PL195594B1 - Sposób ługowania składnika stałego ze szlamu za pomocą gazu zawierającego tlen - Google Patents

Abstract

1. Sposób lugowania skladnika stalego ze szla- mu za pomoca gazu zawierajacego tlen, w którym podaje sie szlam do reaktora o wysokosci wielokrot- nie wiekszej niz jego srednica, i zawierajacego we- wnatrz koncentryczna rure i mikser, przy czym szlam pompuje sie w dól centralnej rury za pomoca mikse- ra, a nastepnie w dolnej czesci reaktora zawraca sie przeplyw szlamu wgóre do przestrzeni pomiedzy centralna rura asciankami reaktora jednoczesnie z podawaniem do szlamu gazu zawierajacego tlen i rozpraszaniem go wszlamie na male pecherzyki, znamienny tym, ze stosuje sie mikser (5) wystajacy w góre od dna reaktora w bezposrednim sasiedztwie dolnej krawedzi centralnej rury, przy czym szlam pompuje sie w dól centralnej rury za pomoca gór- nych zakrzywionych lopatek (15) miksera, powodu- jacych skierowany w dól zasysajacy przeplyw szla- mu, zas rozpraszanie w szlamie gazu zawierajacego tlen i zawracanie przeplywu szlamu w góre realizuje sie za pomoca dolnych, prawie prostokatnych i pro- stych lopatek (14) miksera. PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ługowania składnika stałego ze szlamu za pomocą gazu zawierającego tlen.

Przy ługowaniu szlamu zawierającego składnik stały, taki jak przykładowo koncentrat metalu, ważne jest aby uczestniczący tlen w ługowaniu wprowadzany w postaci tlenu lub gazu zawierającego tlen, był najpierw rozpuszczony do szlamu zawierającego składnik stały, tak aby tlen mógł uczestniczyć w reakcjach ługowania składnika stałego. Wysoki reaktor jest stosowany do udoskonalenia rozpuszczenia tlenu, po czym w porównaniu z normalnymi reaktorami atmosferycznymi, przy dnie reaktora tworzy się duże ciśnienie hydrostatyczne (1,5-3,0 atm, to jest 0,15-0,30 MPa), w wyniku czego tlen dobrze rozpuszcza się w roztworze reakcyjnym i tym samym katalizuje rozpuszczenie składnika stałego.

W stanie techniki jest znany przykładowo opis patentowy USA nr 4,648,973, w którym wyposażenie obejmuje reaktor o wysokości wielokrotnie większej niż jego średnica, wewnątrz którego jest umieszczona koncentryczna rura. Szlam jest podawany do górnej części centralnej rury, tak jak tlen. Dla krążenia szlamu, centralna rura jest wyposażona w mikser zawieszony od góry w dół, który pompuje szlam wdół centralnej rury a następnie szlam przechodzi wgórę przez przestrzeń pomiędzy reaktorem i wewnętrzną rurą. Stosunek pomiędzy średnicami centralnej rury i zewnętrznej rury wynosi pomiędzy 0,4 i 0,85.

Sposób ługowania składnika stałego ze szlamu za pomocą gazu zawierającego tlen, w którym podaje się szlam do reaktora o wysokości wielokrotnie większej niż jego średnica, i zawierającego wewnątrz koncentryczną rurę i mikser, przy czym szlam pompuje się w dół centralnej rury za pomocą miksera, a następnie w dolnej części reaktora zawraca się przepływ szlamu wgórę do przestrzeni pomiędzy centralną rurą a ściankami reaktora jednocześnie z podawaniem do szlamu gazu zawierającego tlen i rozpraszaniem go w szlamie na małe pęcherzyki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że stosuje się mikser wystający w górę od dna reaktora w bezpośrednim sąsiedztwie dolnej krawędzi centralnej rury, przy czym szlam pompuje się w dół centralnej rury za pomocą górnych zakrzywionych łopatek miksera, powodujących skierowany wdół zasysający przepływ szlamu, zaś rozpraszanie w szlamie gazu zawierającego tlen i zawracanie przepływu szlamu w górę realizuje się za pomocą dolnych, prawie prostokątnych i prostych łopatek miksera.

Korzystnie stosuje się szybkość przepływu szlamu wyładowywanego z centralnej rury, która jest przynajmniej dwukrotnie większa w porównaniu z szybkością przepływu szlamu wewnątrz centralnej rury.

Ponadto korzystnie stosuje się obszar przekroju pozostający pomiędzy mikserem a centralną rurą, który jest mniejszy niż połowa, a korzystnie najwyżej jedna trzecia obszaru przekrojowego w centralnej rurze.

Korzystnie stosuje się szybkość przepływu szlamu opadającego w centralnej rurze, która jest większa niż szybkość wznoszenia pęcherzyków gazu rozproszonych w szlamie, i szybkość przepływu szlamu wznoszącego się w obudowie reaktora, która jest większa niż szybkość osadzania cząstek składnika stałego.

