RU2771973C1 - Sparger for high-pressure vessel - Google Patents

Sparger for high-pressure vessel Download PDF

Info

Publication number
RU2771973C1
RU2771973C1 RU2019128515A RU2019128515A RU2771973C1 RU 2771973 C1 RU2771973 C1 RU 2771973C1 RU 2019128515 A RU2019128515 A RU 2019128515A RU 2019128515 A RU2019128515 A RU 2019128515A RU 2771973 C1 RU2771973 C1 RU 2771973C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipe
sparger
flow
open end
pulp
Prior art date
Application number
RU2019128515A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дэниель ФИШЕР
Original Assignee
Процесс Плантс Интернейшнл Пти Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Процесс Плантс Интернейшнл Пти Лтд filed Critical Процесс Плантс Интернейшнл Пти Лтд
Application granted granted Critical
Publication of RU2771973C1 publication Critical patent/RU2771973C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to a sparger for a high-pressure vessel or autoclave, namely to a sparger equipped with a gas gate device. The sparger for use in the pulp of mineral-bearing particles contained in the high-pressure vessel, made with the possibility of operation at elevated temperature and high pressure, and with high-power agitators to create the specified pulp inside the high-pressure vessel, and with the possibility of injection of reagent media into the pulp, contains: a pipe, an open end of which can be located in the pulp and next to the corresponding agitator, wherein the pipe is made with the possibility of injection of reagent media into the pulp to reduce the reaction time and to control technological parameters for extraction of valuable minerals from the specified particles; a gas gate device located at the open end of the pipe and containing an outlet located downstream, the cross-sectional area of which is larger than the cross-sectional area of the open end of the pipe to reduce the flow of reagent media in the gas gate device to reduce wear and prevent ignition, and is significantly smaller than the area covered by the corresponding agitator to prevent the reverse flow of the pulp in the open end of the pipe under conditions of low or zero flow of the medium through the specified pipe and due to mixing of the pulp, caused by the operation of agitators; at the same time, the cross-sectional area of the medium flow passing through the pipe and the gas gate device increases in the direction of the flow of reagent media.
EFFECT: equipment of the sparger with a gas gate device to prevent the reverse flow of the pulp and solid materials into the sparger when used in a high-pressure vessel under conditions of low or zero flow of the medium through the sparger.
16 cl, 19 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к спаргеру для сосуда высокого давления или автоклава.The invention relates to a sparger for a pressure vessel or autoclave.

А именно, настоящее изобретение относится к спаргеру, снабженному устройством газового затвора, служащего для предотвращения обратного потока пульпового материала в спаргер при его использовании в сосуде высокого давления или автоклаве. Устройство газового затвора во многом препятствует засорению спаргера твердыми частицами, осаждающимися под действием силы тяжести в условиях работы при низком потоке или отсутствии потока (при приостановке технологического процесса/производства).Namely, the present invention relates to a sparger provided with a gas barrier device for preventing backflow of pulp material into the sparger when used in a pressure vessel or autoclave. The gas seal arrangement largely prevents clogging of the sparger by solids settling by gravity under low flow or no flow (process/production shutdown) operating conditions.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯTERMS AND DEFINITIONS

В контексте настоящего изобретения используются следующие термины и определения:In the context of the present invention, the following terms and definitions are used:

Термин "агитатор" означает высокомощное перемешивающее устройство, которое обычно расположено вертикально сверху вниз, снизу-вверх или расположено горизонтально в реакционной камере сосуда высокого давления для перемешивания пульпы рудоносного материала.The term "agitator" means a high-power agitator, which is usually located vertically from top to bottom, bottom-up, or located horizontally in the reaction chamber of a pressure vessel for mixing the slurry of ore-bearing material.

Термин "автоклав" означает горизонтальный или вертикальный сосуд-реактор высокого давления такого типа, какой обычно используется в технологических процессах выщелачивания под высоким давлением. В таких автоклавах для поддержания взвеси твердых веществ в жидкости используются обычно агитаторы, а не спаргеры. Автоклавы - это трехфазные аппараты, в то время как реакторы с псевдоожиженным слоем являются двухфазными аппаратами. Такие автоклавы используют для содействия или ускорения реакций между фазами в целях извлечения ценных минералов. Эти автоклавы должны работать таким образом, чтобы предотвращать воспламенение и/или взрыв любых фаз в автоклаве, так как любое воспламенение опасно и может привести к разрушению оборудования технологического предприятия и травмам или гибели операторов, находящихся поблизости.The term "autoclave" means a horizontal or vertical pressure vessel of the type commonly used in high pressure leaching processes. These autoclaves typically use agitators rather than spargers to keep the solids suspended in the liquid. Autoclaves are three-phase apparatuses while fluidized bed reactors are two-phase apparatuses. Such autoclaves are used to facilitate or accelerate reactions between phases in order to recover valuable minerals. These autoclaves must be operated in such a way as to prevent ignition and/or explosion of any phases in the autoclave, as any ignition is dangerous and may result in the destruction of process plant equipment and injury or death to nearby operators.

Термин "газовый колпачок" означает устройство, обычно в виде перевернутой металлической чаши с прорезями или пазами по краям, которая расположена над отверстием перегородки в реакторе для осуществления контакта сред, выходящих из-под перегородки и поступающих в жидкость, которая уже находится над перегородкой. Газовые колпачки - это устройства низкого давления, обычно использующиеся в двухфазных реакторах с псевдоожиженным слоем. Чаще всего в реакторе используются сотни газовых колпачков для ожижения твердой фазы внутри газовой фазы (или твердой фазы внутри жидкой фазы) с целью достижения желаемого контакта двух фаз реактора.The term "gas cap" means a device, usually in the form of an inverted metal bowl with slits or grooves along the edges, which is located above the baffle opening in the reactor for contacting media exiting from under the baffle and entering the liquid that is already above the baffle. Gas caps are low pressure devices commonly used in two phase fluidized bed reactors. Most often, hundreds of gas caps are used in a reactor to liquefy a solid phase within a gas phase (or a solid phase within a liquid phase) in order to achieve the desired contact between the two phases of the reactor.

Термин "повышенные температуры" означает температуры между 100°С и 300°С, а более конкретно - температуры между 150°С и 250°С. В отличие от них операции при высоких температурах, выше 500°С (а чаще всего выше 1000°С), обычно характерны для реакторов с псевдоожиженным слоем при сжигании или окислении одной фазы внутри другой.The term "elevated temperatures" means temperatures between 100°C and 300°C, and more specifically, temperatures between 150°C and 250°C. In contrast, operations at high temperatures, above 500° C. (and most often above 1000° C.), are usually characteristic of fluidized bed reactors with combustion or oxidation of one phase inside another.

Термин "среда" означает любое вещество, способное к текучести и не имеющее установленной формы. Сюда входят газы (такие как пар или кислород), жидкости (такие как вода, кислота или щелочь) и пульпы (такие как смесь минерало-несущих частиц в воде или разбавленной кислоте или щелочи).The term "medium" means any substance that is capable of flowing and does not have a fixed form. This includes gases (such as steam or oxygen), liquids (such as water, acid or alkali), and slurries (such as a mixture of mineral-bearing particles in water or dilute acid or alkali).

Термин "траектории потока" означает траектории, по которым проходит поток сред в спаргере.The term "flow trajectories" means the trajectories along which the media flows in the sparger.

Термин "реактор с псевдоожиженным слоем" означает реактор, в котором жидкость или газ подаются через гранулированный материал над перфорированным распределителем со скоростью потока достаточной для того, чтобы гранулированный материал, расположенный над распределителем, имел свойства жидкости (то есть ожижался), чтобы повысить контакт между ожижающей средой и гранулированным материалом и увеличить скорость сгорания или сжигания гранулированного материала в реакторе. Часто на распределитель устанавливаются газовые колпачки для предотвращения потока гранулированного материала в распределитель газа и повышения скорости впрыскивания жидкости или газа для улучшения смешивания сред реагентов с гранулированным материалом и препятствия обратного потока гранулированного материала в распределитель газа. Реакторы с псевдоожиженным слоем - это двухфазные аппараты, которые работают при атмосферном давлении (около 100 кПа или 1 бар) и высокой температуре.The term "fluidized bed reactor" means a reactor in which a liquid or gas is fed through the granular material above a perforated distributor at a flow rate sufficient to cause the granular material located above the distributor to have the properties of a liquid (i.e. fluidize) to increase contact between fluidizing medium and granular material and increase the rate of combustion or combustion of granular material in the reactor. Often, gas caps are fitted to the distributor to prevent the flow of granular material into the gas distributor and to increase the rate of liquid or gas injection to improve the mixing of the reactant media with the granular material and to prevent backflow of granular material into the gas distributor. Fluidized bed reactors are two-phase apparatuses that operate at atmospheric pressure (about 100 kPa or 1 bar) and high temperature.

Термин "высокомощный" означает имеющий достаточную мощность для перемешивания от 100 до 1000 тонн пульпы за 20 - 60 секунд.The term "high power" means having enough power to mix 100 to 1000 tons of pulp in 20 to 60 seconds.

Термин "высокое давление" означает давление, достигающее до 6000 кПа (60 бар), которое обычно применяется в автоклавных технологических процессах кислотного выщелачивания под высоким давлением (HPAL), кислотного выщелачивания под давлением (PAL) или окисления под давлением (РОХ). Настоящее изобретение относится к сосудам высокого давления и не применимо к реакторам с псевдоожиженным слоем. Реакторы с псевдоожиженным слоем не могут оперировать при высоком давлении, так как такие давления неприемлемы, нецелесообразны и опасны в процессах окисления или сжигания, для которых рассчитаны реакторы с псевдоожиженным слоем.The term "high pressure" means pressures up to 6000 kPa (60 bar) which are commonly used in high pressure acid leaching (HPAL), pressure acid leaching (PAL) or pressure oxidation (POX) autoclave processes. The present invention relates to pressure vessels and is not applicable to fluidized bed reactors. Fluidized bed reactors cannot operate at high pressures, as such pressures are unacceptable, impractical, and dangerous in the oxidation or combustion processes for which fluidized bed reactors are designed.

Термин "высокая температура" означает температуру выше 500°С, которая обычно имеет место в работе реакторов с псевдоожиженным слоем.The term "high temperature" means a temperature above 500°C, which usually occurs in the operation of fluidized bed reactors.

Термин "низкое давление" означает либо атмосферное давление (около 100 кПа или 1 бар), либо давление до 200 кПа (2 бар), которое обычно имеет место в работе реакторов с псевдоожиженным слоем.The term "low pressure" means either atmospheric pressure (about 100 kPa or 1 bar) or pressures up to 200 kPa (2 bar) which are typically found in fluidized bed reactors.

Термин "реагенты" означает среды, впрыскиваемые спаргером настоящего изобретения в сосуд-реактор высокого давления для повышения скорости реакции или контроля технологических параметров. Обычно реагенты включают в себя такие вещества как кислород, кислоту, щелочь, воду или пар в жидкой или газообразной фазе.The term "reagents" refers to the media injected by the sparger of the present invention into the pressure vessel to increase the reaction rate or control process parameters. Typically, the reactants include substances such as oxygen, acid, alkali, water or steam in the liquid or gaseous phase.

Термин "пульпа" означает смесь твердых, жидких и/или газообразных фаз в текучей смеси, обладающей свойствами жидкости.The term "pulp" means a mixture of solid, liquid and/or gaseous phases in a fluid mixture having the properties of a liquid.

Термин "спаргер" означает устройство, обычно в виде трубы, которое используется для впрыска газа в жидкость или для впрыска газа или жидкости в пульпу. В контексте настоящего изобретения спаргер в частности относится к впрыску газа и/или жидкости в среду, имеющую форму пульпы рудоносных частиц, для подачи реактантов, контроля технологических параметров, таких как температура, давление и скорость технологической реакции. Отметим, что в некоторых источниках спаргер именуется барботером или разбрызгивателем.The term "sparger" means a device, usually in the form of a tube, which is used to inject a gas into a liquid, or to inject a gas or liquid into a slurry. In the context of the present invention, a sparger particularly refers to the injection of a gas and/or liquid into a medium in the form of a slurry of ore-bearing particles to supply reactants, control process parameters such as temperature, pressure and process reaction rate. Note that in some sources, the sparger is called a bubbler or sprinkler.

Термин "сосуд" в контексте настоящего изобретения чаще всего означает сосуд-реактор высокого давления, такой как автоклав.The term "vessel" in the context of the present invention most commonly means a high pressure reactor vessel such as an autoclave.

