RU66225U1

RU66225U1 - DEVICE FOR LEACHING BY AN AGGRESSIVE SOLVENT

Info

Publication number: RU66225U1
Application number: RU2007109434/22U
Authority: RU
Inventors: Петр Федорович Нешков; Сергей Григорьевич Краснопольский; Сергей Иванович Киряков; Анатолий Афанасьевич Щелконогов; Николай Александрович Мальцев; Василий Александрович Киселев; Максим Анатольевич Щелконогов; Григорий Юрьевич Бокман; Алексей Сергеевич Владимиров
Original assignee: Открытое акционерное общество "Асбестовский магниевый завод" (ОАО "АМЗ")
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2007-09-10

Abstract

Использование: для переработки сырья и отходов предприятий гидрометаллургического и горно-обогатительного производств, химической и других отраслей промышленности с целью извлечения из них ценных компонентов. Сущность полезной модели: Устройство для выщелачивания агрессивным растворителем содержит колонну, верхняя часть которой снабжена переливным порогом, охватываемым камерой с патрубком для подачи твердого материала в колонну и патрубком слива раствора, полученного при выщелачивании, пульсационную камеру с патрубком подачи растворителя, при этом низ пульсационной камеры сообщен трубой с нижней частью колонны, а верх пульсационной камеры сообщен с источником пульсаций. Устройство отличается тем, что пульсационная камера снабжена расширенным участком, расположенным выше переливного порога, патрубок подачи растворителя установлен в нижней части пульсационной камеры, а сообщающая пульсационную камеру с колонной труба расположена под углом 30-60° к горизонтали. Кроме того, в соответствии с зависимыми пунктами формулы изобретения колонна может быть снабжена поперечными тарелками провального типа, а патрубок подачи растворителя и сообщающая пульсационную камеру с колонной труба размещены соосно.Usage: for the processing of raw materials and waste from enterprises of hydrometallurgical and mining and processing industries, chemical and other industries in order to extract valuable components from them. The essence of the utility model: A device for leaching with an aggressive solvent contains a column, the upper part of which is equipped with an overflow threshold covered by a chamber with a pipe for supplying solid material to the column and a pipe for draining the solution obtained by leaching, a pulsation chamber with a solvent pipe, and the bottom of the pulsation chamber communicated by a pipe with the bottom of the column, and the top of the pulsation chamber is communicated with a source of pulsations. The device is characterized in that the pulsation chamber is equipped with an expanded section located above the overflow threshold, the solvent supply pipe is installed in the lower part of the pulsation chamber, and the pipe communicating with the pulsation chamber with the column is located at an angle of 30-60 ° to the horizontal. In addition, in accordance with the dependent claims, the column may be provided with transverse plates of a failure type, and the solvent supply pipe and the pipe communicating with the pulsation chamber with the column are placed coaxially.

Description

Полезная модель относится к аппаратам для проведения процессов взаимодействия жидкости и твердых частиц, а именно для выщелачивания из твердого материала растворимых компонентов с помощью химически агрессивного растворителя.The utility model relates to apparatuses for carrying out processes of interaction between a liquid and solid particles, namely, for leaching soluble components from a solid material using a chemically aggressive solvent.

Полезная модель может быть использована для переработки сырья и отходов предприятий гидрометаллургического и горно-обогатительного производств, химической и других отраслей промышленности с целью извлечения из них ценных компонентов.The utility model can be used for processing raw materials and waste from hydrometallurgical and mining and processing enterprises, chemical and other industries in order to extract valuable components from them.

Процесс выщелачивания, предусматривающий избирательное растворение одного или нескольких компонентов из твердого материала химически агрессивным растворителем (кислым, щелочным и др.), преимущественно осуществляют в колонном (трубчатом) аппарате, заполняемом сверху исходным твердым сыпучим материалом, а снизу в колонну под напором и при воздействии пульсаций подают агрессивный растворитель, что обеспечивает образование в аппарате пульсирующего потока жидкости, создающего высокие относительные скорости между жидкостью и частицами твердого материала, благодаря чему обеспечивается ускоренное выщелачивание целевых компонентов.The leaching process, which involves the selective dissolution of one or more components from a solid material by a chemically aggressive solvent (acidic, alkaline, etc.), is mainly carried out in a column (tubular) apparatus, filled from above with the original solid granular material, and from below into the column under pressure and when exposed an aggressive solvent is supplied to the pulsations, which ensures the formation of a pulsating fluid flow in the apparatus, creating high relative velocities between the fluid and the particles material, which ensures accelerated leaching of the target components.

Следует отметить, что традиционно рассматриваемые производства характеризуются большими объемами взаимодействующих сред, что обусловливает значительные капитальные, энергетические и эксплуатационные затраты. Эти обстоятельства ставят перед разработчиками задачу по разработке оптимальных технологий и оборудования, способствующих снижению всех видов затрат, повышению производительности и соблюдению экологических норм охраны окружающей среды от воздействия агрессивных реагентов.It should be noted that traditionally considered industries are characterized by large volumes of interacting media, which leads to significant capital, energy and operating costs. These circumstances pose a challenge for developers to develop optimal technologies and equipment that help to reduce all types of costs, increase productivity and comply with environmental standards for protecting the environment from aggressive reagents.

С целью оценки решения указанной выше задачи проанализируем известные из уровня техники устройства, аналогичные по технической сущности заявляемому, которые могли бы быть использованы для осуществления процесса выщелачивания.In order to evaluate the solution of the above problem, we analyze devices known from the prior art that are similar in technical essence to the claimed one, which could be used to carry out the leaching process.

