Реакционный аппарат

 

1. РЕАЮ1ИОННЫЙ АППАРАТ, преимущественно для вскрытия руд и рудных концентратов расплавом солей или щелочей, включающий.вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода фаз, в котором установлены зигзагообразно наклонные полки, при этом верхняя полка соединена с желобом для перелива жидкости тонким слоем, а конец каждой полки имеет сливной носок, о f л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса за счет перемешивания фаз и обеспечения работы с агрессивными средами при температурах, участок полки. прилегающий к сливному носку, выполнен отогнутым с образованием тупого угла с днищем полки, а конец полки выполнен отогнутым также под тупым углом и с вертикально вытянутым участком, причем сливной носок каждои полки установлен на .уровне линии перехода днища этой полки в отогнутый конец и выше линии перехода нижележащей полки в вертикальный участок. 2.Аппарат по п.1, отличающийся тем,-что угол между прилегающим к сливному носку участком и днищем полки составляет 140-168. 3.Аппарат по п.1, отличающий с я тем, что угол между днищем и отогнутым концом полки сое- I тавляет 107-128. (Л 4.Аппарат поп.1, oтли.чaю .щ и и с я . тем, что высота отогнус: того конца верхней полки в 2-3 раза превышает аналогичную высоту остальных полок. 5.Аппарат по п.1, отличающий с я тем, что полки выполнены съемными. 6.Аппарат по п.1, о т л и. ч а ю щ и и с я тем, что полки снабжесо ны бортами. OD м

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) з

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ з

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3390,789/22-02 (22) 03.02.82 (46) 23.08.83. Бюл. Р 31 (72) Г.В.Юдин, A.Ì.Аржаткин, О.A.Ôàèзова, Л.Т.Рогачева, Е.Н.Талтыкин,.

° В.Д.Федоров, В.В.Кузнецов, A.Н.Золотин, А.И.Затыкин, С.В.Головин и В.А.Котрехов (53) 669. 85/86. 3 (088. 8) (56) 1. Патент США Р 2508884, кл. 23-283, опубли к. 1950.

2. Патент СИА Р- 2570460, кл. 23-283, опублик. 1951. (54) (57) 1. РЕАКЦИОННЫЙ АППАРАТ, преимущественно для вскрытия руд и рудных концентратов расплавом солей или щелочей, включающий вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода фаэ, в котором установлены зигзагообразно наклонные полки, при этом верхняя полка соединена с желобом для перелива жидкости тонким слоем, а конец каждой полки имеет сливной носок, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса за счет перемещивания фаз и обеспечения работы с агрессивными средами при вы соких температурах, участок полки, З(5ц С 22 В 3/02; С 22 В 59/00 прилегающий к сливному носку, выполнен отогнутым с образованием тупого угла с днищем полки, а конец полки выполнен отогнутым также под тупым углом и с вертикально вытянутым участком, причем сливной носок каж дой полки установлен на уровне линии перехода днища этой полки в отогнутый конец и выше линии перехода нижележащей полки в вертикальный участок.

2. Аппарат по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что угол между прилегающим к сливноиу носку участком: и днищем полки составляет 140-168 .

3. Аппарат по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что угол между днищем и отогнутым концом полки сос- 19

Ф тавляет 107-128

4. Аппарат по п.1, о т л и.ч а ю шийся тем, что высота отогнутого канна верхней полки а 2-3 раза С превышает анало(ичную высоту остальных полок.

5. Аппарат по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что полки выполнены съемными.

6. Аппарат по п.1, о т л и.ч а - ю шийся тегл, что полки снабжены бортами.

1036777

Изобретение относится к металлургии редкоземельных металлов, предпочтительно к аппаратам для вскрытия руд и рудных концентратов расплавом солей .или щелочей.

Известен аппарат колонного типа для взаимодействия твердого материала и жидкости, содержащий корпус с расположенными внутри него зигзагообразно наклонными полками, прикрепленными к стенкам корпуса, к которым О снаружи прикреплены вибраторы. Твер À материал из бункера поступает на верхнюю полку и за счет вибрации о нарастающей скоростью движется вниз, при этом сверху через патрубок вво- )5 дится жидкость, а снизу подается газ.

