FI113747B

FI113747B - Menetelmä ja laitteisto neste-nesteuutossa

Info

Publication number: FI113747B
Application number: FI20030411A
Authority: FI
Inventors: Bror Nyman; Juhani Lyyra; Launo Lilja; Pertti Pekkala; Stig-Erik Hultholm; Raimo Kuusisto; Eero Ekman
Original assignee: Outokumpu Oy
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2004-06-15
Also published as: EA200501312A1; WO2004082798A1; PE20050096A1; AU2004222535A1; US20070029254A1; CN1777461A; AR043639A1; BRPI0408472A; FI20030411A0; MXPA05009891A; ZA200507664B

Description

113747

MENETELMÄ JA LAITTEISTO NESTE-NESTEUUTOSSA

Keksintö kohdistuu menetelmään neste-nesteuuton sekoitusosassa muodostetun ja erotusosassa tiivistettynä pidetyn dispersion sekä 5 erottuneiden liuosten kääntämiseksi erotusosan peräpäästä virtaamaan takaisin kohti erotusosan syöttöpäätä kahtena erillisenä virtauksena. Keksintö kohdistuu myös uuttolaitteistoon käännetyn virtauksen toteuttamiseksi.

ίο Menetelmä ja laitteisto kohdistuvat erityisesti metallien talteenotossa käytettyyn uuttoprosessiin. Arvometalleja kuten kuparia, uraania, kobolttia, nikkeliä, sinkkiä ja molybdeeniä talteenottavat uuttolaitokset kuuluvat tähän kategoriaan. Kaikissa näissä uuttoprosesseissa arvometallipitoinen vesiliuos saatetaan kontaktiin orgaanisen liuoksen kanssa uuton sekoitusosassa.

15 Tällöin muodostuu kahden toisiinsa liukenemattoman liuoksen dispersio.

Dispersiossa olevat liuokset eroavat toisistaan kahdeksi päällekkäiseksi kerrokseksi uuton erotusosassa ja koko ajan vähenevä dispersiokerros jää eroavien kerrosten väliin. Sekoitusvaiheen aikana vesiliuoksen arvo- metalleista ainakin yksi siirtyy orgaaniseen faasiin, josta se otetaan talteen 20 takaisinuutossa. Uutto suoritetaan laitteistoissa, joissa joko sekoitus- ja ..: erotusosa on sijoitettu päällekkäin (kolonni) tai sekoitus- ja erotusosa ovat vaakasuunnassa suurin piirtein samassa tasossa. Lähes aina, kun on ··. kysymys laimeiden liuosten suuressa mittakaavassa tapahtuvasta uutosta ,·. kuten kupariuutosta, laitteistot ovat olennaisesti vaakatasoon sijoitettuja. Kun ·, 25 myöhemmin puhutaan uutosta, tarkoitetaan olennaisesti samaan tasoon * sijoitettuja laitteistoja.

[···, Metallien talteensaanti edellyttää usein montaa sekoitus-erotusyksikköä eli • ‘ mikseri-settleriä, jotka on yleensä kytketty toisiinsa vastavirtaperiaatteella.

’ 1' 30 Uuttoaskeleiden määrä vaihtelee suuresti prosessista riippuen ja se voi olla '•y' välillä 2-20 kappaletta. Esimerkiksi kupariuutossa askeleiden määrä on : : yleensä luokkaa 4-6. Näihin asti lähes aina yksiköt on aseteltu toisiinsa 2 113747 nähden siten, että aina seuraava yksikkö on 180 asteen kulmassa edelliseen nähden, jolloin liuosten putkilinjat pysyvät lyhyinä. Näin on haluttu tehdä siitäkin huolimatta, että järjestelyllä on myös omat haittansa kuten hankalampi instrumentointi, sähköistys ja hoitotasojen rakentaminen.

5

Nykyisin on esitetty joitakin ratkaisuja, joissa on pyritty saamaan kaikki uuttoaskeleet samansuuntaisiksi. Näitä on kuvattu esimerkiksi konferenssijulkaisuissa “Alta 1996 Copper Hydrometallurgy Forum”, Oct. 14-15, 1996, Brisbane, Australia: Hopkins, W.: “Reverse Flow Mixer settlers” ja ’’Randol at io Vancouver ’96”, Conference Proceedings, November 12-15, 1996,

Vancouver, British Columbia, sivut 301-306. Viimemainitussa julkaisussa on sivulla 302 vasemmalla alhaalla olevassa piirroksessa esitetty periaatepiirros neljästä erilaisesta erotusosasta. Ensimmäisenä on perinteinen malli, jossa dispersio syötetään toisesta päästä erotusosaan ja erottuneet liuokset 15 poistetaan toisesta päätä. Seuraavana on ns. Krebsin malli, jota kuvataan myös US-patentissa 4,844,801, ja jolle on olennaista, että dispersio kuljetetaan settlerin yläpuolelle sijoitettua ränniä pitkin mikseristä katsottuna settlerin kauimmaiseen päähän. Täällä dispersio johdetaan varsinaiseen settleritilaan virtaamaan kohti mikseriä. Kolmantena on Falconbridgen malli, , 20 jossa settien on erotettu osittaisella väliseinällä ja dispersio virtaa ,,ensimmäisellä settlerin puoliskolla poispäin sekoitusosasta ja toisella puoliskolla takaisin kohti sekoitusosaa. Kuvan tekstin mukaisesti liuoksen viipymisaika settlerissä riippuu siitä, onko liuos settlerin sisä- vai ulkoreunalla. Neljännessä, Batemanin mallissa, jota on kuvattu myös US-, 25 patentissa 5,558,780, dispersio virtaa settlerin sivulla olevaa kapeaa kanavaa pitkin settlerin kauimmaiseen päähän ja sieltä varsinaisessa :v, settleritilassa takaisin kohti uuton sekoitusosaa. Kaksi viimeksimainittua * · · ‘, edustavat ns. reverse flow-tyyppistä settleriä.