Известен реактор (см. патент РФ №2097120, МПК B01J 8/00, B01F 1/00, 1996), содержащий вертикальный трубчатый корпус с приспособлением для размещения твердого вещества, выносную циркуляционную трубу, отстойную камеру, патрубки ввода и вывода жидкости и патрубок для загрузки твердого вещества. Реактор снабжен клапанной камерой, подсоединенной к нижней части корпуса, межклапанное пространство которой сообщено с патрубком для подачи пульсационного импульса, а подклапанное пространство сообщено с выносной циркуляционной трубой, при этом верхняя часть корпуса соединена с отстойной камерой переходной трубой, сообщенной с трубой циркуляционной.A known reactor (see RF patent No. 2097120, IPC B01J 8/00, B01F 1/00, 1996), containing a vertical tubular housing with a device for accommodating solids, a remote circulation pipe, a settling chamber, fluid inlet and outlet pipes and a pipe for solids loading. The reactor is equipped with a valve chamber connected to the lower part of the housing, the inter-valve space of which is communicated with a pipe for supplying a pulsating pulse, and the sub-valve space is communicated with a remote circulation pipe, while the upper part of the housing is connected to the settling chamber by a transition pipe in communication with the circulation pipe.

В приспособление - перфорированный стакан - загружают твердое вещество и опускают его в трубчатый корпус. Реактор герметизируют и заполняют жидкой фазой через патрубок ввода ее и через клапанную камеру. Импульс давления подают из пульсатора (не показан) в клапанную камеру, под воздействием которого в ней открывается верхний клапан и создается направленное, снизу вверх, перемещение жидкой фазы из клапанной камеры через перфорированный стакан, где находится твердая фаза. Происходит взаимодействие жидкой и твердой фаз, затем жидкая фаза, перелившись через порог (кромку раструба), поступает в отстойную камеру и стекает из нее в переходную трубу. Когда из пульскамеры поступает импульс «разрежение», в клапанной камере открывается нижний клапан, и жидкая фаза из переходной трубы через выносную циркуляционную трубу и нижний клапан перетекает в межклапанное пространство. Далее цикл повторяется. За счет пульсационных импульсов в реакторе создается циркуляционное движение раствора от клапанной камеры через отверстия в приспособлении, обрабатываемый материал, отстойную камеру, переходную трубу, циркуляционную трубу и опять в клапанную камеру. При этом целевые компоненты переходят из A solid substance is loaded into the device — a perforated glass — and lowered into a tubular body. The reactor is sealed and filled with a liquid phase through its inlet pipe and through the valve chamber. A pressure pulse is supplied from a pulsator (not shown) to the valve chamber, under the influence of which the upper valve opens in it and a directed, from the bottom up, movement of the liquid phase from the valve chamber through the perforated cup, where the solid phase is located, is created. The interaction of the liquid and solid phases occurs, then the liquid phase, overflowing through the threshold (the edge of the bell), enters the settling chamber and flows from it into the transition pipe. When a “rarefaction” impulse arrives from the pulse chamber, the lower valve opens in the valve chamber, and the liquid phase flows from the adapter pipe through the external circulation pipe and the lower valve into the inter-valve space. Next, the cycle repeats. Due to pulsating pulses in the reactor, the circulation movement of the solution from the valve chamber through the holes in the device, the material being processed, the settling chamber, the transition pipe, the circulation pipe and again into the valve chamber is created. In this case, the target components pass from

твердого вещества в раствор. По истечении заданного времени или по результатам анализа раствора последний сливают через вентили из корпуса реактора, из клапанной камеры и из подклапанного пространства, а твердый остаток после выщелачивания удаляют из корпуса вместе с перфорированным стаканом.solids in solution. After a predetermined time or according to the results of the analysis of the solution, the latter is drained through valves from the reactor vessel, from the valve chamber and from the valve space, and the solid residue after leaching is removed from the vessel together with a perforated glass.

Следует согласиться с утверждением авторов изобретения по патенту РФ №2097120, что геометрические размеры реактора обеспечивают надежное ядерно-безопасное проведение процесса растворения делящихся материалов. Однако для проведения многотоннажного процесса выщелачивания использование такого реактора, даже с пульсационным воздействием на массообменный процесс, невозможно. Первая причина заключается в том, что это аппарат периодического действия, и при многотоннажном производстве выщелачивания аппарат с многократной циркуляцией и необходимостью периодически заполнять перфорированный стакан твердым материалом, вынимать стакан из реактора по окончании выщелачивания и выгружать из него оставшийся материал, затем снова повторять эту процедуру, не обеспечит высокую производительность.It should be agreed with the authors of the invention according to the patent of the Russian Federation No. 2097120 that the geometric dimensions of the reactor provide a reliable nuclear-safe process of dissolution of fissile materials. However, for carrying out a large-tonnage leaching process, the use of such a reactor, even with a pulsating effect on the mass transfer process, is impossible. The first reason is that this is a batch apparatus, and in the case of large-tonnage leaching, the apparatus with multiple circulation and the need to periodically fill the perforated cup with solid material, remove the cup from the reactor at the end of leaching and unload the remaining material from it, then repeat this procedure again. will not provide high performance.

Вторая причина, исключающая использование известного реактора, связана с такими недостатками в его конструкции, как наличие клапанной камеры, содержащей подвижные клапаны, и вентилей для подачи растворителя и импульса давления, а также расположение клапанной камеры непосредственно под реактором, так как они не позволяют с наименьшими энергетическими затратами и надежно осуществлять процесс выщелачивания.The second reason, excluding the use of the known reactor, is associated with such drawbacks in its design as the presence of a valve chamber containing movable valves and valves for supplying solvent and a pressure pulse, as well as the location of the valve chamber directly below the reactor, since they do not allow the smallest energy costs and reliably carry out the leaching process.

