CS217184B1

CS217184B1 - Mixing device for the hydrometalurgic production

Info

Publication number: CS217184B1
Application number: CS774046A
Authority: CS
Inventors: Konstantin Hruban; Josef Klohna; Frantisek Urban; Karel Neufuss
Original assignee: Konstantin Hruban; Josef Klohna; Frantisek Urban; Karel Neufuss
Priority date: 1977-06-20
Filing date: 1977-06-20
Publication date: 1982-12-31

Description

Vynález se týká míchacího zařízení určeného pro hydrometaíurgickou výrobu, zejména pro loužení rud. Zařízení je opatřeno axiálním míchadlem, .jež spolu s vhodným geometrickým uspořádáním nádoby a jejích vestaveb je schopno zajistit potřebné hydrodynamické podmínky pro vyluhování rudných rmutů.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a mixing apparatus for hydrometurgical production, in particular for ore leaching. The apparatus is equipped with an axial agitator which, together with a suitable geometrical arrangement of the vessel and its assemblies, is able to provide the necessary hydrodynamic conditions for leaching ore mashes.

Pro loužení niklové rudy, popřípadě i jiných rudných rmutů, se v současné době užívá míchacích zařízení vybavených turboaerátory, resp. turbinovými míchadly. Účelem těchto zařízení je vyloužit za pomoci aerace ze suspenze redukované rudy nikl a kobalt, popř. i jiné kovy ve formě komplexních sloučenin, jež přecházejí do roztoku loužidla.For the leaching of nickel ore or other ore mashes, mixing equipment equipped with turbo-aerators, resp. turbine stirrers. The purpose of these devices is to remove nickel and cobalt from the suspension of reduced ore by means of aeration. and other metals in the form of complex compounds which pass into the leach solution.

Při hydrometalurgické výrobě, pro vyluhování bez přívodu vzduchu jsou užívána naproti tomu převážně míchací zařízeni vybavená míchadly s axiálním tokem kapaliny. Míchadla těchto zařízení jsou instalována v podélné ose válcové nádoby, jež je obvykle opatřena třemi nebo čtyřmi symetricky u stěny nádoby umístěnými narážkami, vzdálenými o určitou vzdálenost ode dna. U vrtulového míchadla se poměr průměru nádoby a míchadla pohybuje obvykle v rozmezí D/d = 3,3 až 5, u míchadla s rovnými, šikmo skloněnými lopatkami činí tento poměr obvykle D/d = 2,2 až 3,3, zatímco poměr vzdálenosti míchadla ode dna k průměru míchadla se volí v rozsahu H?/d = 0,5 až 1.In hydrometallurgical production, on the other hand, mostly mixing devices equipped with axial fluid flow stirrers are used for leaching without air supply. The stirrers of these devices are installed along the longitudinal axis of the cylindrical container, which is usually provided with three or four symmetrically placed baffles spaced from the bottom of the container wall. For propeller stirrers the ratio of vessel diameter to stirrer is usually in the range D / d = 3.3 to 5, in the case of a stirrer with straight, inclined blades this ratio is usually D / d = 2.2 to 3.3, while the distance ratio agitators from bottom to agitator diameter are chosen in the range H 2 / d = 0.5 to 1.

Při louhovém čiátění, kdy je třeba odstranit ze rmutu další nežádoucí kovy, jako např. železo, je třeba tyto v louhu obsažené kovy převést oxidací za přívodu vzduchu na trojmocnou formu, kterou je možno z roztoku vyloučit a oddělit. V tomto případě má míchací zařízení za účel zajistit rovnoměrnou dispergaci vzduchu do suspenze, udržovat pevné částice ve vznosu a tím přispět k urychlení reakce. Pro tento účel jsou převážně používána turbinová míchadla s radiálním tokem kapaliny, provedená bu5 jako turbinová míchadlaIn the caustic treatment, when other undesirable metals, such as iron, are to be removed from the mash, these metals contained in the caustic must be converted to trivalent form by oxidation with air supply, which can be separated from the solution and separated. In this case, the agitation device is intended to ensure uniform dispersion of air into the suspension, to keep the solid particles floating and thereby to contribute to the acceleration of the reaction. For this purpose, turbine agitators with radial fluid flow are used as turbine agitators