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND TO THE INVENTION

Автоклавы высокого давления применяются для интенсивного выщелачивания минералов из руд без необходимости высоких энергетических затрат, имеющих место в более традиционных пирометаллургических процессах, таких как плавка. Эти автоклавы обычно представляют собой горизонтальные сосуды и имеют несколько агитаторов, например, от 4 до 12 агитаторов, распределенных по длине сосуда для перемешивания содержащей минералы пульпы и сокращения времени переработки. Агитаторы - это высокомощные перемешивающие устройства, для работы которых обычно требуется около 400 кВт электропитания, способные перемешать все содержимое автоклава (чаще всего от 100 до 1000 тонн) за промежуток времени от 20 до 60 секунд.High pressure autoclaves are used for intensive leaching of minerals from ores without the high energy costs associated with more traditional pyrometallurgical processes such as smelting. These autoclaves are typically horizontal vessels and have multiple agitators, for example 4 to 12 agitators, distributed along the length of the vessel to mix the mineral-containing slurry and reduce processing time. Agitators are high power agitators that typically require about 400 kW of electrical power to operate, capable of mixing the entire contents of an autoclave (most commonly 100 to 1000 tons) in a time span of 20 to 60 seconds.

Автоклавы высокого давления иногда оснащаются спаргерными трубами для впрыска в минерало-содержащую пульпу газообразных реагентов, таких как кислород, или жидкостей, таких как кислота, щелочь или вода. Это осуществляется для дальнейшего сокращения времени реакции и регулирования технологических параметров, таких как температура и давление. При таком устройстве автоклава для каждого агитатора обычно предусматривается одна спаргерная труба. Одной из распространенных трудностей при использовании спаргерных труб в автоклавах высокого давления является тенденция заполнения труб и их последующего засорения пульпой и твердыми частицами, которое происходит при операционном режиме с низким потоком впрыска или при отсутствии потока (например, режим с приостановкой технологического процесса или производства). Очищение спаргерных труб от засорения чаще всего достигается путем промывки охлаждающей водой или их продувки паром при работающем автоклаве (в режиме онлайн). Однако, иногда для очищения спаргерных труб требуется механическая очистка спаргера после снижения давления в сосуде. Очистка засорений в режиме онлайн осуществляется с помощью специальной запорно-регулирующей арматуры, срабатывание которой в некоторых установках может быть необходимо вплоть до 12 раз в день для постоянного вымывания из спаргерных труб осажденной пульпы, обломков кирпичной футеровки и окалины. Такая частая промывка может привести к тому, что рекомендуемое поставщиком количество срабатываний запорно-регулирующей арматуры в периоды между техобслуживанием будет превышено очень быстро. При такой высокой частоте срабатываний наблюдается превышение рекомендуемого количества срабатываний за менее чем 20 дней, в то время как типичная продолжительность кампании работы автоклава может составлять более года. Это негативно сказывается на производительности автоклавных операций и снижает уровень рентабельности. Техобслуживание этих клапанов предпочтительно осуществлять в периоды между кампаниями.High pressure autoclaves are sometimes equipped with sparger tubes for injecting gaseous reactants such as oxygen or liquids such as acid, alkali or water into the mineral-containing slurry. This is done to further reduce reaction times and control process parameters such as temperature and pressure. With such an autoclave arrangement, one sparger tube is usually provided for each agitator. One of the common problems with the use of sparger tubes in high pressure autoclaves is the tendency to fill the tubes and subsequently plug them with slurry and solids, which occurs during low injection flow or no flow operation (e.g. process or production shutdown). Cleaning of sparger tubes from clogging is most often achieved by flushing with cooling water or steam purging with the autoclave running (online). However, sometimes the cleaning of the sparger tubes requires mechanical cleaning of the sparger after the pressure in the vessel has been reduced. Online cleaning of blockages is carried out with the help of special shut-off and control valves, the operation of which in some installations may be necessary up to 12 times a day to constantly wash out the settled pulp, fragments of brick lining and scale from the sparger tubes. This frequent flushing can cause the supplier's recommended number of valve operations to be exceeded between maintenance periods very quickly. With such a high frequency of actuations, the recommended number of actuations is exceeded in less than 20 days, while the typical duration of an autoclave campaign can be more than a year. This negatively affects the productivity of autoclave operations and reduces the level of profitability. These valves are preferably serviced between campaigns.

Еще одна сложность в использовании спаргерных труб в автоклавах высокого давления заключается в том, чтобы избегать высоких расходов, которые могут привести к резкому износу металлических составляющих трубы и даже к возгоранию, а в худших случаях - к потере целостности конструкции и резкой неконтролируемой потере давления в автоклаве. Для того чтобы обеспечивать максимальные расходы среды в автоклавах высокого давления, не превышающие 20 м/с, требуется очень тщательное проектирование, которое существенно снижает риск возгорания металлических материалов спаргерной трубы в условиях высокой концентрации кислорода. Кроме того, критическая скорость потока реагентов в условиях высокой концентрации кислорода зависима от давления. Например, при давлении 5,6 МПа (56 бар) критическая ударная скорость потока кислорода высокой чистоты составляет всего 8 м/с.Another difficulty in using sparger tubes in high-pressure autoclaves is to avoid high flow rates, which can lead to severe wear of the metal components of the pipe and even fire, and in the worst cases, loss of structural integrity and a sharp uncontrolled loss of pressure in the autoclave. . In order to achieve maximum flow rates in high-pressure autoclaves not exceeding 20 m/s, very careful design is required, which significantly reduces the risk of ignition of sparger tube metal materials in high oxygen concentration conditions. In addition, the critical flow rate of reactants under conditions of high oxygen concentration is pressure dependent. For example, at a pressure of 5.6 MPa (56 bar), the critical impact velocity of high purity oxygen is only 8 m/s.

В двухфазных установках химической промышленности известно применение газовых колпачков, которые позволяют распределять реактивный газ в фазе перерабатываемых твердых частиц в виде пузырьков. Такое распределение обеспечивает более оптимальный контакт сред и ожижение твердых веществ. Газовый колпачок обычно представляет собой перевернутую металлическую чашу с прорезями или пазами по краям, расположенную над трубой, выходящей из отверстия в перегородке реактора с псевдоожиженным слоем, для осуществления контакта газов, выходящих из-под перегородки и поступающих в технологическую среду или гранулированные твердые вещества, которые уже находятся над перегородкой. Обычно для достижения желаемого контакта двух фаз в реакторах с псевдоожиженным слоем используются сотни газовых колпачков. Применение этих газовых колпачков в сосудах высокого давления или в автоклавах неизвестно. Газовый колпачок как устройство низкого давления действует в роли встроенного твердого и сплошного затвора, который предотвращает обратный поток материалов реактора в условиях низкого потока газа. Кроме того, неизвестно применение газовых колпачков совместно с агитаторами, так как в реакторах с псевдоожиженным слоем не используются и не могут использоваться агитаторы, а в автоклавах для осуществления агитации не используются и чаще всего не могут использоваться инжекторы технологических сред. В дополнение, перерабатываемые в автоклаве материалы не могут в нормальных условиях перемешиваться с помощью газового колпачка, так как энергии, возникающей от впрыскивания технологической среды, недостаточно для сдвига содержимого автоклава, необходимого для требуемого уровня перемешивания.In two-phase plants of the chemical industry, it is known to use gas caps which allow the reactive gas to be distributed in the phase of the processed solids in the form of bubbles. This distribution provides a more optimal contact between the media and the liquefaction of solids. The gas cap is usually an inverted metal bowl with slots or grooves along the edges, located above the pipe exiting the opening in the baffle of the fluidized bed reactor, to contact the gases escaping from under the baffle and entering the process fluid or granular solids, which are already above the barrier. Typically, hundreds of gas caps are used in fluidized bed reactors to achieve the desired two-phase contact. The use of these gas caps in pressure vessels or autoclaves is unknown. The gas cap as a low pressure device acts as a built-in solid and solid seal that prevents back flow of reactor materials under low gas flow conditions. In addition, the use of gas caps in conjunction with agitators is unknown, since agitators are not and cannot be used in fluidized bed reactors, and process media injectors are not and most often cannot be used in autoclaves for agitation. In addition, autoclaved materials cannot normally be agitated with a gas cap because the energy generated from the injection of the process fluid is not sufficient to shift the contents of the autoclave to achieve the desired level of agitation.

Газовые колпачки не являются аналогами спаргеров. Газовые колпачки - это двухфазные устройства, требуемые для псевдоожиженного слоя, в то время как спаргеры - это трехфазные устройства, используемые в автоклавах высокого давления. Газовые колпачки служат для ускорения потока сред, впрыскиваемых в реакторы низкого давления, для перемешивания, дисперсии и поддержания взвеси частиц в реакторах. Что касается спаргеров, их основная цель заключается в подаче реагентов в сосуды высокого давления, то есть в работе спаргеров основной упор идет на сокращение скорости потока сред и соответствующее сокращение износа и риска возгорания. Распределение реагентов и поддержание компонентов пульпы во взвешенном состоянии - это задача высокомощных агитаторов, а не спаргеров.Gas caps are not analogous to spargers. Gas caps are two-phase devices required for a fluidized bed, while spargers are three-phase devices used in high pressure autoclaves. The gas caps serve to accelerate the flow of media injected into the low pressure reactors, to mix, disperse and keep the particles in suspension in the reactors. With regard to spargers, their main purpose is to supply reagents to pressure vessels, that is, in the work of spargers, the main emphasis is on reducing the flow rate of media and the corresponding reduction in wear and the risk of fire. The distribution of reagents and keeping the pulp components in suspension is the task of high-powered agitators, not spargers.

Газовые колпачки имеют низкую посадку, чем обеспечивают максимальную агитацию у днища реактора, в то время как спаргеры имеют относительно большую длину (в сравнении с их диаметром), чтобы отдалить впрыскиваемые реагенты от днища сосуда и сократить износ и локальные колебания температуры у стенок сосуда.The gas caps have a low fit to provide maximum agitation at the bottom of the reactor, while the spargers are relatively long (relative to their diameter) to distance the injected reagents from the bottom of the vessel and reduce wear and local temperature fluctuations at the vessel walls.

Существенное отличие автоклавов высокого давления от реакторов с псевдоожиженным слоем в том, что первые оснащаются высокомощными агитаторами (обычно в количестве меньше 12), которые поддерживают взвесь гранулированных частиц и распределяют подаваемый газ, а в реакторах с псевдоожиженным слоем среды (обычно в виде горючих газов) при высоком расходе впрыскиваются через сотни газовых колпачков для расширения и взвешивания слоя гранулированных частиц с помощью газа. Твердые вещества и газ (или жидкость) в слое расширяются и получают свойства текучести, характерные для жидкости, отсюда и происходит название "реактор с псевдоожиженным слоем". Кроме того, автоклавы предназначены для извлечения ценных минералов из руд, а реакторы с псевдоожиженным слоем служат для сжигания, гидролиза или окисления гранулированных материалов. В автоклавах необходимо поддерживать относительно низкие расходы сред, чтобы избежать возгораний и повышенного износа, в то время как для реакторов с псевдоожиженным слоем требуются высокие расходы для поддержания ожижения гранулированных материалов для целей сжигания. Сжигание губительно для автоклавов, а для реакторов с псевдоожиженным слоем сжигание есть цель процесса. Соответственно, технология реакторов с псевдоожиженным слоем неприменима для безопасного и эффективного проектирования и эксплуатации автоклавов.The essential difference between high-pressure autoclaves and fluidized-bed reactors is that the former are equipped with high-power agitators (usually less than 12), which maintain a suspension of granular particles and distribute the feed gas, and in fluidized-bed reactors, the medium (usually in the form of combustible gases) at high flow rates are injected through hundreds of gas caps to expand and weigh the layer of granular particles with gas. The solids and gas (or liquid) in the bed expand and acquire the flow properties characteristic of a liquid, hence the name "fluidized bed reactor". In addition, autoclaves are designed to extract valuable minerals from ores, while fluidized bed reactors are used to burn, hydrolyze or oxidize granular materials. Autoclaves need to maintain relatively low media flow rates to avoid fires and increased wear, while fluidized bed reactors require high flow rates to keep granular materials fluidized for combustion purposes. Incineration is detrimental to autoclaves, and in fluidized bed reactors, incineration is the goal of the process. Accordingly, fluidized bed reactor technology is not applicable to the safe and efficient design and operation of autoclaves.

Проблемой для автоклавов высокого давления является засорение традиционных спаргерных труб, вызванное низким или нулевым потоком газа, что часто имеет место в нормальной работе. Решение для этой проблемы засорения, которое не было опробовано ранее, представляет собой устройство газового затвора, которое служит для предотвращения потока содержимого камеры реактора, главным образом пульпы, в спаргер в условиях нулевого или низкого расхода газа, а также не позволяет твердым частицам попадать в спаргер под действием силы тяжести. При низких расходах устройство газового затвора устраняет потребность в минимальном расходе среды на выходе из спаргера, критичном для предотвращения попадания твердых частиц или пульпы в спаргер под действием силы тяжести. Такое средство газового затвора не должно иметь движущихся деталей, как и должно исключать любые траектории потока, по которым среды высокого давления могут обогнуть и обойти устройство газового затвора, тем самым уничтожая его эффект. Газовый колпачок, болтами присоединенный к спаргерной трубе, как раз создаст такие траектории потока, а значит не будет продуктивен при его использовании в качестве газового затвора.A problem for high pressure autoclaves is the fouling of traditional sparger tubes caused by low or no gas flow, which is often the case in normal operation. A solution to this plugging problem that has not been tried before is a gas seal device that serves to prevent the contents of the reactor chamber, mainly slurry, from flowing into the sparger under conditions of zero or low gas flow, and also to prevent solid particles from entering the sparger. under the influence of gravity. At low flow rates, the sealing device eliminates the need for a minimum flow rate at the outlet of the sparger, critical to prevent solids or slurry from entering the sparger by gravity. Such sealing device should not have any moving parts, and should exclude any flow paths through which high pressure media could bypass and bypass the sealing device, thereby canceling out its effect. A gas cap bolted to a sparger tube will create just such flow paths, and therefore will not be productive when used as a gas seal.