Действительно, давление среды, поступающей из пульскамеры в клапанную камеру должно быть достаточно большим, чтобы преодолеть все местные сопротивления в реакторе (клапаны, перфорацию в стакане и др.), а также сопротивление проходу растворителя через слой твердого материала в стакане. Надежность реактора также не может быть высокой вследствие прохождения через клапаны жидкости, в которой в ходе выщелачивания появляются твердые частицы, снижающие герметичность клапанов в результате внедрения их между седлом и подвижным органом.Indeed, the pressure of the medium coming from the pulsameter to the valve chamber must be large enough to overcome all local resistance in the reactor (valves, perforation in the glass, etc.), as well as the resistance to the passage of the solvent through the layer of solid material in the glass. The reliability of the reactor also cannot be high due to the passage of liquid through the valves, in which solid particles appear during leaching, which reduce the tightness of the valves as a result of their introduction between the seat and the moving body.

Из вышесказанного следует, что большие энергозатраты не оправдываются из-за низкой производительности и невысокой его надежности в работе.From the above it follows that large energy costs are not justified due to low productivity and its low reliability.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для обеспечения интенсивного контакта с противотоком частиц твердого вещества и небольшого количества жидкости (см. реферат заявки Франции №2630024, МПК B01J 8/16, 20.10.89), принятое в качестве прототипа.The closest in technical essence to the claimed is a device for providing intensive contact with the countercurrent particles of a solid and a small amount of liquid (see the abstract of the application of France No. 2630024, IPC B01J 8/16, 20.10.89), adopted as a prototype.

Устройство содержит колонну, верхняя часть которой снабжена переливным порогом, охватываемым камерой с патрубком для подачи твердого материала в колонну и патрубком слива раствора, полученного в результате контакта при противотоке частиц твердого материала и жидкости, пульсационную камеру с патрубком, сообщающим ее верхнюю часть с источником пульсаций и с патрубком подачи растворителя, при этом патрубок подачи растворителя установлен в верхней части пульсационной камеры, а низ пульсационной камеры сообщен трубой с нижней частью колонны.The device comprises a column, the upper part of which is equipped with an overflow threshold, covered by a chamber with a nozzle for supplying solid material to the column and a discharge nozzle of the solution obtained as a result of contact between particles of solid material and liquid, a pulsation chamber with a nozzle communicating its upper part with a source of pulsations and with a solvent supply pipe, wherein the solvent supply pipe is installed in the upper part of the pulsation chamber, and the bottom of the pulsation chamber is communicated by a pipe with the lower part of us.

В данном известном устройстве все предусмотрено для осуществления непрерывного (а не периодического как в аналоге) процесса избирательного растворения одного, а чаще нескольких компонентов из твердого материала химически агрессивным растворителем. Пульсационную камеру и соединенную с ней колонну заполняют через патрубок в верхней части пульсационной камеры растворителем до уровня перелива в колонне, после чего в колонну загружают расчетное количество твердого материала. Подачей сжатого воздуха (импульса давления) от источника пульсаций через второй патрубок в верхней части пульсационной камеры воздействуют на столб жидкости в ней, уровень жидкости здесь понижается, так как часть жидкости из пульсационной камеры вытесняется в колонну. Импульс давления передается в колонну, где растворитель проходит через слой твердого материала с изменяющейся (увеличивающейся) при подаче импульса скоростью. При сдувке воздуха из пульсационной камеры уровень растворителя в ней поднимается под действием силы, возникающей из-за разницы высот гидростатических столбов в колонне и в пульсационной камере. Благодаря движению жидкости вверх и вниз в слое In this known device, everything is provided for the implementation of a continuous (and not periodic as in analogue) process of selective dissolution of one, and more often several components of a solid material, by a chemically aggressive solvent. The pulsation chamber and the column connected to it are filled with a solvent through the nozzle in the upper part of the pulsation chamber to the level of overflow in the column, after which the calculated amount of solid material is loaded into the column. The supply of compressed air (pressure pulse) from the pulsation source through the second pipe in the upper part of the pulsation chamber affects the column of liquid in it, the liquid level decreases here, as part of the liquid from the pulsation chamber is displaced into the column. The pressure pulse is transferred to the column, where the solvent passes through a layer of solid material with a changing (increasing) speed when the pulse is applied. When air is blown out of the pulsation chamber, the solvent level in it rises under the action of a force arising from the difference in the heights of the hydrostatic columns in the column and in the pulsation chamber. Due to the movement of fluid up and down in the layer

твердого материала скорость жидкости относительно твердого материала увеличивается, что обеспечивает соответствующее ускоренное выщелачивание целевых компонентов из твердого материала. Полученный при выщелачивании раствор поступает в верхнюю часть колонны, переливается через верхнюю кромку (порог) колонны в охватывающую его камеру и через патрубок в днище камеры удаляется из колонны. Твердый материал перемещается в процессе выщелачивания по колонне вниз, откуда его выгружают через расположенный внизу колонны патрубок.solid material, the fluid velocity relative to the solid material increases, which provides the corresponding accelerated leaching of the target components from the solid material. The solution obtained by leaching enters the upper part of the column, pours over the upper edge (threshold) of the column into the chamber enclosing it, and is removed from the column through the nozzle in the bottom of the chamber. The solid material moves during the leaching process down the column, from where it is discharged through the pipe located at the bottom of the column.

