EA006931B1

EA006931B1 - Способ и устройство для направления дисперсной системы при жидкостной экстракции

Info

Publication number: EA006931B1
Application number: EA200401312A
Authority: EA
Inventors: Брор Нюман; Стиг-Эрик Хултхольм; Ээро Экман; Лауно Лилья; Юхани Люура; Пертти Пеккала; Раймо Куусисто
Original assignee: Отокумпу Текнолоджи Ой
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2006-06-30
Also published as: US20060049104A1; PE20040029A1; US7465402B2; ZA200409087B; CA2484241A1; EA200401312A1; AU2003240877B2; AU2003240877A1; MXPA04011338A; FI112328B; CN1652854A; WO2003097206A1; BR0309950B1; FI20020925A0; CN1289165C; AR039817A1; BR0309950A; CA2484241C

Abstract

Данное изобретение относится к способу направления дисперсной системы из двух жидкостных сред, образованной на этапе смешивания в процессе жидкостной экстракции, вдоль продольной оси разделительной зоны в загрузочном конце экстракционной разделительной зоны. В особенности данный способ и устройство относятся к процессу экстракции, применяемому при извлечении металлов. В соответствии с предлагаемым способом загружаемую в разделительную зону дисперсную систему направляют с обеспечением ее равномерного распределения по поперечному сечению разделительной зоны с использованием направляющего элемента, установленного для создания вертикально ориентированного потока. Предлагаемое устройство содержит направляющий элемент, который, в свою очередь, выполнен по меньшей мере из двух отдельных частей.

Description

Данное изобретение относится к способу, предназначенному для направления и управления дисперсной системой из двух жидкостных сред, образованной на этапе смешивания в процессе жидкостной экстракции, вдоль продольной оси разделительной зоны в загрузочном конце экстракционной разделительной зоны. В особенности данные способ и устройство относятся к процессу экстракции, применяемому при извлечении металлов. В соответствии с предлагаемым способом загружаемую в разделительную зону дисперсную систему направляют с обеспечением ее равномерного распространения по поперечному сечению разделительной зоны с использованием направляющего элемента, установленного с обеспечением создания вертикально ориентированного потока. Предлагаемое устройство содержит направляющий элемент, который, в свою очередь, выполнен по меньшей мере из двух отдельных частей.

Жидкостная экстракция используется в металлургической промышленности, как правило, при обработке растворов со слабым содержанием ценного металла. Под эту категорию подпадают многие крупные экстракционные установки, предназначенные для извлечения меди и урана. Однако применительно к меди ситуация меняется, так как загружаемые экстрагирующие растворы становятся значительно более насыщенными благодаря получающим распространение способам обработки концентрированным выщелачиванием под давлением. Подобным образом некоторые способы экстракции кобальта и цинка также связаны с насыщенными загружаемыми растворами. Тем не менее, размер оборудования, в частности для извлечения меди, по существу, остается большим, даже с применением новых способов обработки выщелачиванием под давлением.

Во всех экстракционных процессах водный раствор, содержащий ценные металлы, вводят в контакт с органическим раствором в экстракционной смесительной зоне, при этом образуется дисперсная система, состоящая из двух растворов, которые не растворяются друг в друге. Эти растворы в дисперсной системе отделяют друг от друга в разделительной зоне в процессе экстракции, где растворы разделяются на два слоя, так что между ними остается прослойка дисперсной системы. Во время стадии смешивания по меньшей мере один ценный металл, находящийся в водном растворе, переносится в органическую фазу, из которой ценные металлы извлекаются отгонкой водного раствора. Экстрагирование осуществляют в устройстве, в котором смесительная и разделительная зоны расположены либо одна на другой (в виде колонны), либо последовательно, на более или менее одном и том же уровне, горизонтально. Почти во всех случаях, когда дело касается крупномасштабных экстракций из слабых растворов, например при экстракции меди, устройство располагают, по существу, в горизонтальном положении. Термин «экстракция» при его дальнейшем упоминании относится к различным схемам расположения, но, по существу, к устройству, установленному на одном уровне.

