Способ выщелачивания твердого вещества из шлама

1 Область применения Настоящее изобретение касается способа выщелачивания твердого вещества из шлама с помощью газа, содержащего кислород, причем твердое вещество шлама подвергают рециркуляции в высоком реакторе, оснащенном центральной трубой, расположенной в центре реактора, и мешалкой двойного действия, расположенной вблизи от нижней кромки центральной трубы. С помощью мешалки, которая всасывает шлам из центральной трубы по направлению вниз, образуется поток, а газ, который подают в шлам в нижней части реактора, диспергируется в виде мелких пузырьков в шламе снаружи от центральной трубы, и направление потока шлама изменяется на направление вверх во внешнем корпусе реактора. Область техники При выщелачивании шлама, содержащего твердое вещество, например, такое как концентрат металла, важно, чтобы кислород, участвующий в выщелачивании, подаваемый в виде кислорода или газа, содержащего кислород,сначала растворялся в содержащем твердые материалы шламе для того, чтобы этот кислород мог принимать участие в реакциях выщелачивания твердого вещества. Для улучшения растворения кислорода используют высокий реактор, в котором, по сравнению с обычными атмосферными реакторами, образуется высокое гидростатическое давление в нижней части реактора(1,5-3,0 атм, т.е. 0,15-0,30 МПа), благодаря чему кислород хорошо растворяется в реакционном растворе и в результате этого катализирует растворение твердого вещества. На существующем уровне техники известен, например, патент США 4648973, в котором оборудование включает реактор с высотой,во много раз превышающей его диаметр, внутри которого расположена соосная труба. Шлам подают в верхнюю часть центральной трубы так же, как и кислород. Для рециркуляции шлама центральная труба оснащена мешалкой, подвешенной сверху вниз, которая перекачивает шлам вниз по центральной трубе, а затем шлам поступает вверх через пространство между реактором и внутренней трубой. Соотношение между диаметрами центральной трубы и наружной трубы составляет между 0,4 и 0,85. Раскрытие сущности изобретения Настоящее изобретение касается способа выщелачивания из шлама твердого вещества,такого как концентрат металлов, с помощью содержащего кислород газа, причем шлам подвергают рециркуляции в высоком реакторе. Высота реактора во много раз больше его диаметра, и реактор оснащен соосной центральной трубой, продолжающейся до нижней части реактора, а вблизи нижней части центральной трубы и питателя для подачи содержащего кислород газа расположена мешалка. Вал мешалки направлен вверх от нижней части реактора. Из 003309 2 менение направления потока шлама на нисходящее обеспечивается с помощью мешалки. Содержащий кислород газ, подаваемый под мешалку, диспергируется в шламе в виде мелких пузырьков, и в то же самое время направление потока шлама меняется в нижней части реактора на восходящее. Реакции между содержащим твердые вещества шламом и кислородсодержащим газом происходят главным образом либо в нижней части реактора, либо в части его корпуса, расположенной между стенками реактора и центральной трубой. Существенные признаки настоящего изобретения излагаются в прилагаемой формуле изобретения. Как упоминалось выше, для данного способа существенно, что мешалка расположена в непосредственной близости от нижней кромки центральной трубы, в результате чего площадь поперечного сечения выпускного отверстия,остающегося между центральной трубой и мешалкой, составляет менее половины площади поперечного сечения центральной трубы, предпочтительно не более одной трети площади поперечного сечения центральной трубы. В результате этого скорость истечения из центральной трубы нисходящего потока шлама увеличивается, по меньшей мере, вдвое по сравнению со скоростью потока в центральной трубе. Чем ближе расположена мешалка к нижней кромке этой трубы, тем лучшее всасывание создается в центральной трубе. На практике существует предельное значение этой величины, обусловленное допусками, связанными с износом вала и с гибкостью и размерами других частей. При вышеуказанном соотношении площадей поперечных сечений достигается такая скорость потока, что нисходящий поток раствора движется с более высокой скоростью, чем скорость подъема пузырьков газа, а скорость восходящего потока раствора в кольцевой части корпуса реактора больше, чем скорость оседания частиц твердого материала. Мешалка, используемая для способа по настоящему изобретению, представляет собой мешалку двойного действия, состоящую из двух частей с расположенной между ними, по существу, горизонтальной пластиной. Над горизонтальной пластиной установлены изогнутые лопасти, которые всасывают шлам, создавая нисходящий поток в центральной трубе. Лопасти,установленные под горизонтальной пластиной,образуют турбинную мешалку с прямыми лопастями. Когда содержащий кислород газ подают под мешалку, установленную в нижней части реактора, нижняя часть мешалки диспергирует подаваемый газ, превращая его в очень мелкие пузырьки, что способствует растворению газа в шламе. Когда газ подают в шлам в нижней части реактора, пузырьки газа, движущиеся с потоком шлама, имеют максимально возможное время нахождения их в шламе и максимально возможное время реакции до того, как они дос 3 тигнут поверхности или уйдут вниз с потоком,рециркулируемым через центральную трубу,либо выйдут через выпускное устройство в верхней части реактора. Оборудование для осуществления способа по настоящему изобретению более подробно описывается с помощью прилагаемых фигур, в которых фиг. 1 показывает вертикальный разрез реактора; фиг. 2 представляет собой вертикальный разрез реактора, показанный в месте расположения центральной трубы и мешалки; фиг. 3 показывает трехмерное изображение мешалки реактора. На фиг. 1 показан трубчатый реактор 1,предназначенный для выщелачивания шлама,содержащего твердое вещество, оснащенный соосной центральной трубой 2, продолжающейся до нижней части реактора. Расстояние между центральной трубой и днищем реактора составляет от 0,2 до 1,0 величины