CS222845B1 - Míchaný reaktor pro hydrometalurgickou výrobu práškového niklu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká reaktoru s míchacím ústrojím, vhodného zejména pro hydrometalurgickou výrobu práškového niklu tlakovou redukcí vodíkem. Míchaný reaktor sestává z tlakové nádoby, kterou centrálně prochází hřídel, na němž jsou upevněna nejméně dvě míchadla. Lopatky míchadel jsou skloněny od vodorovné roviny o úhel a, aby došlo k radiálně-axlálnímu proudění. Míchadla jsou obklopena alespoň dvěma statorovými narážkami, s výhodou ve tvaru písmene „L“ a obráceného písmene „L“, upevněnými na nosné konstrukci spojené s víkem nádoby. Plynný vodík se přivádí pod spodní míchadlo a je rovnoměrně rozdělován do bublin kuželovým rozdělovačem s ostrými, trojúhelníkovými zářezy.

Description

Vynález se týká reaktoru s míchacím· μstrojím, vhodného zejména pro hydrometalurgickou výrobu práškového niklu tlakovou redukcí vodíkem.

Pro tento účel jsou známé a v praxi používané míchané reaktory osazené míchacím ústrojím, u něhož jsou na jednom hřídeli upevněna dvě turbinová míchadla s dělicím kotoučem a kolmými lopatkami, která vytvářejí v míchané kapalině radiální proudění, přičemž tlakový vodík potřebný pro redukci se zavádí pod spodní míchadlo. Vlastní nádoba reaktoru je na vnitřní stěně opatřena třemi až čtyřmi narážkami pro zamezen tvorby centrálního víru.

Nevýhodou tohoto uspořádání je nízký přenos hmoty, nedostatečná homogenita a zanášení narážek na stěně ulpívajícími úsadami, což má za následek nízké využívání plynného vodíku a nízkou účinnost redukce.

Jiné známé provedení je doplněno recirkulací plynného vodíku z prostoru nad hladinou znovu pod spodní míchadlo pomocí kompresoru a tak zvyšuje využití plynu při redukci. Nevýhodou tohoto řešení jsou značné pořizovací náklady na kompresorovou recirkulaci a zvýšené provozní náklady.

Další známé provedení představuje kombinaci samonasávacího trubkového míchadla a axiálního lopatkového míchadla, u kterého recirkulaci plynu a jeho dispergaci zajišťuje trubkové míchadlo a homogenizaci suspenze axiální míchadlo, přičemž narážky jsou upevněny na stěnách nádoby. Nevýhodou tohoto řešení je značná výrobní složitost a obtížné čištění dutého hřídele, spojeného se samonasávacím míchadlem, jakož i zanášení narážek na stěny nádoby.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje míchaný reaktor pro hydrometalurgickou výrobu práškového niklu tlakovou redukcí vodíkem, tvořený tlakovou nádobou s vertikálním rotačním míchacím ústrojím a s přívodem plynu, zakončeným kuželovým rozdělovačem a zaústěným pod spodní míchadlo, jehož podstata spočívá v tom, že na hřídeli jsou upevněna dvě axiálně-radiální míchadla, opatřená nejméně třemi lopatkami ,o průměru rovném 0,2 až 0,5 průměru tlakové nádoby se sklonem lopatek a od vodorovné roviny, přičemž spodní míchadlo je umístěno ve vzdálenosti 0,5 až 1,0 průměru míchadla od nejnižšího bodu dna tlakové nádoby a horní míchadlo je umístěno ve vzdálenosti 0,1 až 0,5 průměru míchadla pod hladinou vsádky.

Obě míchadla jsou obklopena nejméně dvěma statorovými narážkami, upevněnými na nosné konstrukci, spojené s víkem nádoby.

Úhel sklonu lopatek a od vodorovné roviny je v rozmezí 40° až 80° a poměr mezery mezi míchadlem a vnitřní hranou statorové narážky ku průměru míchadla je v rozmezí 0,02 až 0,15.

Statorové narážky jsou s výhodou ve tvaru písmene „L“ a obráceného písmene „L“.

Výhodou zařízení podle vynálezu je, že umožňuje efektivní využití příkonu míchadla pro vysoce účinnou dispergaci plynu do kapaliny a přitom zajišťuje dokonalé proudění v celé nádobě, a tím i homogenitu suspenze.

Statorové narážky se na rozdíl od narážek umístěných na stěně tlakové nádoby nezanášejí ulpívajícími úsadami, protože jsou v oblasti maximální turbulence.

Za výhodu lze považovat, že při čištění je možno z tlakové nádoby vymontovat kompletní míchací ústrojí, včetně statorových narážek.

Na přiloženém výkresu je znázorněno řešení míchaného reaktoru pro hydrometalurgickou výrobu práškového niklu tlakovou redukcí vodíkem.

Na obr. je svislý řez míchaným reaktorem s centrálně umístěným míchacím ústrojím se dvěma míchadly a statorovými narážkami.