Достоинством данного известного устройства является то, что в нем есть вынесенная за пределы колонны пульсационная камера, соизмеримая с колонной по высоте, благодаря чему уровень растворителя в ней может быть поднят практически до уровня переливного порога в колонне и тем самым может уравновесить гидростатическое давление столба жидкости в колонне, вследствие чего давление импульса, поступающего от источника пульсаций в пульсационную камеру, может быть уменьшен до значения, необходимого лишь для преодоления гидравлического сопротивления жидкости в загруженной твердым материалом колонне.The advantage of this known device is that it has a pulsation chamber which is carried out outside the column and is comparable with the column in height, so that the level of solvent in it can be raised almost to the level of the overflow threshold in the column and thereby can balance the hydrostatic pressure of the liquid column in the column, as a result of which the pressure of the pulse coming from the pulsation source to the pulsation chamber can be reduced to a value necessary only to overcome the hydraulic resistance pouring liquid in a column loaded with solid material.

Но и это известное устройство имеет некоторые недостатки, связанные с конструктивными признаками рассматриваемого изобретения.But this known device also has some disadvantages associated with the structural features of the invention.

1. Расположение в верхней части пульсационной камеры патрубка подачи агрессивного растворителя с максимальной в этом месте концентрацией приведет к контакту подаваемого импульсно сжатого воздуха и загрязнению его парами химически агрессивного растворителя. Загрязнение еще больше усугубляется, если растворитель поступает в пульсационную камеру горячим, а во время сдувки (разрежения) загрязненный воздух сбрасывают в атмосферу, что способствует загрязнению окружающей среды, и для предотвращения этого необходимо устанавливать устройство для очистки воздуха, что приведет к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат.1. The location in the upper part of the pulsation chamber of the aggressive solvent supply pipe with the maximum concentration in this place will lead to contact of the supplied pulsed compressed air and its contamination with chemically aggressive solvent vapors. Pollution is even more aggravated if the solvent enters the pulsation chamber hot, and during blowing (rarefaction) the polluted air is discharged into the atmosphere, which contributes to environmental pollution, and to prevent this, it is necessary to install an air purification device, which will lead to an increase in capital and operational costs.

2. Соединение низа пульсационной камеры с нижней частью колонны горизонтально расположенной трубой способствует легкому перемещению частиц твердого материала из колонны в пульсационную камеру под действием 2. The connection of the bottom of the pulsation chamber to the bottom of the column with a horizontally arranged pipe facilitates the easy movement of particles of solid material from the column into the pulsation chamber under the action

поочередных импульсов и сдувок, что создает дополнительное сопротивление прохождению агрессивного растворителя в колонну, обусловливает подачу импульса повышенного давления и тем самым приводит к увеличению энергозатрат.alternating pulses and purges, which creates additional resistance to the passage of aggressive solvent into the column, causes the supply of an increased pressure pulse and thereby leads to an increase in energy consumption.

3. Существенным недостатком известного устройства является отсутствие в нем конструктивных признаков для обеспечения запуска устройства в работу в случае его остановки из-за отключения электроэнергии или прекращения подачи сжатого воздуха. И если это случилось, то необходимо произвести полную или частичную разгрузку твердого материала из колонны. Такая операция для устройства с колонной большого объема весьма трудоемкая, так как включает выгрузку твердого материала с агрессивным раствором в специальные емкости из коррозионностойких материалов, объем которых должен быть равным объему колонны, отмывку твердого материала от агрессивного раствора на установках, предназначенных для таких операций, сушку отмытого твердого материала, транспортировку обеих сред на дальнейшее использование. Все указанные непроизводительные работы требуют дополнительных капитальных, энергетических и эксплуатационных затрат, снизится и производительность устройства.3. A significant disadvantage of the known device is the lack of structural features in it to ensure that the device starts to work if it stops due to a power outage or a cut in compressed air. And if this happened, then it is necessary to carry out full or partial unloading of solid material from the column. Such an operation for a device with a large-volume column is very laborious, since it involves unloading solid material with an aggressive solution into special containers made of corrosion-resistant materials, the volume of which should be equal to the volume of the column, washing solid material from the aggressive solution in installations designed for such operations, and drying washed solid material, transportation of both media for further use. All these unproductive works require additional capital, energy and operating costs, and the productivity of the device will decrease.

Вышеперечисленные недостатки отсутствуют в заявленном устройстве для выщелачивания, так как авторами настоящей полезной модели создана конструкция устройства, исключающая эти недостатки и их негативные последствия.The above disadvantages are absent in the claimed device for leaching, as the authors of this utility model created a device design that eliminates these disadvantages and their negative consequences.

Предлагаемое для патентной экспертизы устройство для выщелачивания агрессивным растворителем, как и прототип, содержит колонну, верхняя часть которой снабжена переливным порогом, охватываемым камерой с патрубком для подачи твердого материала в колонну и патрубком слива раствора, полученного при выщелачивании, пульсационную камеру с патрубком подачи растворителя, при этом низ пульсационной камеры сообщен трубой с нижней частью колонны, а верх пульсационной камеры сообщен с источником пульсаций.The device for leaching with an aggressive solvent, proposed for patent examination, as well as the prototype, contains a column, the upper part of which is equipped with an overflow threshold covered by a chamber with a nozzle for supplying solid material to the column and a nozzle for draining the solution obtained by leaching, a pulsation chamber with a solvent nozzle, wherein the bottom of the pulsation chamber is communicated by a pipe with the lower part of the column, and the top of the pulsation chamber is communicated with the source of pulsations.