2,7184 s rovnými, kolmými lopatkami a dělicím kotoučem a nebo jako míchadla uzavřená. Nádoba je opět opatřena čtyřmi svislými narážkami a míchadlo je v nádobě umístěno v její podélné ose. Poměr průměru nádoby k průměru míchadla se pohybuje v rozmezí D/d = 3,3 až 4, vzdálenost míchadla ode dna je dána poměrem Hg/d = 0,5 až 1. K přívodu vzduchu slouží rozváděči prstenec, umístěný pod míchadlem. Výška hladiny míchaného prostředí je obvykle rovna průměru nádoby.No. 2,7184 with straight, perpendicular blades and separating disc or closed as agitators. The vessel is again provided with four vertical stops and the stirrer is located in the vessel along its longitudinal axis. The ratio of the vessel diameter to the diameter of the stirrer is in the range D / d = 3.3 to 4, the distance of the stirrer from the bottom is given by the ratio Hg / d = 0.5 to 1. The distribution ring is located under the stirrer. The level of the mixing medium is usually equal to the vessel diameter.

Turboaerátory, které se dosud všeobecně používají pro loužení rudného rmutu a které jsou opatřeny jedním nebo dvěma radiálními míchadly umístěnými nad sebou na společné hřídeli, nesplňují některé technologické a provozní požadavky. Mají příliš složitý tvar, nevhodný pro jejich povrchovou ochranu, např. pogumováním a soustava dvou radiálních turbin, umístěných nad sebou na společné hřídeli, nezaručuje dokonalou homogenitu rmutu v celém objemu nádoby. Následkem nedostatečné cirkulace při míchání dochází pak k sedimentaci rmutu v méně promíchávaných· zónách nádoby, k zanášení vnitřních vestaveb a k narůstání vrstvy pevné fáze jak na stěně nádoby, tak i na vestavbě a hřídeli. Pracovní objem nádoby se zanášením při nepřetržitém provozu neustále zmenšuje a často po zanesení či zalepeni radiálních míchadel dochází k funkční neschopnosti zařízení.The turbo-generators which are still generally used for leaching of mash and which are equipped with one or two radial agitators placed one above the other on a common shaft do not meet some technological and operational requirements. They have a too complex shape, unsuitable for their surface protection, eg by rubber coating, and the system of two radial turbines placed one above the other on a common shaft does not guarantee perfect homogeneity of the mash in the whole volume of the container. Insufficient circulation during mixing leads to sedimentation of the mash in the less agitated zones of the vessel, fouling of the internal fittings and the build-up of a solid phase layer on the vessel wall as well as on the assembly and shaft. The working volume of the container continually decreases during continual operation and often the equipment becomes inoperable after clogging or sealing of radial agitators.

V důsledku toho je třeba zařízení po několika měsících provozu odstavit a nánosy a sedimenty odstranit. Tyto práce přitom musí být vykonávány ručně, ve velmi těžkých pracovních podmínkách, za použití ochranného obleku a plynové masky, nebol ze sedimentů uniká čpavek. Práce jsou kromě toho i nákladné a vyřazují loužicí zařízení na delší dobu z provozu. Tím dochází k dalšímu nárůstu provozních nákladů a k finančním ztrátám ve výrobě.As a result, the plant must be shut down after a few months of operation and deposits and sediments removed. This work must be done manually, in very difficult working conditions, using a protective suit and a gas mask, as ammonia escapes from the sediments. Furthermore, the work is expensive and puts the leaching equipment out of operation for a longer period of time. This leads to a further increase in operating costs and financial losses in production.