В патенте США № 6132615 описаны способ и устройство для регулировки скорости экстрагирующих растворов в экстракционной разделительной зоне. Данные способ и устройство основаны на применении нескольких перегородок с конфигурацией, представленной в данной публикации, расположенных у переднего конца разделительной зоны. Перегородки проходят поперек сепаратора к его сторонам. В вертикальном направлении перегородки проходят вверх над поверхностью жидкости и, без исключения, вниз к днищу сепаратора. Усовершенствование вертикального регулирования слоя водного раствора состоит в обеспечении прохождения прослойки дисперсной системы в самый дальний конец разделительной зоны, особенно когда эта дисперсная система является водно-капельной. Обеспечивают протекание этой дисперсной системы и фаз раствора, отделенных от нее, через перегородки по меньшей мере в трех местах указанной разделительной зоны. Перегородки образуют вертикальные щели в конструкции. В публикации утверждается, что насыщенная прослойка дисперсной системы улучшает показатели производительности разделительной зоны как в отношении количества, так и в отношении чистоты отделяемых растворов. Перегородка способна увеличить гидравлическое сопротивление в разделительной зоне в пределах 250-600 Па на одну перегородку. Во многих ситуациях удовлетворительным решением проблем являются имеющие определенную форму перегородки.

В международной публикации заявки на патент νΟ 99/11830 описаны способ и устройство жидкостной экстракции, в которых дисперсная система, поступающая из смесителя, загружается в нижнюю часть сепаратора и направляется из нее сначала к распределительному каналу, расположенному внутри сепаратора. В этом канале дисперсная система протекает сначала в соответствии с основным направлением потока в сепараторе, однако, направление потока отклоняется так, что дисперсная система выгружается из передней части загрузочного конца в рабочее пространство сепаратора над распределительным каналом.

В настоящем изобретении разработан способ направления дисперсной системы, состоящей из различных фаз, образованных в процессе жидкостной экстракции, в загрузочном конце экстракционной разделительной зоны. Дисперсную систему подают из экстракционной смесительной зоны в центр загрузочного конца разделительной зоны. Для равномерного распределения дисперсной системы по всей площади поперечного сечения разделительной зоны используют направляющий элемент, который содержит по меньшей мере две направляющие пластины. С использованием первой направляющей пластины обеспечивают протекание дисперсной системы сначала через нижнюю часть разделительной зоны, а затем почти вертикально в направляющий канал между направляющими пластинами. Дисперсную сис

- 1 006931 тему подают из направляющего элемента в разделительную зону над последней направляющей пластиной, где происходит отделение фаз дисперсной системы.

Предлагаемое устройство содержит направляющий элемент, расположенный в загрузочном конце сепаратора и выполненный по меньшей мере из двух, по существу, сплошных пластинчатых частей, установленных последовательно в одном направлении. Указанные пластинчатые части установлены на разных глубинах. Пластинчатые части, иначе направляющие пластины, кроме того, установлены так, что их наружные концы проходят к боковым стенкам сепаратора, а центральная часть проходит дальше наружных концов, если смотреть в направлении потока в сепараторе. Направление потока дисперсной системы в направляющем канале между направляющими пластинами ориентировано почти вертикально, поскольку обеспечивают протекание дисперсной системы сначала под первой пластиной в первый канал, а из него над следующей пластиной в следующий направляющий канал, или в саму разделительную зону. Подразумевается, что направляющий элемент размещается на различных этапах экстракции, например, как в месте фактического осуществления экстракции, так и в любом месте промывания и отгонки, расположенном в загрузочном конце сепаратора.

Существенные особенности данного изобретения приведены в прилагаемой формуле изобретения.

Предлагаемые способ и устройство позволяют заменить перегородку, обычно используемую в загрузочном конце разделительной зоны (сепаратора). Эти способ и устройство также позволяют получить равномерное распространение дисперсной системы, подаваемой в загрузочный конец разделительной зоны, по всей ее ширине с небольшим гидравлическим сопротивлением. Величина гидравлического сопротивления, вызываемого направляющими пластинами, составляет лишь 100-200 Па, что значительно меньше величины гидравлического сопротивления, создаваемого при установке перегородок с образованием щелей. Одной целью предлагаемого способа является ускорение выделения растворов из дисперсной системы и улучшение эффективности окончательного осаждения растворов, т. е. уменьшение увлечения одного раствора другим. Направляющий элемент У-образной формы создает возможность выравнивания потока, входящего в центральную часть загрузочного конца разделительной зоны, по всей ширине этой зоны.

В предлагаемом устройстве направляющий элемент расположен в загрузочном конце разделительной зоны или сепараторе, так что края направляющих пластин направляющего элемента проходят к боковым стенкам сепаратора вблизи загрузочного конца сепаратора. Как отмечено выше, направляющий элемент имеет предпочтительно У-образную форму, сужающуюся по направлению к центру сепаратора. Направляющие пластины, по существу, являются сплошными, однако, при этом нижний край первой пластины и верхний край второй пластины имеют вертикальные щели, которые составляют 3-15% от полной высоты пластины. Верхний край первой пластины проходит выше поверхности жидкости и также предпочтительно имеет вертикальные щели, которые составляют 3-15% от полной высоты пластины. Расстояние между направляющими пластинами, в основном, одинаковое по всей длине, определяется таким образом, что скорость потока дисперсной системы, протекающей между ними, составляет примерно 0,1-0,5 м/с. Направляющий элемент установлен, по существу, в вертикальном положении.

