Способ и устройство для очистки органического раствора, малорастворимого в воде, от водных включений

Номер патента: 10077

Опубликовано: 30.06.2008

Авторы: Пеккала Пертти, Нюман Брор, Лююра Юхани, Экман Ээро, Куусисто Раймо

Есть еще 3 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ очистки органического раствора, малорастворимого в водных растворах, от водных включений и примесей в резервуаре отстойника, где органический раствор представляет собой экстракционный раствор, полученный в результате жидкостной экстракции, применяемой в связи с гидрометаллургическим извлечением металлов, и содержит представляющий ценность металл или вещество, выделившееся в него в процессе экстракции, отличающийся тем, что очищаемый органический раствор пропускают для коалесценции маленьких капель воды через проточные каналы верхней секции по меньшей мере одного устройства для коалесценции, расположенного поперек резервуара, средняя секция которого является сплошной, при этом проточные каналы наклонены под углом вверх в направлении потока, а отделенный водный раствор пропускают через направляющие каналы в нижней секции устройства для коалесценции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что органический раствор, промытый кислым водным раствором, выпускают в загрузочный конец резервуара равномерно несколькими отдельными потоками по всей ширине резервуара, затем поперечное сечение потока, протекающего в горизонтальном направлении к тыльному концу резервуара, уменьшают посредством по меньшей мере одного устройства для коалесценции капель, после чего направление течения органического раствора отклоняют к вертикали, при этом очищенный органический раствор и отделенный от него водный раствор удаляют из тыльного конца резервуара отстойника несколькими отдельными потоками.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что промывной раствор направляют в органический раствор перед загрузкой последнего в резервуар отстойника.

4. Способ по любому из предшествующих пп.1-3, отличающийся тем, что органический раствор подают в загрузочный конец резервуара отстойника ниже поверхности жидкости и отдельными потоками направляют под углом вниз по отношению к днищу резервуара с обеспечением коалесценции водного раствора на днище и образованием водной поверхности контакта для прилипания маленьких капель воды из органического раствора.

5. Способ по любому из предшествующих пп.1-4, отличающийся тем, что общая площадь поперечного сечения проточных каналов составляет 10-25% от площади поперечного сечения резервуара от днища до уровня жидкости.

6. Способ по любому из предшествующих пп.1-5, отличающийся тем, что высота проточных каналов составляет примерно 2-6 мм, предпочтительно 3-5 мм, а поверхности этих каналов выполнены шероховатыми и/или профилированными, чтобы вызвать завихрение жидкости в очищаемом органическом растворе.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что высота шероховатостей составляет 0,3-1 мм, а высота выступов профиля составляет 2-3 мм.

8. Способ по любому из предшествующих пп.1-7, отличающийся тем, что направляющие каналы нижней секции выполнены аналогично проточным каналам верхней секции.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что количество направляющих каналов составляет 1/6-1/3 от количества проточных каналов.

10. Способ по любому из предшествующих пп.1-9, отличающийся тем, что количество устройств для коалесценции капель в резервуаре отстойника составляет от 1 до 5.

11. Способ по любому из предшествующих пп.1-10, отличающийся тем, что очищенный органический раствор равномерно удаляют из резервуара отстойника, отсасывая его в тыльном конце резервуара под углом вниз к днищу резервуара несколькими отдельными потоками.

12. Способ по любому из предшествующих пп.1-11, отличающийся тем, что водный раствор отсасывают из тыльного конца резервуара отстойника несколькими отдельными потоками под углом вверх от днища.

13. Устройство для очистки органического раствора, который мало растворим в водных растворах, от водных включений и примесей в резервуаре отстойника, где органический раствор представляет собой экстракционный раствор, полученный в результате жидкостной экстракции, применяемой в связи с гидрометаллургическим извлечением металлов, и содержит представляющий ценность металл или вещество, выделившееся в него в процессе экстракции, при этом указанное устройство состоит, по существу, из прямоугольного резервуара (1) отстойника, включающего загрузочный конец (8) и тыльный конец (9), боковые стенки и днище (10) и по меньшей мере одну трубу (13) для загрузки органического раствора, подлежащего очистке, и по меньшей мере одну трубу (21) для удаления органического очищенного раствора, отличающееся тем, что в этом резервуаре отстойника расположено по меньшей мере одно устройство (15) для коалесценции капель, средняя секция (16) которого является сплошной и которое проходит от одной стороны резервуара до другой и от днища резервуара до уровня выше поверхности жидкости, причем верхняя секция устройства для коалесценции включает кассету (17) из пластин (26) с шероховатыми и/или профилированными поверхностями, формирующих проточные каналы для протекания органического раствора, направленные под углом вверх в направлении потока, а нижняя секция устройства для коалесценции включает кассету (19) из направляющих пластин, образующих направляющие каналы для протекания отделенного водного раствора.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что по меньшей мере одна труба (13) для загрузки раствора имеет равномерно расположенные по всей ширине резервуара раздельные элементы (14) для впуска раствора в резервуар, а по меньшей мере одна труба (21) для удаления органического раствора снабжена элементами (22) для всасывания очищенного органического раствора, равномерно расположенными по всей ширине резервуара, при этом в тыльном конце (9) резервуара его днище имеет углубление (12) для сбора отделенного водного раствора, в котором имеется по меньшей мере одна выводная труба (24), снабженная всасывающими элементами (25) для удаления водного раствора, равномерно расположенными по всей ширине резервуара.

15. Устройство по п.13 или 14, отличающееся тем, что пластины (26), формирующие проточные каналы, направлены вверх под углом 5-30° , предпочтительно 10-20° по отношению к горизонтали.

16. Устройство по любому из предшествующих пп.13-15, отличающееся тем, что расстояние между смежными пластинами, формирующими проточные каналы, и смежными направляющими пластинами составляет 2-6 мм.

17. Устройство по любому из предшествующих пп.13-16, отличающееся тем, что пластины, формирующие проточные каналы, направлены вниз по ходу потока под углом 10-45° , предпочтительно 25-35° .

