叶轮7都布置于同一水平高度上。
在一个实施例中，气体入口15被布置成将含氧气体供给至压力容器1的气相G中，所述气相G在浆状材料的液位L上方。在图1中所示的实施例中，气体入口15从压力容器1的壁延伸于其内部中。在另一个实施例中，入口15可以仅仅为压力容器1的壁中的开口。
在另一个实施例中，气体入口15被布置成在浆状材料的液位L 下方将含氧气体供给于上部叶轮7的水平位置中或上方。
在图1中所示的实施例中，气体入口15被布置成将含氧气体供给至所述隔室中的第一个隔室2a中。然而，也可以将气体入口15布置于第二隔室2b或另一个隔室中。在一个实施例中，在高压釜100中布置有将含氧气体供给于一个或几个隔室中的多个气体入口15。在又一个实施例中，气体入口15布置于最后一个隔室中，而气体排放部14 布置于第一隔室2a中，从而相对于浆料的流动方向产生气体的相反的流动。
图2a、2b为上部叶轮的示意图。上部叶轮7为包括五个叶片10 的向上泵送的轴流式叶轮。根据一个想法，上部叶轮7包括至少三个叶片10。
在一个实施例中，上部叶轮7的叶片10与水平面成30°至40°的角度。在所示实施例中，所述角度A为大约36°。叶片10的轮廓或横截面可以为弯曲的(例如，如图2a中所示)，但不是必须的；所述轮廓也可以为直的或变化的，包括弯曲的部分和直的部分。
图3a、3b为下部叶轮的示意图。所示叶轮8为具有五个叶片10 的向下泵送的轴流式叶轮。然而，应当注意的是，可以相当自由地选择下部叶轮8的类型。
图4为另一个高压釜和方法的侧视示意图。高压釜100的该实施例包括三个隔室2a-2c。隔室中的最后一个2c包括第二类型的搅拌器装置11，所述搅拌器装置11不同于布置于第一和第二隔室2a、2b中的搅拌器装置。
第二类型的第二搅拌器装置11的所示实施例包括靠近于隔室2c 的底部布置的单个叶轮。在另一个实施例中，第二搅拌器装置11可以具有另一种结构。
在又一个实施例中，压力容器的至少一个隔室2a-2d，例如最后一个隔室，没有任何叶轮。
图5示出用于浆状材料的压力氧化的方法。在该实施例中，所述方法包括将浆状材料供给201于压力容器1中。在一个实施例中，浆状材料为包括至少一种硫化矿物的含矿材料。在另一个实施例中，浆状材料为沉淀的金属硫化物材料。
压力容器包括隔室，所述隔室一个接一个地水平地布置并且由竖直地布置的分隔件(一个或多个)隔开。
所述方法进一步包括将含氧气体供给202至压力容器中，并且通过搅拌器装置搅拌203浆状材料，所述搅拌器装置包括布置于竖直地布置的轴中的上部叶轮和下部叶轮。上部叶轮布置于隔室的中间位置上方的高度处。
所述方法进一步包括通过所述上部叶轮朝向所述压力容器的气相向上泵送204浆状材料。
在所述方法的一个实施例中，所述搅拌203包括通过上部叶轮搅拌隔室中的一个中的浆状材料，所述上部叶轮位于距浆状材料的液位一定距离处，所述距离等于或小于所述上部叶轮的直径的0.5倍。
在所述方法的一个实施例中，所述搅拌203包括通过下部叶轮向下泵送浆状材料。
在所述方法的一个实施例中，将所述含氧气体供给202至压力容器的、在浆状材料的液位上方的气相中。在所述方法的另一个实施例中，在浆状材料的液位下方将所述含氧气体供给202于上部叶轮的水平位置中或上方。
示例
为了评估POX条件下的气液传质性能，在具有65L的溶液体积的六-隔室的中试规模高压釜中进行氧化实验。用被供给至高压釜的气相的纯氧气体将亚硫酸钠氧化成硫酸钠。搅拌器装置包括如图2a-3b 中所示的叶轮。在测试期间，温度保持在210℃并且压力保持在22bar，以使得氧分压为大约5bar。叶轮直径为85mm并且旋转速度为455 rpm。
穿过溶液表面的氧气传递速率为1.75Nm3/h，而没有显著的量的气泡被吸入至溶液中。氧气传递远高于在早些时候在类似条件下使用铜锌硫化物精矿进行的POX浸出实验中的需氧量(～0.9Nm3/h)。
本实用新型不仅仅限于上述实施例，而是在由以下权利要求所限定的实用新型构思的范围内可能存在许多变化。在实用新型构思的范围内，不同的实施例和应用的属性可以与另一个实施例或应用的属性结合使用或代替另一个实施例或应用的属性。
附图和相关的描述仅仅旨在示例说明本实用新型的思想。本实用新型可以在所附权利要求中所限定的实用新型思想的范围内详细地变化。

Claims (24)

1.一种高压釜，用于包括至少一种硫化物材料的浆状材料的压力氧化，其特征在于，所述高压釜(100)包括：
-用于接收所述浆状材料的压力容器(1)，
-所述压力容器(1)包括多个隔室，所述多个隔室一个接一个地水平地布置并且由一个或多个分隔件(3)隔开，
-所述分隔件(3)设置有上边缘(4)或至少一个开口，所述上边缘(4)或至少一个开口限定所述多个隔室中的所述浆状材料的液位(L)，
-用于将含氧气体供给至所述压力容器(1)中的气体入口(15)，