Кроме того, устройство газового затвора не должно привносить препятствий, которые могут привести к повышению скорости потока впрыскиваемой среды и превышению ударной скорости потока, то есть той скорости, при превышении которой металлические составляющие спаргера загораются в присутствии кислорода высокой чистоты или другим образом подвергаются повышенному износу. Обычно эта скорость потока для кислорода составляет около 20 м/с, хотя критическая скорость потока зависит от технологической среды и рабочих параметров автоклава. Газовые колпачки, напротив, обычно проектируются для повышения скорости потока среды через них, при этом ограничение или сокращение расхода впрыскиваемых сред не имеет значения и не рассматривается.In addition, the sealing device should not introduce obstructions that could increase the flow rate of the injected medium and exceed the impact flow rate, i.e. the rate at which the metal components of the sparger ignite in the presence of high purity oxygen or are otherwise subject to increased wear. Typically this flow rate for oxygen is about 20 m/s, although the critical flow rate depends on the process fluid and operating parameters of the autoclave. Gas caps, on the other hand, are usually designed to increase the flow rate of the media through them, while limiting or reducing the flow rate of the injected media is not important and is not considered.

В настоящем изобретении спаргер оснащается устройством газового затвора для предотвращения обратного потока пульпы и твердых материалов в спаргер при применении в сосуде высокого давления, таком как автоклав.In the present invention, the sparger is provided with a gas seal device to prevent backflow of pulp and solids into the sparger when used in a pressure vessel such as an autoclave.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Таким образом, предметом настоящего изобретения является оснащение спаргера устройством газового затвора, чтобы предотвратить обратный поток пульпы и твердых материалов в спаргер при применении в сосуде высокого давления в условиях низкого или нулевого потока среды через спаргер.Thus, it is an object of the present invention to provide a sparger with a gas seal device to prevent backflow of slurry and solids into the sparger when used in a pressure vessel under conditions of low or no media flow through the sparger.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предоставляется спаргер для использования в сосуде высокого давления, работающем при повышенных температурах и оснащенном высокомощными агитаторами для поддержания взвеси минерало-содержащих частиц в пульпе, спаргер, впрыскивающий среды реагентов в пульпу для сокращения времени реакции и для контроля технологических параметров с целью извлечения ценных минералов из частиц, спаргер, состоящий из:In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a sparger for use in a pressure vessel operating at elevated temperatures and equipped with high power agitators to maintain a suspension of mineral-containing particles in the slurry, a sparger that injects reagent media into the slurry to reduce reaction time and to control process parameters. in order to extract valuable minerals from particles, a sparger consisting of:

трубы, открытый конец которой расположен внутри сосуда высокого давления рядом с агитатором; иpipe, the open end of which is located inside the pressure vessel next to the agitator; and

устройства газового затвора, расположенного у открытого конца трубы для предотвращения обратного потока пульповых материалов в трубу в условиях низкого или нулевого потока среды через указанную трубу;a gas seal device located at the open end of the pipe to prevent the backflow of pulp materials into the pipe under conditions of low or no flow of the medium through the specified pipe;

при этом площадь поперечного сечения трубы и устройства газового затвора сконфигурированы таким образом, чтобы поддерживать поток реагентов на уровне ниже критической ударной скорости потока, превышение которой приводит к повышенному износу и возгоранию в присутствии кислорода высокой чистоты.while the cross-sectional area of the pipe and the gas seal device is configured to maintain the flow of reagents at a level below the critical impact flow rate, the excess of which leads to increased wear and ignition in the presence of high purity oxygen.

Устройство газового затвора может иметь фиксированное или съемное крепление к открытому концу трубы или может просто быть установлено рядом с открытым концом трубы путем крепления к иному внутреннему компоненту автоклава.The gas seal device may be fixed or removable attached to the open end of the pipe, or may simply be mounted adjacent to the open end of the pipe by attaching to another internal component of the autoclave.

Рядом с выпуском из устройства газового затвора может устанавливаться диффузионное кольцо или диффузионная пластина. Она предназначена для того, чтобы направлять поток более плотных сред, таких как охлаждающая вода, радиально в стороны, а не сверху вниз, как это присуще для выходящего потока. Диффузионное кольцо таким образом не допускает локализованного охлаждения или высокой концентрации реагентов у днища автоклава, а также способствует дисперсии и содействует процессу протекания реакции.A diffusion ring or a diffusion plate may be installed near the outlet of the gas seal device. It is designed to direct the flow of denser fluids, such as cooling water, radially to the sides, and not from top to bottom, as is the case with the outflow. The diffusion ring thus prevents localized cooling or high concentration of reactants at the bottom of the autoclave, and also promotes dispersion and promotes the reaction process.

В автоклавах, имеющих агитаторы, один или два спаргера обычно предусмотрены у каждого агитатора и/или расположены вблизи каждого агитатора. А именно, один спаргер для каждой среды, подаваемой в автоклав - так как в некоторых проектах сосудов высокого давления некоторые среды (такие как, кислород и пар) должны быть отдельны друг друга.In autoclaves having agitators, one or two spargers are typically provided at each agitator and/or located near each agitator. Namely, one sparger for each medium fed into the autoclave - as in some pressure vessel designs some media (such as oxygen and steam) must be kept separate from each other.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предоставляется сосуд высокого давления для извлечения ценных минералов из минерало-содержащих частиц, сосуд высокого давления, который состоит из:In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a pressure vessel for recovering valuable minerals from mineral-containing particles, a pressure vessel, which consists of:

реакционной камеры, где содержится пульпа минерало-содержащих частиц при высоком давлении и повышенной температуре;a reaction chamber containing a slurry of mineral-containing particles at high pressure and elevated temperature;

группы агитаторов для перемешивания пульпы; иgroups of agitators for pulp mixing; and

по крайней мере одного спаргера для впрыска реагентов в пульпу, где каждый спаргер расположен вблизи с соответствующим агитатором, спаргера, состоящего из:at least one sparger for injection of reagents into the pulp, where each sparger is located close to the corresponding agitator, sparger, consisting of:

трубы, открытый конец которой выведен в реакционную камеру; иpipes, the open end of which is brought into the reaction chamber; and

устройства газового затвора, расположенного у открытого конца трубы для предотвращения обратного потока пульповых материалов в трубу в условиях низкого или нулевого потока среды через указанную трубу.a gas seal device located at the open end of the pipe to prevent the backflow of pulp materials into the pipe under conditions of low or no flow of the medium through the specified pipe.

В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения имеет место автоклавный технологический процесс для извлечения ценных минералов из минерало-содержащих частиц, происходящий в реакционной камере, оснащенной группой агитаторов, для каждого из которых предусмотрен по крайней мере один спаргер. Такой спаргер состоит из трубы, открытый конец которой расположен внутри реакционной камеры и устройства газового затвора, установленного у открытого конца трубы, для предотвращения обратного потока пульповых материалов в трубу в условиях низкого или нулевого потока среды через указанную трубу. Технологический процесс делится на следующие этапы:In accordance with a further aspect of the present invention, there is an autoclave process for recovering valuable minerals from mineral-containing particles, taking place in a reaction chamber equipped with a group of agitators, each of which is provided with at least one sparger. Such a sparger consists of a pipe, the open end of which is located inside the reaction chamber and a gas seal device installed at the open end of the pipe, to prevent the backflow of slurry materials into the pipe under conditions of low or no flow of the medium through the specified pipe. The technological process is divided into the following stages:

наполнение сосуда реактора пульпой минерало-содержащих частиц;filling the reactor vessel with a pulp of mineral-containing particles;

нагнетание давления в реакционной камере до достижения высокого давления;pressurizing the reaction chamber until a high pressure is reached;

перемешивание пульпы с помощью агитаторов;pulp mixing with agitators;

впрыск реактивных сред в реакционную камеру с помощью спаргеров; иinjection of reactive media into the reaction chamber using spargers; and

блокирование потока указанных пульповых материалов из реакционной камеры в трубу с помощью устройства газового затвора.blocking the flow of said pulp materials from the reaction chamber into the pipe by means of a gas seal device.

Обычно в случаях, где спаргер подвергается коррозии и эрозии, спаргер настоящего изобретения может иметь защитное покрытие по всех поверхности, контактирующей с технологической средой. Например, спаргер настоящего изобретения может иметь напыляемое керамо-металлическое покрытие или наружную оболочку может иметь плакировку материалом, отличающимся от материала самого спаргера, по всей поверхности спаргера, контактирующей с технологической средой. Эти средства служат в качестве защиты от коррозионного и/или эрозионного воздействия, которое в противном случае возникает вследствие контакта с автоклавными средами, имеющими коррозийный и/или эрозийный характер.Typically, in applications where the sparger is subject to corrosion and erosion, the sparger of the present invention may have a protective coating over all surfaces in contact with the process fluid. For example, a sparger of the present invention may have a cermet-sprayed coating or an outer sheath may be clad with a material different from that of the sparger itself over the entire surface of the sparger in contact with the process fluid. These agents serve as protection against corrosive and/or erosive attack which would otherwise result from contact with corrosive and/or erosive autoclave media.

Преимущественно выступ спаргера внутри автоклава имеет относительно большую длину по сравнению с его диаметром.Preferably, the protrusion of the sparger within the autoclave has a relatively large length compared to its diameter.

В контексте настоящего изобретения фраза "относительно большая длина" в применении к спаргерной трубе означает, что часть спаргера, находящаяся внутри автоклава, имеет длину, которая составляет более чем 300% наружного диаметра спаргерной трубы.In the context of the present invention, the phrase "relatively long" when applied to a sparger tube means that the part of the sparger inside the autoclave has a length that is greater than 300% of the outer diameter of the sparger tube.

Чаще всего спаргерная труба имеет относительно большую толщину стенки по сравнению с ее диаметром. Тем не менее, спаргерная труба может быть изготовлена из материала со сравнительно тонкой стенкой.Most often, the sparger tube has a relatively large wall thickness compared to its diameter. However, the sparger tube can be made from a relatively thin wall material.

В контексте настоящего изобретения фраза "относительно большая толщина" в применении к стенке спаргерной трубы означает, что толщина стенки выше примерно 10% радиального значения спаргерной трубы. Однако стенка спаргера может быть и относительно тонкой.In the context of the present invention, the phrase "relatively thick" when applied to the wall of the sparger tube means that the wall thickness is greater than about 10% of the radial value of the sparger tube. However, the sparger wall can also be relatively thin.

По всему тексту описания и если контекстом не предусмотрено иное значение, слово "состоит" и его производные, например "состоящий", следует понимать в том смысле, что указанные целые части или их группа включены в состав, но при этом не исключаются другие целые составляющие или их группы. А также, слово "преимущественно" или его синонимы, такие как "предпочтительно", "чаще всего", "обычно", следует понимать в том смысле, что указанные целые части или их группы желательны, но необязательно являются неотъемлемыми для функционирования изобретения.Throughout the description, and unless the context otherwise requires, the word "consists" and its derivatives, such as "comprising", should be understood in the sense that the indicated whole parts or a group thereof are included, but other whole constituents are not excluded. or their groups. And also, the word "predominantly" or its synonyms, such as "preferably", "most often", "usually", should be understood in the sense that these whole parts or groups thereof are desirable, but are not necessarily essential for the operation of the invention.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHICS

Ниже будут описываться иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:Below will be described exemplary embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, in which:

Фиг. с 1 по 6 показывают вид в поперечном разрезе на часть традиционного автоклава высокого давления, где представлены конфигурации известного уровня техники. Варианты осуществления этих объектов в конфигурации настоящего изобретения показаны на фиг. с 7 по 18 соответственно;Fig. 1 to 6 show a cross-sectional view of a portion of a conventional high pressure autoclave showing prior art configurations. Embodiments of these objects in the configuration of the present invention are shown in FIG. from 7 to 18 respectively;

Фиг. 1 и 2 представляют виды в поперечном разрезе на часть традиционного автоклава высокого давления со спаргером нижней подачи известного уровня техники, на фиг. 2 показан спаргер относительно агитатора в меньшем масштабе.Fig. 1 and 2 are cross-sectional views of a portion of a prior art conventional high pressure bottom feed sparger autoclave, FIG. 2 shows the sparger relative to the agitator on a smaller scale.

