устройство для выщелачивания

Формула изобретения

Устройство для выщелачивания металлов и их соединений, включающее реактор и внешний узел для принудительной циркуляции реакционной смеси, состоящий из циркуляционного насоса, соединительной трубы и смесительной камеры, расположенной по ходу смеси за циркуляционным насосом и снабженной, по меньшей мере, двумя эжектирующими соплами, соединенными с насосом и выходными отверстиями, направленными навстречу друг другу, отличающееся тем, что смесительная камера в нижней части имеет разгрузочную трубу, погруженную в реактор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химии и металлургии, в частности к гидрометаллургии, и может быть использовано при растворении различных веществ, для окислительного выщелачивания металлов и соединений из руд, концентратов, промпродуктов обогащения, шламов и других материалов.

Для выщелачивания различного сырья традиционно используют агрегаты, представляющие собой резервуары, снабженные устройством для перемешивания механическими мешалками, аэролифтами, импеллерами /Металлургия благородных металлов. Зарубежный опыт. Меретуков М.А., Орлов А.М. - М.: Металлургия, 1990/. Общими недостатками известных устройств для выщелачивания являются невысокая скорость процесса и, как следствие, низкая производительность, что особенно существенно при переработке бедного сырья.

Наиболее близким к заявленному является устройство для выщелачивания металлов и соединений, включающее реактор, снабженный узлами верхнего и нижнего слива, сообщающимися между собой посредством внешнего трубопровода с установленным на нем циркуляционным насосом и смесительной камерой, расположенной по ходу смеси за циркуляционным насосом, причем устройство ввода реакционной смеси в смесительную камеру выполнено в виде встречно расположенных сопел, снабженных эжекторами газообразного окислителя, а на выходе смесительной камеры установлена подпружиненная заглушка (RU 971030505 А, МПК C22B 9/22 от 10.03.1999).

В реактор помещают выщелачиваемое сырье и подают выщелачивающий агент. С помощью циркуляционного насоса реакционную смесь откачивают из нижней части реактора, насыщают при помощи эжектора воздухом и подают в смесительную камеру. Перемещение выщелачивающего агента относительно сырья, достигаемое при взаимодействии встречных струй, обеспечивает высокую скорость процесса. Вместе с тем нестабильная система поддержания избыточного давления в смесительной камере при помощи подпружиненной заглушки не позволяет эффективно насыщать смесь и использовать газообразный окислитель. При выходе из смесительной камеры неиспользованный окислитель улетучивался из реакционной смеси.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанного недостатка и имеет задачей увеличение скорости растворения за счет повышения интенсивности перемешивания, увеличения насыщения раствора газообразным окислителем при повышении давления в реакционной смеси.

Поставленная задача решается за счет того, что смесительная камера в нижней части имеет разгрузочную трубу, погруженную в реактор.

Вариант заявляемого устройства представлен на чертеже. Устройство включает реактор 1, снабженный механической мешалкой 2, циркуляционный насос 8, всасывающий выщелачиваемую смесь из нижней части реактора, смесительную камеру 3, снабженную соплами 4 для нагнетания в камеру циркулирующей смеси и эжекторами 5 для нагнетания газообразного окислителя, трубопровод 6, соединяющий насос 8 и смесительную камеру 3, разгрузочную трубу 7.

Устройство работает следующим образом. Исходный дисперсный материал (руда, концентрат, шлам и т.д.), содержащий ценный компонент, вместе с выщелачивающим реагентом в нужной пропорции в виде пульпы загружают в реактор 1 при включенной мешалке 2. По мере необходимости или на постоянно включают циркуляционный насос 8, нагнетающий пульпу из нижней части реактора 1 в сопла 4 смесительной камеры 3. Через эжекторы 5 в сопла нагнетают газообразный окислитель (воздух или кислород). При непрерывно работающем насосе циркуляция смеси через смесительную камеру 3 и реактор 1 также происходит непрерывно. Мешалка необходима для постоянного перемешивания пульпы в реакторе и поддержания ее во взвешенном усредненном состоянии, что требуется для стабильной работы насоса.

Указанная конструкция устройства обеспечивает следующие технологические преимущества. Как и в известном устройстве (прототип), в смесительной камере в зоне столкновения струй, исходящих из сопел, происходит не только чрезвычайно интенсивное перемешивание частиц обрабатываемого материала, выщелачивающего реагента и окислителя, но и дополнительное механическое истирание частиц, удаление труднорастворимых продуктов реакции и других пассивирующих пленок с поверхности твердых частиц. Кроме того, погружение разгрузочной трубы в реактор обуславливает избыточное давление в камере и приближает режим работы реактора к автоклавному. В отличие от прототипа, в котором избыточное давление обеспечивается клапаном, в предлагаемом устройстве режим давления более спокойный, без скачков давления, неизбежных при срабатывании клапана. Выход пульпы, насыщенной окислителем, в глубину пульпы в реакторе, обеспечивает интенсивную аэрацию и повышает скорость выщелачивания в целом. Избыточное давление в камере соответствует глубине погружения разгрузочной трубы, поэтому ее заглубляют максимально возможно.

При использовании в качестве окислителя кислорода увеличивается степень его использования.

С заявляемым устройством поставлен следующий эксперимент.

Реактор объемом 1,5 м ³ снабжен механической мешалкой, вращающейся со скоростью 200 об/мин. Под реактором расположен циркуляционный насос производительностью 20 м³/час и создающий давление 4 Атм. На высоте 1 м от верхнего края реактора находится смесительная камера, имеющая в нижней части разгрузочную трубу диаметром 110 мм, погруженную в реактор. Нижний конец разгрузочной трубы находился на расстоянии 50 см от дна реактора. На противоположных вертикальных сторонах смесительной камеры установлены сужающие сопла, направленные навстречу друг другу. На входе сопел установлены эжекторы, к которым под давлением 5 атм подведен сжатый воздух. Реактор, циркуляционный насос и смесительная камера соединены внешним трубопроводом диаметром 57 мм.

В реактор загружали 1 м³ пульпы, состоящей из золотосодержащего концентрата крупностью 100% - 1 мм и цианистого щелочного раствора, включали механическую мешалку и циркуляционный насос. Через заданные промежутки времени отбирали пробы раствора и анализировали его на содержание золота, после чего рассчитывали скорость (увеличение количества в растворе) и степень растворения золота.

Для сравнения был проведен опыт выщелачивания в том же реакторе, но работающем по принципу прототипа. Разгрузка смесительной камеры осуществлялась через клапан, сбрасывающий избыточное давление. По анализам проб раствора рассчитывали степень выщелачивания золота.

Результаты опытов представлены в таблице.

Продолжительность выщелачивания, час	Устройство-прототип	Предлагаемое устройство
степень выщелачивания, %	степень выщелачивания, %
0,5	32,0	36,0
1,0	54,0	59,0
1,5	81,0	86,0
2,0	88,1	92,0
3,0	92,5	96,0

Приведенные данные свидетельствуют, что степень растворения золота за сравнимые отрезки времени на 5-10% выше, чем аналогичные показатели в устройстве прототипа. Аналогично выше и скорость процесса.

Заявляемое устройство пригодно для выщелачивания рудного сырья и промпродуктов любого состава. Извлекаемыми металлами могут быть черные и цветные, в т.ч. благородные и редкие металлы. Для насыщения реакционной смеси окислителем могут быть использованы эжекторы, сообщающиеся с атмосферой.