CS222845B1

CS222845B1 - Mixed reactor for hydrometallurgic production of the powderous nickel

Info

Publication number: CS222845B1
Application number: CS887081A
Authority: CS
Inventors: Konstantin Hruban; Josef Klohna
Original assignee: Konstantin Hruban; Josef Klohna
Priority date: 1981-12-01
Filing date: 1981-12-01
Publication date: 1983-07-29

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.The invention relates to a reactor with a stirring device, suitable in particular for the hydrometallurgical production of nickel powder by pressure reduction with hydrogen. The stirred reactor consists of a pressure vessel through which a shaft passes centrally, on which at least two stirrers are mounted. The stirrer blades are inclined from the horizontal plane by an angle α to provide radial-axial flow. The stirrers are surrounded by at least two stator stops, preferably in the shape of the letter "L" and the inverted letter "L", mounted on a supporting structure connected to the vessel lid. Hydrogen gas is fed under the lower stirrer and is evenly distributed into bubbles by a conical distributor with sharp, triangular notches.

Description

Vynález se týká reaktoru s míchacím· μstrojím, vhodného zejména pro hydrometalurgickou výrobu práškového niklu tlakovou redukcí vodíkem.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reactor with a mixing apparatus suitable particularly for the hydrometallurgical production of nickel powder by hydrogen pressure reduction.

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.For this purpose there are known and used in practice stirred reactors equipped with a stirring mechanism, in which two turbine stirrers with a separating disk and perpendicular blades are mounted on one shaft, which create a radial flow in the stirred liquid, the pressurized hydrogen required for reduction being introduced below stirrer. The reactor vessel itself is provided with three to four stops on the inner wall to prevent the formation of a central vortex.

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.The disadvantage of this arrangement is low mass transfer, insufficient homogeneity and clogging of the wall stops by adhering deposits, resulting in low use of hydrogen gas and low reduction efficiency.

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.Another known embodiment is supplemented by the recirculation of hydrogen gas from above the surface again below the lower agitator by means of a compressor, thus increasing the gas utilization in the reduction. The disadvantage of this solution is the considerable cost of compressor recirculation and increased operating costs.

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.Another known embodiment is a combination of a self-priming tube stirrer and an axial paddle stirrer, in which the gas recirculation and dispersion is provided by the tube stirrer and the homogenization of the axial stirrer suspension, the stops being fixed to the walls of the vessel. The disadvantage of this solution is the considerable manufacturing complexity and difficult cleaning of the hollow shaft associated with the self-priming agitator, as well as the clogging of the hammers on the vessel walls.

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.The above-mentioned drawbacks are eliminated by a stirred reactor for hydrometallurgical production of nickel powder by pressure reduction with hydrogen, consisting of a pressure vessel with a vertical rotary mixing device and a gas supply, terminated by a conical manifold and connected below the bottom stirrer. a radial agitator fitted with at least three blades having a diameter equal to 0,2 to 0,5 in diameter of the pressure vessel with the blade inclination and away from the horizontal, the bottom agitator being located 0,5 to 1,0 in diameter of the agitator from the lowest point of the bottom of the pressure the vessel and the top stirrer are located at a distance of 0.1 to 0.5 of the stirrer diameter below the level of the batch.

Obě míchadla jsou obklopena nejméně dvěma statorovými narážkami, upevněnými na nosné konstrukci, spojené s víkem nádoby.The two agitators are surrounded by at least two stator stops fixed to the support structure connected to the container lid.

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.The blade inclination angle α from the horizontal is between 40 ° and 80 °, and the ratio of the gap between the stirrer and the inner edge of the stator hinge to the stirrer diameter is between 0.02 and 0.15.

Statorové narážky jsou s výhodou ve tvaru písmene „L“ a obráceného písmene „L“.The stator stops are preferably L-shaped and inverted L-shaped.

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.The advantage of the device according to the invention is that it allows efficient use of the stirrer power for highly efficient gas dispersion into the liquid, while ensuring perfect flow throughout the vessel and thus the homogeneity of the suspension.

Statorové narážky se na rozdíl od narážek umístěných na stěně tlakové nádoby nezanášejí ulpívajícími úsadami, protože jsou v oblasti maximální turbulence.The stator stops, unlike the ones placed on the wall of the pressure vessel, are not clogged by adhering deposits because they are in the region of maximum turbulence.

Za výhodu lze považovat, že při čištění je možno z tlakové nádoby vymontovat kompletní míchací ústrojí, včetně statorových narážek.It can be considered advantageous that the complete mixing device, including stator stops, can be removed from the pressure vessel during cleaning.

Na přiloženém výkresu je znázorněno řešení míchaného reaktoru pro hydrometalurgickou výrobu práškového niklu tlakovou redukcí vodíkem.The attached drawing shows a stirred reactor solution for hydrometallurgical production of nickel powder by hydrogen pressure reduction.

Na obr. je svislý řez míchaným reaktorem s centrálně umístěným míchacím ústrojím se dvěma míchadly a statorovými narážkami.Fig. Is a vertical sectional view of a stirred reactor with a centrally located mixing device with two stirrers and stator stops.