: ’ 30 Falconbridgen mallissa on mahdollista, että settlerin sisäreunassa virrannut dispersio ei ehdi erottua niin hyvin omiksi faaseikseen kuin ulkoreunassa : : : virrannut. Periaatepiirroksessa ei ole myöskään kuvattu tarkemmin, miten 3 113747 virtauksen kääntö käytännössä toteutetaan. US-patentissa 5,558,780 kuvatussa settleriratkaisussa on omat ongelmansa tasaisen paluuvirtauksen muodostamiseksi settlerissä. Sen seurauksena settlerin erotuskapasiteetti jää vaillinaiseksi ja erottuneiden liuosten jäännöspisaramäärä korkeaksi.

5 Tämän keksinnön mukaisesti on nyt kehitetty menetelmä, jossa metallien uuttoprosessin sekoitusosassa muodostettu dispersio johdetaan erotus-osaan, joka on jaettu olennaisesti sivuseinien suuntaisilla väliseinillä kolmeen osaan. Dispersio ja siitä eroavat faasit virtaavat ensin ίο menovirtauksena erotusosan keskiosasta peräpäähän, jossa koko erotusosassa virtaava liuosmäärä käännetään kahdeksi paluuvirtaukseksi kohti erotusosan etupäätä. Paluuvirtaukset tapahtuvat menovirtauksen molemmin puolin. Liuosten menovirtaus säädetään olemaan dispersio-voittoinen eli dispersiota pidetään vahvana kerroksena erotustilan is menovirtauspuolella, sen peräpäähän sijoitetun kääntöelimen avulla, koska vahva dispersiokerros auttaa puhtaitten liuosfaasien muodostumista. Lisäksi kääntöelin jakaa erottuneita liuoksia osavirtoihin, mikä helpottaa liuosvirran kääntämistä paluuvirtauksiksi. Vahvan dispersiokerroksen ylläpitämiseksi menovirtauskentän poikkipinta-ala myös edullisesti pienenee erotusosan ; 20 peräpään suuntaan ja samoin paluuvirtauskenttien poikkipinta-ala pienenee " . erotusosan etupäätä kohti. Kääntöelimen läpi virrannut dispersio ja . erottuneet liuokset johdetaan paluuvirtauskenttien alkupäässä rakoaidan läpi, jonka avulla liuosten suunta lopullisesti käännetään kohti erotusosan • · .1"^ etupäätä.

• · 25 * · * ·

Keksintö kohdistuu myös settlerilaitteistoon, jossa olennaisesti suorakaiteen ,, , muotoinen settien muodostuu etu- ja peräpäästä sekä sivuseinistä ja pohjasta. Settlerin leveys on olennaisesti suurempi kuin settlerin pituus.

I · T Settien on jaettu väliseinillä kolmeen osaan, jolloin väliseinät ulottuvat : 30 edullisesti matkalle, joka on 85-95% koko settlerin pituudesta. Settleriin muodostetaan väliseinien avulla kolme virtauskenttää, menovirtauskenttä ja sen molemmilla puolilla olevat paluuvirtauskentät. Settlerin väliseinät on » > 4 113747 sijoitettu sivuseinien väliin olennaisesti sivuseinien suuntaiseksi, mutta kuitenkin siten, että menovirtauskentän poikkipinta-ala edullisesti pienenee settlerin peräpäähän päin ja paluuvirtauskenttien poikkipinta-ala pienenee settlerin etupäähän päin. Settlerin peräpään välittömään läheisyyteen on 5 menovirtauskenttään sijoitettu ainakin yksi kääntöelin, joka muodostaa väliseinästä toiseen väliseinään ulottuvan elimen. Kääntöelimen tarkoituksena on säätää dispersiokerroksen vahvuutta ja saada aikaan eri faasien hallittu kääntyminen settlerin perätilassa. Settlerin paluuvirtauskenttien puolelle on peräpään ja väliseinän väliin muodostettu rakoaidat, joiden avulla ίο settlerivirtaus suoristetaan kohti settlerin etupäätä. Settleri, mikä on varustettu kahdella paluuvirtauskentällä, on erityisen sopiva uuttosovel-luksiin, joissa liuosvirtaukset ovat suuria.

Keksinnön olennaiset tunnusmerkit käyvät esille oheisista vaatimuksista.

15

Dispersion ja erottuneiden faasien virtausta erotustilan etupäästä kohti peräpäätä kutsutaan menovirtaukseksi ja näiden kaikkien faasien virtausta erotustilan peräpäästä takaisin kohti etupäätä paluuvirtaukseksi. Samoin settlerin aluetta, missä menovirtaus tapahtuu kutsutaan menovirtauskentäksi . 20 ja vastaavasti sen molemmilla puolilla olevia kenttiä paluuvirtauskentiksi.

, Neste-nesteuuton sekoitusosasta dispersio johdetaan halutulla tavalla «· · *"! erotusosan etupäähän menovirtauspuolelle. On tietenkin selvää, että virtaus

t I

.!*; pyritään levittämään koko menovirtauskentän poikkipinnalle. Tämän edes- » · 25 auttamiseksi voidaan käyttää rakoaitoja tai muita sopivia elimiä. Ainakin osa * · • · sekoitusosaan kuuluvista laitteista kuten mikserit, joiden määrä voi olla yksi tai kaksi, ehkä jopa kolmekin, voidaan sijoittaa joko erotusosan eteen tai erotusosan sisälle, menovirtauskentän alkupäähän. Esimerkiksi US-patentissa 5,185,081 on kuvattu laitteistoa, jossa mikserit on sijoitettu ‘.: 30 erotusosan sisälle. Jotta viimeisestä mikseristä ulos purkautuva dispersio ei ,,: pääsisi virtaamaan suoraan kohti menovirtauskentän peräosaa, on edullista kääntää dispersion virtaussuunta ensin kohti menovirtauskentän etupään 5 113747 sivunurkkia ja vasta sieltä kääntää virtaus peräpäähän päin. Dispersion suuntaus kohti peräpäätä onnistuu parhaiten käyttämällä rakoaitoja, jotka ovat sopivasti muotoiltuja. Päältäpäin katsottuna loivan siksakin muotoiset rakoaidat ovat osoittautuneet tarkoituksenmukaiseksi ratkaisuksi. 5 Menovirtauskentän peräpäähän voidaan vielä sijoittaa erottuneiden faasien keräyskanavat, joiden avulla menovirtauskentässä erottuneita liuoksia kierrätetään saman uuttoaskeleen sisällä sekoitusosan pumppusäiliöön. Menovirtauskenttä voidaan tietysti myös varustaa vain toisen liuoksen keräyskanavalla riippuen kierrätystarpeesta. Kanavat voivat olla esimerkiksi ίο US-patentissa 6,083,400 kuvatun tyyppisiä kanavia tai muita tarkoitukseen sopivia laitteita.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä menovirtaus säädetään dispersio-voittoiseksi eli dispersiota pidetään vahvana kerroksena faasien välissä. 15 Tämän toteuttamiseksi sijoitetaan menovirtauskentän loppupäähän ainakin yksi kääntöelin, joka säätää dispersiokerroksen paksuutta ja dispersion etenemistä. Dispersiosta erottuneet faasit saatetaan virtaamaan suhteellisen vapaasti, mutta erottumaton dispersio saatetaan patoutumaan menovirtauskentän peräosaan sijoitetun, patoutumista aikaansaavan, vähintään yhden . 20 kääntöelimen avulla.