Возможно регулирование положения второй (последней) направляющей пластины в сепараторе, при этом расположение верхнего края пластины может определять высоту верхнего края дисперсной системы при ее выгрузке из направляющего элемента. Подобным образом пластина определяет толщину слоя экстрагирующего раствора. В свою очередь, толщина слоя экстрагирующего раствора определяет, насколько чисто экстрагирующий раствор будет отделен от водяных капель.

Нижний край каждой направляющей пластины может быть наклонен по отношению к верху, так что расстояние от направляющей пластины до днища сепаратора в зоне боковых стенок больше такого же расстояния в центре сепаратора (по продольной оси сепаратора). Угол наклона нижнего края составляет около 0,2-2° к горизонтали. У центра нижний край первой пластины расположен над днищем сепаратора на высоте, составляющей 3-25% от глубины раствора в сепараторе. Вторая направляющая пластина прикреплена к сепаратору таким образом, что расстояние от ее нижнего края до днища сепаратора у центра пластины составляет 0,5-5% от глубины раствора во всем сепараторе. Верхний край второй направляющей пластины находится ниже поверхности раствора в сепараторе на высоте, составляющей до 10-20% от глубины раствора во всем сепараторе. Верхний край направляющих пластин может быть расположен, в основном, горизонтально или с наклоном, но при этом он поднимается от краев к центру сепаратора приблизительно под тем же самым углом, что и соответствующий нижний край пластины. Таким образом, щелевой сектор верхнего края поднимается по направлению к центру.

Если в направляющем элементе используется третья или четвертая пластина, то третья пластина должна быть установлена на высоте, при которой ее нижний край расположен на 5-15% выше нижнего края первой пластины и, соответственно, нижний край четвертой пластины расположен на 5-15% выше нижнего края второй пластины.

Возможно сочетание предлагаемых способа и устройства либо с перегородками, используемыми в предшествующем уровне техники, расположенными за направляющим элементом сепаратора (если смотреть в направлении потока), либо по меньшей мере с одним поворотным элементом.

- 2 006931

При использовании поворотных элементов обеспечивают относительно свободное протекание фаз, отделенных от дисперсной системы, вдоль продольной оси разделительной зоны, но неразделенную дисперсную систему перегораживают по меньшей мере одним перегораживающим поворотным элементом, установленным в разделительной зоне. Указанный поворотный элемент проходит прямо к боковым стенкам разделительной зоны. Предлагаемое устройство содержит по меньшей мере один поворотный элемент, расположенный в сепараторе (разделительной зоне) и выполненный по меньшей мере из двух пластинчатых частей, или поворотных пластин, которые расположены на различных высотах, по существу, перпендикулярно продольной оси сепаратора (в направлении потока раствора). В зоне, сформированной между поворотными пластинами, то есть в поворотном канале, направление потока дисперсной системы ориентировано почти вертикально, так как обеспечивается протекание дисперсной системы выше или ниже каждой поворотной пластины в поворотный канал. Благодаря по меньшей мере однократному изменению направления потока дисперсной системы в разделительной зоне улучшается разделение дисперсной системы на беспримесные слои раствора, расположенные выше и ниже дисперсной системы. Поворотный элемент может быть расположен на различных этапах экстракции, например, как в месте, где происходит фактическая экстракция, так и в любых разделительных зонах промывания и отгонки.

Протекание потока дисперсной системы в сепараторе непосредственно вперед предотвращено по меньшей мере однажды благодаря размещению по меньшей мере одного поворотного элемента, проходящего по разделительной зоне. Для того чтобы дисперсная система проходила мимо поворотного элемента, на первом этапе она должна быть прижата к пластинчатой части поворотного элемента и вытолкнута под нее в поворотный канал, образованный между пластинчатыми частями поворотного элемента. Обеспечивается подъем поверхности дисперсной системы из этого канала, так чтобы эта система могла перетекать поверх второй пластинчатой части поворотного элемента. На участке разделения для экстракции расположен по меньшей мере один поворотный элемент, но их количество может меняться, например, от 1 до 6. В одном поворотном элементе имеется по меньшей мере две пластинчатые части, но количество указанных частей также может меняться, например, от 2 до 6. Первая пластинчатая часть поворотного элемента и затем каждая вторая часть расположены, по существу, выше в разделительной зоне, чем соответственно вторая и каждая другая пластинчатая часть, расположенные за ними.