18. Устройство по любому из предшествующих пп.13-17, отличающееся тем, что поверхности направляющих пластин выполнены шероховатыми и/или профилированными аналогично пластинам, формирующим проточные каналы, при этом высота шероховатостей указанных пластин составляет 0,3-1 мм, а высота выступов их профиля составляет 2-3 мм.

19. Устройство по любому из предшествующих пп.13-18, отличающееся тем, что поверхности пластин, формирующих проточные каналы, и направляющих пластин выполнены волнистыми.

20. Устройство по п.18, отличающееся тем, что профиль нижней поверхности пластин, формирующих проточные каналы, и направляющих пластин образован закругленными выступами (27), а их верхняя поверхность является шероховатой.

21. Устройство по любому из предшествующих пп.13-20, отличающееся тем, что количество направляющих пластин составляет 1/9-1/3 от количества пластин, формирующих проточные каналы.

22. Устройство по любому из предшествующих пп.13-21, отличающееся тем, что количество устройств для коалесценции капель в резервуаре отстойника составляет от 1 до 5.

23. Устройство по любому из предшествующих пп.13-22, отличающееся тем, что в резервуаре отстойника имеется по меньшей мере один, по существу, вертикальный отклоняющий элемент (20), проходящий от одной боковой стенки резервуара до другой и расположенный позади устройства для коалесценции капель по ходу потока на том же самом уровне, что и кассета из пластин, формирующих проточные каналы, причем высота этого отклоняющего элемента в 1,5-2,5 раз больше высоты этой кассеты.

24. Устройство яю любому из предшествующих пп.13-23, отличающееся тем, что объем резервуара (1) таков, что позволяет использовать его в качестве уравнивающего резервуара.

25. Устройство по любому из предшествующих пп.13-23, отличающееся тем, что элементы (14) для впуска раствора из трубы (13) для загрузки раствора направлены под углом вниз к днищу (10) резервуара.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