На фиг. 3 показан вид в поперечном разрезе на автоклав высокого давления фиг. 1 и 2 известного уровня техники, представленный в еще меньшем масштабе;In FIG. 3 is a cross-sectional view of the high pressure autoclave of FIG. 1 and 2 of the prior art, shown on an even smaller scale;

Фиг. 4 и 5 показывают виды в поперечном разрезе на автоклавные спаргеры верхней подачи в двух различных ориентациях. На фиг. 4 показан спаргер верхней подачи, где открытый/выпускной конец спаргерной трубы находится под агитатором в вертикальном положении снизу-вверх. На фиг. 5 показан спаргер верхней подачи, где открытый/выпускной конец спаргерной трубы находится над агитатором в горизонтальном положении.Fig. 4 and 5 show cross-sectional views of top feed autoclaved spargers in two different orientations. In FIG. 4 shows a top feed sparger where the open/outlet end of the sparger tube is below the agitator in a vertical bottom-to-top position. In FIG. 5 shows a top feed sparger where the open/outlet end of the sparger tube is above the agitator in a horizontal position.

Фиг. 6 представляет вид в поперечном разрезе на спаргер боковой подачи известного уровня техники, где горизонтальный открытый/выпускной конец спаргерной трубы находится под агитатором;Fig. 6 is a cross-sectional view of a prior art side feed sparger where the horizontal open/outlet end of the sparger tube is below the agitator;

Фиг. 7 и 8 показывают виды в поперечном разрезе на часть автоклава высокого давления, где спаргер нижней подачи представлен в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Фиг. 8 показана в меньшем масштабе, представлен спаргер по отношению к агитатору, а также устройство газового затвора, установленное на спаргерную трубу;Fig. 7 and 8 show cross-sectional views of a portion of a high pressure autoclave, where the bottom feed sparger is provided in accordance with one embodiment of the present invention. Fig. 8 is shown on a smaller scale, showing the sparger in relation to the agitator, as well as the gas seal device mounted on the sparger tube;

Фиг. 9 представляет вид в поперечном разрезе на автоклав высокого давления фиг. 7 и 8 в еще меньшем масштабе;Fig. 9 is a cross-sectional view of the high pressure autoclave of FIG. 7 and 8 on an even smaller scale;

На фиг. 10 показан вид в поперечном разрезе на спаргер фиг. 7, представленный в отдельности;In FIG. 10 is a cross-sectional view of the sparger of FIG. 7 shown alone;

Фиг. 11 и 12 представляют виды в поперечном разрезе на часть автоклава высокого давления, где спаргер нижней подачи представлен в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 12 представлен вид в меньшем масштабе на спаргер по отношению к агитатору с устройством газового затвора, установленном на агитатор;Fig. 11 and 12 are cross-sectional views of a portion of a high pressure autoclave with a bottom feed sparger in accordance with another embodiment of the present invention. In FIG. 12 is a smaller scale view of the sparger in relation to the agitator with the gas seal device mounted on the agitator;

Фиг. 13 представляет вид в поперечном разрезе на автоклав высокого давления фиг. 11 и 12 в еще меньшем масштабе;Fig. 13 is a cross-sectional view of the high pressure autoclave of FIG. 11 and 12 on an even smaller scale;

Фиг. 14 представляет вид в поперечном разрезе на часть автоклава высокого давления, где спаргер верхней подачи представлен в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 14 is a cross-sectional view of a portion of a high pressure autoclave with a top feed sparger in accordance with yet another embodiment of the present invention.

Фиг. 15 показывает вид в поперечном разрезе на автоклав высокого давления фиг. 14 в меньшем масштабе;Fig. 15 shows a cross-sectional view of the high pressure autoclave of FIG. 14 on a smaller scale;

Фиг. 16 представляет вид в поперечном разрезе на часть автоклава высокого давления, где спаргер боковой подачи представлен в соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения.Fig. 16 is a cross-sectional view of a portion of a high pressure autoclave showing a side feed sparger in accordance with yet another embodiment of the present invention.

Фиг. 17 показывает вид в поперечном разрезе на автоклав высокого давления фиг. 16 в меньшем масштабе;Fig. 17 shows a cross-sectional view of the high pressure autoclave of FIG. 16 on a smaller scale;

На фиг. 18 представлен вид в поперечном разрезе на одну ячейку автоклава высокого давления, где спаргер нижней подачи фигуры 7 показан относительно агитатора; иIn FIG. 18 is a single cell cross-sectional view of a high pressure autoclave showing the bottom feed sparger of Figure 7 in relation to the agitator; and

На фиг. 19 показан вид сверху в перспективе на автоклав высокого давления, разделенный на 6 ячеек, в каждой из которой предусмотрен один спаргер настоящего изобретения.In FIG. 19 is a top perspective view of a high pressure autoclave divided into 6 cells each containing one sparger of the present invention.

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART

На фиг. с 1 по 3 показан сосуд высокого давления в виде автоклава высокого давления 10 с традиционным спаргером 12 нижней подачи, установленным через фланец 14 автоклава известного уровня техники. Автоклав 10 также обычно имеет агитатор 16 для перемешивания пульпы, состоящей из минералоносной руды и реактивных сред (чаще всего сильной кислоты). Автоклав 10 обычно делится на от 4 до 8 ячеек (аналогичным образом, что и на 6 ячеек, как показано на фиг. 19), в каждой из которой имеется один спаргер 12 и один агитатор 16. Ограничением функциональности спаргера 12 является его подверженность засорению пульповым материалом в условиях, когда поток среды в автоклав 10 через спаргер 12 понижен или остановлен.In FIG. 1 to 3 show a pressure vessel in the form of a high pressure autoclave 10 with a traditional bottom feed sparger 12 installed through the flange 14 of a prior art autoclave. The autoclave 10 also typically has an agitator 16 for mixing the slurry consisting of mineral ore and reactive media (most often a strong acid). The autoclave 10 is typically divided into 4 to 8 cells (similar to 6 cells, as shown in FIG. 19), each containing one sparger 12 and one agitator 16. A limitation on the functionality of the sparger 12 is its susceptibility to pulp fouling. material under conditions when the flow of the medium into the autoclave 10 through the sparger 12 is reduced or stopped.

На фиг. от 7 до 17 представлены спаргеры 20, 40, 60 и 80 в соответствии с несколькими вариантами осуществления настоящего изобретения, каждое из которых имеет преимущество в том, что обратный поток пульповых материалов в спаргерную трубу предотвращается посредством устройства газового затвора. Далее предоставляется более подробное описание каждого варианта осуществления изобретения, при этом аналогичные детали имеют одинаковое числовое обозначение.In FIG. 7 to 17 show spargers 20, 40, 60, and 80 according to several embodiments of the present invention, each of which has the advantage that backflow of pulp materials into the sparger tube is prevented by a gas seal arrangement. The following provides a more detailed description of each embodiment of the invention, with similar parts having the same numerical designation.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

На фиг. с 7 по 9 показан спаргер нижней подачи 20, состоящий из спаргерной трубы 22, открытый конец 24 которой входит в автоклав высокого давления 26 через фланец 28. Спаргер 20 также имеет отверстия 29, расположенные на конце спаргерной трубы 22, над которыми находится навесной перевернутый колпачок 30. Перевернутый колпачок 30 расположен дном вверх, таким образом, минералоносные частицы, перемешиваемые в автоклаве 26, не осаждаются и не оседают в спаргерной трубе 22 под воздействием силы тяжести. Перевернутый колпачок 30 и открытый конец 24 спаргерной трубы 22 образуют кольцеобразный выпуск 32.In FIG. 7 to 9 show a bottom feed sparger 20, consisting of a sparger tube 22, the open end 24 of which enters the high pressure autoclave 26 through a flange 28. The sparger 20 also has holes 29 located at the end of the sparger tube 22, over which there is a hinged inverted cap 30. The inverted cap 30 is upside down so that the mineral particles agitated in the autoclave 26 do not settle or settle in the sparger tube 22 under the influence of gravity. The inverted cap 30 and the open end 24 of the sparger tube 22 form an annular outlet 32.

Спаргерная труба 22 может быть введена в автоклав 26 снизу, сбоку или сверху по отношению к агитатору 16 при условии, что среды, выходящие из спаргерной трубы 22, выпускаются вблизи одного из агитаторов 16 и распределяются с помощью агитаторов 16 с целью повышения скорости реакций технологического процесса или для желаемого изменения параметров процесса. Для обеспечения функции газового затвора необходимо, чтобы ориентация выпуска 32 была устроена так, чтобы минералоносные материалы и обломки упорной кирпичной футеровки не могли попасть или осесть в спаргерной трубе 22 под воздействием силы тяжести.The sparger tube 22 may be introduced into the autoclave 26 from below, to the side, or from above the agitator 16 provided that the media exiting the sparger tube 22 are discharged near one of the agitators 16 and distributed by the agitators 16 to increase the rate of process reactions. or for the desired change in process parameters. In order to provide a seal function, the orientation of the outlet 32 must be arranged so that mineral-bearing materials and fragments of refractory brick lining cannot enter or settle in the sparger tube 22 under the influence of gravity.

Преимущественно площадь поперечного сечения отверстий 29 должна быть выше площади поперечного сечения внутри спаргерной трубы 22, так как это предотвращает повышение скорости потока сред в автоклав 26 через спаргер 20.Preferably, the cross-sectional area of the holes 29 should be larger than the cross-sectional area inside the sparger tube 22, as this prevents an increase in the flow rate of media into the autoclave 26 through the sparger 20.

Чаще всего автоклав 26 имеет форму цилиндра с куполообразными торцами. Чаще всего автоклав 26 расположен горизонтально, хотя может быть расположен и вертикально.Most often, the autoclave 26 is in the form of a cylinder with domed ends. Most often, the autoclave 26 is positioned horizontally, although it can also be positioned vertically.

Чаще всего автоклав 26 имеет упорную кирпичную футеровку или химически устойчивую плакировку из металлического сплава, которые защищают верхний металлический слой автоклава 26 от температур и коррозийных материалов, содержащихся в автоклаве 26 при его работе.Most commonly, the autoclave 26 has a resistant brick lining or chemically resistant metal alloy cladding that protects the top metal layer of the autoclave 26 from the temperatures and corrosive materials contained in the autoclave 26 during operation.

В качестве дополнительного преимущества спаргер 20 также оснащен диффузионным кольцом или диффузионной пластиной 34, расположенным у трубы 22 и выпуском 32 для обеспечения того, что поток более плотных сред, таких как охлаждающая вода, выходящих из спаргера 20, имеет радиальное направление в стороны от трубы 22, а не осевое - вниз вдоль трубы 22. Диффузионное кольцо 34 таким образом не допускает локализованного охлаждения или высоких концентраций реагентов у днища автоклава 26, а также способствует дисперсии и содействует процессу протекания реакции.As an added benefit, sparger 20 is also provided with a diffusion ring or diffusion plate 34 located at pipe 22 and outlet 32 to ensure that the flow of denser media, such as cooling water, exiting sparger 20 is radially away from pipe 22. , and not axially down along the tube 22. The diffusion ring 34 thus prevents localized cooling or high concentrations of reactants at the bottom of the autoclave 26, and also promotes dispersion and promotes the reaction process.

В качестве дополнительного преимущества спаргер 20 может иметь защитное покрытие, частично или полностью охватывающее наружную поверхность, контактирующую с технологической средой. Например, спаргер 20 может иметь керамо-металлическое покрытие, наносимое напылением, наружную оболочку или плакировку. Эти средства служат в качестве защиты от коррозионного и/или эрозионного воздействия, которое в противном случае возникает вследствие контакта с автоклавными средами.As an additional advantage, the sparger 20 may have a protective coating partially or completely enclosing the outer surface in contact with the process fluid. For example, the sparger 20 may have a ceramic-metal spray coating, an outer sheath, or a cladding. These agents serve as protection against corrosive and/or erosive attack which would otherwise result from contact with autoclaved media.

Преимущественно кольцевой выпуск 32 больше по площади поперечного сечения, чем отверстия 29, таким образом предотвращается повышение скорости потока сред в автоклав 26 через спаргер 20.Preferably, the annular outlet 32 is larger in cross-sectional area than the holes 29, thus preventing an increase in the flow rate of media into the autoclave 26 through the sparger 20.

Открытый конец 24, отверстия 29, перевернутый колпачок 30 и кольцевой выпуск 32 в совокупности образуют устройство газового затвора настоящего изобретения в данной конфигурации его осуществления с нижней подачей. Газовый затвор создается, когда поток спаргерных сред из выпуска 32 остановлен. В таких условиях давление сред внутри спаргерной трубы 22 и давление сред внутри автоклава 26 равны. Соответственно, обратный поток среды в спаргерную трубу 22 невозможен. Кроме того, невозможен поток частиц под силой тяжести, так как отверстия 29 находятся выше, чем кольцевой выпуск 32.Open end 24, openings 29, inverted cap 30, and annular outlet 32 collectively form the sealing device of the present invention in this bottom-feed configuration. The gas seal is created when the flow of sparger media from outlet 32 is stopped. Under such conditions, the pressure of the media inside the sparger tube 22 and the pressure of the media inside the autoclave 26 are equal. Accordingly, a reverse flow of the medium into the sparger tube 22 is not possible. In addition, no flow of particles under gravity is possible, since the holes 29 are higher than the annular outlet 32.