Преимуществом данного аппарата явля е т ся от су т ст вие движущих ся ч астей внутри него Г1 ).

Недостатком этого .аппарата являет-< о ся неравномерность распределения жидкой фазы по сечению полки и вследствие этого слабый контакт фаэ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аппарат 5 колонного типа для взаимодействия жидкости .с газом, содержащий вертикальный корпус, патрубки ввода и вывода черного щелока, патрубки ввода и вывода воздуха для окисления, размещенные в корпусе зигзагообразно наклонные полки, прикрепленные неподвижно или шарнирно к стенкам аппарата.

Верхняя полка присоединена к желобу, расположенному поперек аппарата и служащему для приема жидкости и рас- З5 пределения ее тонкой непрерйвной пленкой по всей поверхности полки.

Нижний конец каждой полки слегка изогнут вниз,: образуя сливной носок, отделенный от. нижележащей полки не- 4Р большим зазором. Посередине каждой . полки для прохода воздуха выгнут обратный желоб.

Аппарат обеспечивает равномерное распределение жидкой фазы по всей ширине полки 2 j.

Недостатком известного аппарата является невоэмсвкность иапольэования данной конструкции для взаимодействия жидкости с твердым материалом иэ-за отсутствия перемешивания фаэ, что необходимо для интенсификации протекающего процесса.

Кроме того, иэ-за контакта полок со стенками аппарата и невозможности 55 осмотра и выборочной замены полок при их коррозионных повреждениях аппарат не пригоден для работы с сильно агрессивными средами при высоких .температурах. 60

Целью изобретения является интенсификация процесса за счет перемешивания фаз и обеспечения работы с агрессивными средами при высоких температурах.

Цель достигается тем, что в реакционном аппарате, преимущественно для вскрытия руд и рудных концентратов расплавом солей или щелочей, включающем вертикальный корпус с патрубками ввода и вывода фаз, в котором установлены зигзагообразно наклонные полки, при этом верхняя полка соединена с желобом для перелива жидкости тонким слоем, а конец каждой полки имеет сливной носок, участок полки, прилегающей к сливному носку выполнен отогнутым с образованием тупого угла с днищем полки, а конец полки выполнен отогнутым также под тупым углом и с вертикально вытянутым участком, причем сливной носок каждой полки установлен на уровне линии перехода днища этой полки в отогнутый конец и выше линии перехода нижележащей полки в вертикальный участок..

Причем угол между прилегающим к сливному носку участком и днищем пол- . ки составляет 140-168 . Угол между днищем и отогнутым концом полки составляет 107-128

При этом высота отогнутого конца верхней полки в 2-3 раза превышает аналогичную высоту:остальных полок.

Причем полки выполнены съемными.

Кроме того, полки снабжены бортами °

На фиг.1 изображен аппарат для вскрытия руд и рудных концентратов, разрез; на фиг.2 - полка, разрез (в увеличенном масштабе); на фиг.З - то же, в .аксонометрии.

Угол между прилегающим к сливному носку участком и днищем полки образует зону смешения. Чем меньше этот угол, тем лучше условия для динамики потока, так как, ударяясь, он завихряется и, перемешивая, перемещает несконтактированный осадок. С-другой стороны, уменьшение этого угла неизбежно ведет к образованию застойных зон и зарастанию полки в месте перегиба.

Минимальный угол 140 определен из условия наиболее допустимой высоты слоя жидкости в зоне смешения и возможности перемещения нескойтактированного. осадка без застойных зон. Такой угол целесообразно использовать при большом избытке. расплава относительно концентрата. Максимальный угол

168 отвечает условию минимально допустимой высоты слоя жидкости в зоне смещения, необходимой для протекания реакции, и определяет тот порог, который позволяет наблюдать перемешивание компонентов в зоне смешения.