010077 Данное изобретение относится к способу и устройству для очистки органического раствора, который мало растворим в водных растворах, от водных включений и примесей. Органические растворы представляют собой органические экстракционные растворы для жидкостной экстракции, применяемой в связи с гидрометаллургическим получением металлов. Гидрометаллургическое извлечение металлов часто включает следующие стадии: выщелачивание концентрата или руды, жидкостную экстракцию и осаждение или восстановление металла. Выщелачивание может представлять собой биологическое выщелачивание или выщелачивание разбавленной кислотой, после чего водный раствор направляют на жидкостную экстракцию. В жидкостной экстракции раствор органического реагента смешивают в экстракционной ячейке(аппарат с чередующимися стадиями смешивания и отстаивания), или в колонне, с водным раствором,который содержит вещество, которое должно быть выделено и сконцентрировано в растворенном виде,т.е. обычно металл в форме иона или в виде комплекса, совместно с несколькими примесями. Представляющий ценность металл или вещество, которое должно быть выделено, селективно реагирует с органическим экстрагентом, в результате чего его выделяют из водного раствора в экстрагент в чистом виде. Затем этот представляющий ценность металл или вещество можно снова перевести из органического раствора в водный раствор (отгонка) при протекании химической реакции, обратной экстракции, а затем можно его снова оттуда выделить в виде продукта, например, путем осаждения или восстановления металла. Восстановление обычно представляет собой электролиз, на который водный раствор, полученный после промывки, направляют в виде электролита. Когда представляющий ценность металл выделяют из электролита, этот кислый водный раствор снова направляют на отгонку. Таким образом, процесс экстракции представляет собой смешивание жидкостей, которые являются физически нерастворимыми друг в друге, в виде капель или дисперсии, в секции смешивания экстракционного аппарата, и после химического массопереноса эти капли в дисперсии заставляют снова коалесцировать в исходные слои жидкости в секции отстаивания или в отстойнике. Интенсивное смешивание или существенное изменение химических условий на поверхности в этом процессе могут приводить к возникновению очень маленьких капель, которые требуют большого количества времени для разделения на их собственные жидкие фазы. Эти капельки не обязательно должны иметь время для расслоения именно в секции отстаивания стадии экстракции, и перемещаются далее по процессу с другой фазой. Увлечение исходного загружаемого раствора (водного раствора) органическим раствором на дальнейшие стадии процесса может снижать чистоту конечного продукта и требовать дополнительных мер очистки. Это,конечно, увеличивает стоимость процесса. Таким же образом органический реагент может теряться совместно с обработанным водным раствором. В обоих случаях снижается эффективность процесса в отношении цены. В процессе экстракции меди примеси могут переноситься при отгонке в медный электролит, подвергая опасности качество медных катодов при последующем электролизе. Также весьма дорого постоянно отбрасывать часть содержащего серную кислоту электролита, что в настоящее время является общепринятой практикой для снижения уровня примесей. В частности, использовали резервуар для удаления водных включений из органического раствора,расположенный после экстракционных блоков, где оставшиеся капельки воды опускаются на дно резервуара под действием силы тяжести, а очищенный поверхностный слой раствора можно направить на последующую стадию процесса, известную как дополнительный отстойник. Этот резервуар может функционировать одновременно как уравнивающая емкость, которая необходима для сглаживания изменений объема органического раствора, которые имеются в различных частях процесса. В этом случае уровень поверхности раствора в резервуаре изменяется. Фактическая стадия очистки органического раствора, промывка, происходит с использованием блоков смешивания-отстаивания, в которых связанные в основном химически вещества-примеси удаляют путем обработки органического раствора пригодным для этого водным раствором. Таким образом, в этом случае образуется дисперсия экстракционного и водного растворов, подобно тому, что происходит в экстракционной ячейке, чтобы получить большую поверхность раздела жидкость-жидкость. Помимо химической очистки, водяные капли также удаляют или же разбавляют содержащиеся в них примеси. Ячейка смешивания-отстаивания, сконструированная для целей очистки, обычно состоит из насоса, смесителя и резервуара отстойника с его удерживающими перегородками, и обычно имеет такой же размер,как и экстракционная ячейка. Ячейка для очистки не может выравнивать изменения объема органического раствора, поэтому необходим отдельный выравнивающий резервуар, как упомянуто выше, с необходимыми возможностями по объему. Описанная выше очистка экстракционного раствора была применена к экстракционным растворам для того, чтобы разбавить захваченные ими водные капли. Обычно промывной раствор содержит серную кислоту и, в случае экстракции меди, также медь, так что таким образом можно заменить такие примеси,как железо, связанное с экстракционным раствором посредством химических реакций. Даже после смесителя-отстойника стадии очистки экстракционный раствор может еще содержать некоторое количество остаточных капель воды, и их удаление также предотвращает в некоторой степени перенос примесей на последующую стадию процесса.-1 010077 Целью способа и оборудования по данному изобретению является очистка органического раствора,который мало растворим в воде, от водных включений и примесей одновременно простым и эффективным способом. В данном случае под органическим раствором подразумевают органический экстракционный раствор из жидкостной экстракции, применяемой в связи с гидрометаллургическим получением металлов. Отличительные особенности данного изобретения станут понятны из прилагаемой формулы изобретения. В способе по данному изобретению обрабатывают органический экстракционный раствор; указанный раствор поступает с жидкостной экстракции, которая протекает при гидрометаллургическом извлечении представляющих ценность металлов и ценных веществ, и содержит представляющий ценность металл или вещество, выделившееся в него в процессе экстракции. Указанный органический раствор мало растворим в водных растворах. Очищаемый органический раствор пропускают для коалесценции маленьких капель воды через проточные каналы верхней секции по меньшей мере одного устройства для коалесценции, расположенного поперек резервуара, средняя секция которого является сплошной, при этом проточные каналы наклонены под углом вверх в направлении потока, а отделенный водный раствор пропускают через направляющие каналы в нижней секции устройства для коалесценции. Подлежащий очистке органический раствор предпочтительно промывают кислым водным раствором. Этот промывной водный раствор можно подавать в органический раствор или перед тем, как этот раствор загружают в резервуар отстойника, и/или его можно подавать в органический раствор на переднем конце этого резервуара. Органический раствор можно равномерно выпускать в загрузочный конец резервуара отстойника несколькими отдельными потоками по всей ширине резервуара, в результате чего потоки раствора одновременно отделяются один от