Первая пластинчатая часть, являющаяся частью поворотного элемента, т.е. первая поворотная пластина, расположена в разделительной зоне на уровне, на котором ее верхний край проходит над прослойкой дисперсной системы в фазу органического раствора. При протекании отделенных растворов и прослойки дисперсной системы между ними из загрузочного конца разделительной зоны к выпускному концу прослойка дисперсной системы прижимается к первой поворотной пластине. Положение поворотных пластин определяет необходимую толщину слоя органического раствора. Дисперсная система будет аккумулироваться в таких количествах, что благодаря тому, что она тяжелее отделенного органического раствора, она проникает через восходящий канал или каналы между поворотными пластинами к следующей части разделительной зоны, где толщина слоя отделенных растворов больше, чем в предыдущей части. Водный и органический растворы, уже отделенные в их собственные фазы, могут свободно протекать у поворотного элемента в следующую часть разделительной зоны, но дисперсная система должна собираться в слой достаточной толщины, прежде чем она сможет попасть в следующую часть разделительной зоны через поворотный элемент. Дисперсная система движется вперед, только когда разделительную зону загружают достаточно большим потоком. Чем больше сепаратор, тем больше необходимый поток. При плотной дисперсной системе достигается улучшенная степень отделения растворов, другими словами, объем увлеченной составляющей в каждом растворе уменьшается.

Первая поворотная пластина выполнена, в основном, сплошной, но имеет вертикальные щели на своем верхнем участке, которые обеспечивают равномерное сквозное прохождение потока органического раствора у поворотного элемента вдоль всей длины разделительной зоны. Первая поворотная пластина проходит выше поверхности органического раствора, так же как и щели на ее верхнем крае. Эти щели, проходящие вниз от верхнего края поворотной пластины, достигают глубины, равной максимуму половины толщины слоя отделенного органического раствора. На долю щелевой зоны приходится около 515% от полной высоты поворотной пластины. Нижний край первой поворотной пластины проходит к днищу разделительной зоны, но, однако, на такое расстояние от днища, что он находится внутри доминирующего слоя дисперсной системы. Расстояние от нижнего края до днища тем больше, чем дальше поворотный элемент находится от загрузочного конца разделительной зоны. На практике нижний край первой поворотной пластины находится от днища на расстоянии, которое составляет 12-50% от общей глубины раствора в разделительной зоне (сепараторе).

Вторая поворотная пластина поворотного элемента является пластиной того же типа, что и первая, т.е., в основном, сплошной. Нижний край второй поворотной пластины расположен значительно ниже нижнего края первой поворотной пластины, но, однако, с обеспечением пространства для беспрепятственного протекания отделенного водного раствора. Расстояние от нижнего края второй поворотной пластины до днища зависит от расположения поворотного элемента в разделительной зоне. Нижний край поворотной пластины тем выше расположен в разделительной зоне, чем дальше поворотный элемент находится от загрузочного конца разделительной зоны. На практике нижний край второй поворотной

- 3 006931 пластины находится на расстоянии от днища, которое составляет 5-35% от полной глубины раствора в разделительной зоне. Верхний край второй поворотной пластины расположен ниже поверхности органического раствора, при этом расстояние от верхнего края до поверхности органического раствора тем больше, чем дальше поворотный элемент расположен от загрузочного конца разделительной зоны. На практике верхний край второй поворотной пластины находится ниже поверхности раствора на расстоянии, которое составляет 12-35% от общей глубины раствора в разделительной зоне.

Равномерное распределение дисперсной системы в поворотном канале и равномерное вытекание из него происходят легче, если нижний конец первой поворотной пластины поворотного элемента также имеет щелевую зону, эквивалентную зоне на верхнем конце той же поворотной пластины. Подобным образом, предпочтительно верхний конец второй поворотной пластины имеет щелевую зону, а назначение щелей в этом случае также состоит в содействии равномерному распределению дисперсной системы в разделительной зоне. Если поворотный элемент состоит из нескольких поворотных пластин, то щелевые зоны расположены на верхнем и нижнем краях соответствующих пластин. Высота щелевых зон на нижнем крае первой поворотной пластины и на верхнем крае второй пластины составляет от 5 до 15% от высоты поворотной пластины.