диаметра реактора,предпочтительно между 0,3-0,5. Соотношение между площадями поперечного сечения центральной трубы и окружающего ее корпуса реактора составляет менее 0,1. Выше днища 3 реактора расположена мешалка 5, укрепленная на ее валу 4, и устройство 6 для подачи газа, содержащего кислород. Поскольку входное отверстие для вала мешалки расположено в нижней части реактора, то этот вал можно сделать как можно более коротким и прочным. Мешалка соосна с трубой 2 и расположена в непосредственной близости от нижней кромки 7 центральной трубы. Как видно на фигуре,центральная труба 2 может иметь верхний и нижний концы с коническими расширениями 8 и 9. В соответствии с этой фигурой, мешалка также может быть расположена частично внутри центральной трубы. Круговое пространство между стенками 10 реактора и центральной трубой 2 может быть обозначено как корпус 11. При необходимости нижняя часть центральной трубы может быть оснащена направляющими перегородками (на фигуре не показаны). Поток шлама, поступающего к реактору, может подаваться обычным способом, например, к центральной трубе, а раствор можно удалять, например, в виде перелива через край, либо предпочтительно шлам можно подавать и выгружать через собственные устройства реактора, расположенные под поверхностью 12 шлама. Впускное и выпускное устройства более подробно на фигуре не показаны. Как можно видеть из фиг. 2 и 3, мешалка 5 включает вал 4 мешалки, к которому прикреплена горизонтальная пластина 13, под которой находятся прямые нижние лопасти 14 и над которой расположены изогнутые верхние лопасти 15. Горизонтальная пластина мешалки оказывает сопротивление потоку шлама, поступающему сверху от мешалки по направлению ниже ме 003309 4 шалки, и наоборот. Горизонтальная пластина может быть круглой или угловатой. Как нижние лопасти 14, так и верхние лопасти 15 прикреплены к горизонтальной пластине 13 мешалки, по существу, вертикально. Нижние лопасти почти прямоугольные и их назначение состоит в том,чтобы как можно лучше диспергировать в шламе кислород, подаваемый под мешалку, и создать вертикально вращающийся поток у днища реактора, тем самым предотвращая оседание на дно реактора содержащегося в шламе твердого вещества. Таким образом, в нижней части реактора образуется область хорошего перемешивания, с высотой, примерно равной диаметру реактора. Нижние части верхних лопастей предпочтительно имеют прямоугольную форму, а верхние части плавно сужаются. Изогнутые верхние лопасти создают нисходящий поток в центральной трубе, а нижние лопасти создают восходящий противоток в корпусе 11 реактора, иными словами, между стенками 10 и центральной трубой 2. На фиг. 2 видно также, что в данном случае мешалка установлена на такой высоте,что верхние лопасти 15 частично входят внутрь центральной трубы. Преимущества способа по настоящему изобретению, среди прочего, состоят в следующем. Эффективное перемешивание шлама осуществляется только в нижней части реактора,куда подается также кислородсодержащий газ, и поэтому как энергия перемешивания, которая способствует растворению твердого вещества шлама, так и энергия, необходимая для рециркуляции, подаются к шламу одновременно, а,следовательно, общая величина требующейся энергии ниже, чем при обычном способе. При данном способе сначала образуется нисходящий поток всасывания в центральной трубе, а затем образуется поток, который изменяет направление потока шлама от нижней части реактора вверх, и в то же время смешивает кислородсодержащий газ с шламом и предотвращает оседание частиц твердого вещества. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ выщелачивания твердого вещества из шлама с помощью содержащего кислород газа, в котором выщелачивание происходит в трубчатом реакторе, высота которого во много раз больше его диаметра, и который оснащен соосной центральной трубой и мешалкой, отличающийся тем, что направленный вниз поток шлама создается в центральной трубе с помощью мешалки, расположенной выше днища реактора, в непосредственной близости от нижней кромки центральной трубы, причем направление потока шлама изменяется снаружи от центральной трубы в нижней части реактора на восходящий поток одновременно с тем, когда в шлам подается и диспергируется на мелкие пузырьки кислородсодержащий газ. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость потока шлама, выходящего из центральной трубы, увеличена, по меньшей мере, в два раза по сравнению со скоростью потока шлама внутри центральной трубы. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что площадь поперечного сечения, остающуюся между мешалкой и центральной трубой, регулируют так, чтобы она составляла менее половины, предпочтительно не более одной трети поперечного сечения центральной трубы. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость потока шлама, выходящего из центральной трубы, больше, чем скорость подъема пузырьков газа, растворенного в шламе. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что скорость потока шлама, поднимающегося в корпусе реактора, больше, чем скорость оседания частиц твердого вещества. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что всасывание шлама в направлении вниз в цен 6 тральной трубе осуществляют с помощью мешалки двойного действия, расположенной в непосредственной близости от центральной трубы, причем верхние изогнутые лопасти мешалки создают нисходящий поток всасывания. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что диспергирование кислородсодержащего газа в шламе и поворот потока шлама вверх достигается с помощью нижних прямых лопастей мешалки, имеющих почти прямоугольную форму. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что нижняя кромка центральной трубы расположена на высоте над днищем реактора, составляющей от 0,7 до 1,3 величины диаметра реактора, предпочтительно на высоте, одинаковой с диаметром реактора. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение поперечного сечения центральной трубы к поперечному сечению окружающего ее корпуса реактора составляет менее чем 0,1.