Přívod plynu (vzduchu)' s výstupem bez rozváděcího prstence způsobuje pak při obvykle vysokých průtocích plynu (až 600 np/hod technologického vzduchu) a při fiktivní rychlosti 3 -12 ^vfikt ⁼ '>05 m^J.min ,m zahlcení míchadla a špatné využití plynu (vzduchu).The supply of gas (air) 's output without distribution ring then causes usually at high gas flow rates (up to 600 NP / hr of the processing air) and in the notional rate ^of 3 -12 fikt ^='> 05 ^J m .min m stirrer congestion and poor use of gas (air).

Uvedené nedostatky a provozní potíže naproti tomu odpadají u míchacího zařízení pro hydrometalurgickou výrobu podle vynálezu, které zahrnuje nádobu s vestavbami a míchacím ústrojím a které je charakterizováno tím, že míchací ústrojí tvoří v kombinaci rotační axiální víoelopatkové míbhadlo s rozvaděčem plynu, umístěným souose pod míchadlem, kde míchadlo je opatřeno skloněnými lopatkami v počtu 3 až 9, vykazujícími sklon 24 až 85° a je umístěno nade dnem nádoby ve vzdálenosti, jež se rovná 0,5 až 1 ,0násobku průměru míchadla, přičemž poměr průměru nádoby a míchadla leží v rozmezí 2,2 až 4,2. Zařízení podle vynálezu je dále charakterizováno tím, že vestavby tvoří svislé narážky o šířce rovné 0,05 až 0,1násobku průměru nádoby, vzdálené od stěny nádoby o 0,5 až 1,0nésobek jejich šířky a ode dna nádoby o 0,1 až 0,2nésobek průměru nádoby.These drawbacks and operating difficulties, on the other hand, are avoided in the hydrometallurgical mixing apparatus according to the invention, which comprises a vessel with built-in and mixing apparatus and characterized in that the mixing apparatus forms a rotary multi-blade stirrer combined with a gas distributor disposed coaxially below the mixer. wherein the agitator is provided with inclined vanes of 3 to 9, having an inclination of 24 to 85 °, and positioned above the bottom of the vessel at a distance of 0.5 to 1.0 times the diameter of the agitator, wherein the ratio of vessel diameter to agitator is 2 , 2 to 4.2. The device according to the invention is further characterized in that the inserts consist of vertical stops of a width equal to 0.05 to 0.1 times the diameter of the container, spaced from the container wall by 0.5 to 1.0 times their width and from the bottom of the container by 0.1 to 0 , 2 times the diameter of the container.

Při jedné alternativě je míchadlo spolu s rozvaděčem plynu uloženo ve svislé ose nádoby, která je v tomto případě opatřena dvěma svislými narážkami, umístěnými na protilehlých místech u stěny nádoby, anebo je míchadlo s rozdělovačem umístěno v nádobě v poloze mimo osu nádoby, přičemž excentricita míchadla je rovna 0,18 až Q,25náaobku průměru nádoby. Při této druhé alternativě je nádoba opatřena pouze jednou svislou narážkou, umístěnou ve svislé rovině, jež prochází středem nádoby a svírá se svislou rovinou vyosení míchadla po smyslu rotace úhel 75 až 85°.In one alternative, the stirrer and the gas distributor are disposed in a vertical axis of the vessel, which in this case is provided with two vertical stops located at opposite locations near the vessel wall, or the stirrer with distributor is positioned in the vessel outside the vessel axis; is equal to 0.18 to 0.25 per container diameter. In this second alternative, the container is provided with only one vertical stop, located in a vertical plane, which passes through the center of the container and forms an angle of 75 to 85 ° with respect to rotation in the vertical plane of the agitator.

Snížením počtu narážek na minimum se předejde nebezpečí zanášení vestavby, aniž by se přitom ohrozila funkční účinnost zařízení. Narážky mohou být popřípadě pro zvýšení účinnosti a přizpůsobivosti míchacího zařízení provedeny jako stavitelné po výšce i v radiálním směru.By reducing the number of stops to a minimum, the risk of fouling of the installation is avoided without compromising the functional efficiency of the device. Optionally, the stops may be adjustable in height and in the radial direction to increase the efficiency and adaptability of the mixing device.