Если поворотный элемент выполнен более чем из двух поворотных пластин, то зазор между днищем и нижним краем третьей поворотной пластины составляет на 0-30% больше, чем такой же зазор для первой поворотной пластины. Расстояние от третьей поворотной пластины до поверхности органического раствора составляет на 10-30% меньше, чем такое же расстояние от второй пластины. И зазор над днищем, и расстояние от поверхности органического раствора для четвертой поворотной пластины на 030% больше, чем для второй поворотной пластины.

Использование поворотного элемента уменьшает объем увлечения органического раствора в водный раствор, так что содержимое увлеченной составляющей в водном растворе, поступающем на отгонку, составляет меньше 10 промилле, по существу от 2 до 7 промилле. Например, при экстракции меди извлечение меди осуществляется электролизом в цепи электролиза. В процессе электролиза не допускается наличие органического раствора, и если раствор, проходящий электролиз, не будет достаточно чистым, он должен быть очищен, например, флотационной фильтрацией или фильтрацией под давлением. Применение поворотного элемента облегчает непосредственное направление раствора, создаваемого в процессе экстракции, на дополнительную обработку без отдельных этапов очистки.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить количество неразделенной дисперсной системы у хвостового конца разделительной зоны, так что она составляет не больше 10% от толщины потоков в разделительной зоне. Также возможно применение этого способа для регулирования толщины слоя органического раствора. Толщину слоя органического раствора регулируют постепенно в соответствии с количеством используемых поворотных элементов.

Предлагаемые способ и устройство предназначены, в частности, для выделения металлов, при этом выделяемым металлом является один из следующих металлов: медь, уран, кобальт, никель или цинк.

Ниже изобретение описано дополнительно с помощью прилагаемых чертежей, где фиг. 1 изображает разрез загрузочного конца предлагаемого сепаратора для жидкостной экстракции; фиг. 2 изображает вид сверху загрузочного конца сепаратора, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 изображает разрез сепаратора с установленными поворотными элементами;

фиг. 4 изображает вид сверху сепаратора, показанного на фиг. 3;

фиг. 5-7 изображают сепараторы, в которых установлены поворотные элементы.

Фиг. 1 и 2 изображают загрузочный конец 2 сепаратора (разделительной зоны) 1, боковые стенки 3 и 4 и днище 5. Разгрузочный конец сепаратора на чертеже не показан. В смесителе (на чертеже не показан) дисперсная система 6, состоящая из двух смешанных фаз, подается к загрузочному концу сепаратора через загрузочное соединение 7. В непосредственной близости от загрузочного конца расположен направляющий элемент 8, содержащий по меньшей мере две направляющие пластины 9 и 10. Направляющие пластины предпочтительно удерживаются у их края, направленного к боковым стенкам сепаратора. В центре эти пластины изогнуты к продольной оси сепаратора (направление потока). Предпочтительно пластины установлены У-образно.

На фиг. 1 показано, что верхний край 11 и нижний край 12 первой направляющей пластины имеют вертикальные щели, как и верхний край 13 второй направляющей пластины. Над прослойкой 14 дисперсной системы формируется слой 15 органического раствора, а под ней формируется слой 16 водного раствора. На чертеже также показано, что нижний край направляющей пластины опускается по направлению к центру и, соответственно, верхний край поднимается по направлению к центру.

Фиг. 3 и 4 показывают весь сепаратор 1, включая его тыльный конец 17. На фиг. 3 показано, что у переднего конца сепаратора растворы лишь немного разделены на собственные фазы, а доминирующей является прослойка дисперсной системы. Отделенные растворы выгружаются у тыльного конца сепаратора, где находится первый слив 18 для органического раствора, который расположен по направлению потока и в который по мере переполнения протекает поток органического раствора, затем направляющийся дальше из него. Водный раствор собирается в так называемом водном конце 19, к которому этот раствор протекает под сливом для органического раствора.

- 4 006931

В сепараторе, в соответствии с данным изобретением содержащем направляющие элементы, могут быть установлены, как показано на фиг. 3 и 4, поворотные элементы 20, в этом случае три. Каждый поворотный элемент состоит из двух поворотных пластин 21 и 22 и поворотного канала 23, образованного между ними. Поворотные пластины установлены в сепараторе поперек его продольной оси (направлению потока). Участки поворотных пластин с вертикальными щелями показаны в боковой проекции пунктирной линией, остальные части пластин показаны сплошными линиями. Таким образом, верхняя часть 24 первой поворотной пластины 21, а также ее нижняя часть 25 и верхняя часть 26 второй поворотной пластины имеют вертикальные щели. Расположение поворотного элемента в сепараторе может быть задано в зависимости от требований. Использование поворотных элементов позволяет сохранять толстую прослойку дисперсной системы в переднем конце разделительной зоны, которая активизирует оптимальное капельное разделение. Таким образом, преимущество в данном случае заключается в том, что толщина прослойки дисперсной системы, по меньшей мере, в первой трети пространства разделения составляет приблизительно 75% от глубины раствора и постепенно уменьшается, так что толщина оставшейся неразделенной дисперсной системы у хвостового конца разделительной зоны является минимальной.