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.The pressure vessel of the stirred reactor 1 is provided with a cover 2 through which the shaft 3 is sealed by a seal 4. The shaft is rotated in the direction of the arrow by the drive 5. Two eight-blade agitators 6, 7 of axial-radial type with blade angles are mounted. a = 60 ° from the horizontal. The upper agitator 8 is surrounded by eight L-shaped stator baffles 8 and the lower agitator 7 is surrounded by eight inverted L-shaped stator baffles 9. The stator stops 8, 9 are mounted on a support structure 10, preferably connected to the lid of the container 2, so that the complete mixing device, including the stator stops, can be removed from the container.

Plynný vodík se přivádí trubkou 11 pod spodní míchadlo 7 a je rovnoměrně rozdělován do bublin kuželovým rozdělovačem 12 s trojúhelníkovými zářezy na .obvodu.Hydrogen gas is supplied through the tube 11 below the bottom stirrer 7 and is evenly distributed into bubbles by a conical manifold 12 with triangular notches on the circumference.

Spodní míchadlo 7 je umístěno ve výšce rovné 0,5 až 1,0 průměru míchadla nad nejnižším bodem dna tlakové nádoby 1.The bottom agitator 7 is located at a height equal to 0.5 to 1.0 of the agitator diameter above the lowest point of the bottom of the pressure vessel 1.

Horní míchadlo 6 je umístěno ve vzdálenosti 0,1 až 0,5 průměru míchadla 6 pod hladinou vsádky.The top stirrer 6 is located at a distance of 0.1 to 0.5 of the diameter of the stirrer 6 below the level of the batch.

Horní míchadlo 6 a statorové narážky 8 lze s výhodou provést výškově stavitelné, a tak umožnit optimální přizpůsobení při změně výšky hladiny.The top stirrer 6 and the stator stops 8 can advantageously be height-adjustable and thus allow optimum adaptation when the level is changed.

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.The device according to the invention operates in a batch manner. The stirred reactor is charged with a suspension of powdered nickel carbonate in a weakly ammonia medium. The space above the surface is purged with nitrogen and the batch is heated to 200 ° C with stirring, increasing the pressure to 5 MPa. After heating, pressurized hydrogen is introduced under the lower stirrer 7, which is dispersed into the suspension by the stirrer. Excess hydrogen flows into the space above the surface. Dispersion of unused hydrogen from above the surface is provided by the upper stirrer 6, which effectively mixes at the liquid-gas interface and thereby disperses the gas into the liquid.

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.The stator baffle system 8, 3 makes it possible to introduce the required high specific power into the dispersion slurry, thus allowing a high mass transfer between the gas phase and the slurry required for complete reduction of the nickel compound in the slurry, at a temperature of 150 to 200 ° C. 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.A suitably selected angle of inclination of the stirrer blades 6, 7 allows good vertical circulation throughout the batch volume with the axial flow component towards the bottom of the vessel and thus prevents settling, and creates the necessary dispersing effect with the radial flow component in cooperation with the stator stops efficient gas-liquid-solid mass transfer.

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.The hydrogen consumed during the reduction is replenished as necessary during the operation and, upon completion of the reduction and cooling of the stirred reactor, contains the reduced nickel powder for further processing.

Výsledkem tohoto uspořádání je vysoká účinnost při přenosu hmoty, zejména při tlakové redukci niklových sloučenin vodíkem.This arrangement results in high mass transfer efficiency, particularly in the pressure reduction of nickel compounds with hydrogen.

Další výhodou zařízení podle vynálezu je konstrukčně jednoduché a provozně nenáročné řešení, vyžadující minimální údržbu.A further advantage of the device according to the invention is a constructionally simple and inexpensive solution requiring minimal maintenance.

předmEtSubject

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 dvěmaA stirred reactor for hydrometallurgical production of nickel powder by hydrogen pressure reduction, consisting of a pressure vessel with a vertical, rotary agitator and a gas supply, terminated by a conical manifold and connected below the bottom agitator, characterized in that at least two axial-radial agitators (6, 7) having a diameter equal to 0.2 to 0.5 in the diameter of the pressure vessel (1), provided with at least three blades inclined at an angle α from the horizontal, the lower agitator (7) being spaced apart 0.5 to 1.0 of the stirrer diameter (7) from the lowest point of the bottom of the pressure vessel (1) and the upper stirrer (6) is located at a distance of 0.1 to 0.5 of the stirrer diameter (6) below the charge level, (6, 7) are surrounded by at least two

Claims

BACKGROUND OF THE INVENTION stator stops (8, 9) mounted on a support structure (10) connected to the container lid (2).

2. A stirred reactor according to claim 1, wherein the angle of inclination of the blades from the horizontal is in the range of 40 [deg.] To 80 [deg.].

3. A stirred reactor according to claim 1, characterized in that the ratio of the gap between the stirrer (6, 7) and the inner edge of the stator plug (8, 9) to the diameter of the stirrer (6, 7) is in the range of 0.02 to 0. 15 Dec

Mixed reactor according to Claims 1 to 3, characterized in that the stator stops (8, 9) are preferably L-shaped and inverted L-shaped.

Mixed reactor according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the conical gas distributor (12) has sharp, triangular notches along the circumference.