Dolną krawędź centralnej rury korzystnie ustawia się na wysokości dna reaktora, stanowiącej 0,7-1,3 krotność wielkości średnicy reaktora, a korzystnie takiej samej jak ta średnica, i dobiera się stosunek przekroju centralnej rury i otaczającej ją obudowy reaktora tak, aby wyniósł poniżej 0,1.

Jak wspomniano powyżej, istotne dla sposobu jest aby mikser był umieszczony w bezpośrednim sąsiedztwie dolnej krawędzi centralnej rury, przy czym obszar przekroju otworu wyładowczego pozostającego pomiędzy centralną rurą a mikserem jest mniejszy niż połowa obszaru przekrojowego centralnej rury, korzystnie najwyżej 1/3 obszaru przekrojowego rury. Tak więc szybkość przepływu od centralnej rury, płynącego w dół szlamu wzrasta przynajmniej dwukrotnie w porównaniu z szybkością przepływu mającego miejsce w centralnej rurze. Im bliżej mikser jest umieszczony dolnej krawędzi rury, tym większe jest narastanie zasysania w górę do centralnej rury. W praktyce granica jest ustalona przez tolerancje, które wynikają ze zużycia wałka i z giętkości i zwymiarowania innych części. Przy wspomnianym wyżej stosunku obszaru przekrojowego, taka szybkość przepływu jest uzyskiwana że skierowany wdół przepływ roztworu jest szybszy niż wznosząca się szybkość pęcherzyków gazu, a szybkość przepływu w górę roztworu w pierścieniowej obudowie reaktora jest większa niż szybkość osadzania cząstek składnika stałego.

PL 195 594 B1

Mikser stosowany w sposobie według wynalazku jest dwudziałaniowy, jest utworzony z dwóch części mających pomiędzy sobą zasadniczo poziomą płytę. Zakrzywione łopatki są przytwierdzone ponad płytą poziomą, która zasysa szlam wdół w centralnej rurze. Łopatki przytwierdzone poniżej poziomej płyty tworzą prostołopatkowy mikser turbinowy. Gdy gaz zawierający tlen jest podawany poniżej miksera zainstalowanego w dolnej części reaktora, wówczas dolna część miksera rozprasza podawany gaz do bardzo małych pęcherzyków, tym samym biorąc udział w rozpuszczaniu gazu w szlamie. Gdy gaz jest podawany do szlamu przy dolnej części reaktora, wówczas pęcherzyki gazu poruszające się wraz z przepływem szlamu mają możliwie długi czas przebywania iczas reakcji w szlamie, zanim osiągną powierzchnię lub opadną wraz z przepływem przeznaczonym do recyrkulacji poprzez centralną rurę lub są wyładowywane poprzez elementy wylotowe w górnej części reaktora.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój pionowy reaktora, fig.2 - przekrój pionowy reaktora w miejscu centralnej rury i miksera, a fig. 3 - trójwymiarowy obraz miksera reaktora.

Dla ługowania szlamu zawierającego składnik stały, na fig. 1 pokazano rurowy reaktor 1, wyposażony w koncentryczną centralną rurę 2, która sięga do dolnej części reaktora. Odległość centralnej rury od dna reaktora jest w zakresie pomiędzy 0,2-1,0 krotności średnicy reaktora, korzystnie pomiędzy 0,3-0,5. Stosunek obszaru powierzchniowego pomiędzy centralną rurą a obudową reaktora otaczającą go jest poniżej 0,1. Ponad dnem reaktora 3 znajduje się mikser 5 podparty przez wałek 4, oraz człon podający 6 dla gazu zawierającego tlen. Ponieważ wlot wałka miksera znajduje się w dolnej części reaktora, zatem wałek może być wykonany możliwie jako krótki i zwarty.

Mikser 5 jest koncentryczny z centralną rurą 2 i jest umieszczony w bardzo bliskim sąsiedztwie dolnej krawędzi 7 centralnej rury 2. Jak pokazano na rysunku, centralna rura 2 może być wyposażona na górnym i dolnym końcu w stożkowe przedłużenia 8i9. Jak pokazano na rysunku, mikser 5 również może być umieszczony częściowo wewnątrz centralnej rury 2. Pierścieniowa przestrzeń pomiędzy ścianami reaktora 10 a centralną rurą 2 może być oznaczona jako obudowa 11. Gdy jest to konieczne, wówczas dolna część centralnej rury 2 może być wyposażona w przegrody (nie pokazane). Wsad szlamu do reaktora może być prowadzony w sposób konwencjonalny, przykładowo do centralnej rury2 a roztwór może być usuwany przykładowo jako przelew, lub też szlam może być korzystnie podawany i wyładowywany poprzez jego własne elementy pod powierzchnią szlamu 12. Wlot i wylot nie zostały pokazane szczegółowo na rysunku.