другого. Затем поперечное сечение потока, протекающего в горизонтальном направлении к тыльному концу резервуара, можно уменьшить посредством по меньшей мере одного устройства для коалесценции капель, после чего направление течения органического раствора отклоняется к вертикали, при этом очищенный органический раствор и отделенный от него водный раствор можно удалять из тыльного конца резервуара отстойника несколькими отдельными потоками. В зоне устройства для коалесценции капель водный раствор пропускают через проточные каналы,общая площадь поперечного сечения которых может составлять 10-25% от площади поперечного сечения резервуара от днища до уровня жидкости. Органический раствор можно подавать в загрузочный конец резервуара отстойника ниже поверхности жидкости, и отдельными потоками направлять под углом вниз по отношению к днищу резервуара с обеспечением коалесценции водного раствора на днище и образованием водной поверхности контакта для прилипания маленьких капель воды, из органического раствора. Высота проточных каналов может находиться в диапазоне 2-6 мм, предпочтительно 3-5 мм. Большей частью течение раствора является ламинарным, но нижняя часть канала пригодна для образования завихрения, которое заставляет капли водного раствора сталкиваться друг с другом и, таким образом,образовывать большие по размеру капли. Поэтому поверхность проточных каналов предпочтительно выполнена шероховатой и/или профилирована, чтобы создавать завихрения в очищаемом органическом растворе. Эта обработка также вызывает замедление движения капель водного раствора и, таким образом, их столкновение. Высота шероховатостей может составлять 0,3-1,0 мм и/или высота выступов профиля находится в диапазоне 2-3 мм. Образованные большие капли падают вниз из экстракционного раствора под действием силы тяжести и объединяются на дне резервуара отстойника с образованием слоя водного раствора. Водный раствор, который уже отделен от экстракционного раствора, направляют течь вперед по направляющим каналам, расположенным в нижней секции устройства для коалесценции капель. Таким образом, водный раствор не смешивается снова с экстракционным раствором. Эти направляющие каналы нижней секции предпочтительно выполнены аналогично проточным каналам верхней секции. Количество направляющих каналов может составлять 1/9-1/3 от числа проточных каналов. Очищенный органический раствор можно равномерно удалять из резервуара отстойника, отсасывая его в тыльном конце резервуара под углом вниз к днищу резервуара несколькими отдельными потоками. А водный раствор можно отсасывать из тыльного конца резервуара отстойника несколькими отдельными потоками под углом вверх от днища. Количество устройств для коалесценции капель в резервуаре отстойнике может составлять от 1 до 5. Предложено также устройство для очистки органического раствора, который мало растворим в водных растворах, от водных включений и примесей в резервуаре отстойника, где органический раствор представляет собой экстракционный раствор, полученный в результате жидкостной экстракции, применяемой в связи с гидрометаллургическим извлечением металлов, и содержит представляющий ценность металл или вещество, выделившееся в него в процессе экстракции, при этом указанное устройство состоит, по существу, из прямоугольного резервуара отстойника. Резервуар имеет загрузочный конец и тыльный конец, боковые стенки и днище и включает по меньшей мере одну трубу для загрузки органического раствора, подлежащего очистке, и по меньшей мере одну трубу для удаления органического-2 010077 очищенного раствора. В этом резервуаре отстойника расположено по меньшей мере одно устройство для коалесценции капель, средняя секция которого является сплошной и которое проходит от одной стороны резервуара до другой и от днища резервуара до уровня выше поверхности жидкости, причем верхняя секция устройства для коалесценции включает кассету из пластин с шероховатыми и/или профилированными поверхностями, формирующих проточные каналы для протекания органического раствора, направленные под углом вверх в направлении потока, а нижняя секция устройства для коалесценции включает кассету из направляющих пластин, образующих направляющие каналы для протекания отделенного водного раствора. По меньшей мере одна труба для загрузки раствора может иметь равномерно расположенные по всей ширине резервуара раздельные элементы для впуска раствора в резервуар. Элементы для впуска раствора из трубы для загрузки раствора могут быть направлены под углом вниз к днищу резервуара. По меньшей мере одна труба для удаления органического раствора может быть снабжена элементами для всасывания очищенного органического раствора, равномерно расположенными по всей ширине резервуара. В тыльном конце резервуара его днище может быть снабжено углублением для сбора отделенного водного раствора, в котором может быть по меньшей мере одна выводная труба. Эта выводная труба может быть снабжена всасывающими элементами для удаления водного раствора, равномерно расположенными по всей ширине резервуара. Пластины, формирующие проточные каналы, могут быть направлены вверх под углом 5-30, предпочтительно 10-20 по отношению к горизонтали. Расстояние между смежными пластинами, формирующими проточные каналы, и смежными направляющими пластинами может составлять 2-6 мм. Пластины, формирующие проточные каналы, могут быть направлены вниз по ходу потока под углом 10-45, предпочтительно 25-35. Поверхности направляющих пластин могут быть выполнены шероховатыми и/или профилированными, аналогично пластинам, формирующим проточные каналы, при этом высота шероховатостей указанных пластин может составлять 0,3-1 мм, а высота выступов их профиля может находиться в диапазоне 2-3 мм. Поверхности пластин, формирующих проточные каналы, и поверхности направляющих пластин могут быть выполнены волнистыми. Профиль нижней поверхности пластин, формирующих проточные каналы, и направляющих пластин может быть образован закругленными выступами, а их верхняя поверхность может быть шероховатой. Количество направляющих пластин может составлять 1/9-1/3 от количества пластин, формирующих проточные каналы. Количество устройств для коалесценции капель в резервуаре отстойника может составлять от 1 до 5. В резервуаре отстойника может быть установлен по меньшей мере один, по существу, вертикальный отклоняющий элемент, проходящий от одной боковой стенки резервуара до другой и расположенный позади устройства для коалесценции капель по ходу потока на том же самом уровне, что и кассета из пластин, формирующих проточные каналы, причем высота этого отклоняющего элемента может быть в 1,5-2,5 раз больше высоты этой кассеты. Этот отклоняющий элемент изменяет направление потока раствора от горизонтального до почти вертикального и в то же время обеспечивает коалесценцию маленьких капель. Почти весь поток раствора направляют через проточные каналы, сформированные между этими пластинами. Пластины, формирующие проточные каналы, расположены на расстоянии, которое соответствует 10-25% высоты устройства для коалесценции капель. Объем резервуара может быть таковым, чтобы позволить использовать его в качестве уравнивающего резервуара. Одним из преимуществ данного оборудования является его функция в качестве резервуара для выравнивания объема органического раствора для одного блока процесса экстракции. Этот резервуар также действует как обеспечивающий безопасность