Изобретение относится к устройствам для извлечения соединений металлов из руд и рудных концентратов мокрыми способами и может быть использовано в химической и гидрометаллургической отраслях промышленности. Известен аппарат для химической и гидрометаллургической обработки сырья, содержащий корпус, свободный эрлифт для перемешивания пульпы, трубопроводы для подачи реагентов, патрубки для загрузки и выгрузки продуктов, подачи сжатого воздуха и пара SU 329233А (С22В 3/02, опубл. 1970 г.).The invention relates to devices for the extraction of metal compounds from ores and ore concentrates by wet methods and can be used in the chemical and hydrometallurgical industries. A known apparatus for chemical and hydrometallurgical processing of raw materials, comprising a housing, a free airlift for mixing pulp, pipelines for feeding reagents, pipes for loading and unloading products, compressed air and steam SU 329233A (С22В 3/02, publ. 1970).
Недостатки подобных аппаратов - они не обеспечивают безопасных условий проведения в них физико-химических процессов обработки сырья, связанных, например, с реакциями окисления - восстановления при участии кислот - вследствие бурного протекания ряда реакций и выброса реакционной массы из аппарата при достижении в нем требуемых параметров по концентрации реагентов и температуре. Наиболее близким является аппарат для выщелачивания руд и концентратов SU 707985А (С22В 3/02, опубл. 05.01.80 г), содержащий корпус, эрлифт для перемешивания пульпы, трубопроводы для подачи реагентов, патрубки для загрузки и выгрузки пульпы, подачи сжатого воздуха, пара, отвода газообразных продуктов, снабженный контактной камерой смешения реагентов с пульпой обрабатываемого сырья, выполненной с патрубками и установленной на концах трубопроводов для подачи реагентов в контактную камеру. Такая конструкция позволяет снизить расход реагентов и повысить безопасность аппарата. Недостатком прототипа является неполное использование реагентов, которые частично улетают с отходящими газами и не участвуют в технологическом процессе. Это является следствием двух причин: недостаточно эффективным смешением реагентов при параллельном расположении загрузочных трубопроводов, и наличием лишь одного выходного патрубка большого диаметра в камере контактирования, в результате чего оптимальная степень окисления не достигается. Задачей данного изобретения является дальнейшее снижение расхода реагентов в процессе.The disadvantages of such apparatuses are that they do not provide safe conditions for carrying out physical and chemical processes of processing raw materials in them, associated, for example, with oxidation reactions — reduction with the participation of acids — due to the rapid course of a number of reactions and the ejection of the reaction mass from the apparatus when it reaches the required parameters reagent concentration and temperature. The closest is a device for leaching ores and concentrates SU 707985A (С22В 3/02, publ. 05.01.80 g), containing a housing, airlift for mixing pulp, pipelines for supplying reagents, pipes for loading and unloading pulp, compressed air, steam , removal of gaseous products, equipped with a contact chamber for mixing reagents with a pulp of processed raw materials, made with pipes and installed at the ends of pipelines for supplying reagents to the contact chamber. This design allows to reduce the consumption of reagents and increase the safety of the apparatus. The disadvantage of the prototype is the incomplete use of reagents that partially fly away with exhaust gases and do not participate in the process. This is a consequence of two reasons: insufficiently effective mixing of the reagents with parallel arrangement of the loading pipelines, and the presence of only one outlet pipe of large diameter in the contact chamber, as a result of which the optimum oxidation state is not achieved. The objective of the invention is to further reduce the consumption of reagents in the process.