Jak pokazano na fig. 2 i 3, mikser 5 zawiera wałek 4, do którego jest przytwierdzona pozioma płyta 13, poniżej której są przyłączone proste dolne łopatki 14 i powyżej której są przyłączone zakrzywione górne łopatki 15. Pozioma płyta miksera 5 uderza o przepływ szlamu od góry miksera do poniżej niego i na odwrót. Pozioma płyta może być kolista lub kątowa. Zarówno dolne łopatki 14 jak i górne łopatki 15 są przytwierdzone do poziomej płyty 13 miksera 5 w sposób zasadniczo pionowy. Dolne łopatki 14 są prawie prostokątne i ich zadaniem jest rozpraszanie tlenu gazowego podawanego poniżej miksera 5 jak również możliwie do szlamu i dla powodowania pionowo obracającego się przepływu przy dnie reaktora, tym samym chroniąc składnik stały zawarty w szlamie przed osadzaniem na dnie reaktora. Dobrze wymieszany obszar o wysokości około takiej samej jak średnica reaktora powstaje tym samym przy dolnej części reaktora.

Dolne części górnych łopatek 15 są korzystnie w postaci prostokątnej, jednakże górna część jest łagodnie zukosowana. Zakrzywione górne łopatki 15 powodują skierowany w dół przepływ w centralnej rurze 2 a dolne łopatki 14 skierowane w górę przepływ powrotny do obudowy 11 reaktora, inaczej mówiąc pomiędzy ścianami 10 i centralną rurą 2. Na fig. 2 można również zauważyć, że w tym przypadku mikser 5 jest zainstalowany na takiej wysokości, że górne łopatki 15 częściowo sięgają do wnętrza centralnej rury 2.

Korzyści wynikające ze sposobu według wynalazku mogą być zestawione na podstawie następujących faktów: skuteczne mieszanie jest dokonywane w szlamie tylko w dolnej części reaktora gdzie jest również podawany gaz zawierający tlen, itak samo zarówno energia mieszania która wzmaga rozpuszczanie składnika stałego szlamu i energia która jest potrzebna do recyrkulacji, które są doprowadzane do szlamu wtym samym czasie i następnie całkowita energia potrzebna jest mniejsza niż konwencjonalnie. W sposobie najpierw jest formowany skierowany wdół przepływ zasysający do centralnej rury 2 a następnie przepływ, który kieruje przepływ szlamu z dolnej części reaktora w górę i jednocześnie miesza gaz zawierający tlen do szlamu i zapobiega osadzaniu cząstek składnika stałego.

Claims (7)

1. Sposób ługowania składnika stałego ze szlamu za pomocą gazu zawierającego tlen, w którym podaje się szlam do reaktora o wysokości wielokrotnie większej niż jego średnica, i zawierającego wewnątrz koncentryczną rurę i mikser, przy czym szlam pompuje się wdół centralnej rury za pomocą miksera, a następnie w dolnej części reaktora zawraca się przepływ szlamu w górę do przestrzeni pomiędzy centralną rurą a ściankami reaktora jednocześnie z podawaniem do szlamu gazu zawierającego tlen i rozpraszaniem go w szlamie na małe pęcherzyki, znamienny tym, że stosuje się mikser (5) wystający wgórę od dna reaktora w bezpośrednim sąsiedztwie dolnej krawędzi centralnej rury, przy czym szlam pompuje się wdół centralnej rury za pomocą górnych zakrzywionych łopatek (15) miksera, powodujących skierowany wdół zasysający przepływ szlamu, zaś rozpraszanie w szlamie gazu zawierającego tlen i zawracanie przepływu szlamu wgórę realizuje się za pomocą dolnych, prawie prostokątnych i prostych łopatek (14) miksera.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się szybkość przepływu szlamu wyładowywanego z centralnej rury, która jest przynajmniej dwukrotnie większa w porównaniu z szybkością przepływu szlamu wewnątrz centralnej rury.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się obszar przekroju pozostający pomiędzy mikserem a centralną rurą, który jest mniejszy niż połowa, a korzystnie najwyżej jedna trzecia obszaru przekrojowego w centralnej rurze.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się szybkość przepływu szlamu opadającego w centralnej rurze, która jest większa niż szybkość wznoszenia pęcherzyków gazu rozproszonych w szlamie.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się szybkość przepływu szlamu wznoszącego się w obudowie reaktora, która jest większa niż szybkość osadzania cząstek składnika stałego.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dolną krawędź centralnej rury ustawia się na wysokości dna reaktora, stanowiącej 0,7-1,3 krotność wielkości średnicy reaktora, a korzystnie takiej samej jak ta średnica.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się stosunek przekroju centralnej rury i otaczającej ją obudowy reaktora wynoszący poniżej 0,1.