резервуар, где можно хранить органический раствор в опасных ситуациях, например, если существует угроза пожара или при неисправностях. В нормальных ситуациях степень загрузки составляет 50-65% от общего объема резервуара. Способ и оборудование по данному изобретению предназначены главным образом для подсоединения к процессам экстракции,имеющим горизонтальную конфигурацию, в противоположность колоннам. Посредством отклоняющих элементов направление потока экстракционного раствора отклоняют с интервалами от горизонтального к вертикальному, что помогает каплям водного раствора отделиться в свой собственный слой на дне емкости. Поскольку органический раствор и применяемый для его очистки промывной раствор вынужденно проходят в резервуаре отстойника с загрузочного конца к тыльному концу, и поскольку эти растворы пропускают как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях,то эти растворы хорошо смешиваются. В то же время, поскольку поперечное сечение потока сокращается моментально, то маленькие капли воды вынужденно коалесцируют с образованием больших капель и эффект очистки промывным раствором увеличивается.-3 010077 Способ и установку по изобретению можно использовать для химической очистки экстракционного раствора в процессе, связанном с экстракцией меди. В этом случае вопрос заключается главным образом в удалении железа посредством промывочного раствора, содержащего медь и серную кислоту. Согласно этому способу водный раствор, выходящий со стадии выщелачивания металла, из которого в значительной степени удален представляющий ценность металл, направляют в резервуар отстойник для очистки экстракционного раствора. Для того чтобы концентрация кислоты и содержание меди были приемлемыми, содержащий кислоту электролит с процесса электролиза, который будет направлен на отгонку, может также быть направлен в раствор, известный под аббревиатурой ОЭ (обедненный электролит). Очистка экстракционного раствора может быть дополнительно улучшена путем циркуляции водного раствора с тыльного конца отстойника в экстракционный раствор, который должен быть очищен. Кроме того, в дополнение к водному раствору, некоторое количество экстракционного раствора, циркулирующего в отстойнике, например 5-35%, можно подавать рециклом совместно с водным раствором. Некоторое количество водного раствора из тыльной части резервуара отстойника направляют, по меньшей мере, время от времени в смеситель соответствующей стадии экстракции. Подачу раствора в резервуар отстойника как минимум из одного блока загрузки можно осуществлять по меньшей мере через одну загрузочную трубу, известную как байпасный трубопровод. Резервуар отстойника предпочтительно расположен на более низком уровне, чем стадии экстракции, так что загрузка раствора происходит путем свободного течения, что выгодно. На этой стадии подача с помощью насоса является нежелательной, поскольку это еще более снижает размер капель воды, попадающих в экстракционный раствор. Снабжение загрузочной трубы несколькими элементами для выпуска устраняет растекание жидкости в радиальном направлении и водовороты, которые могли бы нарушить свободное оседание капель. Элемент для выпуска может быть или трубой, присоединенной к загрузочной трубе, или отверстием в загрузочной трубе. Для того чтобы органический раствор и промывной раствор были диспергированы друг в друге,скорость течения отдельных потоков экстракционного раствора составляет от 0,7 до 1,5 м/с, предпочтительно 0,9-1,2 м/с. Загрузочные трубы установлены в направлении вверх от днища резервуара, так что под ними имеется зазор, составляющий 1/15-1/5 глубины резервуара. Направленный вниз поток циркулирует сначала к загрузочному концу перед тем, как повернуть к тыльному концу резервуара. Углубление в тыльном конце резервуара, где происходит выпуск раствора, служит для скапливания водного слоя, который отделился от органического раствора. Этот водный раствор частично направляют обратно к переднему концу резервуара, где его снова загружают в виде капель в поступающий раствор. Если это необходимо, некоторое количество воды можно загружать перед этим в трубопровод для промывного раствора посредством подходящих сопел или свободно над поверхностью. Таким образом, удаление маленьких капель воды в этом способе основано на нескольких факторах. Перед резервуаром отстойника водный поток, который следует загрузить в трубопровод, диспергируют в органическом растворе в виде капель, которые значительно больше, чем капли, которые следует удалить. Эти капли совместно образуют площадь поверхности, с которой могут коалесцировать некоторые маленькие капли. После перемещения потока к загрузочному концу резервуара отстойника, путем направления органического слоя, водный слой у днища принуждают снова диспергироваться в капли, которые перемещаются с потоком, оседая на днище и захватывая в то же время другие маленькие капли воды. Капли воды, перемещающиеся в растворе, который должен быть очищен, вынуждают течь через проточные каналы, образуя сплошную пленку воды на их поверхности, т.е. гидрофильную поверхность, которая обеспечивает капли воды соответствующей адгезионной основой. Очищенный органический раствор удаляют из оборудования путем отсасывания насосом через по меньшей мере одну выводную трубу, которая является трубой такого же типа, как и входная труба. Отсасывание раствора равномерно по всей ширине резервуара посредством всасывающих элементов, соединенных с трубой для выпуска, несколькими отдельными потоками обеспечивает отсутствие турбулентности потока в тыльной части резервуара. Всасывающий элемент может быть трубой,соединенной с выводной трубой, или отверстием в выводной трубе. Химическая очистка органического раствора, используемого в процессах жидкостной экстракции, в выравнивающем резервуаре для уравновешивания циркуляции по раствору не ограничена каким-либо конкретным процессом экстракции металла. Однако способ и оборудование, описанные выше, являются в высшей степени пригодными, например, когда представляющим ценность веществом, которое следует извлечь, является медь. Такой же вид кислотной промывки пригоден в большинстве случаев для очистки органического раствора, содержащего металл. В процессах на основе сульфата используемой окисляющей кислотой является серная кислота в качестве одного из компонентов промывного раствора, а другим компонентом обычно является металл, извлекаемый в процессе экстракции. Если окончательное получение рассматриваемого металла осуществляют с использованием принципа электролиза, то электролит из электролиза можно использовать для получения промывного раствора для процесса экстракции. Если, например, металлом, который следует экстрагировать, является медь, то электролит содержит 30-60 г/л меди и 150-200 г/л серной кислоты. Этот электролит добавляют к чистой воде так, что содержа-4 010077 ние серной кислоты в промывном растворе, загружаемом в отстойник, составляет в диапазоне от 20 до 50 г/л. Резервуар отстойника с фиттингами по данному изобретению, который далее из соображений простоты будем обозначать аббревиатурой ОР резервуар, предпочтительно применяют для утилизации в процессах экстракции, где потоки раствора велики. Экстрагенты, применяемые при извлечении меди,экстрагируют очень небольшое количество других металлов, помимо меди, так что получается экстракционный раствор, который почти в достаточной степени чист в отношении меди. Тщательное удаление захваченных водяных капель в сочетании с какой-либо химической очисткой часто повышает чистоту применяемых экстрагентов в достаточной степени для последующей стадии процесса, т.