RU2680360C1 - Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия - Google Patents
Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2680360C1 RU2680360C1 RU2017142214A RU2017142214A RU2680360C1 RU 2680360 C1 RU2680360 C1 RU 2680360C1 RU 2017142214 A RU2017142214 A RU 2017142214A RU 2017142214 A RU2017142214 A RU 2017142214A RU 2680360 C1 RU2680360 C1 RU 2680360C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gallium
- rotor
- filtration
- suspensions
- plates
- Prior art date
Links
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 26
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000000725 suspension Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 14
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract 2
- 101150038956 cup-4 gene Proteins 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 229910017214 AsGa Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101700004678 SLIT3 Proteins 0.000 description 2
- 206010039509 Scab Diseases 0.000 description 2
- 102100027339 Slit homolog 3 protein Human genes 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical group 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B5/00—Other centrifuges
- B04B5/12—Centrifuges in which rotors other than bowls generate centrifugal effects in stationary containers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/02—Refining by liquating, filtering, centrifuging, distilling, or supersonic wave action including acoustic waves
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Centrifugal Separators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к разделению неоднородных суспензий фильтрованием в поле центробежных сил в металлургии вторичных металлов. Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия содержит ротор с фильтром, состоящим из двух конусообразных тарелей, соединенных большими основаниями с образованием фильтрующей щели, привод вращения ротора, механизмы опускания и размыкания тарелей, сборники фильтрата и осадка. Сборник жидкого металла из сдвоенного конуса свободно вставлен в корпус в зоне фильтрации. Верхняя тарель меньшим основанием плотно соединена с фланцем загрузочного стакана с окнами в стенке. Сборник твердого осадка вставлен в корпус в зону разгрузки. Технический результат: повышение эффективности по разделению плотных суспензий. 2 ил.
Description
Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия
Изобретение относится к разделению неоднородных суспензий фильтрованием в поле центробежных сил в металлургии вторичных металлов.
После вакуумного разложения отходов [Пат. РФ 2160788, М. кл C22b 58/00] полупроводникового производства арсенида галлия образуется плотная суспензия кристаллов арсенида галлия в жидком галлии. Для повышения прямого извлечения галлия требуется очистить поверхность кристаллов AsGa от галлия, который тормозит вакумное разложение AsGa. По существующей технологии такую плотную суспензию отходов обрабатывают щелочным раствором. При этом отделяется 13% чистого галлия и кристаллы арсенида (с содержанием 50-60% жидкого галлия), которые после сушки возвращают на вакуумное разложение. Технологически целесообразно жидкий галлий выделить из плотной суспензии отделить центробежной фильтрацией.
Известна и принята за прототип центрифуга [Авт. св. 2043169 М. кл. B04b 1/00] (для переработки отходов ванн цинкования с 5% твердого), содержащая ротор из двух конусообразных тарелей соединенных большими основаниями с образованием фильтрующей щели, верхняя из которых имеет центральное окно для ввода суспензии, привод вращения ротора, механизм размыкания тарелей, сборник осадка и сборник жидкого металла, выполненный в виде кольцевого желоба с продольной щелью, расположенного коаксиально фильтру напротив фильтрующей щели и снабженного механизмом для его смещения относительно фильтрующей щели.
Недостатком центрифуги по прототипу является склонность к повышенному образованию настылей, снижающих прямое извлечение металла. Это объясняется тем, что фильтр предназначен для переработки отходов гартцинка и имеет большую поверхность узлов, что повышает образование настылей и препятствует переработке малых объемов ценных отходов галлия. Галлий обладает способностью прочно смачивать и покрывать металлические поверхности пленкой. Это снижает прямое извлечение продукции и от конструкции аппарата требуется минимизация поверхности контакта с жидким металлом.
Узел сбора жидкой фазы в прототипе состоит: колонка 4 стр 46-53:
"Верхняя тарель 4 малым усеченным основанием укреплена крестовиной 7 в виде полых трубок на полой втулке 8, имеющей отверстия 9. На полой втулке 8 плотно закреплены малыми основаниями конуса 11 из перфорированного материала, например из пористой стали."
Все узлы полых трубок на втулке 8 и пористый конус 11 будут покрыты пленкой галлия, увеличивая задолженность в оборудовании и снизит прямое извлечение.
Кроме того, в прототипе в колонке 5 стр 12-15:
"В нижнем разгрузочном положении 14 тарели 3. 4 фильтра расположены напротив кольцевого приемника 23 с наклонной подиной 24".
Поэтому конусный кольцевой приемник 23 твердого осадка будет покрываться настылью арсенида.
Целью предлагаемого центробежного аппарата является повышение эффективности разделения плотных суспензий за счет повышения прямого извлечения и снижение задалживания металла на поверхности узлов аппарата, путем снижения металлоемкости узлов фильтра аппарата с меньшей поверхностью контакта с жидким галлием.
Технический результат аппарата достигается сочетанием существенных признаков: Верхняя тарель 1 меньшим основанием (вместо узлов 7, 8, 9, 11) плотно соединена с фланцем загрузочного стакана 4 с окнами 5 в стенке, через который жидкий галлий поступает в полость фильтра и выбрасывается через щель 3.