Аппарат для гидрометаллургической обработки сырья содержит корпус 1, эрлифт для перемешивания пульпы 4, трубопроводы для подачи реагентов 6 и 7, патрубки для загрузки и выгрузки пульпы 2 и 11, подачи сжатого воздуха, пара, отвода газообразных продуктов, снабжен контактной камерой 5 для смешения реагентов с обрабатываемой пульпой. Контактная камера 5 выполнена с заборным патрубком 10. Концы трубопроводов 6 и 7 направлены навстречу друг другу, сама камера снабжена крышкой 13. На боковой поверхности контактной камеры по верхнему краю выполнены отверстия 9, суммарная площадь которых равна площади крышки.The apparatus for hydrometallurgical processing of raw materials contains a housing 1, an airlift for mixing pulp 4, pipelines for supplying reagents 6 and 7, pipes for loading and unloading pulp 2 and 11, supplying compressed air, steam, venting gaseous products, equipped with a contact chamber 5 for mixing reagents with processed pulp. The contact chamber 5 is made with an intake pipe 10. The ends of the pipelines 6 and 7 are directed towards each other, the chamber itself is provided with a cover 13. On the lateral surface of the contact chamber, holes 9 are made along the upper edge, the total area of which is equal to the area of the cover.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Сырье (пульпа) загружается в аппарат 1 через патрубок 2. Система нагревается до 60-80°С острым паром через трубопровод 3 при одновременном перемешивании пульпы сжатым воздухом посредством эрлифта 4. В контактную камеру 5 по трубопроводам 6 и 7 подают растворитель и окислитель (например, концентрированные H2SO4 и HNO3).The proposed device operates as follows. Raw materials (pulp) are loaded into the apparatus 1 through the nozzle 2. The system is heated to 60-80 ° C with hot steam through the pipeline 3 while the pulp is mixed with compressed air by means of airlift 4. A solvent and an oxidizer are fed into the contact chamber 5 through pipelines 6 and 7 (for example concentrated H 2 SO 4 and HNO 3 ).
Поскольку объем контактной камеры 5 почти на два порядка меньше реакционного объема аппарата 1, в ней достигаются высокие концентрации реагирующих веществ в пульпе, а за счет тепла экзотермических реакций - высокая температура. В таких «жестких» условиях происходит интенсивное взаимодействие сырья и реагентов с образованием газообразных продуктов, большая часть которых (окислы азота) выполняет роль окислителей. Они поглощаются обрабатываемым сырьем, а за счет подачи воздуха через эрлифт 4 и острого пара через трубопровод 3, распределяются по всему реакционному объему корпуса 1 через систему отверстий 9 камеры 5, закрытой сверху крышкой 13. Одновременно с удалением газообразных продуктов в камеру 5 через нижний патрубок 10 за счет разной плотности пульпы и пульпогазовой смеси поступает новая порция сырья, по объему равная удаленным из камеры 5 продуктам. Необходимые значения окислительно-восстановительного потенциала в контактной камере 5 достигаются регулированием соотношения потоков реагентов через трубопроводы 6 и 7. Через патрубок 12 осуществляется отвод газообразных продуктов, через патрубок 11 сбрасывается выщелоченная пульпа.Since the volume of the contact chamber 5 is almost two orders of magnitude smaller than the reaction volume of apparatus 1, high concentrations of reacting substances in the pulp are achieved in it, and due to the heat of exothermic reactions, a high temperature is achieved. Under such "harsh" conditions, the raw materials and reagents intensively interact with the formation of gaseous products, most of which (nitrogen oxides) play the role of oxidizing agents. They are absorbed by the processed raw materials, and due to the supply of air through the airlift 4 and hot steam through the pipeline 3, they are distributed throughout the reaction volume of the housing 1 through the system of openings 9 of the chamber 5, which is closed from the top by a cover 13. Simultaneously with the removal of gaseous products into the chamber 5 through the lower nozzle 10, due to the different density of the pulp and the pulp-gas mixture, a new portion of the feed enters, equal in volume to 5 products removed from the chamber. The necessary values of the redox potential in the contact chamber 5 are achieved by adjusting the ratio of the reagent fluxes through pipelines 6 and 7. Through the pipe 12, gaseous products are discharged, the leached pulp is discharged through the pipe 11.
В результате, по сравнению с прототипом, показатели которого приняты за единицу, предлагаемое решение позволяет снизить расходы азотной кислоты на 7-11%, серной - на 5-6%.As a result, in comparison with the prototype, the indicators of which are taken as a unit, the proposed solution allows to reduce the costs of nitric acid by 7-11%, sulfuric - by 5-6%.