е. электролиза, и отдельная стадия очистки не всегда является необходимой. Если, однако, органический раствор в большой степени содержит вредные вещества, его следует дополнительно обработать на отдельной стадии очистки типа смеситель-отстойник. При экстракции меди этими вредными веществами являются железо, молибден и марганец. Если количество примесей таково, что при обычной конфигурации одной стадии очистки недостаточно, то предпочтительно использовать оборудование по данному изобретению в дополнение к одной стадии очистки для обеспечения достаточной чистоты органического раствора. Таким образом, можно избежать нескольких стадий очистки. В некоторых ситуациях достаточной очистки можно достичь только с помощью большого количества промывного раствора, что потребляет воду и увеличивает циркуляцию металла за счет очистки. Например, многие крупные установки для экстракции меди расположены в засушливых областях, где стоимость очищенной воды сама по себе является существенным фактором. Кроме того, затраты возникают при циркуляции меди, когда промывную воду направляют или обратно на стадию экстракции, или на выщелачивание, которое ей предшествует. В этих типах ситуаций применение ОР резервуара улучшает экономику процесса. Список чертежей Далее аппарат по данному изобретению описан посредством следующих прилагаемых чертежей. На фиг. 1 изображена компоновка одного блока экстракции по данному изобретению (вид сверху). На фиг. 2 представлен резервуар отстойника по данному изобретению в виде продольного сечения. На фиг. 3 изображены пластины, формирующие проточные каналы, устройства коалесценции капель в виде трехмерного изображения. На фиг. 4 А и 4 В изображены верхняя и нижняя поверхности пластины, формирующей проточный канал, по данному изобретению. Подробное описание изобретения На фиг. 1 показано как ОР резервуар 1, т.е. резервуар по данному изобретению для отстаивания и очистки органического экстракционного раствора, присоединен к остальному оборудованию процесса экстракции. Процесс экстракции на схеме включает экстракционные стадии Э 1, Э 2 и Э 3, ОР резервуар,одну стадию П промывки и стадию О отгонки. Органический раствор, содержащий представляющее ценность вещество, подают в резервуар через трубопровод 2, например, с экстракционной стадии Э 1. Отстоявшийся и очищенный органический раствор направляют из резервуара по линии 3 или на стадию П промывки, или непосредственно на стадию О отгонки. Как упомянуто выше, действительную стадию промывки можно опустить, если количество примесей в органическом растворе невелико. Если отстойник используют также для химической очистки органического экстракционного раствора, то в воплощении изобретения, изображенном на данной схеме, водный раствор 4 подают на экстракционную стадию Э 1 в виде промывной жидкости. Кислоту и металл, например медь, необходимые для химической очистки, подают в резервуар в виде обедненного электролита (ОЭ) по линии 5. Внутренняя циркуляция от тыльного конца резервуара к переднему концу происходит по линии 6. Если водный раствор полностью удаляют из резервуара на циркуляцию экстракционного раствора, это осуществляют по линии 7 и направляют его, например, на экстракционную стадию Э 2. На фиг. 2 более подробно изображен один ОР резервуар 1 по данному изобретению. Показаны загрузочный конец 8 и тыльный конец 9, днище 10 и верхняя кромка 11 резервуара. В днище резервуара 1 в тыльном конце имеется дополнительное углубление 12 для отделенного водного слоя. Глубина этого дополнительного углубления в тыльном конце составляет в диапазоне 1/6-1/3 от глубины остальной части резервуара. Органический раствор загружают по меньшей мере через одну трубу 13 для загрузки, расположенную в загрузочном конце резервуара, посредством раздельных элементов 14 для впуска раствора в резервуар, которые в данном случае являются трубами для выпуска. Трубы для выпуска предпочтительно направлены под углом вниз. Размер капель воды в ОР резервуаре увеличивают главным образом посредством устройства 15 для коалесценции капель, которых имеется по меньшей мере одно. В резервуаре на фиг. 2 имеется три таких устройства, а в зависимости от необходимости это количество может составлять от 1 до 5. Каждое устройство 15 проходит от одной стороны резервуара до другой, и на практике оно состоит из нескольких кассет, помещенных рядом друг с другом. Длина устройства в направлении потока составляет 0,1-1 м,предпочтительно 0,3-0,7 м. Средняя секция 16 устройства является сплошной, а верхняя секция устройства включает кассету 17 из пластин 26, которая фактически увеличивает размер капель. Каждая кассета-5 010077 состоит из нескольких пластин, формирующих проточные каналы и помещенных друг над другом. Устройство для коалесценции капель образует в резервуаре плотный барьер для потока, так что весь поток органического раствора проходит через проточные каналы. Пластины, формирующие проточные каналы,расположены друг от друга на расстоянии 2-6 мм по высоте, предпочтительно 3-5 мм. Эти пластины наклонены вверх в направлении потока под углом 5-30, предпочтительно 10-20 по отношению к горизонтали. Количество проточных каналов и формирующих их пластин выбирают таким образом, чтобы поток в каналах был, по существу, ламинарным. Если вязкость органического раствора составляет, например, в диапазоне 1,5-7 сП, то предпочтительно поддерживать скорость потока примерно 0,08-0,20 м/с, предпочтительно 0,12-0,17 м/с. Устройство для коалесценции капель проходит по вертикали от днища резервуара до уровня выше поверхности жидкости. В нижней секции устройства, возле днища, расположена кассета 19 из направляющих пластин, образующих направляющие каналы, через которые обогащенный водный раствор в донном слое пропускают в резервуаре вперед равномерно. Эти направляющие пластины, формирующие направляющие каналы, в принципе являются пластинами такого же типа, как и пластины, формирующие проточные каналы, в верхней секции устройства. Однако пластины, формирующие направляющие каналы, наклонены вниз под углом 10-45, предпочтительно 25-35, если смотреть в направлении потока. Количество формирующих направляющие каналы пластин значительно меньше, чем количество пластин, формирующих проточные каналы, так что их количество составляет 1/9-1/3 от количества пластин, формирующих проточные каналы. Поверхности всех пластин выполнены шероховатыми и/или профилированными так, что высота шероховатости их поверхности составляет примерно 0,3-1,0 мм и/или высота выступов их профиля составляет 2-3 мм. В частности, верхняя поверхность пластины, формирующей проточный канал, т.