Сборник жидкого металла, который состоит из сдвоенного конуса, свободно вставлен в корпус в зоне фильтрации и это дает возможность его разборки и зачистки от настыли галлия.
Сборник твердого осадка (вместо конусного кольцевого приемника 23) вставлен в цилиндрический корпус в зону разгрузки его из тарелей, что снижает образование настыли и возможность зачистки по окончании.
В целом эти 3 признака обеспечивают повышение прямого извлечения галлия в сравнении с прототипом за счет снижения внутренних узлов фильтра как источника образования настыли смачиванием. Изменение фильтра позволяют повысить прямое извлечение галлия и тем самым повысить эффективность переработки плотных суспензий в сравнении с существующей технологией.
Совокупность указанных отличительных признаков обеспечивает снижение металлоемкости аппарата (поверхности узлов фильтра), что снижает образование настылей и повышает прямое извлечение галлия. Тем самым позволяет использовать центробежное выделение жидкого галлия из отходов и повысить эффективность переработки в сравнении с существующей технологией.
На фиг. 1 и 2 схематично изображена центрифуга в продольном разрезе. Фильтр центробежного аппарата состоит из верхней конусообразной тарели 1 и нижней конусообразной тарели 2, сжатых большими основаниями с образованием фильтрующей щели 3. Верхняя тарель 1 меньшим основанием плотно соединена с фланцем загрузочного стакана 4 с окнами 5 в стенке, а дно стакана 4 посажено на вал 6 плотно на резьбе со штифтом. Нижняя тарель 2 малым основанием плотно посажена на цилиндрический ротор 7 на резьбе со штифтом. На ротор 7 с двух концов плотно посажены роликовые подшипники 8 до уступов 9 с образованием подшипниковой опоры. Подшипниковая опора помещена в цилиндр 10. Нижний подшипник зафиксирован уплотнительной крышкой 11. Верхний подшипник 8 также уплотняется крышкой 12.
Цилиндр 10 с подшипниковой опорой устанавливается на пружинах 13 в полость корпуса 14, В корпусе 14 на цилиндр 10 свободной скользящей посадкой одевается осевой цилиндр 15 наклонно усеченного цилиндрического сборника 16 своим нижним основанием усечения напротив отверстия 17 в корпусе 14. Сверху в корпус 14 свободно вставляется сдвоенный конус 18 в зазор между ними снаружи вворачивается на резьбе штуцер 19 для стока жидкого металла. В ротор 7 свободно на графитовый сальник 20 вставляется вал 6 с насаженной тарелью 2. Снизу в зазор между валом 6 и ротором 7 вставляется графитовый сальник 20 и пружину 21, которая зажимается регулировочной гайкой 22. На вал 6 плотно на шпонке со штифтом насаживается шкив 23 для связи с приводом вращения 24. Зазор фильтрующей щели 3 между тарелями 1, 2 для фильтрации или для выброса твердого осадка изменяется сжатием пружины 21 с помощью толкателя 25, например электромагнитного типа ТЭР-50.
Перемещение тарелей 1, 2 под разгрузку твердого осадка осуществляется уменьшением нажатия на пружины 13 посадки ротора 7 с цилиндром 10 с помощью толкателя 26. Сверху корпус закрывается крышкой 27 с заливочной воронкой 28. Цилиндр 15 сборника 16 закрепляется штифтами 29 к корпусу 14.
Центрифуга работает следующим образом: Привод центробежного аппарата со сжатыми тарелями приводится во вращение. Жидкая вязкая масса отходов галлия (Т плавл 29°С) от вакуумного разложения отходов арсенида галлия загружается через заливочную воронку 28 в загрузочный стакан 4, и через окна 5 в стенке поступает в полость между сжатыми тарелями 1, 2.
Под действием центробежных сил возникающих в полости между тарелями 1, 2 от вращения привода 24 через шкив 23, жидкий галлий отделяется с поверхности кристаллов арсениды галлия AsGa и выбрасывается через щель 3. Выбрасываемый жидкий галлий собирается сдвоенным конусом 18 стекает через штуцер 19 в тару. В полости между тарелями 1,2 остаются твердые кристаллы арсенида галлия.
Электромагнитным толкателем 26 освобождаются сжатые пружины 13 и цилиндр 10 с ротором 7 опускается настолько, что тарели 1,2 опускаются ниже уровня конуса 18. Толкателем 25 освобождается сжатая пружина 21 и увеличивается зазор 3 между тарелями 1,2. Твердые кристаллы выбрасываются из полости вращающихся тарелей 1,2 и по лотоку 16 в окно 17. Толкатели 25,26 сжимают пружины и цикл повторяется.
Фильтр из тарелей диаметром 100 мм, вращающийся 300 об\мин обеспечивает каждые 10 мин загрузку по 0,8 кг суспензии отходов жидкого галлия, содержащих 18,6%As (или 30% твердых кристаллов GaAs). Выход сыпучих кристаллов 64% для возврата на вакуумную печь. От партии 10 кг отходов невязка по галлию 0,3% за счет задалживания на поверхностях в аппарате. Предлагаемый аппарат позволяет повысить на 32% эффективность разделения плотной суспензии на твердую и жидкую фазы. Прямое извлечение галлия составляет 45% в сравнении с 13% по существующему варианту.