Отличается заявленное устройство от прототипа тем, что пульсационная камера снабжена расширенным участком, расположенным выше переливного порога, патрубок подачи растворителя установлен в нижней части пульсационной камеры, а сообщающая пульсационную камеру с колонной труба расположена под углом 30-60° к горизонтали.The claimed device differs from the prototype in that the pulsation chamber is equipped with an expanded section located above the overflow threshold, the solvent supply pipe is installed in the lower part of the pulsation chamber, and the pipe communicating with the pulsation chamber with the column is located at an angle of 30-60 ° to the horizontal.

В соответствии с п.2 формулы полезной модели заявленное устройство снабжено поперечными тарелками провального типа, а в соответствии с п.3 в устройстве патрубок подачи растворителя и сообщающая пульсационную камеру с колонной труба размещены соосно.In accordance with paragraph 2 of the utility model formula, the claimed device is equipped with transverse plates of a failure type, and in accordance with paragraph 3, the solvent supply pipe and the pipe communicating with the pulsation chamber with the column pipe are placed coaxially in the device.

На прилагаемом к заявке чертеже представлены варианты выполнения заявляемого технического решения. На фигуре 1 изображен общий вид устройства для выщелачивания, а на фигуре 2 - вариант выполнения колонны с поперечными тарелками провального типа.On the drawing attached to the application, embodiments of the claimed technical solution are presented. The figure 1 shows a General view of the device for leaching, and figure 2 is an embodiment of a column with transverse plates of a failure type.

Устройство для выщелачивания агрессивным растворителем содержит вертикальную колонну 1, выполненную из трубы или обечаек, высота которой может достигать десятков метров, а диаметр 1,5-3,0 м. Верхняя часть колонны 1 снабжена переливным порогом 2, охватываемым камерой 3 с патрубком 4 для подачи твердого материала в колонну 1 и патрубком 5 слива раствора, получаемого при выщелачивании. В нижней части днища колонны 1 имеется патрубок 6 для ее опорожнения. Параллельно колонне 1 установлена вынесенная пульсационная камера 7 с патрубком 8 для подачи растворителя, размещенным в нижней части камеры 7. Диаметр пульсационной камеры 7 несколько меньше диаметра колонны 1. Нижняя часть пульсационной камеры 7 сообщена трубой 9 с нижней частью колонны 1, подобно сообщающимся сосудам. Труба 9 расположена под углом 30-60° к горизонтали. Высота пульсационной камеры 7 превышает высоту Н колонны 1. Пульсационная камера 7 снабжена расширенным участком 10, расположенным выше переливного порога 2 колонны 1. Диаметр расширенного участка 10 высотой h соизмерим с диаметром колонны. Верхняя часть пульсационной камеры 7 выше расширенного участка 10 сообщена патрубком 11 с источником пульсаций. Для удобства The device for leaching with an aggressive solvent contains a vertical column 1 made of a pipe or shells, the height of which can reach tens of meters and a diameter of 1.5-3.0 m. The upper part of the column 1 is equipped with an overflow threshold 2, covered by a chamber 3 with a pipe 4 for supply of solid material to the column 1 and the nozzle 5 of the discharge of the solution obtained by leaching. In the lower part of the bottom of the column 1 there is a pipe 6 for emptying it. In parallel with column 1, an external pulsation chamber 7 with a solvent supply pipe 8 located in the lower part of chamber 7 is installed. The diameter of the pulsation chamber 7 is slightly smaller than the diameter of the column 1. The lower part of the pulsation chamber 7 is connected by a pipe 9 to the lower part of the column 1, like communicating vessels. The pipe 9 is located at an angle of 30-60 ° to the horizontal. The height of the pulsation chamber 7 exceeds the height H of the column 1. The pulsation chamber 7 is equipped with an expanded section 10 located above the overflow threshold 2 of the column 1. The diameter of the expanded section 10 of height h is comparable with the diameter of the column. The upper part of the pulsation chamber 7 above the extended section 10 is communicated by a pipe 11 with a source of pulsations. For comfort

обслуживания патрубок 11 с высотой наблюдения А может быть выполнен из прозрачного материала.service pipe 11 with a height of observation And can be made of transparent material.

Бестарельчатый (пустотелый) вариант выполнения колонны 1 в заявляемом устройстве (см. фиг.1) применяют при выщелачивании, как правило, легко растворимых компонентов из исходных материалов, характеризующихся большой крупностью частиц и большой их плотностью по отношению к растворителю.The bulkless (hollow) embodiment of column 1 in the inventive device (see FIG. 1) is used for leaching, as a rule, readily soluble components from the starting materials, which are characterized by a large particle size and a high density relative to the solvent.

Колонна 1 может быть снабжена поперечными тарелками 12 провального типа с отверстиями 13, которые могут быть просверлены под углом к плоскости тарелки. Этот тип колонны предназначен для выщелачивания трудно растворимых компонентов, для чего, с целью ускорения процесса, используют тонкоизмельченные твердые частицы исходного материала.Column 1 may be provided with transverse plates 12 of a failure type with holes 13 that can be drilled at an angle to the plane of the plate. This type of column is designed to leach difficultly soluble components, for which, in order to accelerate the process, finely ground solid particles of the starting material are used.