е. поверхность, которая образует нижнюю поверхность проточного канала, предпочтительно профилирована таким образом, что вызывает легкое перемешивающее движение. Движение капель водного раствора,которые медленно отделяются вниз, замедляется благодаря эффекту профилированной поверхности, и капли частично прилипают к этой профилированной поверхности, особенно если она является шероховатой. Капли слипаются друг с другом на таких поверхностях и объединяются в большие по размеру капли. По мере того как размер капель увеличиваются, поток отделяет эти капли, и на выходе из проточных каналов они вырастают до такого размера, что осаждаются на днище резервуара. Резервуар может быть дополнительно снабжен отклоняющим элементом 20, расположенным позади устройства для коалесценции капель. Этот отклоняющий элемент проходит от одной стороны резервуара до другой стороны и является, по существу, вертикальным и сплошным. Он расположен по отношению к устройству для коалесценции капель таким образом, что он находился значительно ближе к предшествующему устройству для коалесценции капель, если смотреть в направлении потока, чем к последующему устройству. Верхняя кромка отклоняющего элемента расположена на такой же высоте, как и кассета пластин, формирующих проточные каналы, в устройстве для коалесценции капель, а высота отклоняющего элемента в 1,5-2,5 раза больше высоты этой кассеты. Высота отклоняющего элемента может также уменьшаться в направлении потока. Количество отклоняющих элементов предпочтительно является таким же, как и количество устройств для коалесценции капель. Устройства для коалесценции капель сгруппированы в резервуаре таким образом, что доля загрузочного пространства перед первым устройством составляет 15-25% от длины резервуара, а доля тыльного пространства позади последнего устройства 25-40%. Очищенный органический раствор в тыльном конце 9 резервуара извлекают через одну или несколько труб 21 для удаления органического раствора, которые в свою очередь соединены с соответствующим выводным блоком 3. Очищенный органический раствор отсасывают равномерно по всему сечению посредством всасывающих элементов 22. Эти выводные трубы и их всасывающие элементы организованы таким же образом, как и загрузочные трубы и элементы для впуска раствора, т.е. определенную часть раствора, который должен быть удален, отсасывают через каждую выводную трубу. Выводные трубы расположены в углублении 12 в днище резервуара, но в пределах органического раствора. Элементы 22 для всасывания могут быть предпочтительно наклонены вверх к тыльному концу 9. В описании данного изобретения мы говорим о выпускных трубах и всасывающих трубах, но в принципе эти элементы могут также быть отверстиями в загрузочных и выводных трубах. В одном из применений данного изобретения в верхней части выводных труб организована защитная структура 23, показанная на схеме, состоящая, по существу, из горизонтальной изогнутой пластины,расположенной сверху выводных труб. Передняя кромка этой пластины размещена перед первой выводной трубой в направлении потока. Тыльный конец пластины простирается несколько ближе к тыльному концу резервуара, чем самая дальняя выводная труба. Защитная структура, расположенная сверху выводных труб, помогает обеспечить отсасывание из резервуара и направление на последующую стадию только очищенного органического раствора, протекающего в верхней секции ОР резервуара, который циркулировал вблизи тыльного конца.-6 010077 Количество загрузочных и выводных блоков в ОР резервуаре определяется количеством раствора,который должен быть загружен в резервуар. Загрузочная труба (или трубы) 13 предпочтительно расположены так, что они фактически не касаются загрузочного конца 8 ОР резервуара, а заканчиваются на некотором расстоянии от него. Элементы 14 загрузочной трубы, соответственно, предпочтительно наклонены вниз к днищу 10 резервуара. В результате этого вокруг загрузочной трубы возникает циркуляционный поток раствора. Длина выпускной трубы предпочтительно по меньшей мере вдвое больше, чем диаметр трубы, так что вытекающие струи могут быть направлены под углом вниз к образующемуся водному слою на дне. Водный раствор, который скопился в углублении 12, удаляют точно таким же образом через одну или несколько выводных труб 24, которые также снабжены своими собственными всасывающими элементами 25. Эти всасывающие трубы для водного раствора предпочтительно наклонены вниз. Всасывающие трубы также могут быть направлены к тыльному концу резервуара. Выводная труба для водного раствора и всасывающие элементы организованы таким же образом, как и загрузочные трубы и их всасывающие элементы, т.е. если количество выводных труб больше чем одна, то определенную часть раствора, который должен быть удален, отсасывают через каждую выводную трубу. Предпочтительно удалять больше раствора через линию для всасывания водного раствора, чем количество, отделенное или подаваемое в экстракционный раствор, так как таким образом обеспечивается чистота органического раствора в отношении водных включений. Таким образом, одновременно с водным раствором также отсасывают некоторое количество органического раствора из нижней секции слоя экстракционного раствора. Если промывной раствор непосредственно направляют в ОР резервуар, это предпочтительно делать путем распределения скоалесцированного промывного раствора в органическом растворе в месте, где находится устройство для коалесценции капель. На фиг. 3 изображена часть трехмерного изображения кассеты 17 из пластин 26, формирующих проточные каналы, устройства 15 для коалесценции капель. На фиг. 4 А и 4 В изображены верхняя и нижняя поверхности пластины, формирующей проточный канал, одного из устройств для коалесценции капель. На фиг. 4 А на поверхности пластины 26 через определенные интервалы сформированы выступы 27, которые отклоняют поток и помогают маленьким каплям объединяться друг с другом. Эти выступы на чертеже являются закругленными, что дает равномерный поток. Предпочтительно эти выступы занимают 10-50% поверхности пластины. Согласно одному из воплощений изобретения, поверхность пластины является также слегка волнистой, что создает изменения по вертикали в направлении продвигающихся вперед потоков. На фиг. 4 В изображена шероховатая поверхность одной из пластин, формирующих проточные каналы, благотворные влияния которой описаны выше. Данное изобретение не ограничено только представленными выше воплощениями, но возможны модификации и сочетания их в пределах концепции данного изобретения, заключающейся в формуле изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ очистки органического раствора, малорастворимого в водных растворах, от водных включений и примесей в резервуаре отстойника, где органический раствор представляет собой экстракционный раствор, полученный в результате жидкостной экстракции, применяемой в связи с гидрометаллургическим извлечением металлов, и содержит представляющий ценность металл или вещество, выделившееся в него в процессе экстракции, отличающийся тем, что очищаемый органический раствор пропускают для коалесценции маленьких капель воды через проточные каналы верхней секции по меньшей мере одного устройства для коалесценции, расположенного поперек резервуара, средняя секция которого является сплошной, при этом проточные каналы наклонены под углом вверх в направлении потока, а отделенный водный раствор пропускают через направляющие каналы в нижней секции устройства для коалесценции. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что органический раствор, промытый кислым водным раствором, выпускают в загрузочный конец резервуара равномерно несколькими отдельными потоками по всей ширине резервуара, затем поперечное сечение потока, протекающего в горизонтальном направлении к тыльному концу резервуара, уменьшают посредством по меньшей мере одного устройства для коалесценции капель, после чего направление течения органического раствора отклоняют к вертикали, при этом очищенный органический раствор и отделенный от него водный раствор удаляют из тыльного конца резервуара отстойника несколькими отдельными потоками. