аппарат для растворения металлической меди в сернокислых растворах

Формула изобретения

Аппарат для растворения металлической меди в сернокислых растворах, содержащий цилиндрический корпус, выносную циркуляционную трубу, патрубки ввода и вывода раствора, отличающийся тем, что он снабжен в нижней части корпуса камерой смешения циркулирующего раствора с сжатым воздухом, отделенной от реакционной зоны перфорированной перегородкой, реакционной зоной, соединенный через коническую царгу с пеногасителем, который имеет отстойную зону, образованную цилиндрическим защитным экраном и корпусом аппарата, газоотводящие трубки и диаметрально расположенные для отвода осветленного раствора сливные патрубки, входящие через сливной коллектор в циркуляционную трубу.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургической промышленности, устройствам для растворения металлической меди.

Рассмотрим известные из уровня техники решения, касающиеся устройств аппаратов для растворения.

Известна конструкция натравочной башни (И. М.Вассерман. Производство минеральных солей. Л.: Госхимиздат, 1962, стр. 167-169), содержащая корпус, турбинку для орошения, инжектор, патрубок для выпуска раствора, ложное днище.

Недостатком этой конструкции является низкая производительность, отсутствие возможности использования порошкообразных материалов, низкий коэффициент использования кислорода воздуха, как следствие, высокий удельный расход энергоносителей при эксплуатации (пар, воздух), большой выход непрореагированного твердого осадка.

Наиболее близким изобретением по технической сущности и достигаемому результату является устройство для растворения твердых и жидких частиц (Патент РФ N 2048870, МПК⁶ B 01 F 1/00), которое принято в качестве прототипа. Устройство представляет собой корпус, днище которого выполнено в виде конусообразной винтовой поверхности с вершиной по оси корпуса, снабженный каплеуловителем, расположенным под крышкой корпуса и выполненным из жалюзи переменного диаметра, улиткой, размещенной над корпусом, при этом патрубок подачи газа расположен на верхнем срезе днища, подача газовоздушной смеси и ее удаление осуществляется одним вентилятором.

Однако и это известное техническое решение не может быть использовано для осуществления поставленной задачи - интенсификации процесса, снижения эксплуатационных затрат, повышения извлечения металла в раствор и готовую продукцию, автоматизации технологического процесса.

Недостатки данного устройства:

- невозможность растворения твердого гранулированного материала;

- отсутствие подогрева раствора;

- невозможность поддержания определенной температуры процесса;

- малый объем реакционной зоны;

- низкая производительность.

Анализ описанных выше аналога и прототипа выявил, что ни в одном из них не достигается желаемый результат - создание устройства, позволяющего интенсифицировать процесс растворения металлической меди, снизить эксплуатационные затраты, повысить извлечение металла в раствор и готовую продукцию.

Авторами настоящей заявки на изобретение создана конструкция аппарата для растворения металлической меди в сернокислых растворах с достижением указанного технического результата.

Она, как и конструкция-прототип, содержит цилиндрический корпус, выносную циркуляционную трубу, патрубки ввода и вывода раствора.

Устройство аппарата для растворения металлической меди отличается от устройства-прототипа тем, что оно снабжено в нижней части корпуса камерой смешения циркулирующего раствора с сжатым воздухом, отделенной от реакционной зоны перфорированной перегородкой; реакционной зоной, соединенной через коническую царгу с пеногасителем, который имеет отстойную зону, образованную цилиндрическим защитным экраном и корпусом аппарата, газоотводящие трубки и диаметрально расположенные для отвода осветленного раствора сливные патрубки, входящие через сливной коллектор в циркуляционную трубу.

Заявляемое устройство аппарата для растворения металлической меди в сернокислых растворах отвечает всем критериям патентоспособности.

Оно ново, т. к. аналогичные известные из уровня техники решения не обладают тождественной совокупностью признаков, о чем свидетельствует проведенный выше анализ известных конструкций.

Предлагаемое для патентной защиты изобретение имеет изобретательский уровень, т. к. его сущность для специалиста явным образом не следует из известного уровня техники, т.е. не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемой конструкции, а значит, и не может быть подтверждена известность отличительных признаков на указанный заявителем технический результат.

Заявляемое изобретение является промышленно применимым, т.к. оно может быть использовано в производстве в условиях АО "Уралэлектромедь" по своему назначению, т.е. для растворения металлической меди в сернокислых растворах. Ни один признак, взятый в отдельности, ни вся совокупность признаков изобретения не противоречат возможности их применения в промышленности и не препятствуют достижению усматриваемого заявителем технического результата.

Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 показан общий вид устройства;

на фиг. 2 - фрагмент нижней части аппарата с камерой смешения;

на фиг. 3 - пеногаситель с отстойной зоной.

Аппарат состоит из цилиндрического вертикального корпуса 1, в нижней части которого расположена камера смешения 2 сжатого воздуха с циркулирующим раствором. Подача сжатого воздуха осуществляется через патрубок 3 соосно потоку циркулирующего раствора и через патрубок 4 под перфорированную перегородку 5, отделяющую камеру смешения от реакционной зоны 6, которая через коническую царгу подсоединена к пеногасителю 7. Пеногаситель представляет собой расширенную цилиндрическую часть аппарата, соотношение диаметра которого к диаметру реакционной зоны составляет (2,94-2,98):1. В пеногасителе расположен теплообменник в виде змеевика для подогрева раствора и обеспечения оптимальной температуры процесса с вводом пара через патрубок 11 и выводом конденсата через патрубок 26. В этой же части аппарата расположены: отстойная зона 9, образованная цилиндрическим защитным экраном 10 и корпусом аппарата 1; газоотводящие патрубки 12; для отвода осветленного раствора - диаметрально расположенные сливные патрубки 13, входящие через сливной коллектор 14 в циркуляционную трубу 15.

Описанное выше устройство работает следующим образом.

Медь в виде гранул или порошка загружают через верхний загрузочный люк 16, затем аппарат заполняют сернокислым раствором до верхнего рабочего уровня через патрубок 17. В подогреватель - змеевик 8 подается пар для обеспечения заданной температуры процесса растворения. Через патрубки 3, 4 подается сжатый воздух. Запускается циркуляционный насос 18 для создания циркуляции раствора через слой твердого растворяемого вещества. Рабочая жидкость подается в донную часть аппарата 25 циркуляционным насосом 18 через вентили 21, 22, 24 либо, минуя насос, через вентиль 23. Затем поступает в камеру смешения 2 с сжатым воздухом и за счет подъемной силы сжатого воздуха выбрасывается в реакционную зону 6, где идет основная реакция трехфазного взаимодействия газ - жидкость - твердое. Далее раствор поднимается в расширенную часть колонны - пеногаситель 7, где гасится образующаяся на поверхности раствора пена. Попадая в отстойную зону 9, раствор осветляется от твердых частиц и через сливной патрубок 13 и сливной коллектор 14 поступает в циркуляционную трубу 15.

По истечении определенного времени, готовый раствор анализируют и выдают из системы циркуляции через ловушку 19 и вентиль 20 на дальнейшую переработку.

Предлагаемая конструкция аппарата для растворения позволяет использовать для растворения медь как в виде гранул, так и в виде порошка, увеличить скорость процесса по сравнению с прототипом в 6-10 раз за счет повышения коэффициента использования воздуха с 30 до 70%, снизить расход сжатого воздуха в 3 раза, пара - в 2 раза, повысить извлечение меди в готовую продукцию и ее качество.