Фиг. 3 показывает, что расстояние между поворотными пластинами может изменяться, так что в направлении потока расстояние между ними становится меньше. Расстояние между пластинами рассчитано так, что скорость потока дисперсной системы в расположенном между ними поворотном канале составляет порядка 0,05-0,4 м/с. Вертикальные щели верхней части первой поворотной пластины имеют одинаковые размеры по поперечному сечению сепаратора, так что диапазон скоростей потока органической фазы, протекающей через них, составляет 0,1-0,6 м/с.

Сечение сепаратора, показанное на фиг. 4, имеет прямоугольную форму, но данный вариант выполнения не является ограничительным, и сепаратор может быть выполнен, если потребуется, с сечением либо в форме квадрата, либо в форме трапеции, которая сужается или расширяется к тыльному концу либо сужается или расширяется по обеим сторонам 3 и 4 или только по одной стороне. При выполнении сепаратора с сечением в форме трапеции, которая сужается к тыльному концу, дисперсная система сжимается еще и в третьем направлении дополнительно к продольному сжатию и сжатию в направлении снизу вверх.

Фиг. 5 изображает пример установленного в сепараторе 27 одного поворотного элемента 28, содержащего две поворотные пластины 29 и 30. Первая поворотная пластина 29 проходит над поверхностью 31 органического раствора. Для упрощения чертежа участок пластины, имеющий вертикальные щели, отдельно не показан. Если смотреть в направлении потока, за верхней частью каждой поворотной пластины расположены отражательные пластины 32 и 33, образованные вертикальными плоскими полосами и размещенные между зазорами в верхней части поворотной пластины. Отражательные пластины выполнены в виде обращенного вниз гребня, при этом их верхний край закреплен. Расстояние от отражательных пластин до поворотной пластины в 2-3 раза превышает ширину щели в поворотной пластине. Между полосами выполнены вертикальные проточные каналы шириной, значительно превышающей ширину самих полос. Таким способом можно замедлить и выровнять поток, входящий в расширение сепаратора, что способствует улучшению разделяющих свойств сепаратора. Высоту отражательных пластин можно менять.

На фиг. 6 представлен упрощенный вид сепаратора 34, в котором установлен один поворотный элемент 35, состоящий в данном случае из четырех поворотных пластин 36, 37, 38 и 39. Перед верхней частью первой и последней поворотных пластин также расположены отражательные пластины 40 и 41. В примере, показанном на этом чертеже, поток дисперсной системы протекает через три поворотных канала 42, 43 и 44, в которых он ориентирован почти вертикально, или в восходящем, или в нисходящем направлении. Вертикально ориентированные потоки являются великолепным средством отделения растворов друг от друга.

На фиг. 7 показан пример сепаратора 45 только с одним поворотным элементом 46, который образован двумя поворотными пластинами 47 и 48. В этом случае поворотные пластины расположены скорее под углом, чем вертикально, но прослойка дисперсной системы, движущаяся вперед в поворотном канале 49, тем не менее, в действительности поднимается вертикально между поворотными пластинами. Поворотные пластины могут таким образом быть расположены под углом от 50 и 90° к горизонтали. Пластины могут быть наклонены или к загрузочному концу сепаратора, как показано на фиг. 7, или к его тыльному концу. Наклон, показанный на фиг. 7, является более предпочтительным вариантом, чем другой из указанных. Очевидным является использование наклонных поворотных элементов при обработке плохо разделяемых растворов.

Пример 1.

В испытании использовали сепаратор, имеющий трапецеидальную форму с односторонним сужением. Во время этого испытания измеряли производительность и эффективность сепаратора и одновременно отслеживали равномерность потока дисперсной системы, а также аккумуляцию дисперсной системы напротив поворотного элемента. Ширина загрузочного конца сепаратора составляла 1250 мм, а ширина разгрузочного конца - 915 мм. Длина сепаратора составляла 620 мм, а эффективная глубина раствора была равна 1500 мм.