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что промывной раствор направляют в органический раствор перед загрузкой последнего в резервуар отстойника. 4. Способ по любому из предшествующих пп.1-3, отличающийся тем, что органический раствор подают в загрузочный конец резервуара отстойника ниже поверхности жидкости и отдельными потоками направляют под углом вниз по отношению к днищу резервуара с обеспечением коалесценции водного-7 010077 раствора на днище и образованием водной поверхности контакта для прилипания маленьких капель воды из органического раствора. 5. Способ по любому из предшествующих пп.1-4, отличающийся тем, что общая площадь поперечного сечения проточных каналов составляет 10-25% от площади поперечного сечения резервуара от днища до уровня жидкости. 6. Способ по любому из предшествующих пп.1-5, отличающийся тем, что высота проточных каналов составляет примерно 2-6 мм, предпочтительно 3-5 мм, а поверхности этих каналов выполнены шероховатыми и/или профилированными, чтобы вызвать завихрение жидкости в очищаемом органическом растворе. 7. Способ по п.6, отличающийся тем, что высота шероховатостей составляет 0,3-1 мм, а высота выступов профиля составляет 2-3 мм. 8. Способ по любому из предшествующих пп.1-7, отличающийся тем, что направляющие каналы нижней секции выполнены аналогично проточным каналам верхней секции. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что количество направляющих каналов составляет 1/6-1/3 от количества проточных каналов. 10. Способ по любому из предшествующих пп.1-9, отличающийся тем, что количество устройств для коалесценции капель в резервуаре отстойника составляет от 1 до 5. 11. Способ по любому из предшествующих пп.1-10, отличающийся тем, что очищенный органический раствор равномерно удаляют из резервуара отстойника, отсасывая его в тыльном конце резервуара под углом вниз к днищу резервуара несколькими отдельными потоками. 12. Способ по любому из предшествующих пп.1-11, отличающийся тем, что водный раствор отсасывают из тыльного конца резервуара отстойника несколькими отдельными потоками под углом вверх от днища. 13. Устройство для очистки органического раствора, который мало растворим в водных растворах,от водных включений и примесей в резервуаре отстойника, где органический раствор представляет собой экстракционный раствор, полученный в результате жидкостной экстракции, применяемой в связи с гидрометаллургическим извлечением металлов, и содержит представляющий ценность металл или вещество, выделившееся в него в процессе экстракции, при этом указанное устройство состоит, по существу, из прямоугольного резервуара (1) отстойника, включающего загрузочный конец (8) и тыльный конец (9),боковые стенки и днище (10) и по меньшей мере одну трубу (13) для загрузки органического раствора,подлежащего очистке, и по меньшей мере одну трубу (21) для удаления органического очищенного раствора, отличающееся тем, что в этом резервуаре отстойника расположено по меньшей мере одно устройство (15) для коалесценции капель, средняя секция (16) которого является сплошной и которое проходит от одной стороны резервуара до другой и от днища резервуара до уровня выше поверхности жидкости,причем верхняя секция устройства для коалесценции включает кассету (17) из пластин (26) с шероховатыми и/или профилированными поверхностями, формирующих проточные каналы для протекания органического раствора, направленные под углом вверх в направлении потока, а нижняя секция устройства для коалесценции включает кассету (19) из направляющих пластин, образующих направляющие каналы для протекания отделенного водного раствора. 14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что по меньшей мере одна труба (13) для загрузки раствора имеет равномерно расположенные по всей ширине резервуара раздельные элементы (14) для впуска раствора в резервуар, а по меньшей мере одна труба (21) для удаления органического раствора снабжена элементами (22) для всасывания очищенного органического раствора, равномерно расположенными по всей ширине резервуара, при этом в тыльном конце (9) резервуара его днище имеет углубление(12) для сбора отделенного водного раствора, в котором имеется по меньшей мере одна выводная труба(24), снабженная всасывающими элементами (25) для удаления водного раствора, равномерно расположенными по всей ширине резервуара. 15. Устройство по п.13 или 14, отличающееся тем, что пластины (26), формирующие проточные каналы, направлены вверх под углом 5-30, предпочтительно 10-20 по отношению к горизонтали. 16. Устройство по любому из предшествующих пп.13-15, отличающееся тем, что расстояние между смежными пластинами, формирующими проточные каналы, и смежными направляющими пластинами составляет 2-6 мм. 17. Устройство по любому из предшествующих пп.13-16, отличающееся тем, что пластины, формирующие проточные каналы, направлены вниз по ходу потока под углом 10-45, предпочтительно 25-35. 18. Устройство по любому из предшествующих пп.13-17, отличающееся тем, что поверхности направляющих пластин выполнены шероховатыми и/или профилированными аналогично пластинам, формирующим проточные каналы, при этом высота шероховатостей указанных пластин составляет 0,3-1 мм,а высота выступов их профиля составляет 2-3 мм. 19. Устройство по любому из предшествующих пп.13-18, отличающееся тем, что поверхности пластин, формирующих проточные каналы, и направляющих пластин выполнены волнистыми. 20. Устройство по п.18, отличающееся тем, что профиль нижней поверхности пластин, формирую-8 010077 щих проточные каналы, и направляющих пластин образован закругленными выступами (27), а их верхняя поверхность является шероховатой. 21. Устройство по любому из предшествующих пп.13-20, отличающееся тем, что количество направляющих пластин составляет 1/9-1/3 от количества пластин, формирующих проточные каналы. 22. Устройство по любому из предшествующих пп.13-21, отличающееся тем, что количество устройств для коалесценции капель в резервуаре отстойника составляет от 1 до 5. 23. Устройство по любому из предшествующих пп.13-22, отличающееся тем, что в резервуаре отстойника имеется по меньшей мере один, по существу, вертикальный отклоняющий элемент (20), проходящий от одной боковой стенки резервуара до другой и расположенный позади устройства для коалесценции капель по ходу потока на том же самом уровне, что и кассета из пластин, формирующих проточные каналы, причем высота этого отклоняющего элемента в 1,5-2,5 раз больше высоты этой кассеты. 24. Устройство по любому из предшествующих пп.13-23, отличающееся тем, что объем резервуара(1) таков, что позволяет использовать его в качестве уравнивающего резервуара. 25. Устройство по любому из предшествующих пп.13-23, отличающееся тем, что элементы (14) для впуска раствора из трубы (13) для загрузки раствора направлены под углом вниз к днищу (10) резервуара.

МПК / Метки

МПК: B01D 11/04, B01D 17/028, C22B 3/22

Метки: раствора, органического, устройство, очистки, водных, включений, способ, воде, малорастворимого

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/11-10077-sposob-i-ustrojjstvo-dlya-ochistki-organicheskogo-rastvora-malorastvorimogo-v-vode-ot-vodnyh-vklyuchenijj.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ и устройство для очистки органического раствора, малорастворимого в воде, от водных включений</a>

Похожие патенты