Rozvaděč plynu tvoří nejlépe prstenec, jehož průměr odpovídá přibližně 0,6násobku průměru míchadla a vzdálenost ode dna činí 0,3 až 0,8násobek průměru míchadla. Prsteneo je opatřen několika řadami výstupních otvorů, provedených s výhodou v té části prstence, která je přivrácena ke dnu. Sleduje se tím jednak účinnější rozvíření sedimentující pevné fáze, jednak prodloužení dráhy plynu.The gas distributor preferably forms a ring whose diameter corresponds to approximately 0.6 times the stirrer diameter and the bottom distance is 0.3 to 0.8 times the stirrer diameter. The ring is provided with a plurality of rows of outlet openings, preferably made in the part of the ring facing the bottom. In this way, a more efficient swirling of the sedimenting solid phase is observed, as well as an extension of the gas path.

Zařízení podle vynálezu se tedy v podstatě charakterizuje tím, že místo dosud užívaných, známých soustav radiálních turbín, popřípadě soustav uzavřených, opatřených statorem, se pro dispergaci plynu, vznos pevné fáze a homogenizaci tonutu v loužidle užívá vícelopatkového rníchadla, u něhož se volí takový úhel sklonu lopatek, aby při dobře rozvinutém axiálním proudění zajišťovalo také účinnou dispergaci plynu do suspenze (tj. aepaoi), přičemž k dosažení tohoto účinku přispívá i umístění rozváděcího prstence s velkým počtem rozvodných otvorů pod míchadlem.The device according to the invention is therefore essentially characterized in that, instead of the known radial turbine systems or closed stator systems, gas dispersions, solid phase elevation and tonic homogenization in the leach are used instead of multi-bladed diluents at which an angle is chosen The tendency of the blades to ensure effective dispersion of the gas into the suspension (i.e. aepaoi) with a well-developed axial flow, and the positioning of the guide ring with a large number of distribution holes below the stirrer also contributes to this effect.

Loužicí zařízení, opatřené míchacím zařízením podle vynálezu je schopno při jednoduchém uspořádání a minimálním počtu vestaveb zajistit dokonalé proudění v celém objemu nádoby a vysoký loužicí efekt, způsobený účinnou dispergaci plynu. Je nadto výrobně jednoduchý a jeho údržba je snadná. Málo členitý povrch umožňuje kromě toho provést bez obtíží povroho vou úpravu celého zařízení, např. pomocí pogumováníThe leaching device provided with the mixing device according to the invention is able, with a simple arrangement and a minimum number of assemblies, to ensure perfect flow throughout the vessel volume and a high leaching effect due to efficient gas dispersion. Moreover, it is simple to manufacture and easy to maintain. The low-rugged surface also enables surface treatment of the entire system without difficulty, eg by rubber coating

V důsledku dokonalého proudění suspenze v celém objemu nádoby se téměř vylučuje tvorba nánosů a usazenin, takže není nutno provoz přerušovat a provádět obtížně ruční čištění míchaného prostoru nádoby. Zařízení je takto schopno dlouhodobého bezporuchového provozu. Použitím míchacího zařízení podle vynálezu se podstatně zlepší loužicí účinek kontinuálně pracující loužicí linky a účinnější dispergaci se dosáhne vyšších výtěžků při loužení.Due to the perfect flow of the suspension throughout the entire volume of the container, the formation of deposits and deposits is almost eliminated, so that there is no need to interrupt the operation and make it difficult to manually clean the mixing space of the container. The device is thus capable of long-term trouble-free operation. By using the mixing device according to the invention, the leaching effect of the continuously operating leaching line is substantially improved and the more efficient dispersions are achieved by leaching yields.