Claims (1)
- Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия, содержащий ротор с фильтром, состоящим из двух конусообразных тарелей, соединенных большими основаниями с образованием фильтрующей щели, привод вращения ротора, механизмы опускания и размыкания тарелей, сборники фильтрата и осадка, отличающийся тем, что сборник жидкого металла из сдвоенного конуса свободно вставлен в корпус в зоне фильтрации, верхняя тарель 1 меньшим основанием плотно соединена с фланцем загрузочного стакана 4 с окнами 5 в стенке, а сборник твердого осадка вставлен в корпус в зону разгрузки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017142214A RU2680360C1 (ru) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017142214A RU2680360C1 (ru) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017142214A RU2017142214A (ru) | 2018-01-25 |
| RU2680360C1 true RU2680360C1 (ru) | 2019-02-20 |
Family
ID=61024071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017142214A RU2680360C1 (ru) | 2017-12-04 | 2017-12-04 | Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2680360C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230088387A1 (en) * | 2021-09-17 | 2023-03-23 | Microtech Energy LLC | Metal recycling system for in-space manufacturing |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU700171A1 (ru) * | 1978-06-02 | 1979-11-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Очистке Технологических Газов,Сточных Вод И Использованию Вторичных Энергоресурсов Предприятий Черной Металлургии | Фильтр-сгуститель |
| US4246106A (en) * | 1967-11-20 | 1981-01-20 | Dolgov Anatoly V | Method for refining melts from solid impurities |
| RU2043169C1 (ru) * | 1992-04-23 | 1995-09-10 | Виталий Евгеньевич Дьяков | Центрифуга для фильтрации |
| EP1273335A2 (en) * | 1999-11-15 | 2003-01-08 | Alfa Laval Corporate AB | A method of cleaning crankcase gas |
-
2017
- 2017-12-04 RU RU2017142214A patent/RU2680360C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4246106A (en) * | 1967-11-20 | 1981-01-20 | Dolgov Anatoly V | Method for refining melts from solid impurities |
| SU700171A1 (ru) * | 1978-06-02 | 1979-11-30 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт По Очистке Технологических Газов,Сточных Вод И Использованию Вторичных Энергоресурсов Предприятий Черной Металлургии | Фильтр-сгуститель |
| RU2043169C1 (ru) * | 1992-04-23 | 1995-09-10 | Виталий Евгеньевич Дьяков | Центрифуга для фильтрации |
| EP1273335A2 (en) * | 1999-11-15 | 2003-01-08 | Alfa Laval Corporate AB | A method of cleaning crankcase gas |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230088387A1 (en) * | 2021-09-17 | 2023-03-23 | Microtech Energy LLC | Metal recycling system for in-space manufacturing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017142214A (ru) | 2018-01-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4661243A (en) | Method and apparatus for treating moist dust and mud in the steel industry | |
| RU2680360C1 (ru) | Центробежный аппарат фильтрации плотных суспензий отходов галлия | |
| JP2016165775A (ja) | 液体浄化システム | |
| US6872301B2 (en) | High shear rotating disc filter | |
| US20120211404A1 (en) | Method and device for recovering exhausted machining slurries | |
| WO2006016378A1 (en) | A novel unique quick continuous self-cleaning stationary yoked pair frustum vacuum sieves solid-liquid separator & liquid recycler | |
| CN203170446U (zh) | 离心过滤式固液分理器 | |
| CN210022510U (zh) | 一种利用多滤孔技术分离多种物质的高速离心机 | |
| US3884806A (en) | Method and apparatus for centrifugally regenerative filtration | |
| CN213051091U (zh) | 一种多锥沉降过滤离心机 | |
| CN209922894U (zh) | 一种用于湿法生产不溶性硫磺的筛分、粉碎、脱油的系统 | |
| US2614911A (en) | Countercurrent extraction process and apparatus | |
| US4246106A (en) | Method for refining melts from solid impurities | |
| JPH0929136A (ja) | 固液分離方法および装置 | |
| CN210753245U (zh) | 一种立式浮精矿脱水离心机的螺旋转子 | |
| JP3644721B2 (ja) | 分離装置 | |
| RU2155102C1 (ru) | Центрифуга для разделения многокомпонентной жидкой среды центрограф | |
| CN213051098U (zh) | 一种多锥沉降过滤离心机的转鼓装置 | |
| RU2043169C1 (ru) | Центрифуга для фильтрации | |
| CN108967455A (zh) | 一种高效立式真空脱油机 | |
| CN210729869U (zh) | 一种推料式离心机的二级转鼓装置 | |
| CN210278361U (zh) | 旋流斜面式固液沉降分离器 | |
| CN214766229U (zh) | 一种专业处理油田环保废弃物的离心机 | |
| CN219423903U (zh) | 一种移动式复合离心边测过滤装置 | |
| RU2209123C2 (ru) | Способ обесшламливания пульпы и устройство для его осуществления |