» * . Kääntöelin ulottuu erotusosan menovirtauskentän sivuseinille asti eli väliseinien päästä toiseen. Keksinnön mukaiseen laitteistoon kuuluu !’! vähintään yksi settlerin (erotusosan) menovirtauskentän peräpäähän 25 sijoitettu kääntöelin. Kääntöelin puolestaan muodostuu vähintään kahdesta, eri korkeudelle, olennaisesti settlerin pituusakseliin (liuosten virtaussuuntaan) .. . nähden kohtisuoraan asetetusta levymäisestä osasta, kääntölevystä.

Kääntölevyjen väliin muodostuvalla alueella, kääntökanavassa, dispersion t · virtaussuunta on lähes pystysuora, koska dispersio saatetaan virtaamaan : 30 kunkin kääntölevyn ylä- tai alapuolelta kääntökanavaan. Virtaussuunnan kääntäminen olennaisesti pystysuoraksi parantaa dispersion erottumista puhtaiksi liuoskerroksiksi dispersion ylä- ja alapuolelle. Kääntöelin on 6 113747 tarkoitettu sijoitettavaksi uuton eri vaiheisiin kuten sekä varsinaisen uuton että myös mahdollisen pesun ja takaisinuuton erotusosaan.

Menetelmälle ja laitteistolle on ominaista, että dispersiovirtausta estetään 5 virtaamasta suoraan eteenpäin järjestämällä menovirtauskentän peräpäähän tämän kentän yli ulottuva kääntöelin. Edullisesti kääntöelin on muodostettu ainakin kahdesta levymäisestä osasta, jotka on sijoitettu vasten meno-virtausta. Jotta dispersio voisi edetä ohi kääntöelimen, sen on ensimmäisessä vaiheessa painauduttava vasten kääntöelimen ensimmäistä ίο levymäistä osaa ja sen alapuolelta kääntökanavaan, joka on muodostettu kääntöelimen levymäisten osien väliin. Kääntökanavasta dispersion pinta saatetaan nousemaan niin, että se ulottuu virtaamaan kääntöelimen toisen levymäisen osan yli. Yhdessä kääntöelimessä on vähintään kaksi levymäistä osaa, mutta niiden määrä voi vaihdella. Kääntöelimen ensimmäinen 15 levymäinen osa, alituslevy, ja sen jälkeen joka toinen osa on sijoitettu erotusosaan olennaisesti korkeammalle kuin kääntöelimen toinen levymäinen osa, ylityslevy, ja sen jälkeen sijoitettu joka toinen osa.

Kääntöelimeen kuuluva ensimmäinen levymäinen osa, alituslevy, sijoitetaan ; 20 erotusosaan korkeudelle, jossa sen yläreuna ulottuu dispersiokerroksen « yläpuolelle orgaaniseen liuosfaasiin. Kun erottuneet liuokset ja niiden välissä oleva dispersiokerros viilaavat erotusosan syöttöpäästä kohti peräpäätä, dispersiokerros pakkautuu ensimmäistä kääntölevyä vasten. Dispersiota ;'‘'t pitää kertyä niin paljon, että se erottunutta orgaanista liuosta raskaampana 25 tunkeutuu alituslevyn alapuolelta kääntölevyjen väliseen nousukanavaan tai -kanaviin ja sieltä edelleen erotustilan peräpäähän, jossa dispersio ja , erottuneet faasit käännetään paluuvirtauskenttien puolelle. Virtauksen on I t oltava sitä suurempi mitä suurempi settleri. Tiivis dispersio saa aikaan liuosten erotusasteen paranemisen eli jäännöspisaroiden määrä kummas-: 30 sakin liuoksessa, sekä vesi-että orgaanisessa liuoksessa, alenee.

k I f k * * * I * 7 113747

Ensimmäinen kääntölevy, alituslevy, on pääosin umpinainen, mutta se on ylä- ja alaosastaan varustettu pystyraoilla eli rakovyöhykkeellä. Levyn yläreuna on ehjä ja rakovyöhyke alkaa välittömästi sen alapuolelta. Levyn yläreuna ja sen rakovyöhyke ulottuvat orgaaniseen liuokseen. Levyn yläosan 5 rakovyöhykkeen korkeus on 5 - 25% koko kääntölevyn korkeudesta ja 1 — 10% koko erotustilan peräosan liuoskorkeudesta. Orgaaninen liuos virtaa rakovyöhykkeen kautta settlerin perätilaan jaettuna useaan, käytännössä 10 - 100 osavirtaan. Osavirtoihin jakaminen auttaa liuoksen juoheaa kääntymistä perätilasta kohti paluuvirtauskenttiä.