На фиг. 10 показано устройство газового затвора настоящего изобретения в более крупном масштабе. Устройство газового затвора образуется из открытого конца 24 спаргерной трубы 22, отверстий 29, перевернутого колпачка 30 и кольцевого выпуска 32, формирующегося между перевернутым колпачком 30 и диффузионным кольцом 34. Площадь поперечного сечения кольцевого выпуска 32 больше площади поперечного сечения отверстий 29, которая, в свою очередь, больше площади поперечного сечения спаргерной трубы 22.In FIG. 10 shows the gas seal arrangement of the present invention on a larger scale. The gas seal device is formed from the open end 24 of the sparger tube 22, the holes 29, the inverted cap 30 and the annular outlet 32 formed between the inverted cap 30 and the diffusion ring 34. The cross-sectional area of the annular outlet 32 is larger than the cross-sectional area of the holes 29, which, in turn, more than the cross-sectional area of the sparger tube 22.

Перевернутый колпачок 30 удобно крепится к открытому концу 24 спаргерной трубы 22 с помощью резьбового соединения. Крайне важно, чтобы длина и шаг резьбового соединения были устроены так, чтобы не допускать потока сред по резьбе между перевернутым колпачком 30 и концом 24, поскольку такой поток позволит пульпе попасть в спаргер 20 и засорить его, что нарушит функциональность устройства газового затвора.The inverted cap 30 is conveniently attached to the open end 24 of the sparger tube 22 by means of a threaded connection. It is critical that the length and pitch of the threaded connection be designed to prevent flow of media along the threads between the inverted cap 30 and end 24, as such flow would allow slurry to enter the sparger 20 and foul it, thereby impairing the functionality of the gas seal device.

На фиг. 9, 13, 15 и 17 обычный уровень пульпы, содержащейся в автоклаве 26, показан и обозначен числовым значением 36 и именуется уровнем пульпы 36.In FIG. 9, 13, 15 and 17, the typical level of pulp contained in autoclave 26 is shown and numbered 36 and is referred to as pulp level 36.

На фиг. с 11 по 13 показан спаргер нижней подачи 40, который аналогичен спаргеру нижней подачи 20, и одинаковые детали на фигурах имеют одинаковое числовое обозначение.In FIG. 11 to 13 show the bottom feed sparger 40, which is similar to the bottom feed sparger 20, and the same parts in the figures have the same numerical designation.

Отличие спаргера 40 от спаргера 20 в том, что спаргер 40 имеет навесной перевернутый колпачок 42, который монтируется на агитатор 16 и расположен у открытого конца 44 спаргерной трубы 22 для образования выпуска 32. В этом варианте перевернутый колпачок 42 вращается вместе с агитатором 16 и никак не крепится к спаргерной трубе 22. Кроме того, открытый конец 44 спаргерной трубы 22 имеет только одно отверстие 46, но может быть предусмотрено и несколько отверстий подобно отверстиям 29.The difference between the sparger 40 and the sparger 20 is that the sparger 40 has a hinged inverted cap 42, which is mounted on the agitator 16 and is located at the open end 44 of the sparger tube 22 to form the outlet 32. In this embodiment, the inverted cap 42 rotates together with the agitator 16 and does not is not attached to the sparger tube 22. In addition, the open end 44 of the sparger tube 22 has only one hole 46, but multiple holes can be provided like the holes 29.

Открытый конец 44, отверстие 46, перевернутый колпачок 42 и кольцевой выпуск 32 в совокупности образуют устройство газового затвора настоящего изобретения. Газовый затвор создается, когда поток спаргерных сред из выпуска 32 остановлен. В таких условиях давление сред внутри спаргерной трубы 22 и давление сред внутри автоклава 26 равны. Соответственно, обратный поток среды в спаргерную трубу 22 невозможен. Кроме того, невозможен поток частиц под силой тяжести, так как отверстие 46 находится выше, чем кольцевой выпуск 32.Open end 44, opening 46, inverted cap 42, and annular outlet 32 collectively form the sealing device of the present invention. The gas seal is created when the flow of sparger media from outlet 32 is stopped. Under such conditions, the pressure of the media inside the sparger tube 22 and the pressure of the media inside the autoclave 26 are equal. Accordingly, a reverse flow of the medium into the sparger tube 22 is not possible. In addition, the flow of particles under gravity is not possible, since the opening 46 is higher than the annular outlet 32.

На фиг. 14 и 15 показан спаргер верхней подачи 60, который аналогичен спаргеру 20, и одинаковые детали на фигурах имеют одинаковое числовое обозначение.In FIG. 14 and 15 show the top feed sparger 60, which is similar to the sparger 20, and the same parts in the figures have the same numerical designation.

Отличие спаргера 60 от спаргера 20 в том, что спаргер 60 не имеет перевернутого колпачка. Спаргерная труба 62 спаргера 60 вводится в автоклав 26 сверху или сбоку от агитатора 16 и заканчивается концевой пластиной 64, расположенной горизонтально. Спаргерная труба 62 отличается от спаргерной трубы 22 тем, что имеет отвод 65 у своего открытого конца. Спаргерная труба 62 имеет отверстия 66, имеющие выигрышную форму удлиненного овала, расположенные над концевой пластиной 64. Площадь поперечного сечения отверстий 66 предпочтительно больше площади поперечного сечения спаргерной трубы 62, что предотвращает повышение скорости потока сред, подаваемых через спаргерную трубу 62, в автоклав 26. Концевая пластина 64 - это эквивалент диффузионного кольца 34.The difference between sparger 60 and sparger 20 is that sparger 60 does not have an inverted cap. The sparger tube 62 of the sparger 60 is introduced into the autoclave 26 from above or to the side of the agitator 16 and ends with a horizontal end plate 64. The sparger tube 62 differs from the sparger tube 22 in that it has a branch 65 at its open end. The sparger tube 62 has openings 66, having a winning elongated oval shape, located above the end plate 64. The cross-sectional area of the holes 66 is preferably larger than the cross-sectional area of the sparger tube 62, which prevents an increase in the flow rate of the media supplied through the sparger tube 62 into the autoclave 26. End plate 64 is the equivalent of diffusion ring 34.

Также спаргер 60 отличается от спаргера 20 тем, что не имеет кольцевого выпуска. В данном варианте осуществления отверстия 66 формируют выпуск для потока спаргерных сред. Кроме того, отверстия 66 расположены так, что минералоносные материалы и осколки упорной кирпичной футеровки не могут попасть в спаргерную трубу 62 под действием силы тяжести.Also, sparger 60 differs from sparger 20 in that it does not have an annular outlet. In this embodiment, openings 66 form an outlet for the flow of sparger media. In addition, the holes 66 are located so that mineral-bearing materials and fragments of the refractory brick lining cannot enter the sparger tube 62 under the influence of gravity.

Спаргерная труба 62 может вводиться в автоклав 26 сбоку или сверху от агитатора 16 при условии, что среды, выходящие из спаргерной трубы 62, выпускаются вблизи одного из агитаторов 16 и распределяются с помощью агитаторов 16 с целью повышения скорости реакций технологического процесса или для желаемого изменения параметров процесса. Также необходимым условием является направление выпуска 32 вниз, так, чтобы минералоносные материалы и осколки упорной кирпичной футеровки не могли попасть в спаргерную трубу 22 под воздействием силы тяжести.The sparger tube 62 may be introduced into the autoclave 26 at the side or top of the agitator 16 provided that the media exiting the sparger tube 62 are discharged near one of the agitators 16 and distributed by the agitators 16 to increase the rate of process reactions or to change the parameters as desired. process. It is also necessary to direct the outlet 32 downwards so that mineral-bearing materials and fragments of the refractory brick lining cannot enter the sparger tube 22 under the influence of gravity.

Концевая пластина 64, отвод 65 и отверстия 66 в совокупности создают устройство газового затвора настоящего изобретения. Газовый затвор создается, когда поток спаргерных сред из отверстий 66 остановлен. В таких условиях давление сред внутри спаргерной трубы 62 и давление сред внутри автоклава 26 равны. Соответственно, обратный поток среды в спаргерную трубу 62 невозможен. Также невозможен поток частиц под воздействием силы тяжести, поскольку отверстия 66 находятся ниже уровня отвода 65 и остальной части спаргерной трубы 62.The end plate 64, outlet 65, and openings 66 collectively create the gas seal device of the present invention. The gas seal is created when the flow of sparger media from the holes 66 is stopped. Under such conditions, the pressure of the media inside the sparger tube 62 and the pressure of the media inside the autoclave 26 are equal. Accordingly, a reverse flow of the medium into the sparger tube 62 is not possible. It is also impossible for particles to flow under the influence of gravity, since the holes 66 are below the level of the outlet 65 and the rest of the sparger tube 62.

На фиг. 16 и 17 показан спаргер боковой подачи 80, который аналогичен спаргеру 20, и одинаковые детали на фигурах имеют одинаковое числовое обозначение.In FIG. 16 and 17 show the side feed sparger 80, which is similar to the sparger 20, and the same parts in the figures have the same numerical designation.

Отличие спаргера 80 от спаргера 20 в том, что его спаргерная труба 82 расположена в автоклаве 26 горизонтально. Спаргерная труба 82 оканчивается глухим концом 84. Также спаргерная труба 82 имеет проем 86 в нижнем участке для выпуска спаргерных сред. Проем 86 расположен таким образом, чтобы не допустить попадание минералоносных частиц и осколков упорной кирпичной футеровки в спаргерную трубу 82 под воздействием силы тяжести.The difference between the sparger 80 and the sparger 20 is that its sparger tube 82 is located horizontally in the autoclave 26. The sparger tube 82 terminates in a blind end 84. The sparger tube 82 also has an opening 86 in the lower portion for the discharge of sparger media. Opening 86 is positioned to prevent mineral-bearing particles and fragments of refractory brick lining from entering sparger tube 82 under the influence of gravity.

Глухой конец 84 и проем 86 в совокупности создают устройство газового затвора настоящего изобретения. Газовый затвор создается, когда поток спаргерных сред из проема 86 остановлен. В таких условиях давление сред внутри спаргерной трубы 82 и давление сред внутри автоклава 26 равны. Соответственно, обратный поток среды в спаргерную трубу 82 невозможен. Также невозможен поток частиц под воздействием силы тяжести, поскольку проем 86 раскрывается вниз и расположен ниже уровня остальной части спаргерной трубы 82.Blind end 84 and opening 86 together create a gas seal device of the present invention. The gas seal is created when the flow of sparger media from the opening 86 is stopped. Under such conditions, the pressure of the media inside the sparger tube 82 and the pressure of the media inside the autoclave 26 are equal. Accordingly, a reverse flow of the medium into the sparger tube 82 is not possible. It is also impossible for particles to flow under the influence of gravity, since the opening 86 opens downward and is located below the level of the rest of the sparger tube 82.

Когда это целесообразно, спаргеры 40, 60 и 80 могут иметь защитное покрытие по всей наружной поверхности, контактирующей с технологической средой, по аналогии со спаргером 20. Например, спаргеры 40, 60 и 20 могут иметь керамо-металлическое покрытие, наносимое напылением, наружную оболочку или плакировку. Эти средства служат в качестве защиты от коррозионного и/или эрозионного воздействия, которое в противном случае возникает вследствие контакта с автоклавными средами.When appropriate, spargers 40, 60, and 80 may have a protective coating over the entire outer surface in contact with the process fluid, similar to sparger 20. For example, spargers 40, 60, and 20 may have a ceramic-metal spray coating, outer sheath or plating. These agents serve as protection against corrosive and/or erosive attack which would otherwise result from contact with autoclaved media.

Спаргеры 40 и 60 могут быть оснащены диффузионным кольцом или диффузионной пластиной, аналогично диффузионному кольцу 34 спаргера 20.Spargers 40 and 60 can be equipped with a diffusion ring or diffusion plate, similar to the diffusion ring 34 of sparger 20.

Преимущественно выступ спаргерной трубы 22 внутри автоклава 26 имеет относительно большую длину по сравнению с его диаметром.Preferably, the protrusion of the sparger tube 22 within the autoclave 26 has a relatively large length compared to its diameter.

В контексте настоящего изобретения фраза "относительно большая длина" в применении к спаргерной трубе 22 означает, что часть спаргерной трубы 22, находящаяся внутри автоклава 26, имеет длину, которая составляет более чем 300% наружного диаметра спаргерной трубы 22.In the context of the present invention, the phrase "relatively long" when applied to the sparger tube 22 means that the portion of the sparger tube 22 inside the autoclave 26 has a length that is greater than 300% of the outer diameter of the sparger tube 22.

Чаще всего спаргерная труба 22 имеет относительно большую толщину стенки по сравнению с ее диаметром. Тем не менее, спаргерная труба 22 может быть изготовлена из материала со сравнительно тонкой стенкой.Most often, the sparger tube 22 has a relatively large wall thickness compared to its diameter. However, the sparger tube 22 can be made from a relatively thin wall material.

В контексте настоящего изобретения фраза "относительно большая толщина" в применении к стенке трубы означает, что толщина стенки выше примерно 10% значения радиуса трубы.In the context of the present invention, the phrase "relatively thick" when applied to a pipe wall means that the wall thickness is greater than about 10% of the value of the pipe radius.