Патрубок 8 для подачи растворителя в обоих вариантах выполнения колонны размещают соосно с трубой 9, сообщающей пульскамеру 7 с колонной 1, чтобы, во-первых, затруднить перетек частиц твердого материала из колонны 1 в пульскамеру 7 (эту же цель преследует и наклонное, под углом 30-60° к горизонтали, расположение трубы 9) и, во-вторых, снизить гидравлическое сопротивление при подаче растворителя в устройство для выщелачивания.The solvent supply pipe 8 in both versions of the column is placed coaxially with the pipe 9, which communicates with the pulsation chamber 7 with the column 1, in order, first, to impede the flow of particles of solid material from the column 1 into the pulsation chamber 7 (the oblique angle is also aimed at this 30-60 ° to the horizontal, the location of the pipe 9) and, secondly, to reduce the hydraulic resistance when the solvent is fed into the leaching device.

Устройство для выщелачивания работает следующим образом.A device for leaching works as follows.

Сначала через патрубок 8 подают растворитель, заполняя колонну 1 до переливного порога 2. До этой же отметки растворитель поднимается и в пульсационной камере 7, как в сообщающихся сосудах. Далее, не прекращая подачи жидкости в колонну 1, в пульсационную камеру 7 через штуцер 11 начинают импульсную подачу сжатого воздуха, используя для этого специальное устройство, например, пульсатор (на фиг.1 не показан), посредством которого в пульсационную камеру 7 сначала подается порция сжатого воздуха. Под его давлением часть жидкости из пульскамеры 7 перелавливается (вытесняется) в колонну 1, обеспечивая в ней на время импульса увеличение скорости восходящего потока, поскольку эта порция First, the solvent is supplied through the nozzle 8, filling the column 1 to the overflow threshold 2. To this point, the solvent also rises in the pulsation chamber 7, as in communicating vessels. Further, without stopping the flow of fluid into the column 1, a pulsed supply of compressed air is started into the pulsation chamber 7 through the nozzle 11, using a special device, for example, a pulsator (not shown in Fig. 1), by which a portion is first supplied to the pulsation chamber 7 compressed air. Under its pressure, a part of the liquid from the pulsation chamber 7 is poured (forced out) into the column 1, providing an increase in the velocity of the upward flow in it for the duration of the pulse, since this portion

суммируется с непрерывно подаваемым потоком растворителя. Уровень жидкости в пульскамере 7 при передавливании опускается. Затем через пульсатор из пульскамеры 7 воздух сбрасывается в атмосферу, снижая и в пульскамере 7 давление над уровнем растворителя до атмосферного. Под действием разности гидравлических сопротивлений жидкости в колонне 1 и в пульскамере 7 уровень раствора в последней поднимается. Как правило, импульс подачи воздуха в пульскамеру 7 короче, чем время сбрасывания из нее поданной порции в атмосферу. Это обеспечивается пульсатором и обусловлено тем, что движущая сила (давление подаваемого через пульсатор воздуха) может иметь практически любое заданное значение, тогда как при сбросе воздуха движущая сила - разность гидравлических сопротивлений - обычно не велика.added to the continuously supplied solvent stream. The liquid level in the pulse chamber 7 when pushed down. Then, through the pulsator from the pulsation chamber 7, the air is discharged into the atmosphere, reducing the pressure above the level of the solvent to atmospheric in the pulsation chamber 7. Under the action of the difference in hydraulic resistance of the liquid in the column 1 and in the pulse chamber 7, the solution level in the latter rises. As a rule, the pulse of the air supply to the pulsation chamber 7 is shorter than the time of discharge of the fed portion into the atmosphere from it. This is provided by the pulsator and is due to the fact that the driving force (pressure of the air supplied through the pulsator) can have almost any given value, whereas when the air is discharged, the driving force - the difference in hydraulic resistance - is usually not large.

Сразу же за началом пульсаций жидкости в пульскамере 7, а следовательно, и в колонне 1, в последнюю с постоянным заданным расходом (обычно посредством питателя) через патрубок 4 подают зернистый твердый материал. Он опускается вниз и постепенно заполняет колонну 1 на высоту ее рабочей части Н. При загрузке твердого материала в связи с увеличением гидравлического сопротивления колонны 1 уровень жидкости в пульскамере поднимается, поэтому его необходимо корректировать, прикрывая клапан на патрубке выхлопа из пульсатора. Только по окончании загрузки нужного количества твердого материала уровень жидкости в пульскамере 7, а именно на участке 11 стабилизируется в диапазоне А, что свидетельствует о выходе устройства для выщелачивания на установившийся режим работы. После этого начинается нормальная работа устройства, при которой подача и отвод жидкой и твердой фаз в колонну 1 и отвод из нее осуществляются непрерывно.Immediately after the beginning of the pulsations of the liquid in the pulsation chamber 7, and consequently in the column 1, the granular solid material is supplied through the pipe 4 to the latter at a constant predetermined flow rate (usually by means of a feeder). It goes down and gradually fills column 1 to the height of its working part N. When loading solid material in connection with an increase in the hydraulic resistance of column 1, the liquid level in the pulse chamber rises, so it must be adjusted by covering the valve on the exhaust pipe from the pulsator. Only at the end of the loading of the required amount of solid material, the liquid level in the pulse chamber 7, namely in section 11, stabilizes in the range A, which indicates the output of the leaching device to a steady state operation. After that, the normal operation of the device begins, in which the supply and discharge of liquid and solid phases to the column 1 and the removal from it are carried out continuously.