10

Alituslevyn alareuna on ehjä, mutta välittömästi sen yläpuolelle on muodostettu pystysuuntaisia rakoja. Rakovyöhykkeen korkeus on 10 -40% koko levyn korkeudesta. Alituslevyn alareuna ulottuu erotustilan pohjatilaan asti. Käytännössä alituslevyn alareuna on pohjasta etäisyydellä, joka on 15 -15 30 % koko erotusosan (settlerin) liuoskorkeudesta (liuossyvyydestä).

Alituslevyn eteen pakkautunut dispersio virtaa levyn alarakojen yläosasta kääntölevyjen väliseen nousu- eli kääntökanavaan. Rakovyöhykkeen alaosan avulla jaetaan ainakin osittain myös pohjatilassa virtaavaa vesiliuosta osavirtoihin, mikä edesauttaa vesiliuoksen juoheaa kääntymistä , 20 perätilassa. Osavirtojen määrä on käytännössä sama kuin orgaanisella liuoksellakin.

Kääntöelimen toinen kääntölevy, ylityslevy, on samantyyppinen kuin ensim-mäinenkin eli se on pääosin umpinainen. Ylityslevyn yläreuna varustetaan ;<t;’ 25 rakovyöhykkeellä samoin kuin on kuvattu edellä alituslevyn yläreunan *·*·’ suhteen. Rakojen tarkoitus on tässäkin tapauksessa edistää dispersion tasaista jakautumista erotusosan perätilaan. Ylityslevyn alareuna sijoitetaan I < » : selvästi alituslevyn alareunaa alemmaksi, mutta kuitenkin niin, että ';·* erottuneelle vesiliuokselle jää esteetön virtaustila. Käytännössä ylityslevyn , 30 alareuna on pohjasta etäisyydellä, joka on 3 - 10% koko erotusosan : _ 11: liuoskorkeudesta. Ylityslevyn yläreuna sijoitetaan orgaanisen liuoksen pinnan . ·:1, alapuolelle. Käytännössä toisen kääntölevyn yläreuna sijoitetaan liuospinnan 8 113747 alapuolelle etäisyydelle, joka on 20 - 40% erotusosan liuoskorkeudesta. Alituslevyn ja ylityslevyn välinen etäisyys toisistaan määritellään siten, että dispersion nousunopeus levyjen välisessä kääntökanavassa on luokkaa 0,05 - 0,3 m/s. Käytännössä tämä tarkoittaa, että levyjen etäisyys toisistaan on 5 luokkaa 0,5 - 2 m, kun dispersion syöttö erotusosaan on yli 1000 m3/h. Jos kääntöelin muodostuu useammasta kääntölevystä, rakovyöhykkeet sijoitetaan vastaavien levyjen ylä- ja alareunaan.

Ylityslevyn yläosan eteen on edullista sijoittaa virtauksen estolevyt, jotka ίο muodostuvat ylityslevyn suuntaisista umpinaisista levyistä. Estolevyt sijoitetaan ylityslevyn rakovyöhykkeen kohdalle. Estolevyjen korkeutta on mahdollista muuttaa. Estolevyt asetetaan ylityslevyn välittömään läheisyyteen ja niiden pystysuuntaista paikkaa säätämällä voidaan peittää haluttu osa ylityslevyn rakovyöhykkeestä. Kun estolevy peittää koko 15 rakovyöhykkeen, dispersiokerroksen pinta nousee ylityslevyn ja estolevyn yläreunan korkeudelle. Kun estolevyn yläreunaa lasketaan, dispersion kerrosvahvuus ohenee ja orgaanisen faasin kerrospaksuus kasvaa. Käytännössä ylityslevyn estolevy muodostetaan useammasta osasta, joita jokaista voidaan säätää yksilöllisesti. Siten on mahdollista tasapainottaa 20 koko menovirtauskentän sivuttaisia virtauksia. Sama toiminta on mahdollista aikaansaada koko ylityslevyn nostolla tai laskulla, mutta sen toteutus on 1 ,;, käytännössä hankalampi ainakin suurissa uuttolaitoksissa.

» · * ·

Orgaanisen liuoksen kerrosvahvuus on useimmissa uuttosovelluksissa 25 alhaisempi kuin vesiliuoksen kerrosvahvuus. Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteistolla on mahdollista kasvattaa erotusosan perätilassa orgaanisen faasin aluetta sijoittamalla kääntöelimen levyt pystysuunnasta *..! poikkeavasti siten, että levyt on kallistettu menovirtausta vasten. Se tarkoittaa, että levyt on sijoitettu pystysuuntaan nähden 10-30° kulmaan : 30 niin, että niiden alareuna on lähempänä erotusosan peräpäätä kuin niiden yläreuna. Kääntölevyjen kallistuksella on tarkoitus saada dispersiokerroksen : sijainti pystysuunnassa tasolle, joka vastaa orgaanisen ja vesifaasin 9 113747 lopullista rajapintaa paluuvirtauskentässä. Tämä edesauttaa lopullista faasien erottumista paluuvirtauskentässä.

Erotustilan perätilaan kääntöelimen kautta virranneet erottuneet faasit sekä 5 niiden välissä virtaava dispersiokerros saatetaan kääntymään perätilassa takaisin kohti erotustilan etupäätä johtamalla ne erityisrakenteisten rakoaitojen läpi. Rakoaidat kääntävät paluuvirtaukset settlerin pituussuuntaiseksi kohti sen etupäätä. Rakoaidat on toisesta päästään tuettu väliseinän päähän ja toisesta päästään sivuseinään joko lähelle peräseinää ίο tai peräseinän ja sivuseinän muodostamaan kulmaan.

Paluuvirtauskenttien alkupäähän sijoitetut rakoaidat on muodostettu normaalista rakoaidasta, jonka pystyrakojen taakse on sijoitettu ohjauslevyjä. Ohjauslevyt asetetaan liuosten virtaussuunnassa katsottuna rakoaidan 15 pystyrakojen taakse eli ne ovat settlerin etupään puolella. Ohjauslevyt on käännetty pystyrakojen takana siten, että liuosten kulkukanava on kapeampi erotustilan sivuseinällä ja leveämpi väliseinän läheisyydessä. Tällaisella ratkaisulla liuosten virtaus käännetään settlerin pituussuuntaiseksi. Esitettyä rakoaitaratkaisua on kuvattu periaatteessa US-patentissa 6,132,615. Siinä 20 rakoaidan rakenteet on sijoitettu olennaisesti pystysuoraan, mutta tämän keksinnön mukaiselle ratkaisulle on edullista, että rakenteet muodostavat pystysuuntaan nähden vastaavanlaisen kulman kuin menovirtauskentän ;;; kääntölevyt. Tässä tapauksessa se tarkoittaa sitä, että rakoaidan levyt on kallistettu yläreunastaan kohti erotustilan etupäätyä. Rakoaidat ulottuvat •,,; * 25 settlerin pohjaan asti.