Tlaková nádoba míchaného reaktoru 1 je opatřena víkem 2, kterým prochází hřídel 3, těsněný ucpávkou 4. Hřídel se uvádí do rotačního pohybu ve smyslu šipky pohonem 5. Na hřídeli 3 jsou upevněna dvě osmilopatková míchadla 6, 7 axiálně-radiálního typu s úhlem sklonu lopatek a = 60° od vodorovné roviny. Horní míchadlo 8 je obklopeno osmi statorovými narážkami 8 ve tvaru písmene „L“ a spodní míchadlo 7 je obklopeno osmi statorovými narážkami 9 ve tvaru obráceného písmene ,,L“. Statorové narážky 8, 9 jsou připevněny na nosné konstrukci 10, s výhodou spojené s víkem nádoby 2„ takže lze z nádoby vymontovat kompletní míchací ústrojí, včetně statorových narážek.

Plynný vodík se přivádí trubkou 11 pod spodní míchadlo 7 a je rovnoměrně rozdělován do bublin kuželovým rozdělovačem 12 s trojúhelníkovými zářezy na .obvodu.

Spodní míchadlo 7 je umístěno ve výšce rovné 0,5 až 1,0 průměru míchadla nad nejnižším bodem dna tlakové nádoby 1.

Horní míchadlo 6 je umístěno ve vzdálenosti 0,1 až 0,5 průměru míchadla 6 pod hladinou vsádky.

Horní míchadlo 6 a statorové narážky 8 lze s výhodou provést výškově stavitelné, a tak umožnit optimální přizpůsobení při změně výšky hladiny.

Zařízení podle vynálezu pracuje vsádkovým způsobem. Míchaný reaktor se naplní suspenzí práškového uhličitanu nikelnatého ve slabě amoniakálním prostředí. Prostor nad hladinou se vypláchne dusíkem a vsádka se ohřeje za stálého míchání až na 200 °C, přičemž vzroste tlak až na 5 MPa. Po ohřevu se začne pod spodní míchadlo 7 přivádět tlakový vodík, který je míchadlem dispergován do suspenze. Přebytek vodíku probuhlává do prostoru nad hladinou. Dispergaci něvyužitého vodíku z prostoru nad hladinou obstarává horní míchadlo 6, které účinně míchá na mezifázovém rozhraní kapalina — plyn, a tím disperguje plyn do kapaliny.

Systém statorových narážek 8, 3 umožňuje zavést do suspenze pro dispergaci potřebný vysoký specifický příkon a umožňuje tak vysoký přenos hmoty mezi plynnou fází a suspenzí, nutný pro dokonalou redukci nikelnaté sloučeniny v suspenzi, přičemž redukce probíhá při teplotě 150 až 200 °C a tlaku do 5 MPa.

Vhodně zvolený úhel « sklonu lopatek míchadel 6, 7 umožňuje jednak dobrou vertikální cirkulaci v celém objemu vsádky axiální složkou proudění směrem ke dnu nádoby a tak zabraňuje usazování, jednak vytváří potřebný dispergační efekt radiální složkou proudění v součinnosti se statorovými narážkami, který je nutný pro dosažení účinného přenosu hmoty plyn—kapalina—pevná fáze.

Vodík spotřebovaný při redukci se během operace podle potřeby doplňuje a po skončení redukce a ochlazení míchaného reaktoru obsahuje suspenze vyredukovaný práškový nikl určený k dalšímu zpracování.

Výsledkem tohoto uspořádání je vysoká účinnost při přenosu hmoty, zejména při tlakové redukci niklových sloučenin vodíkem.

Další výhodou zařízení podle vynálezu je konstrukčně jednoduché a provozně nenáročné řešení, vyžadující minimální údržbu.

předmEt

1. Míchaný reaktor pro hydrometalurgickou výrobu práškového niklu tlakovou redukcí vodíkem, tvořený tlakovou nádobou s vertikálním, rotačním míchacím ústrojím a s přívodem plynu, zakončeným kuželovým rozdělovačem a zaústěným pod spodní míchadlo, vyznačený tím, že v tlakové nádobě jsou na hřídeli (3) upevněna nejméně dvě axiálně-radiální míchadla (6, 7), o průměru rovném 0,2 až 0,5 průměru tlakové nádoby (1), opatřená nejméně třemi lopatkami skloněnými od vodorovné roviny o úhel a, přičemž spodní míchadlo (7) je umístěno ve vzdálenosti 0,5 až 1,0 průměru míchadla (7) od nejnižšího bodu dna tlakové nádoby (1) a horní míchadlo (6) je umístěno ve vzdálenosti 0,1 až 0,5 průměru míchadla (6) pod hladinou vsádky, přičemž obě míchadla (6, 7] jsou obklopena nejméně dvěma

Claims (5)

1. VYNÁLEZU statorovými narážkami (8, 9), upevněnými na nosné konstrukci (10) spojené s víkem nádoby (2).
2. 2. Míchaný reaktor podle bodu 1, vyznačený tím že úhel sklonu lopatek od vodorovné roviny je v rozmezí 40° až 80°.
3. 3. Míchaný reaktor podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že poměr mezery mezi míchadlem (6, 7) a vnitřní hranou statorové narážky (8, 9) ku průměru míchadla (6, 7) je v rozmezí 0,02 až 0,15.
4. 4. Míchaný reaktor podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že statorové narážky (8, 9] jsou s výhodou ve tvaru písmene ,,L“ a obráceného písmene „L“.
5. 5. Míchaný reaktor podle bodů 1 až 4, vyznačený tím, že kuželový rozdělovač (12) plynu má po obvodě ostré, trojúhelníkové zářezy.