Угол между днищем и вторым отогнутым концом полки образУет плоскость разгона. Именно с угла в 107 обеспечивается наилучшим образом подача концентрата в движущийся поток рас1036777 плава в начальной стадии его пути на плоскости разгона, что способствует их совместному движению к зоне смешения и -отсутствию зарастания днища полки. .. Иаксймальный угол 128 - сообщает потоку зту минимальную энергию, которая необходима для перемешивания и сдвига осадка на нижележащую полку.

При увеличении этого угла для придания потоку необходимой энергии необ-. 10 ходимо увеличить межполочное расстояние, что ведет к увеличению высоты аппарата, а также, создать значительный избыток жидкой фазы.

Высота плоокости разгона верхней полки определяется необходимым путем разгона. расплава и минимальной высотой полки.

Верхняя полка находится в савих тяжелых условйях, поскольку на ней происходит энергетизацня потока рас. плава и в основном вскрытие концентрата.

На нижележащих полках происхсдит довскрытие концентрата, энергия необходима только для перемещения сплава на следующую полку, Поэтому высота верхней попки должна превышать высоту нижних полок..

Для минимального, угла наклона плоскости разгона - (107 ) при незначйтельном избытке расплава необходимо, чтобы. высота. плоскости разгона верхней полки составляла -не менее

-трех высот плоскости разгона обычной полки, а для максимального угла — . З5 (128 ) и при значительном избытке расплава. достаточно,:чтобы высота . плоскости разгона верхней полки равнялась двум высотам обычной полки.

Выполнение полок съемными и с бор-40 тами обеспечивает воэзюжность выборочной замены полок при их коррозионных повреждениях, кроме того, отогну= тые вверх борта полок с заколками предохраняют стенки корпуса аппарата .45 от соприкосновения с агрессивной средой, что позволяет выполнить корпус из обычной стали и продлить срок его службы. Кроме того, наличие бортов у полок .позволяет проводить .работу в. ценном режиме по всему сечению потока, что ведет к более полному вскры-. тию руд и рудных концентратов..-Аппарат содержит вертикальный корпус 1 квадратного или прямоугольного 55 сечения.:.В нижней конической части 2 корпуса 1 расположен патрубок 3 для выпуска готового плава. Сверху корпус

1 закрыт крйакой 4, имеющей патрубки ввода расплава различных слоев или щелочей - реагента 5 и руды или рудного концентрата 6, а также вентиля-. ционный патрубок 7 для отвода паров расплава реагента. Внутри корпуса 1 на горизонтальных кронштейнах 8 уста-65 новлены зигзагообразно наклонные полки 9-11. Верхняя полка 9 соединена верхним краем с желобом 12, расположенным поперек аппарата на всю ширину полки, при этом цатрубок 5 ввсда расплава реагента введен в Желоб 12.

Нижняя полка 11 выполнена укороченной с удлиненным сливным носком 13, установленным над патрубком 3 для слива готового плава. Одна из боковых стенок 14 корпуса 1 выполнена либо съемной, либо. открываэхцейся для осмотра и замены или перестановки полок. Патрубок б ввода рудного.концентрата связан с бункером 15 через секторный затвор 16.или транспортером„ при этом патрубок 6 имеет щелевидную

Форму для равномерной подачи концент-рата на всю ширину, верхней поюйси 9.

Корпус аппарата помещен в электропечь 17 °

Полки 10 Фиг.2 и 3 имеют днище

18 с углом наклона.к. горизонтали c4"

=2-8 и сливной носок 19,. соединенные завершающим участком 20 полки, отогнутым под углом 5 =10-30 . к горизон-. тали, т.е. угол между днищем 18 и участком 20 полки 10 всегда тупой. и составляет 140.-1684. С другой стороны полка 10 имеет вертикальный участок

21, параллельный стенкам корпуса 1, при этом участок 22 полки 10, соедь няющнй днище 18 полки с вертикальным участком 21, установлен под угломф =

=15-30 к вертикали, т.в. угол между днищем 18 и участком 22 всегда тупой и составляет 107-128 . Сливной носок

19 полки -10 расположен: на уровне линии перехода днища этой полки в наклонный участок. Таким образом, каждая полка 10 имеет защитную плоскость - участок 21, не донусканщий контакта сильно агрессивного плава со стенкой корпуса 1, плоскость раз- . гона расплава реагейта - участок 22 и зону интенсивного контакта и перемешивания расплава и-рудного концентрата, заключенную между днищем 18 и " участком 20. Каждая полка 10 имввт боковые борта 23 с закрыпками .24, прилегакваими к вертикальному участку, 21 и отогнутыми наружу под углом 6

О

=2-4, для исключения контакта боковых стенок с расплавом, а также, дпя беспрепятственного монтажа и съема полок 10.

