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.