Perätilan kääntöelimen ja rakoaitojen välinen alue, perätila, mitoitetaan sen , suuruiseksi, että siellä virtausten, sekä erottuneiden faasien että dispersion virtausnopeus on luokkaa 0,15 - 0,3 m/s. Juuri ennen perätilaa ; 30 menovirtauskentän päähän sijoitetun kääntöelimen ja välittömästi :,,,·· paluuvirtauskentän alkupäähän asetettujen rakoaitojen avulla saadaan ·: ’. aikaan liuosten virtaussuunnan hallittu käännös. Kääntöelimen ja rakoaitojen 10 113747 kallistuksella tasoitetaan myös virtauksen kääntöä. Paluuvirtauskenttiin voidaan sijoittaa myös muita erottumista parantavia elimiä.

Paluuvirtauskenttien etupäässä dispersiosta erottuneet puhtaat liuokset 5 poistetaan erotustilasta, orgaaninen liuos ylivuotona orgaanisen liuoksen perälaatikkoon ja vesiliuos omaan perälaatikkoonsa. Perälaatikot on sijoitettu varsinaisen erotusosan ulkopuolelle paluuvirtauskenttien eteen. Kun sekoitusosan mikserit sijaitsevat menovirtauskentän edessä vastaavassa paikassa, muodostuu tilaa säästävä ratkaisu. Kun kaikki uuttoaskeleet ίο voidaan nyt sijoittaa samansuuntaisesti, muodostuvat putkilinjat lyhyiksi.

Keksinnön mukaista laitteistoa kuvataan vielä oheisten kuvien avulla, jossa kuva 1 esittää keksinnön mukaista uuttovaihejärjestelyä päältäkatsottuna kuvantona, 15 kuva 2A on periaatekuva kääntöelimen kääntölevyistä sivukuvantona, kuva 2B on periaatekuva kääntöelimen kääntölevyistä perästä päin katsottuna, kuva 3A on toinen periaatekuva kääntöelimen kääntölevyistä sivukuvantona, . ja kuva 3B on toinen periaatekuva kääntöelimen kääntölevyistä perästä päin ! 20 katsottuna ja III» kuvassa 4 on eräs toinen keksinnön mukainen uuttovaihejärjestely päältäkat-sottuna kuvantona, > * • * » r t » • · · · !···. Kuvan 1 mukaisesti uuttoaskel muodostuu sekoitusosasta 1 ja erotusosasta • · 25 eli settleristä 2. Sekoitusosaan kuuluu tässä tapauksessa pumppusäiliö 3 sekä mikserit 4 ja 5. Vesiliuos ja orgaaninen liuos johdetaan ensin pumppu-.·**; säiliöön ja sieltä edelleen ensimmäiseen ja toiseen mikseriin. On selvää, että ..\t pumppusäiliöiden ja miksereiden määrä voi vaihdella syötettävän liuosmäärän mukaan. Pumppusäiliö voi edullisesti olla esimerkiksi US- » · 30 patentissa 5,662,871 kuvattu pumppusäiliö.

11 113747

Settien 2 muodostuu etupäästä 6, peräpäästä 7, sivuseinistä 8 ja 9 sekä periaatteessa sivuseinien suuntaisista väliseinistä 10 ja 11. Väliseinät on kuitenkin edullisesti sijoitettu siten, että muodostuvien virtauskenttien poikkipinta-ala pienenee virtauksen suunnassa. Väliseinät voivat muodostaa 5 settlerin pituusakselin kanssa 5 - 15° kulman. Menovirtauskentän kapenemiskulma on edullisesti luokkaa 15 - 25°. Viimeisestä mikseristä liuosten dispersio johdetaan settlerin etupäähän 6 menovirtauskentän 12 puolelle (ei tarkemmin kuvassa). Menovirtauskenttä on varustettu rakoaidoilla tai muilla sopivilla elimillä 13 ja 14 liuosvirtausten hallitsemiseksi, ίο Menovirtauskentän peräpäässä on kääntöelin 16, joka puolestaan muodostuu ainakin kahdesta kääntölevystä, alituslevystä 17 ja ylityslevystä 18. Settlerin peräosa, perätila 19 muodostuu kääntöelimen 16 ja paluu-virtauskenttien 20 ja 21 alkupäähän sijoitettujen rakoaitojen 22 ja 23 väliin jäävästä tilasta. Myös paluuvirtauskentät voidaan varustaa alkupään 15 rakoaitojen 22 ja 23 lisäksi muilla halutuilla elimillä virtauksen hallitsemiseksi.

Myös paluuvirtauskenttien poikkipinta-ala pienenee virtaussuunnan mukaisesti kohti etupäätä. Paluuvirtauskenttien poikkipinta-ala voi olla sama tai ne voivat myös olla toisistaan poikkeavat. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa, 20 jossa settleriin muodostetaan kolme erillistä virtauskenttää, on settlerin leveyden suhde pituuteen luokkaa 2-5.

Settlerissä erottuneiden liuosten perälaatikot on edullista sijoittaa etupään 6 eteen, paluuvirtauskenttien 20 ja 21 kohdalle. Siten orgaaninen liuos otetaan 25 talteen ylivuotona orgaanisen liuoksen perälaatikoista 24 joko yhden tai * * useamman poistoyhteen 25 kautta, joko vain toisesta reunasta tai .. . molemmista. Samoin vesiliuos otetaan talteen kummankin virtauskentän vesiperästä 26 tarpeen mukaisesti yhden tai useamman poistoyhteen 27 kautta. Poistoyhteiden tarkemman sijoituksen ratkaisee se, minne erottuneet .: 30 liuokset syötetään. Perälaatikot voidaan myös kytkeä sopivasti toisiinsa.