Вышеописанная непрерывная работа предложенного заявителем устройства для выщелачивания может продолжаться сколь угодно долго. Однако при возникновении аварийной ситуации, например, при отключении электроэнергии, когда обесточиваются электроприводы пульсатора и насоса для подачи растворителя, или при прекращении подачи сжатого воздуха, The above-described continuous operation of the leach device proposed by the applicant may continue for as long as desired. However, in the event of an emergency, for example, during a power outage, when the electric drives of the pulsator and the pump for supplying solvent are de-energized, or when the supply of compressed air is stopped,

поступающего через пульсатор в пульскамеру 7 устройства, весь объем твердого материала плотно «ложится» на дно колонны 1. Последующий запуск («раскачка») устройства в работу производится без опорожнения колонны 1 благодаря наличию высокой пульскамеры 7, имеющей расширенный участок 10 высотой h, размещенный выше уровня перелива 2 раствора из колонны 1. Запуск заполненной осевшим твердым материалом и жидкостью колонны 1 производится следующим образом.entering through the pulsator to the pulsation chamber 7 of the device, the entire volume of solid material lies tightly on the bottom of the column 1. Subsequent start-up (“swinging”) of the device into operation is performed without emptying the column 1 due to the presence of a high pulsation camera 7 having an extended section 10 of height h, placed above the level of the overflow 2 of the solution from the column 1. Start up filled with settled solid material and liquid column 1 is as follows.

Сначала в колонну 1 через патрубок 8 подают растворитель с таким повышенным расходом, при котором начинается взвешивание твердых частиц в жидкости. При этом вследствие того, что гидравлическое сопротивление колонны 1 больше, чем в пульскамере 7 с участками 10 и 11, уровень в пульскамере 7 поднимается выше уровня перелива 2 в колонне 1 и постепенно заполняет расширенный участок 10, достигая участка 11. Причем скорость подъема уровня в пульскамере 7 по мере его возрастания замедляется, так как высота гидростатического столба в ней все больше уравновешивает гидравлическое сопротивление в колонне 1. Расширенный участок 10 на пульскамере 7 еще более замедляет рост уровня растворителя в ней и тем самым увеличивает время, необходимое для перевода слоя твердых частиц в колонне 1 в псевдоожиженное (взвешенное) состояние. Это происходит, когда уровень растворителя в пульскамере 7 поднимется до участка 11. В этот момент включают подачу импульсов сжатого воздуха через патрубок 11 пульскамеры 7, причем с минимальной частотой пульсаций, обеспечиваемых пульсатором. Экспериментально авторами установлено, что гидравлическое сопротивление прохождению жидкости при пульсациях через загруженную твердыми частицами колонну 1 тем ниже, чем меньше частота пульсаций. Следовательно, при меньшей частоте пульсаций будет обеспечиваться максимальный расход жидкости через колонну 1.First, in the column 1 through the pipe 8 serves the solvent with such an increased flow rate at which the weighing of solid particles in the liquid begins. Moreover, due to the fact that the hydraulic resistance of the column 1 is greater than in the pulse chamber 7 with sections 10 and 11, the level in the pulse chamber 7 rises above the overflow level 2 in the column 1 and gradually fills the expanded section 10, reaching section 11. Moreover, the rate of level rise in the pulsation chamber 7 slows down as it grows, since the height of the hydrostatic column in it more and more balances the hydraulic resistance in the column 1. The expanded section 10 on the pulsation chamber 7 slows down the growth of the solvent level in it even more. It increases the time required for the transfer of the layer of solid particles in column 1 to the fluidized (suspended) state. This happens when the solvent level in the pulse chamber 7 rises to section 11. At this moment, the pulses of compressed air are turned on through the pipe 11 of the pulse chamber 7, and with a minimum pulsation frequency provided by the pulsator. The authors experimentally established that the hydraulic resistance to the passage of fluid during pulsations through a column 1 loaded with solid particles is lower, the lower the pulsation frequency. Therefore, at a lower pulsation frequency, the maximum flow rate through the column 1 will be ensured.

Как только по колебаниям уровня жидкости в прозрачной части 11 пульскамеры 7 будет установлено, что твердый материал в колонне 1 пришел в движение (в подвижное состояние), корректируют расход раствора через As soon as the fluctuations in the liquid level in the transparent part 11 of the pulsamera 7 is established that the solid material in the column 1 has come into motion (in a mobile state), the flow rate of the solution through

колонну 1, а с помощью регулятора частоты импульсов на приводе пульсатора - частоту пульсаций доводят до номинального значения, после чего снова начинают подачу твердого материала в колонну 1. Колонна 1 запущена в работу.column 1, and using the pulse frequency controller on the pulsator drive — the pulsation frequency is brought to the nominal value, after which the flow of solid material into column 1 is started again. Column 1 is put into operation.

Таким образом, в заявляемом устройстве осуществляется непрерывное противоточное выщелачивание, когда движущая сила массообменного процесса - разность концентраций целевого (выщелачиваемого) компонента у поверхности частиц и в объеме жидкой фазы максимальна.Thus, in the inventive device, continuous countercurrent leaching is performed when the driving force of the mass transfer process is the difference in the concentrations of the target (leached) component at the particle surface and in the volume of the liquid phase is maximum.

Увеличение скорости выщелачивания в колонне, оснащенной тарелками 12, обусловливается также повышением относительных скоростей между твердыми частицами и раствором за счет создаваемых пульсациями толчков, обеспечивающих восходящему жидкостному потоку движение с изменяющейся скоростью. Твердые частицы переводятся во взвешенное состояние, в то время как в колонне без тарелок твердая фаза остается практически неподвижной: она проходит рабочую зону колонны Н в нисходящем направлении за более длительное, чем в тарельчатой колонне время, равное технологически определенному времени пребывания.An increase in the leaching rate in a column equipped with trays 12 is also caused by an increase in the relative velocities between the solid particles and the solution due to pulsations created by pulsations, which allow the ascending liquid flow to move with a variable speed. Solid particles are transferred to a suspended state, while in a column without plates the solid phase remains almost stationary: it passes the working zone of column H in the downward direction for a longer time than in a disk column equal to the technologically determined residence time.