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je znázorněno na připojených výkresech, kde obr. 1 představuje svislý řez míchacím zařízením s axiálně umístěným míchadlem a dvěma svislými narážkami, obr. 2 půdorysné uspořádání tohoto zařízení, obr. 3 jiný typ míchacího zařízení s vyoseně umístěným míchadlem a jednou narážkou, situovanou ve smyslu rotace rníchadla, obr. 4 půdorysné uspořádání míchacího zařízení podle obr. 3, obr. 5 detail provedení rozváděcího prstence pro vzduch se třemi radami výstupních otvorů směřujících ke dnu, a obr. 6 detail uspořádání stavitelné narážky ve svislém řezu.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a vertical section through an agitator with an axially positioned agitator and two vertical stops, Fig. 2 is a plan view of the agitator; FIG. 4 is a plan view of the mixing device of FIG. 3; FIG. 5 shows a detail of an air distribution ring with three rows of outlet openings facing the bottom; and FIG. 6 shows a detail of the adjustable stopper arrangement in vertical section.

Na obr. 1 a 2 je znázorněna otevřená válcová nádoba £ s míchadlem 2 umístěným ve svislé ose nádoby £ a dvěma svislými pevnými narážkami 2> umístěnými na protilehlých místech v bezprostřední vzdálenosti u vnitřní stěny nádoby £. Míchadlo je umístěno na jednom konci hřídele £, jehož druhý konec je opatřen pohonem £. Pod míchadlem je souose umístěn rozváděči prstenec 6, napojený na přívod plynu a opatřený radiálními výstupními otvory £, jež jsou situovány ke dnu nádoby £ (obr. 5). Znázorněným uspořádáním otvorů se dosáhne jednak účinnějšího rozvíření pevné fáze u dna nádoby £, jednak se také prodlouží dráha plynu v kapalině a vzájemný styk obou fází.FIGS. 1 and 2 show an open cylindrical container 6 with a stirrer 2 positioned in the vertical axis of the container 4 and two vertical fixed stops 2 located at opposite locations at a close distance to the inner wall of the container. The stirrer is located at one end of the shaft 6, the other end of which is provided with a drive 6. Underneath the stirrer, there is a guide ring 6 connected coaxially to the gas supply and provided with radial outlet openings 6, which are situated to the bottom of the container 6 (FIG. 5). The illustrated arrangement of the openings achieves, on the one hand, a more efficient swirling of the solid phase at the bottom of the container, and on the other hand the gas path in the liquid is extended and the two phases are in contact with each other.

Při volbě rozměrů míchacího zařízení se přitom uplatňuje zásada, že poměr průměru nádoby £ k průměru rníchadla 2 se volí v rozmezí D/d = 2,2 až 4,2, vzdálenost rníchadla ode dna Hg = (0,5 + 1,0) d a výška náplně v nádobě H = (0,8 ♦ 1,1) D.In the selection of the dimensions of the agitator, the principle is that the ratio of the vessel diameter nádoby to the diameter of the striker 2 is chosen in the range D / d = 2.2 to 4.2, the distance of the striker from the bottom Hg = (0.5 + 1.0) da Filling height in vessel H = (0,8 ♦ 1,1) D.

Rotor rníchadla 2 má tři skloněné lopatky vyvozující axiální tok kapaliny směrem ke diu nádoby £. Úhel sklonu lopatek se volí v rozmezí 24 až 85°. Počet lopatek může však dosáhnout až hodnoty 2 a voli se, stejně jako úhel jejich sklonu, podle daného technologického režimu.The rotor of the ram 2 has three sloping vanes exerting an axial flow of liquid towards the container 6. The blade pitch angle is selected from 24 to 85 °. However, the number of blades can reach up to 2 and is selected, as well as the angle of inclination, according to the given technological regime.