< I

]2 1 13747

Kuvat 2A ja 2B esittävät erästä periaateratkaisua menovirtauskentän peräosaan sijoitetuista kääntöelimestä. Kuvista nähdään, että alituslevy 17 ja ylityslevy 18 on sijoitettu peräpään 7 läheisyyteen. Alituslevyn yläreuna on varustettu rakovyöhykkeellä 28, joka ulottuu erottuneen orgaanisen faasin 5 kerroksen 29 sisään. Rakovyöhyke jakaa orgaanisen liuoksen virtaamaan settlerin perätilaan useana osavirtauksena. Alituslevy patoaa erottuneiden liuosten välissä viilaavaa dispersiota 30, ja dispersio saatetaan nousemaan alituslevyn alareunan rakovyöhykkeen 31 kautta kääntöelimien väliseen kääntökanavaan 32, ja sieltä ylityslevyn yläosan rakovyöhykkeen 33 kautta ίο settlerin perätilaan. Alituslevyn alareuna on ehjä ja se on ulotettu erottuneeseen vesiliuokseen 34, mutta kuitenkin pohjan 35 yläpuolelle. Vesiliuos virtaa ainakin osittain rakovyöhykkeen alaosan kautta, jolloin se saatetaan jakaantumaan osavirtoihin ja tämä helpottaa liuoksen virtaus-suunnan kääntämistä settlerin perätilassa. Orgaanisen liuosfaasin pinta 36 15 on samalla settlerin liuoskorkeus.

Kuvissa 3A ja 3B on esitetty toinen kääntöelinratkaisu, jossa ylityslevyn 18 yläosan rakovyöhykkeen 33 eteen on sijoitettu umpinainen estolevy 37. Estolevy on tukirakenteidensa 38 avulla ylityslevyn suuntaisesti nostettava ja 20 laskettava levy. Kuvan 3B mukaisessa ylityslevyssä on rakovyöhykkeen 33 korkeus selvästi suurempi kuin kuvassa 2B esitetty, mutta estolevyn avulla on nyt mahdollisuus säätää dispersion ja samalla myös orgaanisen faasin li; kerrospaksuutta. Kuvan esittämässä tapauksessa estolevy on asennossa, jolloin rakovyöhykkeen alaosa on peitetty estolevyn avulla. Se tarkoittaa ,.; 25 käytännössä, että dispersiokerros pääsee purkautumaan settlerin perätilaan **' estolevyn yläreunan tasolta, jolloin orgaanisen faasin kerrospaksuus pääsee ,, , muodostumaan paksummaksi kuin esimerkiksi kuvan 2 tapauksessa. Kun estolevy on yläasennossaan, se peittää rakovyöhykkeen jopa kokonaan ja ; ’ dispersiokerros muodostuu vahvaksi ja orgaanisen faasin kerros ohenee.

: V 30 .,: On tietenkin selvää, että estolevy voidaan asentaa toimivaksi muullakin kuin /. edellä kuvatulla tavalla, mutta olennaista on, että dispersiokerroksen ja 13 113747 samalla orgaanisen faasin kerrospaksuutta voidaan säätää sulkemalla osa ylityslevyn rakovyöhykkeestä. Kuten aikaisemmin jo on todettu, estolevyt on edullista rakentaa muodostumaan useammasta erillisestä osasta, jolloin kerrospaksuuksia voidaan säätää paikallisesti.

5

Kuvan 1 mukaisessa ratkaisussa uuttoaskeleen sekoitusosa on sijoitettu settleriosan eteen, perälaatikoiden väliin. Kuvan 4 mukainen ratkaisu soveltuu erityisesti suurille liuosvirtauksille. Tässä tapauksessa sekoitusosa 1 on varustettu kahdella pumppusäiliöllä 3, jotka sijaitsevat paluuvirtaus- lo kenttien 20 ja 21 perässä olevien perälaatikoiden välissä. Varsinaiset mikserit on sijoitettu settlerin menovirtauskentän 12 sisälle. Orgaaninen liuos ja vesiliuos syötetään ensimmäiseen mikseriin 4 joko vain toisesta tai molemmista pumppusäiliöistä. Sekoitetut liuokset johdetaan ensimmäisestä mikseristä tangentiaalisesti toiseen mikseriin 5 kanavan 39 kautta. Hyvin 15 sekoittunut dispersio ohjataan jälkimmäisestä mikseristä 5 settleritilaan ja siellä dispersiovirtaus suunnataan purkautumaan ensin kohti etupäätä 6.

Jotta dispersiovirtaus ei pääse virtaamaan miksereitten välistä suoraan kohti menovirtauskentän peräpäätä, on mikserit niiden peräpään puoleiselta ulkokehältään yhdistetty toisiinsa setllerin pohjaan asti ulottuvalla välilevyllä . 20 40. Etupään 6 nurkista dispersiovirtauksen suunta kääntyy kohti settlerin . peräpäätä 7. Menovirtauskentän alkupää on edullisesti varustettu useam- * ♦ maila rakoaidalla 13, 14 ja 15. Ensimmäinen rakoaita 15 voi olla perinteinen, suora rakoaita, ja se on kaksiosainen siten, että ensimmäinen osa ulottuu , mikseristä 4 sitä lähimpänä olevaan väliseinään 10 ja toinen osa rakoaidasta * · » 25 ulottuu mikseristä 5 toiseen väliseinään 11. Seuraavat rakoaidat 13 ja 14 muodostavat edullisesti päältä katsottuna loivan siksakkuvion. Siksak-kuvion .. . muodostavia aitoja on vähintään yksi. Rakoaitojen tarkoitus on suunnata eri ,,; * faasien ja dispersion kulku suoraan kohti settlerin peräpäätä.

t » j 30 Menovirtauskentän peräpäähän on vielä kuvattu, miten uuttoaskeleen :(>>: sisäinen kierto voidaan toteuttaa. Menovirtauskenttään on sijoitettu ennen . : . kääntöelintä 16 erottuneiden faasien keräyskanavat, joiden kautta voidaan 14 113747 osa erottuneista liuoksista kierrättää takaisin. Kuvassa nähdään vesiliuoksen kanava 41 ja orgaanisen liuoksen kanava 42. Kuvan mukaisesti kanava ulottuu koko menovirtauskentän poikkipinnalle. Vesiliuoksen kanavasta on putkilinja 43 ja orgaanisen faasin kanavasta putkilinja 44 saman 5 uuttoaskeleen pumppusäiliöön. Dispersion ja erottuneiden liuosten virtaus kääntöelimeen ja siitä eteenpäin tapahtuu samoin kuin on kuvattu kuvan 1 yhteydessä.