- 5 006931

В соответствии с данным изобретением сепаратор был оборудован симметричным У-образным направляющим элементом и поворотным элементом. Расстояние от верхней части первой пластины направляющего элемента до загрузочного конца составляло 165 мм. Расстояние от первой пластины направляющего элемента до загрузочного конца у боковых стенок сепаратора составляло 20 мм. Первая поворотная пластина поворотного элемента располагалась на расстоянии 410 мм от загрузочного конца сепаратора. Поворотный элемент был расположен вертикально и проходил от одной стороны сепаратора к другой его стороне. Ширина сепаратора у поворотного элемента составляла 1000 мм. Поворотные пластины были установлены на расстоянии 33 мм друг от друга с образованием между ними поворотного канала.

Первая поворотная пластина находилась на расстоянии 340 мм от днища сепаратора, а вторая - на расстоянии 70 мм. Первая поворотная пластина была установлена в сепараторе на высоте, где ее верхний край был на 80 мм выше слоя органического раствора. Верхняя часть первой поворотной пластины имела щелевую зону, в которой было выполнено порядка 40 вертикальных щелей шириной около 3 мм. Высота щелевой зоны составляла 130 мм. Верхний край второй поворотной пластины имел щелевую зону, соответствующую щелевым зонам на верхнем и нижнем краях первой пластины. Кроме того, за верхним краем второй поворотной пластины (если смотреть в направлении потока) была расположена отражательная пластина, выполненная из вертикальных пластин шириной 12 мм, центр которых находился у места расположения щелей щелевой зоны второй поворотной пластины. Отражательная пластина находилась на расстоянии 5 мм от поворотной пластины.

В сепаратор загружали дисперсную систему со скоростью 10 м³/ч. Дисперсная система состояла из разбавленного раствора сернокислой меди с рН 1,4 и раствора керосина, в который был примешан экстрагент меди типа Ьубтохуош1хе, составлявший 33% объема. Раствор керосина проявлялся в виде капель в водном растворе, при этом коэффициент загрузки объемных потоков равнялся 1,0. Температура сепаратора составляла 25°С.

Измерения показали, что в передней части сепаратора дисперсная система двигалась вперед в виде фронта равномерного потока и аккумулировалась в слой толщиной 1070 мм перед первой поворотной пластиной. Дисперсная система равномерно протекала в поворотный канал между поворотными перегородками и из них в следующую зону сепаратора, где дисперсная система оседала в слой толщиной 560 мм. Толщина слоя отделенного органического раствора перед поворотным элементом составляла 40 мм, а за ним - 120 мм. Было установлено, что для того, чтобы дисперсная система достигала щелевой зоны первой поворотной пластины и выгружалась из нее в поворотный канал, требовалась большая загрузка дисперсной системы.

Проведенные измерения показали, что количество органического раствора в водном растворе составляло лишь 4 промилле, а количество водного раствора в органическом растворе составляло 130 промилле. Количество водного раствора в органическом растворе показало хороший результат при высоком уровне загрузки дисперсной системы в сепаратор, составлявшем около 14,9 м³/м²ч. Такая загрузка приблизительно в 3 раза превышает загрузку, возможную в известных сепараторах.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Сепаратор (1) для разделения фаз дисперсной системы, образованной из водного раствора и органического раствора при извлечении металлов, содержащий загрузочный конец (2), боковые стенки (3, 4), тыльный конец (17) и днище (5), отличающийся тем, что в загрузочном конце (2) сепаратора установлен направляющий элемент (8), состоящий по меньшей мере из двух изогнутых направляющих пластин (9, 10), расположенных на разных высотах относительно днища, при этом наружные концы направляющих пластин проходят к боковым стенкам сепаратора, а центральная часть каждой направляющей пластины выступает за пределы ее наружных концов в направлении потока в сепараторе.
2. Сепаратор по п.1, отличающийся тем, что направляющие пластины имеют Υ-образную форму, если смотреть сверху.
3. Сепаратор по п.1 или 2, отличающийся тем, что нижний край направляющих пластин наклонен вниз от боковых стенок сепаратора к центру под углом 0,2-2°.
4. Сепаратор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что верхний край направляющих пластин наклонен вверх от боковых стенок сепаратора к центру под углом 0,2-2°.
5. Сепаратор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что, в основном, сплошная первая направляющая пластина (9) на своем верхнем (11) и нижнем (12) краях имеет вертикальные щели.
6. Сепаратор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что вертикальные щели на верхнем и нижнем краях (11, 12) первой направляющей пластины составляют 3-15% от всей высоты пластины.
7. Сепаратор по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что середина нижнего края (12) первой направляющей пластины расположена на высоте, составляющей 3-25% от полной глубины раствора в сепараторе.
8. Сепаратор по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что, в основном, сплошная вторая направляющая пластина (10) на своем верхнем крае (13) имеет вертикальные щели.

