Автоклав непрерывного действия для окислительного выщелачивания металлов

 

Изобретение относится к оборудованию для гидрометаллургии, в частности к конструкциям автоклавов непрерывного действия для окислительного выщелачивания руд и концентратов при высоких температурах и давлениях. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции автоклава, снижение эксплуатационных затрат и повышение эффективности извлечения металлов. Автоклав содержит устройство ввода пульпы исходного концентрата, горизонтальный цилиндрический корпус, устройство подачи газообразного окислителя, выполненное в виде форсунок и расположенное по всей длине корпуса и/или совмещенное с устройством ввода пульпы, нагревательные элементы, расположенные по внешней поверхности корпуса, кольцеобразный фильтр для отделения раствора полезных компонентов, который связан с устройством выхода раствора с полезными компонентами, устройство для выхода отработанной пульпы. Диаметр отверстия корпуса для ввода пульпы исходного концентрата больше диаметра отверстия для выхода отработанной пульпы. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для гидрометаллургии, в частности к конструкциям автоклавов непрерывного действия для выщелачивания руд и концентратов при высоких температурах и давлениях.

Известна конструкция автоклава для проведения окислительного выщелачивания, включающая горизонтальный цилиндрический корпус с разделительными перегородками, снабженный штуцерами для ввода пульпы исходного концентрата, кислорода, других технологических компонентов и вывода готового продукта, отработанных газов и пульпы, двухъярусные аэрирующие перемешивающие устройства, теплообменники, расположенные горизонтально внутри корпуса по всей его длине (В. Ф. Борбат, А. Б. Воронов, Автоклавная технология переработки никель-пирротиновых концентратов, М.: Металлургия, 1980 г., с. 67-69).

Недостатком известного автоклава является то, что внутри его корпуса расположены теплообменники, аэрирующие и перемешивающие устройства, а это приводит к довольно быстрому выходу их из строя под механическим и химическим воздействием продуктов процесса выщелачивания. В результате при демонтаже вышедших из строя узлов появляется необходимость полного опорожнения корпуса автоклава. Кроме этого, не регулируется расход газообразного окислителя, так как перемешивающие устройства имеют фиксированные аэрационные характеристики, что приводит к его перерасходу. Подвод окислителя непосредственно в зону работы перемешивающих устройств дополнительно влияет на интенсивность коррозии его лопаток. Это снижает производительность автоклавного оборудования и увеличивает уровень эксплуатационных затрат.

Наиболее близким к предлагаемому автоклаву по совокупности признаков и достигаемому результату является автоклав непрерывного действия для проведения высокотемпературного вскрытия пирротиновых материалов, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус, снабженный штуцерами для ввода пульпы исходного концентрата, выхода готового продукта и отработанной пульпы, разделенный перегородками на секции, в которых установлены перемешивающие устройства механического типа, встроенные теплообменники и устройства для подачи в пульпу газообразного окислителя (патент РФ N 2120332, МПК В 01 J 3/04, 20.10.98 г.) К недостаткам такой конструкции автоклава можно отнести значительные затраты, возникающие в процессе эксплуатации, так как расположение теплообменников, перемешивающих и аэрирующих устройств внутри его корпуса приводит к довольно быстрому выходу их из строя под механическим и химическим воздействием продуктов процесса выщелачивания. Следовательно, требуются значительные затраты на ремонт. Кроме этого, необходима точная установка аэрирующей трубы относительно перемешивающих устройств при различных составах руд и концентратов, так как за пределами требуемых диапазонов установки резко снижаются технологические результаты работы автоклава. Наличие вертикальных перегородок и других устройств внутри корпуса автоклава приводит к тому, что движущаяся пульпа уплотняется на участках их расположения. В результате этого процесс окисления этой части пульпы замедляется, что и приводит к ее неоднородности, т.е. повышаются потери полезных компонентов.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение конструкции автоклава, снижение эксплуатационных затрат и повышение эффективности извлечения металлов.

Поставленная цель достигается тем, что в автоклаве непрерывного действия для проведения высокотемпературного окислительного выщелачивания металлов в водной пульпе с использованием газообразного окислителя, содержащем горизонтальный цилиндрический корпус, снабженный устройствами ввода пульпы исходного концентрата и выхода раствора с полезными компонентами и отработанной пульпы, устройствами подачи в пульпу газообразного окислителя, нагревательные элементы, авторы предлагают перед устройством выхода отработанной породы установить кольцеобразный фильтр, связанный с устройством для выхода раствора с полезными компонентами и имеющий наружный диаметр, равный диаметру горизонтального цилиндрического корпуса, а устройство подачи газообразного окислителя выполнить в виде форсунок. Отверстие ввода пульпы в горизонтальный цилиндрический корпус выполнить большим по диаметру, чем отверстие выхода отработанной пульпы. Форсунки расположить по всей длине горизонтального цилиндрического корпуса автоклава и/или совместить с устройством ввода пульпы исходного концентрата, а нагревательные элементы установить на внешней поверхности корпуса по всей его длине.