Преимущественно спаргерную трубу 22 изготавливают из нержавеющих стальных металлов, химически устойчивых сплавов (таких как тантал) или подобных материалов.Advantageously, the sparger tube 22 is made from stainless steel metals, chemically resistant alloys (such as tantalum), or the like.

На фигуре 19 показан автоклав 26, оснащенный шестью спаргерами 20 настоящего изобретения. На фиг. 18 представлена одна ячейка автоклава 26. Автоклав 26 может иметь традиционный дизайн и исполнение с точки зрения устройства спаргеров 20, 40, 60, 80. Обычно на каждую ячейку приходится один спаргер 20, 40, 60 или 80, но может быть два или несколько спаргеров 20, 40, 60 или 80 в одной ячейке. Однако агитатор 16 в одной ячейке обычно только один.Figure 19 shows an autoclave 26 equipped with six spargers 20 of the present invention. In FIG. 18 shows one cell of the autoclave 26. The autoclave 26 may have a traditional design and execution in terms of the arrangement of spargers 20, 40, 60, 80. Usually there is one sparger 20, 40, 60 or 80 for each cell, but there may be two or more spargers 20, 40, 60 or 80 in one cell. However, there is usually only one agitator 16 per cell.

С точки зрения устройства газового затвора предпочитается, чтобы площадь поперечного сечения увеличивалась от площади спаргерной трубы 22, 62 и 82 до площади выпуска 32, отверстий 66 и проема 86 соответственно, чтобы понизить скорость потока спаргерных сред, поступающих в автоклав 26 и сократить риск возгорания спаргерной трубы 22, 62 и 82. Повышение площади поперечного сечения действует как мера обеспечения того, что скорость потока спаргерных сред поддерживается на уровне ниже критической ударной скорости потока, которая составляет приблизительно 20 м/с. При превышении этой критической скорости потока и с участием других содействующих факторов кислород или другие воспламеняющиеся среды, подаваемые в автоклав 26, могут привести к возгоранию металла (например, титана, нержавеющей стали и некоторых сплавов) спаргерных труб 22, 62 и 82 и устройства газового затвора.From a sealing point of view, it is preferred that the cross-sectional area increase from the area of the sparger tube 22, 62, and 82 to the area of the outlet 32, openings 66, and opening 86, respectively, in order to reduce the flow rate of the sparger media entering the autoclave 26 and reduce the risk of fire in the sparger room. tubes 22, 62, and 82. The increase in cross-sectional area acts as a measure to ensure that the flow velocity of the sparger media is maintained below the critical shock flow velocity, which is approximately 20 m/s. If this critical flow rate is exceeded, and with other contributing factors, the oxygen or other flammable media supplied to the autoclave 26 may ignite the metal (e.g., titanium, stainless steel, and some alloys) of the sparger tubes 22, 62, and 82 and the gas seal device. .

Другими словами, предпочитается, чтобы площадь поперечного сечения спаргерной трубы 22, 62 и 82 и устройства газового затвора увеличивалась по направлению потока реагентов с целью предотвращения высоких расходов, которые могут привести к резкому износу металлических составляющих трубы и даже к возгоранию, а в худших случаях - к потере целостности конструкции и резкой неконтролируемой потере давления в автоклаве 26. Для того, чтобы обеспечивать максимальные расходы среды в автоклавах высокого давления, не превышающие 20 м/с, используется очень тщательное проектирование, которое существенно снижает риск возгорания металлических материалов спаргерной трубы в условиях высокой концентрации кислорода и типичного давления. Однако критическая скорость потока реагентов в условиях высокой концентрации кислорода зависима от давления. Например, при давлении 5,6 МПа (56 бар) критическая ударная скорость потока кислорода высокой чистоты составляет всего 8 м/с.In other words, it is preferable that the cross-sectional area of the sparger tube 22, 62 and 82 and the gas barrier device increase in the direction of the reactant flow in order to prevent high flow rates that can lead to severe wear of the metal components of the pipe and even fire, and in the worst cases - to loss of structural integrity and abrupt uncontrolled loss of pressure in the autoclave 26. In order to ensure maximum flow rates in high-pressure autoclaves, not exceeding 20 m/s, very careful design is used, which significantly reduces the risk of ignition of metallic materials of the sparger tube in conditions of high oxygen concentration and typical pressure. However, the critical flow rate of reactants under conditions of high oxygen concentration is pressure dependent. For example, at a pressure of 5.6 MPa (56 bar), the critical impact velocity of high purity oxygen is only 8 m/s.

Предпочтительно общее увеличение площади поперечного сечения спаргерной трубы 22, 62 и 82 и устройства газового затвора по направлению потока реагентов, впрыскиваемых в автоклав 26.Preferably, the overall increase in the cross-sectional area of the sparger tube 22, 62 and 82 and the gas seal device in the direction of the flow of reagents injected into the autoclave 26.

Предпочитается, чтобы площадь поперечного сечения устройства газового затвора была по крайней мере на 100% больше площади поперечного сечения спаргерной трубы 22, 62 и 82.It is preferred that the cross-sectional area of the gas seal device be at least 100% larger than the cross-sectional area of the sparger tube 22, 62 and 82.

В самом оптимальном исполнении площадь поперечного сечения устройства газового затвора по крайней мере на 200% больше площади поперечного сечения спаргерной трубы 22, 62 и 82.In the most optimal design, the cross-sectional area of the gas seal device is at least 200% larger than the cross-sectional area of the sparger tube 22, 62 and 82.

Важно исключить любые траектории потока в спаргерную трубу 22, 62 и 82, как и в участок перед устройством газового затвора. Это обусловлено тем, что любые соединения, формирующие часть спаргера 20, 40, 60, 80 или устройства газового затвора, создают потенциальные траектории потока сред высокого давления, ведущие из автоклава 26 во внутреннюю часть спаргерной трубы 22, 62 и 82. Соответственно не допускаются болтовые соединения через спаргерную трубу 22, 62 и 82. Любые соединения, которые образуют часть спаргера или устройства газового затвора должны полностью исключать пропускание потока сред через стенку спаргерной трубы 22, 62 и 82 непосредственно в автоклав 26 или из него.It is important to exclude any flow paths into the sparger tube 22, 62 and 82, as well as into the area before the gas seal device. This is because any connections that form part of the sparger 20, 40, 60, 80 or gas seal device create potential high pressure flow paths leading from the autoclave 26 to the interior of the sparger tube 22, 62 and 82. Accordingly, bolted connections through the sparger tube 22, 62 and 82. Any connections that form part of the sparger or gas seal device must completely prevent media flow through the wall of the sparger tube 22, 62 and 82 directly into or out of the autoclave 26.

ПРИМЕНЕНИЕAPPLICATION

В практическом применении спаргер 20, 40, 60 или 80 устанавливают в автоклав 26 с помощью фланца 28. Фланец 28 обеспечивает герметичность со спаргерной трубой 22, 62 и 82 и предотвращает возможность выхода сред высокого давления из автоклава 26.In practical applications, the sparger 20, 40, 60, or 80 is installed in the autoclave 26 by means of a flange 28. The flange 28 seals with the sparger tube 22, 62, and 82 and prevents high pressure media from escaping from the autoclave 26.

Спаргеры 20 и 60 устанавливают во фланец 28 изнутри автоклава 26. В то время как спаргеры 40 и 80 могут быть введены в автоклав 26 через фланец 28 снаружи автоклава.The spargers 20 and 60 are installed in the flange 28 from the inside of the autoclave 26. While the spargers 40 and 80 can be introduced into the autoclave 26 through the flange 28 from the outside of the autoclave.

При нормальной работе спаргера нижней подачи 20 поток спаргерных сред направляется вверх через спагерную трубу 22, через открытый конец 24 спаргерной трубы 22, через отверстия 29 и выходит из перевернутого колпачка 30 через выпуск 32 в автоклав 26 у диффузионного кольца 34. Диффузионное кольцо 34 служит для направления более плотных спаргерных сред, таких как вода, в противоположные стороны от спаргерной трубы 22. Затем агитатор 16 перемешивает спаргерные среды с пульпой 36 для ускорения протекания реакции или контроля технологических процессов производства.During normal operation of the bottom feed sparger 20, the flow of sparger media is directed upward through the spager tube 22, through the open end 24 of the sparger tube 22, through the holes 29 and exits the inverted cap 30 through the outlet 32 into the autoclave 26 at the diffusion ring 34. The diffusion ring 34 serves to directing denser sparger media, such as water, away from the sparger tube 22. Agitator 16 then mixes the sparger media with the slurry 36 to speed up the reaction or control manufacturing processes.

При использовании спаргера нижней подачи 40 поток спаргерных сред направляется вверх через спагерную трубу 22, через открытый конец 44 в перевернутый колпачок 42 и выходит через выпуск 32 в автоклав 26 по мере вращения перевернутого колпачка 42 вместе с агитатором 16. Затем агитатор 16 перемешивает спаргерные среды с пульпой.When using the bottom feed sparger 40, the flow of sparger media is directed upward through the spager tube 22, through the open end 44 into the inverted cap 42 and out through the outlet 32 into the autoclave 26 as the inverted cap 42 rotates along with the agitator 16. The agitator 16 then mixes the sparger media with pulp.

При использовании спаргера верхней подачи 60 поток спаргерных сред направляется вниз через спагерную трубу 62, ударяется о концевую пластину 64 и вытекает через отверстия 66 в автоклав 26 рядом с агитатором 16, который затем перемешивает спаргерные среды с пульпой 36.When using the top feed sparger 60, the sparger media flow is directed down through the spager tube 62, hits the end plate 64 and flows out through the holes 66 into the autoclave 26 adjacent to the agitator 16, which then mixes the sparger media with the pulp 36.

При использовании спаргера боковой подачи 80 поток спаргерных сред проходит через спаргерную трубу 82 и выходит через проем 86 в автоклав 26.When using the side feed sparger 80, the sparger media flow passes through the sparger tube 82 and exits through the opening 86 into the autoclave 26.

Спаргерные среды могут представлять собой разбавленную кислоту или разбавленную щелочь, воду, пар или газ, такой как, к примеру, кислород. Не допускается, чтобы спаргерные среды имели возможность загореться или привести к возгоранию любого материала внутри автоклава 26 - иначе автоклав 26 может взорваться.The sparger media can be dilute acid or dilute alkali, water, steam, or a gas such as, for example, oxygen. The sparger media must not be allowed to ignite or ignite any material within the autoclave 26 otherwise the autoclave 26 may explode.

В каждом варианте осуществления настоящего изобретения в условиях нулевого или низкого потока спаргерной среды давление внутри спаргерных труб 22, 62 и 82 одинаково с давлением внутри автоклава 26. Таким образом достигается газовый затвор, который предотвращает обратный поток среды из автоклава 26 в спаргерные трубы 22, 62 и 82.In each embodiment of the present invention, under conditions of zero or low flow of the sparger medium, the pressure inside the sparger tubes 22, 62 and 82 is the same as the pressure inside the autoclave 26. In this way, a gas seal is achieved that prevents backflow of the medium from the autoclave 26 into the sparger tubes 22, 62 and 82.

А также, благодаря положению и ориентации выпуска 32, отверстий 66 и проема 86 твердые частицы внутри автоклава не могут под воздействием силы тяжести попасть в спаргерные трубы 22, 62 и 82. Таким образом существенно предотвращается засорение спаргерных труб 22, 62 и 82.Also, due to the position and orientation of the outlet 32, openings 66 and opening 86, solid particles inside the autoclave cannot, under the influence of gravity, enter the sparger tubes 22, 62 and 82. In this way, clogging of the sparger tubes 22, 62 and 82 is significantly prevented.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY

Спаргер 20, 40, 60, 80 настоящего изобретения подходит для применения с целью повышения скорости реакционных процессов в сосуде высокого давления, таком как автоклав, для извлечения ценных минералов из руды без использования пирометаллургических методов и процессов.The sparger 20, 40, 60, 80 of the present invention is suitable for use in increasing the rate of reaction processes in a pressure vessel such as an autoclave to extract valuable minerals from ore without the use of pyrometallurgical methods and processes.

Спаргер 20, 40, 60, 80 настоящего изобретения принадлежит и используется в области автоклавной переработки минералов под высоким давлением и при повышенной температуре с целью извлечения ценных минералов из руды.The sparger 20, 40, 60, 80 of the present invention belongs to and is used in the field of autoclave processing of minerals at high pressure and at elevated temperature in order to extract valuable minerals from ore.

Следствием применения спаргера 20, 40, 60, 80 настоящего изобретения является возможность подачи реагентов в автоклав без риска засорения спаргерной трубы 22, 62 и 82 пульповым или шламовым материалом даже в условиях низкого потока или отсутствия потока. В результате предотвращается производственный простой, который в противном случае возникает из-за необходимости очистки применяемых в автоклавах спаргерных труб известного уровня техники.A consequence of the use of the sparger 20, 40, 60, 80 of the present invention is the ability to feed reagents into the autoclave without the risk of fouling the sparger tube 22, 62 and 82 with slurry or slurry material even under low or no flow conditions. As a result, production downtime is avoided which would otherwise result from the need to clean prior art sparger tubes used in autoclaves.