Narážky 2 vykazují šířku b = 0,1 Dav nádobě £ jsou umístěny ve vzdálenosti od stěny rovné b/2, tj. poloviny jejich šíře, přičemž vzdálenost jejich spodního konce ode dna se rovná (0,1 + 0,2) D.The baffles 2 have a width of b = 0.1. D and the vessel 6 are spaced from a wall equal to b / 2, i.e. half their width, their bottom end to bottom being equal to (0.1 + 0.2) D.

Na obr. 3 a 4 je znázorněno jiné provedeni míchacího zařízení s vyoseným umístěním mlchadla 2 a jedinou svislou narážkou £ situovanou ve smyslu rotace míchadla za míchadlem. Míchadlo 2 je opatřeno 6 lopatkami a je vysunuto a exenťricitu £ na ose χ. Narážka 5 je umístěna v tětivě, procházející středem nádoby i a svírající se svislou rovinou vyosení χ úhel γ = 80°.Figures 3 and 4 show another embodiment of the mixing device with the misalignment of the agitator 2 and a single vertical stop 6 situated in the direction of rotation of the agitator downstream of the agitator. The stirrer 2 is provided with 6 blades and is extended and extensibility δ on the axis χ. The baffle 5 is located in a chord passing through the center of the vessel 1 and clamping the vertical offset plane χ angle γ = 80 °.

Místo pevných deskových narážek j® možno v některých případech použít stavitelných narážek 8, jež se do nádoby J, zavádějí shora a mohou být instalovány v libovolné výšce a s libovolným pootočením podél svislé osy. Příkladné provedení takovéto stavitelné narážky je znázorněno v detailu na obr. 6. Narážka podle obr. 6 je provedena jako trubka, nesoucí na spodním konci dvě ploché lopatky. Optimální šířka stavitelných narážek Siní 0,05 D.Instead of fixed plate stoppers, it is possible in some cases to use adjustable stoppers 8 which are introduced into the container J from above and can be installed at any height and with any rotation along the vertical axis. An exemplary embodiment of such an adjustable stop is shown in detail in FIG. 6. The stop of FIG. 6 is designed as a tube carrying two flat blades at the lower end. Optimum width of adjustable seals 0,05 D.

Claims

A mixing device for hydrometallurgical production, comprising a vessel with built-in and mixing device, characterized in that the mixing device forms in combination a rotary axial multi-blade stirrer (2) with a gas distributor (6) located coaxially below the stirrer (2), provided with inclined blades of 3 to 9, having an inclination of 24 to 85 °, and located above the bottom of the vessel (1) at a distance equal to 0.5 to 1.0 of the stirrer diameter (2), the ratio of the vessel diameter (1) ) and the stirrers (2) lie in the range of 2.2 to 4.2, the installation being formed by vertical stops (5, 8) with a width equal to 0.05 to 0.1 of the diameter of the container (1), spaced from the wall of the container (1). 0.5 to 1.0 times their width and 0.1 to 0.2 times the diameter of the container (1) from the bottom of the container (1).

Mixing device according to claim 1, characterized in that the stirrer (2) together with the gas distributor (61) are mounted in the vertical axis of the container (1), which is provided with two vertical stoppers (5, 8) located at opposite locations near the container wall (1).

Mixing device according to claim 1, characterized in that the stirrer (2) together with the gas distributor (6) are located in the vessel (1) in a position off the axis of the vessel (1), with an eccentricity equal to 0.18 to 0.25 diameter. container (1), the container (1) being provided with only one vertical equalizer (5, 8) located in a vertical plane passing through the center of the container (1) and forming an angle of 75 with respect to rotation in the vertical plane of the stirrer (2) to 85 °.

Mixing device according to either of Claims 1 and 3, characterized in that the gas distributor (6) forms a ring having a diameter of 0.6 of the stirrer diameter (2) and a distance from the bottom

0.3 to 0.8 of the diameter of the stirrer (2), the ring being provided with outlet openings (7) formed preferably in the part of the ring facing the bottom of the container (1),

Mixing device according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the stops (8) are designed to be adjustable both in height and in the radial direction.