Верхний край бортОв расположен выше .слоя пены на полках. Каждая.пара зигзагообразно установленных попой

10 установлена так, что сливной носок 19 вышежелащей полки размещен выше линии перехода вертикального участ« ка 21 в iàêëîííûé участок 22 нижележащей полки для увеличения пути разгона расплава реагента и накопления потоком энергии. С этой жв целью высота плоскости разгона верхней полки

9 в 2-3 раза превышает аналогичную

1036777 высоту полок 10. В бор оптимальных углов профиля полки 10 и расстояния между соседними полками определяет минимальные габариты аппарата, наилучший режим протекания процесса с его интенсивным перемешиванием и перемещением не -контактированного осадка концентрата с попки на полку до получения на нижней полке 11 готового плава - полностью прореагировавшего продукта. 10

Полки 9-11 аппарата изготовлены из более коррозионно-стойкого материала, например никеля, железа, плакированного цирконием, или специальной керамики, чем корйус 1, что ведет к удешевлению аппарата.

Аппарат вскрытия руд и рудных концентратов расплавсм реагента работает следующим образом. 2О

Расплав ре агент а при 600-1300 иэ плавильной печи через патрубок 5 поступает на желоб 12 верхней полки 9, а рудный концентрат одновременно иэ бункера 15 через секторный затвор 16 (или .по транспортеру) по патрубку 6 подают на верхнюю полку 9 ° Расплав из желоба 12 непрерывным потоком по всей ширине полки, захватывая концентрат и разгоняясь на плоскости разгона 22>зо поступает в зону смешения, где начинается процесс вскрытия. Зона смешива ния, задаваемая профилем полки, определяет высоту слоя жидкости, необхо димую для проведения процесса вскрытия. Энергия падающего потока расходуется на перемещение (сдвигание) иэ зоны смешения несконтактироваино- го рудного..концентрата и плава на нижележащую полку, а также на интенсивное перемешивание в зоне смешения эа счет соударений потока с перемещаемыми компонентами и возникакщего его завихрения. Далее на каждой ни» жележащей полке протекает описанный выше процесс, только с уменьшением на каждой невскрытого осадка так, что на нижней полке.11-вся поступающая партия рудного концентрата переведена в плав.

Готовый плав и избыток расплава через патрубок 3 поступает на гранулятор. Для поддержания постоянной температуры расплава реагента по всей высоте аппарата последний помещают в электропечь, имеющую несколько регулируемых зон обогрева. Образующиеся

-в процессе вскрытия пары реагента отводятся через боковые зазоры 25 между полками и стенками аппарата в вентиляционный патрубок 7.

Предлагаемый аппарат позволяет без Применения каких-либо механических движущихся частей только за счет профиля полок добиться интенсивного и полного вскрытия руды и рудного концентрата расплавом реагента без забивания аппарата твердой фазой и обеспечить работу с агрессивной высокотемпературной средой, увеличить срок службы аппарата эа счет отделения полок от корпуса и выборочной их замены, уменьшить по сравнению с базовым вариантом расход расплава реагента за счет полного контакта фаз в 2 раза, интенсифицировать процесс в 10-15 раэ, добиться более полного извлечения соединений из концентрата на 8-103.

1036777

1036 777

Составитель О. Семенко

Редактор Н.Джуган Техред A,Âàáèíâö КорректорЬ Тяско

В Ю «»» ° »»» «» «» ЮЮ «««»«»Щ »» ° В

«»«»» .Эаказ 5944/26 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðîä, ул.Проектная, 4