Кроме того, спаргер 20, 40, 60, 80 настоящего изобретения разработан для замедления потока реактивных сред в автоклав 26 с целью сокращения риска возгорания или износа металлических материалов, применяемых в изготовлении спаргера 20, 40, 60, 80.In addition, the sparger 20, 40, 60, 80 of the present invention is designed to slow down the flow of reactive media into the autoclave 26 in order to reduce the risk of fire or wear of the metallic materials used in the manufacture of the sparger 20, 40, 60, 80.

ССЫЛОЧНЫЕ ПОЗИЦИИREFERENCE POSITIONS

В описании используются следующие ссылочные позиции:The following reference numerals are used in the description:

ИЗВЕСТНЫЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИPRIOR ART

10 автоклав высокого давления10 high pressure autoclave

12 спаргер12 sparger

14 фланец14 flange

16 агитатор16 agitator

НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕPRESENT INVENTION

20 спаргер нижней подачи20 bottom feed sparger

22 спаргерная труба22 sparger pipe

24 открытый конец - спаргерная труба24 open end - sparger pipe

26 автоклав26 autoclave

28 фланец28 flange

29 отверстия29 holes

30 перевернутый колпачок30 inverted cap

32 кольцевой выпуск32 ring release

34 диффузионное кольцо34 diffusion ring

36 уровень пульпы36 pulp level

40 спаргер нижней подачи40 bottom feed sparger

42 перевернутый колпачок42 inverted cap

44 открытый конец - спаргерная труба44 open end - sparger pipe

46 отверстие46 hole

60 спаргер верхней подачи60 top feed sparger

62 спаргерная труба62 sparger pipe

64 концевая пластина64 end plate

65 отвод65 branch

66 отверстия66 holes

80 спаргер боковой подачи80 side feed sparger

82 спаргерная труба82 sparger pipe

84 глухой конец84 blind end

86 проем86 opening

УСТРОЙСТВО ГАЗОВОГО ЗАТВОРАGAS SHUTTER DEVICE

Открытый конец 24, отверстия 29, перевернутый колпачок 30 и кольцевой выпуск 32 в совокупности образуют устройство газового затвора в варианте осуществления настоящего изобретения со спаргером нижней подачи 20, где перевернутый колпачок 30 установлен на спаргерную трубу 22.The open end 24, holes 29, inverted cap 30, and annular outlet 32 together form a gas seal device in an embodiment of the present invention with a bottom feed sparger 20, where the inverted cap 30 is mounted on the sparger tube 22.

Открытый конец 44, отверстие 46, перевернутый колпачок 42 и кольцевой выпуск 32 в совокупности образуют устройство газового затвора в варианте осуществления настоящего изобретения со спаргером нижней подачи, где перевернутый колпачок 42 установлен на агитатор 16.Open end 44, opening 46, inverted cap 42, and annular outlet 32 together form the gas seal device in the bottom feed sparger embodiment of the present invention, where the inverted cap 42 is mounted on agitator 16.

Концевая пластина 64, отвод 65 и отверстия 66 в совокупности образуют устройство газового затвора в варианте осуществления настоящего изобретения со спаргером верхней подачи 60, где спаргерная труба 62 вводится через верхнюю область автоклава 26 над агитатором 16.The end plate 64, outlet 65, and openings 66 together form the gas seal device in the top feed sparger 60 embodiment of the present invention, where the sparger tube 62 is introduced through the top region of the autoclave 26 above the agitator 16.

Глухой конец 84 и проем 86 в совокупности создают устройство газового затвора настоящего изобретения в осуществлении со спаргерной трубой 82 боковой подачи.Blind end 84 and opening 86 together create a gas seal device of the present invention in the implementation with sparger pipe 82 side feed.

ПРЕИМУЩЕСТВАBENEFITS

Спаргеры 20, 40, 60 и 80 настоящего изобретения обладают преимуществом того, что включают в себя устройство газового затвора, которое препятствует потоку твердых частиц и шламового материала обратно в спаргер в ситуациях низкого потока или его отсутствия, которые часто имеют место в эксплуатации автоклава 26 высокого давления.The spargers 20, 40, 60, and 80 of the present invention have the advantage of including a gas seal device that prevents the flow of solids and slurry material back into the sparger in low or no flow situations that often occur in high pressure autoclave 26 operation. pressure.

Спаргеры 40 и 80 обладают дополнительным преимуществом того, что предоставляют возможность их демонтажа и техобслуживания без необходимости входа персонала в автоклав 26.Spargers 40 and 80 have the additional advantage of being able to be dismantled and serviced without the need for personnel to enter the autoclave 26.

Спаргеры 20, 40, 60, 80 имеют дополнительное преимущество в том, что площадь поперечного сечения проходов сред через них увеличивается по направлению потока реагентов, таким образом поддерживая скорость потока реагентов на уровне ниже критической ударной скорости потока, при превышении которой возникает вероятность возгорания материалов трубы 22, 62 и 82 и устройства газового затвора в присутствии кислорода высокой чистоты или вероятность повышенного износа этих материалов.The spargers 20, 40, 60, 80 have the additional advantage that the cross-sectional area of the media passages through them increases in the direction of the reactant flow, thus maintaining the reactant flow rate below the critical shock flow rate, above which the pipe materials are likely to ignite. 22, 62 and 82 and sealing devices in the presence of high purity oxygen or the possibility of increased wear of these materials.

Покрытие спаргеров 20, 40, 60 и 80 предоставляет дальнейшее преимущество в сокращении степени износа их наружной поверхности, контактирующей с технологической средой, и увеличении временных интервалов между техобслуживанием спаргеров 20, 40, 60 и 80.The coating of spargers 20, 40, 60 and 80 provides the further benefit of reducing the wear on their outer surface in contact with the process fluid and increasing the time intervals between maintenance of spargers 20, 40, 60 and 80.

Спаргеры 20, 40, 60, 80 имеют дальнейшее преимущество в том, что исключают траектории потоков сред через стенку спаргерной трубы 22 или стенки газового затвора.The spargers 20, 40, 60, 80 have the further advantage of eliminating media flow paths through the wall of the sparger tube 22 or the gas seal wall.

Диффузионное кольцо 34 и пластина 64 имеют преимущество того, что направляют среды, выпускаемые спаргером, в противоположные стороны от спаргерной трубы и от днища автоклава 26 и продлевают срок службы спаргеров 20 и 40 и автоклава 26. Кольцо 34 и 64 обычно предоставляет преимущество в случаях использования более плотных сред, таких как жидкости. Кольцо 34 и 64 не настолько полезно в случаях использования только сред, имеющих очень низкую плотность, таких как газ или пар. Это обусловлено тем, что сила всплывания сред с очень низкой плотностью преобладает над относительно низкой движущей силой, которой обладает выпускаемая среда.Diffusion ring 34 and plate 64 have the advantage of directing media discharged from the sparger away from the sparger tube and from the bottom of autoclave 26 and extend the life of spargers 20 and 40 and autoclave 26. Rings 34 and 64 generally provide an advantage in applications denser media such as liquids. Rings 34 and 64 are not as useful in cases where only very low density media such as gas or steam are used. This is because the buoyant force of very low density media dominates the relatively low driving force of the released media.

МОДИФИКАЦИИ И ВАРИАЦИИMODIFICATIONS AND VARIATIONS

Для лиц, компетентных в соответствующих областях техники, будет очевидно, что к вышеуказанным вариантам осуществления изобретения могут быть применены разнообразные способы модификации и усовершенствования, дополняющие уже описанные способы без отступления от основной идеи настоящего изобретения. Например, могут использоваться другие формы защитного покрытия. Кроме этого, могут использоваться другие конфигурации спаргера, в которых сохраняется устройство газового затвора. В дополнение, в то время как выпуск 34 спаргера обычно описывается как кольцевой, он может иметь и другие формы, такие как, к примеру, форма удлиненного овала, как показано на отверстиях 66.For persons competent in the relevant fields of technology, it will be obvious that various methods of modification and improvement can be applied to the above embodiments of the invention, supplementing the methods already described without departing from the main idea of the present invention. For example, other forms of protective coating may be used. In addition, other sparger configurations may be used that retain the gas seal arrangement. In addition, while the sparger outlet 34 is usually described as being annular, it may have other shapes such as, for example, an elongated oval shape as shown in the holes 66.

Claims (35)