В предлагаемом автоклаве горизонтальный цилиндрический корпус выполнен пустотелым, таким образом, технологическая зона выщелачивания свободна от перемешивающих и аэрирующих устройств, а также нагревательных элементов. Следовательно, обеспечивается непрерывное прохождение пульпы под давлением с равномерной ее плотностью по сечению. По данным стендовых испытаний подача газообразного окислителя под давлением непосредственно в пульпу через форсунки, расположенные по длине корпуса автоклава и/или совмещенные с устройством подачи пульпы, позволяет обеспечить равномерное окисление исходного материала пульпы по всему поперечному сечению корпуса за счет увеличения поверхности "газ - пульпа" и равномерного растворения образующихся пузырьков газа. Кольцеобразный фильтр, связанный с устройством выхода раствора с полезными компонентами и установленный перед устройством выхода отработанной пульпы, позволяет разделить раствор с полезными компонентами и отработанную пульпу. Выполнение диаметра отверстия ввода пульпы больше диаметра отверстия выхода отработанной пульпы при условии непрерывной подачи пульпы исходного материала позволяет создать необходимое давление внутри корпуса автоклава для проведения процесса выщелачивания в полном объеме и для продавливания раствора с полезными компонентами через фильтр. Таким образом, перепад давлений внутри корпуса обеспечивает постоянный и устойчивый отвод раствора с полезными компонентами. Кроме этого, в процессе продвижения пульпы внутри корпуса возникают различные по направлению силы от взаимодействия ее твердых частей, которые вызывают интенсивное истирание поверхностных пленок, активизируя выход полезных компонентов в раствор. Для проведения ремонта входящих в конструкцию автоклава устройств не требуется полная очистка корпуса, что значительно сокращает затраты на его эксплуатацию.

Сведения об известности отличительных признаков предлагаемого технического решения при изучении патентной и научно-технической литературы заявителем не выявлены, следовательно, предлагаемая конструкция автоклава отвечает критерию "новизна".

Совокупность признаков, лежащая в основе заявляемой конструкции автоклава и обеспечивающая его эффективность, явным образом из уровня техники не следует, следовательно, она отвечает критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, где представлена схема автоклава непрерывного действия.

Автоклав содержит устройство ввода пульпы исходного концентрата 1, горизонтальный цилиндрический корпус 2, устройство подачи газообразного окислителя, выполненное в виде форсунок 3 и расположенное по всей длине корпуса 2 и/или совмещенное с устройством ввода пульпы 1, нагревательные элементы 4, расположенные по внешней поверхности корпуса, кольцеобразный фильтр 5 для отделения раствора полезных компонентов, который связан с устройством 6 выхода раствора с полезными компонентами, устройство для выхода отработанной пульпы 7.

Автоклав работает следующим образом.

Пульпу с исходным концентратом непрерывно под давлением подают в корпус 2 через устройство 1. Одновременно с этим подают под давлением газообразный окислитель через форсунки 3. Пульпа с исходным компонентом заполняет объем корпуса 2, внутри которого создается давление. Непрерывно идет процесс выщелачивания металлов и переход их в раствор с полезными компонентами, который под воздействием давления внутри корпуса 2 продавливается через фильтр 5. А отработанная пульпа выходит через устройство 7. При этом необходимая для осуществления выщелачивания температура корпуса 2 постоянно поддерживается нагревательными элементами 4. Дальнейшая переработка раствора с полезными компонентами ведется известными методами, например, автоклавно-флотационным.

В предлагаемом автоклаве непрерывного действия для окислительного выщелачивания металлов используется в качестве окислителя газообразный кислород или кислородно-воздушная смесь.

Пустотелый горизонтальный цилиндрический корпус предлагаемого автоклава, принудительная подача пульпы исходных концентратов, газообразного окислителя и выход под давлением раствора с полезными компонентами и отработанной пустой пульпы позволяет обеспечить непрерывный и эффективный процесс выщелачивания металлов из руд или концентратов. Упрощение конструкции автоклава за счет расположения всех его устройств вне корпуса позволяет снизить затраты на эксплуатацию и повысить коэффициент машинного времени работы автоклава. Таким образом, увеличить объем переработки руд и концентратов и повысить производительность автоклава.

Формула изобретения

1. Автоклав непрерывного действия для проведения высокотемпературного окислительного выщелачивания металлов в водной пульпе с использованием газообразного окислителя, содержащий горизонтальный цилиндрический корпус, снабженный устройствами ввода пульпы исходного концентрата и выхода раствора с полезными компонентами и отработанной пульпы, устройствами подачи в пульпу газообразного окислителя, нагревательными элементами, отличающийся тем, что перед устройством выхода отработанной пульпы установлен кольцеобразный фильтр для отделения раствора с полезными компонентами, связанный с устройством его выхода и имеющий наружный диаметр, равный внутреннему диаметру горизонтального цилиндрического корпуса, а устройство подачи газообразного окислителя выполнено в виде форсунок.

2. Автоклав непрерывного действия для проведения высокотемпературного окислительного выщелачивания металлов в водной пульпе с использованием газообразного окислителя по п.1, отличающийся тем, что форсунки расположены по всей длине горизонтального цилиндрического корпуса и/или совмещены с устройством ввода пульпы исходного концентрата.

3. Автоклав непрерывного действия для проведения высокотемпературного окислительного выщелачивания металлов в водной пульпе с использованием газообразного окислителя по п.1, отличающийся тем, что нагревательные элементы установлены на внешней поверхности горизонтального цилиндрического корпуса по всей его длине.

4. Автоклав непрерывного действия для проведения высокотемпературного окислительного выщелачивания металлов в водной пульпе с использованием газообразного окислителя по п. 1, отличающийся тем, что диаметр входного отверстия устройства ввода пульпы исходных концентратов больше, чем диаметр выходного отверстия устройства выхода отработанной пульпы.

РИСУНКИ

Рисунок 1