Keksinnön mukaisella menetelmällä ja laitteistolla on nyt mahdollista käsitellä ίο suuriakin liuosvirtauksia taloudellisesti ja toiminnallisesti edullisessa uuttoaskelratkaisussa, joka muodostuu sekoitusosasta ja edellä kuvatusta reverse flow-erotusosasta. Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteiston avulla voidaan ensinnäkin säädellä virtauksen dispersiokerroksen paksuutta ja siten saada aikaan puhtaat liuokset. Toiseksi erotustilan peräosan säätö-15 ja kääntöelimen avulla saadaan aikaan dispersion ja erottuneiden liuosten hallittu kääntäminen menovirtauksesta paluuvirtauksiksi.

t ^ I

Claims

1. Menetelmä vesiliuoksesta ja orgaanisesta liuoksesta uuttoaskeleen sekoitusosassa muodostetun dispersion erottamiseksi hallitusti omiksi 5 faaseikseen metallin talteenoton yhteydessä neste-nesteuutto- prosessin erotusosassa, tunnettu siitä, että erotusosaan syötetty dispersio johdetaan sanotun osan menovirtauskenttään, joka on muodostettu erotusosaan väliseinien avulla, ja jossa kentässä dispersiosta erottuneet faasit saatetaan virtaamaan olennaisesti ίο erotusosan pituusakselin suuntaisena, mutta erottuneiden faasien keskelle jäävä dispersio saatetaan patoutumaan menovirtauskentän peräosaan sijoitetun ja erotusosan väliseinästä toiseen ulottuvan kääntöelimen avulla, kääntöelimen jälkeen dispersion ja erottuneiden liuosfaasien suunta käännetään erotustilan perätilassa olennaisesti 15 päinvastaiseksi virtaamaan takaisin menovirtauskentän molemmilla puolilla sijaitsevissa paluuvirtauskentissä kohti erotustilan syöttöpäätä, jossa erottuneet liuokset poistetaan erotusosasta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että » 1 · · [ 20 paluuvirtauskentän alkupäässä, erotusosan peräpäässä, dispersion ja . erottuneiden liuosten virtaussuunta käännetään olennaisesti '!;! erotusosan pituusakselin suuntaiseksi rakoaitojen avulla. • » I ·

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että I » 25 virtaussuunnassa katsottuna virtauskenttien poikkipinta-ala jatkuvasti pienenee. Λ

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, ..! ^ että väliseinien pituus on 85 - 95% erotusosan pituudesta.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kääntöelin muodostuu vähintään kahdesta levymäisestä osasta, 113747 joiden välisessä kääntökanavassa dispersion suunta saatetaan kääntymään olennaisesti pystysuoraksi.

5 113747

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 -5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 5 että kääntöelimen ensimmäisen levymäisen osan, alituslevyn, yläreuna ulottuu orgaaniseen liuokseen ja orgaaninen liuos saatetaan virtaamaan levymäisen osan yläosaan järjestetyn rakovyöhykkeen läpi erotusosan perätilaan useana osavirtana. ίο

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että osavirtojen määrä on 10 - 100.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kääntöelimen ensimmäisen levymäisen osan avulla patoutumaan 15 saatettu dispersiovirtaus saatetaan virtaamaan ensimmäisen levy mäisen osan alapuolelta kääntökanavaan.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kääntöelimeen virrannut dispersio saatetaan virtaamaan kääntö- . 20 elimen jälkeiseen perätilaan kääntöelimen viimeisen levymäisen osan , yläpuolelta.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 9 mukainen menetelmä, tunnettu ; ; siitä, että ainakin osa sekoitusosasta on sijoitettu erotusosan sisään, ',,;' 25 jolloin sekoitusosan viimeisestä mikseristä tuleva dispersio ‘ * suunnataan ensin kohti menovirtauskentän etupäätä ja käännetään sitten rakoaitojen avulla kohti menovirtauskentän peräpäätä. I I I

; ‘ 11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu : 30 siitä, että ainakin toista menovirtauskentässä erottunutta liuosta ,, : kierrätetään saman uuttoaskeleen sekoitusosaan. 113747

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että talteenotettava metalli on jokin metalleista kupari, uraani, koboltti, nikkeli, sinkki tai molybdeeni.

13. Laitteisto vesiliuoksen ja orgaanisesta liuoksesta sekoitusosassa (1) muodostetun dispersion erottamiseksi hallitusti omiksi faaseikseen metallin talteenoton yhteydessä neste-nesteuuton settlerissä (2), joka muodostuu syöttöpäästä (6), peräpäästä (7), sivuseinistä (8,9), pohjasta (35) ja erottuneiden liuosten perälaatikoista (24,26), ίο tunnettu siitä, että settien on varustettu kahdella, olennaisesti settlerin sivuseinien suuntaisella väliseinällä (10,11), jotka jakavat settlerin menovirtauskenttään (12) ja tämän molemmilla puolilla oleviin paluuvirtauskenttiin (20,21) sekä väliseinien (10,11) päihin ja settlerin pituusakseliin nähden poikittain sijoitetulla kääntöelimellä (16), joka 15 kääntöelin muodostuu ainakin kahdesta, eri korkeudelle sijoitetusta kääntölevystä (17,18).