1. Спаргер для использования в пульпе минерало-несущих частиц, содержащихся в сосуде высокого давления, выполненный с возможностью работы при повышенной температуре и повышенном давлении и с высокомощными агитаторами для создания указанной пульпы внутри сосуда высокого давления и с возможностью впрыскивания сред реагентов в пульпу, причем спаргер содержит:1. Sparger for use in the slurry of mineral-bearing particles contained in a pressure vessel, designed to operate at elevated temperature and pressure and with high-power agitators to create the specified slurry inside the pressure vessel and with the possibility of injecting reagent media into the slurry, moreover sparger contains: трубу, открытый конец которой может быть расположен в пульпе и рядом с соответствующим агитатором, причем труба выполнена с возможностью впрыскивания сред реагентов в пульпу для сокращения времени реакции и для контроля технологических параметров для извлечения ценных минералов из указанных частиц;a pipe, the open end of which can be located in the pulp and next to the appropriate agitator, and the pipe is configured to inject reagent media into the pulp to reduce the reaction time and to control process parameters for the extraction of valuable minerals from these particles; устройство газового затвора, расположенное у открытого конца трубы и содержащее расположенный ниже по потоку выпуск, площадь поперечного проточного сечения которогоa gas seal device located at the open end of the pipe and containing an outlet located downstream, the cross-flow area of \u200b\u200bwhich больше площади поперечного проточного сечения открытого конца трубы для уменьшения расхода сред реагентов в устройстве газового затвора для уменьшения износа и предотвращения возгорания иmore cross-flow area of the open end of the pipe to reduce the flow of reagent media in the gas seal device to reduce wear and prevent fire and существенно меньше площади, охватываемой соответствующим агитатором, для предотвращения обратного потока пульпы в открытый конец трубы в условиях низкого или нулевого потока среды через указанную трубу и из-за перемешивания пульпы, вызванного работой агитаторов;significantly less than the area covered by the corresponding agitator, to prevent the backflow of pulp into the open end of the pipe in conditions of low or no flow of the medium through the specified pipe and due to the mixing of the pulp caused by the operation of the agitators; при этом площадь поперечного сечения потока среды, проходящего через трубу и устройство газового затвора, увеличивается в направлении потока сред реагентов.in this case, the cross-sectional area of the medium flow passing through the pipe and the gas seal device increases in the direction of the flow of the reagent media. 2. Спаргер по п. 1, в котором устройство газового затвора отходит от соответствующего агитатора, расположено у открытого конца трубы и выполнено с возможностью вращательного движения относительно указанной трубы, причем устройство газового затвора не прикреплено к открытому концу трубы.2. The sparger according to claim 1, in which the gas seal device extends from the corresponding agitator, is located at the open end of the pipe and is rotatable relative to said pipe, and the gas seal device is not attached to the open end of the pipe. 3. Спаргер по п. 1, в котором устройство газового затвора неподвижно прикреплено к открытому концу трубы с предотвращением перемещения относительно трубы.3. Sparger according to claim 1, wherein the gas seal device is fixedly attached to the open end of the pipe to prevent movement relative to the pipe. 4. Спаргер по п. 1, также содержащий диффузионное кольцо, расположенное вокруг открытого конца трубы вблизи выпуска устройства газового затвора и ниже него, причем диффузионное кольцо расположено с возможностью направления потока впрыскиваемых сред реагентов по существу радиально в наружном направлении от трубы.4. Sparger according to claim 1, also containing a diffusion ring located around the open end of the pipe near the outlet of the gas seal device and below it, and the diffusion ring is located with the possibility of directing the flow of injected reagent media essentially radially outward from the pipe. 5. Спаргер по п. 1, в котором на всю поверхность трубы и устройства газового затвора, контактирующую с технологической средой, нанесено защитное покрытие для защиты от коррозионных и/или эрозионных воздействий.5. Sparger according to claim 1, in which the entire surface of the pipe and the gas seal device in contact with the process medium is coated with a protective coating to protect against corrosive and/or erosive effects. 6. Спаргер по п. 5, в котором покрытие выбрано из одного из керамо-металлического покрытия напылением, наружной оболочки и плакировки материалом, отличающимся от материала трубы и устройства газового затвора.6. Sparger according to claim 5, in which the coating is selected from one of the ceramic-metal spray coating, the outer shell and the cladding with a material different from the material of the pipe and the gas seal device. 7. Спаргер по п. 4, в котором устройство газового затвора также содержит перевернутый колпачок, расположенный над открытым концом трубы и образующий с указанным открытым концом расположенный ниже по потоку выпуск, причем указанный выпуск является кольцевым и площадь его поперечного проточного сечения больше площади поперечного проточного сечения открытого конца трубы для уменьшения износа и предотвращения возгорания.7. Sparger according to claim 4, in which the gas seal device also contains an inverted cap located above the open end of the pipe and forming with said open end a downstream outlet, said outlet being annular and its cross-flow area larger than the cross-flow area. sections of the open end of the pipe to reduce wear and prevent fire. 8. Спаргер по п. 7, в котором перевернутый колпачок имеет направленную вниз окружную стенку, ограничивающую с открытым концом трубы указанный кольцевой выпуск, причем длина кольцевого выпуска в направлении потока сред реагентов больше ширины кольцевого выпуска в направлении, поперечном направлению потока сред реагентов, для предотвращения обратного потока пульпы в устройство газового затвора, причем окружная стенка оканчивается вблизи диффузионного кольца и над ним для направления впрыскиваемых сред реагентов в диффузионное кольцо и тем самым по существу радиально в наружном направлении от трубы.8. The sparger according to claim 7, in which the inverted cap has a downwardly directed circumferential wall bounding said annular outlet with an open end of the pipe, and the length of the annular outlet in the direction of flow of the reagent media is greater than the width of the annular outlet in the direction transverse to the direction of the flow of the reagent media, for to prevent backflow of pulp into the gas seal device, the circumferential wall terminating near and above the diffusion ring to direct the injected reactant media into the diffusion ring and thus substantially radially outward from the pipe. 9. Сосуд высокого давления для извлечения ценных минералов из минерало-несущих частиц, содержащий:9. Pressure vessel for extracting valuable minerals from mineral-bearing particles, containing: по существу цилиндрическую реакционную камеру, расположенную горизонтально и предназначенную для содержания пульпы минерало-несущих частиц при повышенном давлении и повышенной температуре, причем реакционная камера на одном конце имеет впуск для приема указанных частиц, а на противоположном конце имеет выпуск для выпуска обработанных частиц;a substantially cylindrical reaction chamber, located horizontally and designed to contain a pulp of mineral-bearing particles at elevated pressure and elevated temperature, and the reaction chamber at one end has an inlet for receiving said particles, and at the opposite end has an outlet for discharging treated particles; группу высокомощных агитаторов, расположенных внутри реакционной камеры и распределенных вдоль ее длины для перемешивания пульпы и распределения сред реагентов; иa group of high-power agitators located inside the reaction chamber and distributed along its length for pulp mixing and distribution of reagent media; and по меньшей мере один спаргер, расположенный вблизи соответствующего агитатора, причем каждый спаргер содержит:at least one sparger located in the vicinity of a respective agitator, each sparger comprising: трубу, открытый конец которой расположен в пульпе для впрыскивания сред реагентов в пульпу; иa pipe, the open end of which is located in the slurry for injecting reagent media into the slurry; and устройство газового затвора, расположенное у открытого конца трубы и содержащее расположенный ниже по потоку выпуск, площадь поперечного проточного сечения которогоa gas seal device located at the open end of the pipe and containing an outlet located downstream, the cross-flow area of \u200b\u200bwhich больше площади поперечного проточного сечения открытого конца трубы для уменьшения расхода сред реагентов для уменьшения износа и предотвращения возгорания иmore cross-flow area of the open end of the pipe to reduce the flow of reagent media to reduce wear and prevent fire and существенно меньше площади, охватываемой соответствующим агитатором, для предотвращения обратного потока пульповых материалов в открытый конец трубы в условиях низкого или нулевого потока среды через указанную трубу и из-за перемешивания пульпы, вызванного работой агитаторов,significantly less than the area covered by the corresponding agitator, to prevent the backflow of pulp materials into the open end of the pipe in conditions of low or no flow of the medium through the specified pipe and due to the mixing of the pulp caused by the operation of the agitators, при этом площадь поперечного сечения потока среды, проходящего через трубу и устройство газового затвора, увеличивается в направлении потока сред реагентов.in this case, the cross-sectional area of the medium flow passing through the pipe and the gas seal device increases in the direction of the flow of the reagent media. 10. Сосуд по п. 9, также содержащий диффузионное кольцо, расположенное вокруг открытого конца трубы вблизи выпуска устройства газового затвора и ниже него, причем диффузионное кольцо расположено с возможностью направления потока впрыскиваемых сред реагентов по существу радиально в наружном направлении от трубы.10. The vessel according to claim 9, also containing a diffusion ring located around the open end of the pipe near the outlet of the gas seal device and below it, and the diffusion ring is located with the possibility of directing the flow of injected reagent media essentially radially outward from the pipe. 11. Сосуд по п. 10, в котором устройство газового затвора также содержит перевернутый колпачок, расположенный над открытым концом трубы и образующий с указанным открытым концом расположенный ниже по потоку выпуск, причем указанный выпуск является кольцевым и площадь его поперечного проточного сечения больше площади поперечного проточного сечения открытого конца трубы для уменьшения износа и предотвращения возгорания.11. The vessel according to claim 10, in which the gas seal device also contains an inverted cap located above the open end of the pipe and forming, with said open end, a downstream outlet, said outlet being annular and its cross-flow area larger than the cross-flow area. sections of the open end of the pipe to reduce wear and prevent fire. 12. Сосуд по п. 11, в котором перевернутый колпачок имеет направленную вниз окружную стенку, ограничивающую с открытым концом трубы указанный кольцевой выпуск, причем длина кольцевого выпуска в направлении потока сред реагентов больше ширины кольцевого выпуска в направлении, поперечном направлению потока сред реагентов, для предотвращения обратного потока пульпы в устройство газового затвора.12. The vessel according to claim 11, in which the inverted cap has a circumferential wall directed downwards, limiting the specified annular outlet with the open end of the pipe, and the length of the annular outlet in the direction of the flow of the reagent media is greater than the width of the annular outlet in the direction transverse to the direction of the flow of the reagent media, for prevent backflow of pulp into the gas seal device. 13. Способ работы автоклава высокого давления для извлечения ценных минералов из минерало-несущих частиц, взвешенных в пульпе в реакционной камере, оснащенной группой высокомощных агитаторов, с каждым из которых связан по меньшей мере один спаргер, причем каждый спаргер содержит трубу, открытый конец которой может быть расположен в пульпе, и устройство газового затвора, расположенное у открытого конца трубы и содержащее расположенный ниже по потоку выпуск, площадь поперечного проточного сечения которого больше площади поперечного проточного сечения открытого конца трубы и существенно меньше площади, охватываемой соответствующим агитатором, при этом площадь поперечного сечения потока среды, проходящего через трубу и устройство газового затвора, увеличивается в направлении потока сред реагентов, причем способ включает следующие этапы:13. A method of operating a high-pressure autoclave for extracting valuable minerals from mineral-bearing particles suspended in the pulp in a reaction chamber equipped with a group of high-power agitators, each of which is associated with at least one sparger, each sparger containing a pipe, the open end of which can be located in the pulp, and a gas seal device located at the open end of the pipe and containing an outlet located downstream, the cross-sectional flow area of which is greater than the cross-flow area of the open end of the pipe and significantly less than the area covered by the corresponding agitator, while the cross-sectional area the flow of the medium passing through the pipe and the device of the gas seal increases in the direction of the flow of the media of the reagents, and the method includes the following steps: по существу наполнение реакционной камеры жидкостью и минерало-несущими частицами;essentially filling the reaction chamber with liquid and mineral-bearing particles; нагревание пульпы до повышенной температуры и повышение давления в реакционной камере до повышенного давления для сокращения времени реакции и для контроля технологических параметров для извлечения ценных минералов;heating the pulp to an elevated temperature and pressurizing the reaction chamber to an elevated pressure to reduce the reaction time and to control process parameters for the extraction of valuable minerals; перемешивание жидкости и указанных частиц с помощью агитаторов для перемешивания пульпы;agitating the liquid and said particles with pulp agitators; впрыск сред реагентов в реакционную камеру вблизи агитаторов с помощью спаргеров, при этом поток сред реагентов направляют вниз в пульпу через указанный выпуск;injection of reactant media into the reaction chamber near the agitators by means of spargers, wherein the flow of reactant media is directed down into the pulp through said outlet; распределение сред реагентов в пульпе с помощью агитаторов и уменьшение расхода реагентов внутри трубы к выпуску в направлении указанного потока путем выполнения поперечного проточного сечения выпуска с площадью, которая больше площади поперечного проточного сечения трубы, иdistribution of reagent media in the pulp with the help of agitators and reduction of the reagent consumption inside the pipe to the outlet in the direction of the specified flow by making the outlet cross-flow section with an area that is greater than the pipe cross-flow area, and предотвращение обратного потока пульпы в устройство газового затвора в условиях низкого или нулевого потока среды реагентов через указанную трубу путем выполнения поперечного проточного сечения выпуска с площадью, которая существенно меньше площади, охватываемой соответствующим агитатором.preventing the back flow of pulp into the gas seal device under conditions of low or zero flow of the reagent medium through the specified pipe by making the cross-sectional flow section of the outlet with an area that is significantly less than the area covered by the corresponding agitator. 14. Способ по п. 13, в котором при указанном впрыске уменьшают расход впрыскиваемых сред реагентов из трубы в устройство газового затвора и уменьшают расход впрыскиваемых сред реагентов из устройства газового затвора в реакционную камеру для уменьшения износа и предотвращения возгорания.14. The method of claim 13, wherein said injection reduces the flow rate of injected reactant media from the pipe to the gas seal device and reduces the flow rate of injected reactant media from the gas seal device to the reaction chamber to reduce wear and prevent ignition. 15. Способ по п. 13, в котором направляют поток сред реагентов из устройства газового затвора по существу радиально в наружном направлении от трубы с помощью диффузионного кольца, расположенного вокруг открытого конца каждой из указанных труб.15. The method of claim 13, wherein the flow of reactant media from the gas seal device is directed substantially radially outward from the pipe by means of a diffusion ring located around the open end of each of said pipes. 16. Способ по п. 13, в котором при предотвращении обратного потока траекторию потока сред реагентов в указанном выпуске обеспечивают более длинной по сравнению с шириной выпуска в направлении, поперечном направлению потока сред реагентов.16. The method of claim 13 wherein, while preventing backflow, the flow path of the reactant media in said outlet is longer than the width of the outlet in a direction transverse to the flow direction of the reactant media.
RU2019128515A 2017-02-28 2018-02-28 Sparger for high-pressure vessel RU2771973C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2017900687 2017-02-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2771973C1 true RU2771973C1 (en) 2022-05-16

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU37073A1 (en) * 1933-05-05 1934-06-30 Г.В. Лабутин Mixer
SU145220A1 (en) * 1960-04-04 1961-11-30 В.П. Черных Autoclave
US8328168B1 (en) * 2010-05-17 2012-12-11 AK Industries Submerged aerator
CN104338494A (en) * 2013-08-03 2015-02-11 中石化洛阳工程有限公司 Gas distributor for slurry bed reactor
WO2016135073A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH Stirring device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU37073A1 (en) * 1933-05-05 1934-06-30 Г.В. Лабутин Mixer
SU145220A1 (en) * 1960-04-04 1961-11-30 В.П. Черных Autoclave
US8328168B1 (en) * 2010-05-17 2012-12-11 AK Industries Submerged aerator
CN104338494A (en) * 2013-08-03 2015-02-11 中石化洛阳工程有限公司 Gas distributor for slurry bed reactor
WO2016135073A1 (en) * 2015-02-27 2016-09-01 EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH Stirring device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230311084A1 (en) Sparge for a high-pressure vessel
US6495110B1 (en) Supercritical reaction apparatus and method
MX2007003690A (en) Multi fluid injection mixer.
KR101294349B1 (en) Reactor and method for anoxia treatment of a substance in a fluid reaction medium
KR20030053065A (en) Multiple bed downflow reactor
AU756041B2 (en) Processes and apparatus for reacting gaseous reactants containing solid particles
CN103508589A (en) Reactor for supercritical water oxidation or gasification treatment of high-salt organic waste water
RU2771973C1 (en) Sparger for high-pressure vessel
EP1060787B1 (en) Process and appatus to perform a three-phase chemical reaction under pressure
US4305732A (en) Gasification apparatus with pressure relieving means
US20220241744A1 (en) Inherently safe oxygen/hydrocarbon gas mixer
US20210214256A1 (en) Process and apparatus for wet oxidation of wastes
CA1219385A (en) Submerged oxygen inlet nozzle for injection of oxygen into wet oxidation reactor
US5899566A (en) Reactor for corrosive reaction mixtures
JP2009518169A (en) Loop reactor with blockage resistant gas distribution
JP2019034281A (en) Reaction vessel
CN109851131B (en) Supercritical water oxidation device and organic wastewater treatment method
JPH0243999A (en) Medium temperature hydrolysis reactor
US20210053854A1 (en) Process for treating a sulfide-containing waste lye
WO2020113264A1 (en) Method and apparatus for mineral processing
WO1993023502A1 (en) Device in a reactor for gasifying spent liquor
FI124739B (en) Autoclave, procedure for emptying an autoclave and use of a connecting line
CN107930571B (en) Supercritical oxidation reactor
RU2544693C1 (en) Method to mix chemical aggressive media with abrasive particles and device for its realisation
JP2008114892A (en) Slurry storage tank and method of storing slurry