- 6 006931
9. Сепаратор по любому из пп.1-4 или 8, отличающийся тем, что высота вертикальных щелей на верхнем крае (13) второй направляющей пластины составляет 3-15% от всей высоты пластины.
10. Сепаратор по любому из пп.1-4, 8 или 9, отличающийся тем, что расстояние от второй направляющей пластины до днища у центра пластины составляет 0,5-5% от глубины раствора в сепараторе.
11. Сепаратор по любому из пп.1-4 или 8-10, отличающийся тем, что верхний край второй направляющей пластины расположен ниже поверхности раствора в сепараторе на глубине, составляющей 1020% от глубины раствора в сепараторе.
12. Сепаратор (1) для разделения фаз дисперсной системы, образованной из водного раствора и органического раствора при извлечении металлов, содержащий загрузочный конец (2), боковые стенки (3, 4), тыльный конец (17) и днище (5), отличающийся тем, что в загрузочном конце (2) сепаратора установлен направляющий элемент (8), состоящий по меньшей мере из двух изогнутых направляющих пластин (9, 10), расположенных на разных высотах относительно днища, причем наружные концы направляющих пластин проходят к боковым стенкам сепаратора, а центральная часть каждой направляющей пластины выступает за пределы ее наружных концов в направлении потока в сепараторе, при этом в разделительной зоне сепаратор содержит по меньшей мере один поворотный элемент (20), состоящий по меньшей мере из двух пластин (21, 22) для изменения направления потока дисперсной системы, расположенных на разных высотах относительно днища и проходящих от одной боковой стенки к другой поперечно продольной оси сепаратора.
13. Сепаратор по п.12, отличающийся тем, что количество поворотных элементов составляет 1-6.
14. Сепаратор по п.12 или 13, отличающийся тем, что количество пластин в поворотном элементе составляет 2-6.
15. Сепаратор по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что первая пластина поворотного элемента и затем каждая вторая его пластина расположены выше соответственно второй и каждой другой пластины, расположенной за ними.
16. Сепаратор по любому из пп.12-15, отличающийся тем, что верхний край первой пластины поворотного элемента расположен над поверхностью жидкости в сепараторе.
17. Сепаратор по любому из пп.12-16, отличающийся тем, что расстояние от нижнего края первой пластины поворотного элемента до днища сепаратора составляет 12-50% от глубины раствора в сепараторе.
18. Сепаратор по любому из пп.12-17, отличающийся тем, что пластины поворотного элемента на виде спереди, в основном, являются сплошными.
19. Сепаратор по любому из пп.12-18, отличающийся тем, что верхний край (24) первой пластины поворотного элемента имеет вертикальные щели длиной, составляющей 5-15% от высоты этой пластины.
20. Сепаратор по любому из пп.12-19, отличающийся тем, что нижний край (25) первой пластины поворотного элемента и затем нижний край каждой второй пластины поворотного элемента имеют вертикальные щели длиной, составляющей 5-15% от высоты этой пластины.
21. Сепаратор по любому из пп.12-14 или 18, отличающийся тем, что верхний край второй пластины поворотного элемента и затем верхний край каждой следующей пластины поворотного элемента имеют вертикальные щели длиной, составляющей 5-15% от высоты этой пластины.
22. Сепаратор по любому из пп.12-14, 18 или 21, отличающийся тем, что расстояние от нижнего края второй пластины поворотного элемента до днища сепаратора составляет 5-35% от глубины раствора в сепараторе.
23. Сепаратор по любому из пп.12-14, 18 или 19-22, отличающийся тем, что верхний край второй пластины поворотного элемента расположен ниже поверхности раствора на расстоянии, составляющем 12-35% от глубины раствора в сепараторе.
24. Сепаратор по любому из пп.12-23, отличающийся тем, что пластины поворотного элемента расположены в сепараторе под углом 50-90° к горизонтали.
25. Способ разделения фаз дисперсной системы, образованной водным раствором и органическим раствором, при извлечении металлов в процессе жидкостной экстракции, в котором подают дисперсную систему в сепаратор для разделения фаз дисперсной системы по любому из пп.1-24, а разделенные фазы выводят для дальнейшего использования.