Благодаря наличию в устройстве для выщелачивания конструктивных признаков, отличающих его от прототипа, появилась возможность «раскачать», то есть запустить вновь, загруженную твердым материалом колонну 1, не опорожняя ее, после аварийной остановки. Процесс запуска занимает при этом непродолжительное время, но тем большее, чем больше высота колонны 1. Причем, это относится как к колонне 1, загруженной доверху крупнозернистым материалом, так и к тарельчатой колонне 1, на тарелках 12 которой размещен мелкозернистый материал. Продолжительность запуска загруженной колонны 1 в работу не зависит от времени ее простоя: сразу после остановки или после длительной стоянки.Due to the presence in the device for leaching of structural features that distinguish it from the prototype, it became possible to “swing”, that is, run again, the column 1 loaded with solid material, without emptying it, after an emergency stop. The start-up process takes a short time, but the more, the higher the height of column 1. Moreover, this applies both to column 1 loaded to the top with coarse-grained material, and to plate-shaped column 1, on plates 12 of which fine-grained material is placed. The duration of the launch of the loaded column 1 into operation does not depend on the time of idle time: immediately after a stop or after a long stop.

Увеличение высоты пульсационной камеры 7, естественно, повышает металлоемкость устройства для выщелачивания, но она существенно меньше, чем металлоемкость дополнительного оборудования, необходимого для аварийной выгрузки содержимого колонны 1. Кроме того, высокая Increasing the height of the pulsation chamber 7, of course, increases the metal consumption of the leaching device, but it is significantly less than the metal consumption of additional equipment necessary for emergency unloading of the contents of the column 1. In addition, high

пульскамера 7 значительно сокращает энергозатраты в системе пульсации, так как высокий столб жидкости в пульскамере 7, обеспечиваемый насосом, которым в колонну 1 подают растворитель, частично уравновешивает гидравлическое сопротивление колонны 1. Поэтому на создание пульсаций требуется меньшее давление сжатого воздуха и, соответственно, меньший его расход.pulsamera 7 significantly reduces energy consumption in the pulsation system, since the high column of liquid in pulsamera 7, provided by the pump, which is supplied to the column 1, the solvent partially balances the hydraulic resistance of the column 1. Therefore, the creation of pulsations requires less pressure of compressed air and, accordingly, less consumption.

Увеличение высоты столба жидкости в пульскамере 7 положительно сказывается и на работе пульсатора. Уплотнение между ротором и статором пульсатора обеспечивается лишь прилеганием их сопрягаемых поверхностей. При поступлении в пульсатор большего давления воздуха увеличиваются не только нагрузки на сопрягаемые поверхности, но и возрастают также протечки воздуха в атмосферу, что вызывает дополнительный расход воздуха на пульсацию.An increase in the height of the liquid column in the pulse chamber 7 has a positive effect on the operation of the pulsator. The seal between the rotor and the stator of the pulsator is provided only by the fit of their mating surfaces. When more air pressure enters the pulsator, not only do the loads on the mating surfaces increase, but also the air leaks into the atmosphere increase, which causes an additional air flow to the pulsation.

Запас давления, добавленный столбом жидкости в пульскамере 7, допускает увеличить гидравлическое сопротивление тарелок, что позволяет уменьшить «живое» сечение тарелок и обеспечить более равномерное распределение жидкой и твердой фаз по сечению колонны 1, а в конечном счете уменьшить высоту Н реакционной зоны колонны 1.The pressure reserve added by the liquid column in the pulse chamber 7 allows increasing the hydraulic resistance of the plates, which allows to reduce the "live" section of the plates and to ensure a more uniform distribution of liquid and solid phases over the section of column 1, and ultimately reduce the height H of the reaction zone of column 1.

И наконец, увеличение столба жидкости в пульскамере 7 позволяет уменьшить унос паров агрессивных растворов, контактирующих в пульскамере 7 со сбрасываемым после импульса воздухом в атмосферу, поскольку происходит постепенное обеднение верхнего слоя растворителя летучим компонентом, так как с увеличением высоты уменьшается возможность полного усреднения состава жидкости по всей высоте пульскамеры 7.Finally, an increase in the liquid column in the pulse chamber 7 makes it possible to reduce the entrainment of vapors of aggressive solutions in contact with the pulse chamber 7 with the air discharged after the pulse, since the volatile component gradually depletes the upper layer of the solvent, since the possibility of complete averaging of the liquid composition over decreases the entire height of the pulse camera 7.

Claims

1. Device for leaching with an aggressive solvent, comprising a column, the upper part of which is equipped with an overflow threshold covered by a chamber with a nozzle for supplying solid material to the column and a drain nozzle of the solution obtained by leaching, a pulsation chamber with a solvent nozzle, while the bottom of the pulsation chamber is communicated a pipe with the bottom of the column, and the upper part of the pulsation chamber is in communication with the source of pulsations, characterized in that the pulsation chamber is equipped with an expanded section, distributed Proposition above the overflow threshold, the solvent supply nozzle is mounted at the bottom of the pulse chamber and imparts pulsation chamber with the column tube is disposed at an angle of 30-60 ° to the horizontal.

2. The device for leaching with an aggressive solvent according to claim 1, characterized in that the column is equipped with transverse plates of a failure type.

3. A device for leaching with an aggressive solvent according to any item, characterized in that the solvent supply pipe and the pulsating chamber communicating with the column pipe are placed coaxially.