Оборудование для выщелачивания

В практике выщелачивания наиболее распростране­ны два типа реакторов -чаны с пневматическим и механическим перемешиванием. В реакторах первого типа перемещение растворителя относительно частиц огарка достигается с помощью сжатого воздуха, в реакторах второго типа - путем вращения лопастной или винтовой мешалки. Чан с пневматическим перемешиванием, назы­ваемый иначе пачуком, показан на рис. 40. Пачук ис­пользуют главным образом для непрерывного выщелачи­вания. Он представляет собой чан цилиндрической фор­мы диаметром 3-4 и высотой 6-9 м с коническим дни­щем. В центре чана установлена не доходящая несколько до дна вертикальная труба-аэролифт диаметром 300-400 мм. В целях безопасности обслуживающего персона­ла реакторы закрывают крышками.

Объем чанов с воздушным перемешиванием составля­ет 40-100 м³. Изготавливают их из дерева или листовой стали и футеруют изнутри листовым свинцом или кисло­тоупорным кирпичом с подслоем из полиизобутилена. Материалом для аэролифта служит нержавеющая сталь. В нижний конец аэролифта через штуцер подведен сжа­тый воздух. Дно чана имеет люк для очистки его от твер­дых осадков во время ремонтов или в аварийных случа­ях. Выше конической части для этой цели также иногда устраивают дополнительные отверстия. Коническая фор­ма нижней части чана устраняет «мертвые» углы в нем и предупреждает тем самым забивание чана крупными частицами огарка.

Сжатый воздух, попадая в вертикальную трубу-аэро­лифт, образует с пульпой смесь, которая намного легче самой пульпы, окружающей аэролифт с внешней сторо­ны. Благодаря этому внутри аэролифта смесь пульпы с воздухом с большой скоростью поднимается вверх и вы­талкивается из него через верхнее отверстие в чан, а на ее место через нижнее отверстие трубы поступает новая порция пульпы, еще не насыщенная воздухом. Фактиче­ски этот процесс замещения одной пульпы другой внут­ри аэролифта осуществляется непрерывно и в чане, бла­годаря циркуляции пульпы происходит ее перемешива­ние.

Скорость циркуляции, а следовательно, и интенсив­ность перемешивания зависит от количества и давления подаваемого в аэролифт воздуха. Чем выше его давле­ние, тем быстрее происходит циркуляция пульпы в пачуке и тем лучше контакт растворителя с обожженным материалом. Обычно для пневматического перемешивания используют воздух давлением 0,18-0,2 МПа. Иногда для подъема песков со дна пачука после вынужденных остановок в аэролифт подводят воздух давлением 0,3-0,4 МПа; но этим пользу­ются только в исключи­тельных случаях. При непрерывном про­цессе для обеспечения необходимой продолжи­тельности выщелачива­ния чаны с пневматичес­ким перемешиванием сое­диняют последовательно в серии с помощью жело­бов. В этом случае часть пульпы из аэролифта по­ступает в соединительный желоб и по нему в сле­дующий пачук. Пачуки особенно пригодны для проведения процессов, связанных с окислением различных  химических соединений (так как в - окислительном процессе участвует также и кисло­род подаваемого возду­ха) или с удалением из пульпы растворенных в ней газов.

Периодическое выщелачивание осуществляют глав­ным образом в реакторах с винтовой мешалкой и диф­фузором (рис. 41-43). Реактор состоит из металлическо­го бака цилиндрической формы с коническим днищем, металлического диффузора и привода, позволяющего регулировать число оборотов мешалки (60-150 об/мин). Объем бака составляет 70 и 100 м³. Диаметр и высота бака емкостью 100 см³ равны соответственно 6,2 и 4,6 м. Изнутри бак футерован кислотостойким кирпичом на специальной мастике. Подслой делают из полиизобутилена. Винт мешалки и диффузор изготавливают из спе­циальной стали, стойкой в коррозионной и абразивной среде.

Рис. 40. Чан с пневматическим перемешиванием:

1 - пробковый" кран; 2 -подклад­ные брусья; 3 - днище;  4 - конус; 5 - труба для подачи воздуха; 6 - кварцевый песок; 7 -  наруж­ная клепка; 8 - выпускная труба; 9 - стяжка; 10 - крышка чана; 10 - центральная труба; 12 - крышка люка

Рис. 41. Чан с механическим перемешиванием:

1 – чан; 2 – пропеллерная мешалка; 3 – загрузочное отверстие для огарка

Рис. 42. Внешний вид чана с механической мешалкой

Рис. Рабочая площадка чанов с механическим перемешиванием

Интенсивное перемешивание создается в реакторе за счет применения диффузора. Внутри диффузора враще­нием винта мешалки создают движение пульпы сверху вниз. Снаружи диффузора пульпа поднимается снизу вверх и поступает в него через окна в корпусе. Тем са­мым создается циркуляция пульпы в реакторе. Для подогрева пульпы реактор оборудован змеевикамииз кис­лотостойких труб. Отработанный электролит заливают в бак через трубу, а огарок загружают через люк в крышке. Готовую пульпу выпускают через тарельчатый кла­пан в коническом днище.

Завод «Укрцинк» совместно с Гинцветметом и Мос­ковским институтом стали и сплавов разработал и с 1971 г. эксплуатирует принципиально новую установку для доизвлечения цинка из сгущенной пульпы после ней­трального выщелачивания огар­ка [13].Установка (рис. 44) со­стоит из аппарата КС, изготов­ленного из листовой стали в виде расширенного снизу вверх конуса переменного сечения. Отработан­ный электролит подают под по­дину аппарата, а сгущенные ней­тральные ила - в кипящий слой равномерно по его высоте. Круп­ную фракцию выпускают снизу через патрубок.

Изменение сечения аппарата по высоте обеспечивает различ­ные скорости восходящего пото­ка по высоте аппарата и тем са­мым приводит продолжитель­ность контакта твердого с рас­творителем в соответствие с круп­ностью частиц. Длительная экс­плуатация этой установки позво­лила выявить следующие показа­тели работы аппарата: производи­тельность по твердому 22 т/ (м³ х сут), содержание кислоторастворимого цинка в кеках 1,17%.

Рис. 44. Аппарат для довыщелачивания нейтральных илов в кипящем слое

Один аппарат кипящего слоя объемом 3 м³ заменяет две механические мешалки объемом 27 м³

На основе накопленного опыта на «Укрцинке» была также разработана и испытана установка для нейтраль­ного выщелачивания огарка производительностью 30 т/сут по твердому и 240 м³/сут по раствору. Испытания подтвер­дили работоспособность установки и возможность полу­чения более высоких показателей по удельной произво­дительности аппаратуры для выщелачивания и съему осветленного раствора с 1 м². Качество нейтрального слива соответствовало технологическому регламенту.