способ растворения металла

Формула изобретения

1. Способ растворения металла, включающий загрузку твердого металла в среднюю часть емкости, подачу воздуха и жидкого электролита одновременно внутрь емкости с противоположных сторон, отличающийся тем, что при растворении над металлом постоянно поддерживают сплошной слой жидкого электролита при подаче его сверху в распыленном виде.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что толщину слоя жидкого электролита над металлом поддерживают постоянной при регулировании ее на протяжении всего процесса.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что распыление жидкого электролита осуществляют по всему сечению емкости равномерно.

Описание изобретения к патенту

Данное изобретение относится к области металлургии и может быть использовано в электролитическом производстве чистого металла, путем приготовления богатых электролитов и растворов преимущественно цветных металлов.

Известен способ растворения металлов в электролитическом производстве меди, заключающийся в следующем. Внутрь емкости, в среднюю ее часть, загружается твердый металл, который необходимо растворить. Затем заливается жидкий электролит, в виде раствора кислоты, а с противоположной стороны подается сжатый воздух. Металл загружается в виде гранул и после засыпки весь объем электролита с металлом постоянно перемешивают. Перемешивание жидкости вместе с металлом осуществляется как механическими мешалками, так и воздухом. (см. авторское свидетельство 645689, СССР, по кл. В 01 F 1/00, за 1979 г.).

Недостатком данного способа является то, что в процессе растворения металла не весь металл растворяется в кислоте, что приводит к значительным потерям его в процессе растворения. Кроме того, снижается скорость растворения и как следствие производительность труда. Еще одним недостатком известного способа является то, что растворение ведется в одном режиме и невозможно его изменение в зависимости от условий работы и количества необходимого раствора металла без дополнительных преобразований.

Технической задачей предлагаемого решения является устранение указанных выше недостатков, повышение производительности процесса растворения металла, снижение потерь металла в процессе растворения и обеспечение регулировки скорости растворения металла непосредственно в процессе растворения.

Указанный технический результат достигается тем, что в предложенном способе растворения металла, включающем загрузку твердого металла в средней частей емкости, подачу воздуха и жидкого электролита одновременно внутрь емкости с противоположных сторон, при растворении над металлом постоянно поддерживают сплошной слой жидкого электролита при подаче его сверху в распыленном виде. При этом толщину слоя жидкого электролита над металлом поддерживают постоянной при регулировании ее на протяжении всего процесса, а распыление жидкого электролита осуществляют по всему сечению емкости равномерно.

На чертеже схематично показан аппарат для растворения металлов, выполненный по предлагаемому способу.

Аппарат для растворения металла содержит емкость 1, внутри которой в ее средней части закреплено основание 2 с отверстиями 3. На основании размещается твердая часть металла 4, который необходимо растворить. Снизу под основание подводится поток сжатого воздуха 5, а сверху через форсунки 6 подается электролит 7, который образует слой 8 над металлом 4 и регулируется сливом 9. Обогащенный электролит после растворения в нем металла удаляется из емкости через магистраль 10, установленную ниже основания 2.

Растворение металла по предлагаемому способу осуществляется следующим образом. В емкости 1, в средней ее части, жестко крепится основание 2 в виде сетки с определенной крупностью отверстий 3, преимущественно меньше чем размер гранул твердого металла 4, который располагается на основании 2. Снизу под основание 2 подводится поток сжатого воздуха 5, который, проходя через отверстия 3 основания 2, контактирует с жидким электролитом 7 и металлом 4 и тем самым активизирует процесс растворения. В результате движения противопотоков газа и жидкости происходит дробление жидкого электролита 7 на мелкие части, а его скорость истечения через металл 4 резко уменьшается, что способствует увеличению интенсивности процесса массопередачи металла 4 в жидкий электролит 7 и насыщает его последним до необходимой величины. Насыщенный электролит 7 металлом 4 удаляется из емкости 1 через магистраль 10. Процесс растворения металла 4 производится непрерывно до полного исчезновения металлических гранул. После этого засыпается новая порция металла и процесс повторяется.

Растворение металла по предлагаемому способу производится в трех режимах:

1. Пленочный режим - скорость растворения небольшая, когда плотность орошения металла электролитом небольшая и малый расход сжатого воздуха.

2. Режим подвисания - средняя скорость растворения металла, когда скорость движения жидкости в зоне металла уменьшается за счет торможения ее потоком воздуха. В этом случае толщина пленки жидкости и количество ее в насадке увеличивается, что в конечном итоге увеличивает интенсивность массопередачи.

3. Режим эмульгирования - когда происходит накопление жидкости в насадке, что приводит к превращению всего пространсва в газожидкостную систему. В этом случае увеличивается площадь поверхности контакта с твердой фазой, которая определяется не геометрической поверхностью насадки, а размером и количеством воздушных пузырьков. В этом случае производительность процесса растворения металла максимальная.

Пример.

Загружаем внутрь емкости 7 т медных гранул, обрезков проволоки и других медных отходов производства. Затем емкость заполняется электролитом с концентрацией 150 г/дм серной кислоты до тех пор, пока не образуется слой электролита над медью. Затем включаются форсунки и электролит начинает подаваться в емкость в распыленном виде в объеме 1,1-4 м/ч. Одновременно снизу в емкость подается сжатый воздух в объеме 11-56 м/ч и происходит растворение меди в сернокислом электролите. Производительность растворения меди в предлагаемом оксидизере с использованием изобретения равна 9-56 кг/ч, в зависимости от режима работы (эмульгирование, подвисание или пленочный режим).

Использование предлагаемого решения в аппаратах для растворения металла позволяет производить процесс растворения до полного исчезновения твердой металлической фазы, а ее расположение в средней части позволяет сократить ее безвозвратные потери, т.к. твердая фаза всегда расположена в зоне движения противопотоков жидкости и газа. Кроме того, регулируя количество жидкости и воздуха и не изменяя другие параметры устройства, позволяет регулировать скорость растворения металла, а по сравнению с известными способами растворения металлов, получить эффективный, с малыми энергетическими затратами и с большими возможностями использования при разных потребностях растворенного металла, способ растворения металла, преимущественно меди.