-用于搅拌所述浆状材料并且布置于所述多个隔室中的至少一个隔室中的搅拌器装置(6a-6d)，所述搅拌器装置(6a-6d)包括至少上部叶轮(7)和下部叶轮(8)，所述上部叶轮和下部叶轮布置于竖直地布置的轴(9)中，
-所述上部叶轮(7)布置于所述多个隔室中的所述至少一个隔室的中间位置(M)上方的高度处，其中，
-所述上部叶轮(7)为向上泵送的轴流式叶轮或混流式叶轮。
2.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述上部叶轮(7)与所述多个隔室中的所述至少一个隔室中的所述浆状材料的液位(L)的距离(D)等于或小于所述上部叶轮(7)的直径(H)。
3.根据权利要求2所述的高压釜，其特征在于，所述距离(D)等于或小于所述上部叶轮(7)的直径(H)的0.5倍。
4.根据权利要求3所述的高压釜，其特征在于，所述距离(D)等于或小于所述上部叶轮(7)的直径(H)的0.3倍。
5.根据权利要求4所述的高压釜，其特征在于，所述距离(D)等于或大于所述上部叶轮(7)的直径(H)的0.1倍。
6.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述上部叶轮(7)为向上泵送的轴流式叶轮。
7.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述上部叶轮(7)包括至少三个叶片(10)。
8.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述上部叶轮(7)的叶片(10)与水平面成30°至40°的角度。
9.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述下部叶轮(8)为向下泵送的轴流式叶轮或混流式叶轮。
10.根据权利要求9所述的高压釜，其特征在于，所述下部叶轮(8)为向下泵送的轴流式叶轮。
11.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述下部叶轮(8)布置于所述多个隔室中的所述至少一个隔室的中间位置(M)下方的高度处。
12.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述上部叶轮(7)和所述下部叶轮(8)附接至所述轴(9)并且被布置成以相同的旋转速度旋转。
13.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述上部叶轮的直径(H)为0.9×I-1.4×I，其中I为所述下部叶轮(8)的直径。
14.根据权利要求1-10中的任一项所述的高压釜，其特征在于，所述上部叶轮(7)具有的直径大于附接至同一轴(9)的下部叶轮(8)的直径。
15.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述气体入口(15)被布置成将含氧气体供给于所述上部叶轮(7)的水平位置中或上方。
16.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述气体入口(15)被布置成将含氧气体供给至所述压力容器(1)的、在所述浆状材料的液位(L)上方的气相(G)中。
17.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述气体入口(15)被布置成在所述浆状材料的液位(L)下方将含氧气体供给于所述上部叶轮(7)的水平位置中或上方。
18.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述气体入口(15)被布置成将含氧气体供给至所述隔室中的第一个隔室(2a)中。
19.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述压力容器(1)为水平地布置的缸。
20.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述压力容器(1)包括至少三个隔室。
21.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，在每个隔室中包括搅拌器装置(6a-6d)。
22.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，包括没有所述搅拌器装置(6a-6d)的至少一个隔室。
23.根据权利要求22所述的高压釜，其特征在于，在所述多个隔室中的最后一个隔室中包括第二类型的搅拌器装置。
24.根据权利要求1所述的高压釜，其特征在于，所述压力容器(1)的直径在1.5m-7m的范围内。
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