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että paluuvirtauskenttien (20,21) alkupäähän, settlerin peräosaan on 20 sijoitettu rakoaidat (22,23), jotka on toisesta päästään kiinnitetty . väliseinän (10,11) päähän ja toisesta päästään sivuseinän (8,9) peräosaan tai sivuseinän (8,9) ja peräpään (7) kulmaan. » ·

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että * . ; 25 rakoaidan rakojen taakse on sijoitettu virtausta kääntävät ohjauslevyt.

16. Jonkin patenttivaatimuksen 13 - 15 mukainen laitteisto, tunnettu ;' siitä, että väliseinien (10,11) pituus on 85 - 95% settlerin pituudesta.

17. Jonkin patenttivaatimuksen 13 -16 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että väliseinät (10,11) muodostavat settlerin pituusakselin kans- 113747 sa 5 - 15° kulman siten, että väliseinien muodostamien virtauskent-tien (12,20,21) poikkipinta-ala virtaussuunnassa katsottuna pienenee.

18. Jonkin patenttivaatimuksen 13-17 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, 5 että menovirtauskentän (12) kapenemiskulma on edullisesti luokkaa 15-25°.

19. Jonkin patenttivaatimuksen 13 - 18 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kääntöelimen ensimmäinen kääntölevy, alituslevy (17) on ίο sijoitettu korkeammalle kuin toinen, ylityslevy (18).

20. Jonkin patenttivaatimuksen 13-19 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ensimmäisen kääntölevyn (17) yläreuna on sijoitettu settlerin orgaanisen liuoksen sisään. 15

21. Jonkin patenttivaatimuksen 13 - 20 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ensimmäisen kääntölevyn (17) alareunan etäisyys settlerin pohjasta (34) on 15-30 % settlerin liuoskorkeudesta.

22. Jonkin patenttivaatimuksen 13-21 mukainen laitteisto, tunnettu ,: siitä, että kääntölevyt (17,18) ovat pääosin umpinaisia.

·. 23. Jonkin patenttivaatimuksen 13-22 mukainen laitteisto, tunnettu ’ ·. siitä, että ensimmäisen kääntölevyn (17) yläreunaan on muodostettu ··, 25 rakovyöhyke (28) matkalle, joka vastaa 5-25 % kyseisen kääntölevyn korkeudesta.

.. 24. Jonkin patenttivaatimuksen 13-23 mukainen laitteisto, tunnettu 7 siitä, että ensimmäisen kääntölevyn (17) alareunaan on muodostettu 30 rakovyöhyke (31) matkalle, joka vastaa 5 - 15 % kyseisen ’ *. · ‘ kääntölevyn korkeudesta. * # 113747

25. Jonkin patenttivaatimuksen 13 - 18 tai 22 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että toisen kääntölevyn, ylityslevyn (18) yläreunaan on muodostettu rakovyöhyke (33) matkalle, joka vastaa 5 - 15 % kyseisen kääntölevyn korkeudesta. 5

26. Jonkin patenttivaatimuksen 13 - 18, 22 tai 25 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että toisen kääntölevyn (18) alareunan etäisyys settlerin pohjasta 3 -10% settlerin liuoskorkeudesta. ίο

27. Jonkin patenttivaatimuksen 13 - 18, 22 tai 25 - 26 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että toisen kääntölevyn (18) yläreuna sijoitetaan liuospinnan alapuolelle, etäisyydelle, joka on 20 - 40 % settlerin liuoskorkeudesta.

28. Jonkin patenttivaatimuksen 13 - 27 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kääntöelimen kääntölevyt (17,18) on sijoitettu settleriin pystysuuntaan nähden 10 - 300 kulmassa.

29. Jonkin patenttivaatimuksen 13-28 mukainen laitteisto, tunnettu : 20 siitä, että kääntölevyjen (17,18) yläreuna on kallistettu settlerin ; syöttöpäätä (6) kohti.

30. Jonkin patenttivaatimuksen 13-29 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että kääntöelimen toisen kääntölevyn (18) rakovyöhykkeen (33) 25 yläosan eteen on sijoitettu kääntölevyn suuntainen umpinainen estolevy (37), jonka asema korkeussuunnassa on muutettavissa . , tukielimiensä (38) avulla.

31. Jonkin patenttivaatimuksen 13-30 mukainen laitteisto, tunnettu \* 30 siitä, että settlerin perälaatikot (24,26) on sijoitettu paluuvirtaus- .. · kenttien (20,21) eteen settlerin syöttöpäähän (6). 113747

32. Jonkin patenttivaatimuksen 13-31 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että sekoitusosa (1) on sijoitettu settlerin menovirtauskentän (12) eteen.

33. Jonkin patenttivaatimuksen 13-31 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että sekoitusosa (1) on ainakin osittain sijoitettu menovirtauskentän (12) sisälle.

34. Patenttivaatimuksen 33 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ίο sekoitusosan (1) mikserit (4,5) on sijoitettu menovirtauskentän (12) sisälle.

35. Patenttivaatimuksen 34 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että menovirtauskenttä (12) on varustettu kaksiosaisella rakoaidalla (15), is jonka toinen osa ulottuu ensimmäisestä mikseristä (4) sitä lähimpänä olevaan väliseinään (10) ja toinen osa toisesta mikseristä (5) tätä lähimpänä olevaan väliseinään (11).

36. Jonkin patenttivaatimuksen 13-35 mukainen laitteisto, tunnettu 20 siitä, että menovirtauskenttä (12) on varustettu ainakin yhdellä rakoaidalla (13,14), joka päältä katsottuna muodostaa loivan siksak-kuvion. «

37. Jonkin patenttivaatimuksen 13-36 mukainen laitteisto, tunnettu 25 siitä, että menovirtauskenttä (12) on varustettu ainakin yhdellä, peräpään läheisyyteen sijoitetulla erottuneen liuoksen keräys-kanavalla (41,42).

38. Patenttivaatimuksen 37 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ’ 30 menovirtauskenttä (12) on varustettu ainakin yhdellä keräyskanavalla (41,42), ja siihen liitetyllä putkilinjalla (43,44) erottuneen liuoksen v * johtamiseksi saman uuttoaskeleen pumppusäiliöön (3). 2, 1 13747