RU2344185C2 - Device for cementing gallium with aluminium gallama - Google Patents
Device for cementing gallium with aluminium gallama Download PDFInfo
- Publication number
- RU2344185C2 RU2344185C2 RU2007109736/02A RU2007109736A RU2344185C2 RU 2344185 C2 RU2344185 C2 RU 2344185C2 RU 2007109736/02 A RU2007109736/02 A RU 2007109736/02A RU 2007109736 A RU2007109736 A RU 2007109736A RU 2344185 C2 RU2344185 C2 RU 2344185C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blades
- shaft
- holes
- gallium
- aluminum
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для выделения галлия из растворов щелочных электрохимическим восстановлением на жидком металле или сплаве.The invention relates to devices for the separation of gallium from alkaline solutions by electrochemical reduction on a liquid metal or alloy.
Известен способ извлечения галлия из растворов алюмината натрия цементацией галламой алюминия с регулированным введением алюминия в галламу одновременно с цементацией (Патент СССР №1648253, МПК С22В 58/00, заявл. 09.04.87, опубл. 07.05.91). Обедненная галлама обогащается гранулированным алюминием, который вводится под поверхность находящегося на дне цементатора сплава. Всплыванию гранул препятствуют с помощью полиэтиленового сита. Недостатком способа является присутствие в галламе упомянутого полиэтиленового сита, которое препятствует нормальному перемешиванию галламы, фазовому обмену между галламой и раствором, и как следствие, тормозит процесс цементации галлия, повышая удельный расход алюминия.A known method of extracting gallium from solutions of sodium aluminate by gallam aluminum cementation with controlled introduction of aluminum into gallam simultaneously with cementation (USSR Patent No. 1648253, IPC С22В 58/00, application 09.04.87, publ. 07.05.91). Depleted gallam is enriched with granular aluminum, which is introduced under the surface of the alloy located at the bottom of the cementer. Floating of granules is prevented by means of a polyethylene sieve. The disadvantage of this method is the presence in the gallam of the mentioned polyethylene sieve, which interferes with the normal mixing of the gallam, the phase exchange between the gallam and the solution, and as a result, inhibits the cementation of gallium, increasing the specific consumption of aluminum.
Известно устройство для цементации металлов из растворов на металлическом расплаве (А.с. №361211 МПК С22В 58/00, заявл. 13.08.70, опубл. 07.12.72). Для подпитки галламы алюминием используют алюминиевый стержень и с помощью механизма подачи вводят его в галлий. Недостатком способа является ограниченность регулирования содержания алюминия в галламе, так как лимитирующим фактором здесь выступает скорость спонтанного растворения части стержня, погруженного в галламу, и сложность замены израсходованного стержня на новый. По этой причине устройство не нашло практического применения.A device for cementing metals from solutions in a metal melt is known (A.S. No. 361211 IPC С22В 58/00, application form 13.08.70, publ. 07.12.72). To replenish gallam with aluminum, an aluminum rod is used and, using a feed mechanism, it is introduced into gallium. The disadvantage of this method is the limited regulation of the aluminum content in gallam, since the limiting factor here is the speed of spontaneous dissolution of the part of the rod immersed in gallam, and the difficulty of replacing the spent rod with a new one. For this reason, the device has not found practical application.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является устройство для цементации галлия из алюминатных растворов галламой алюминия (Гусарова Т.Д., Шалавина Е.Л., Пономарев В.Д. Об электродных потенциалах в системе галлий - алюминий. В кн.: Извлечение галлия, ванадия скандия из продуктов глиноземного производства.- Наука АН КазССР, Алма-Ата, 1967, с.25). Известное устройство представляет собой реактор с цилиндрическим корпусом и плоским горизонтальным дном, снабженный мешалкой. Процесс приготовления галламы и цементации ведется одновременно при перемешивании, с периодическим добавлением алюминия в галламу в виде гранул через слой раствора. При промышленной реализации, когда высота слоя раствора достигает 1,5 м, возникают существенные трудности с подпиткой галламы алюминием. Только часть гранул под действием силы тяжести достигают дна реактора и попадают в галламу. Значительное количество гранул оказывается на поверхности раствора и растворяются бесполезно, что приводит к увеличению удельного расхода алюминия на восстановление галлия.Closest to the claimed technical solution (prototype) is a device for cementing gallium from aluminate solutions with aluminum gallama (Gusarova T.D., Shalavina E.L., Ponomarev V.D. On electrode potentials in the gallium - aluminum system. In the book: Extraction of gallium, vanadium scandium from products of alumina production. - Science of the Academy of Sciences of the Kazakh SSR, Alma-Ata, 1967, p.25). The known device is a reactor with a cylindrical body and a flat horizontal bottom, equipped with a stirrer. The process of preparing gallam and cementation is carried out simultaneously with stirring, with the periodic addition of aluminum to gallam in the form of granules through a layer of solution. In industrial implementation, when the height of the solution layer reaches 1.5 m, there are significant difficulties with feeding gallam to aluminum. Only part of the granules under the influence of gravity reach the bottom of the reactor and fall into gallam. A significant amount of granules appears on the surface of the solution and dissolves uselessly, which leads to an increase in the specific consumption of aluminum for gallium reduction.
Задачей изобретения является снижение удельного расхода гранулированного алюминия при цементации галлия галламой алюминия из щелочных растворов в аппарате, включающем цилиндрическую емкость с плоским днищем и перемешивающее устройство, состоящее из привода, вертикального вала и лопастей, закрепленных на одном уровне.The objective of the invention is to reduce the specific consumption of granular aluminum during the cementation of gallium by gallam of aluminum from alkaline solutions in an apparatus comprising a cylindrical container with a flat bottom and a mixing device consisting of a drive, a vertical shaft and blades fixed at the same level.
Использование изобретения позволит сэкономить до 2 кг гранулированного алюминия высокой чистоты при восстановлении каждого килограмма галлия.Using the invention will save up to 2 kg of granular aluminum of high purity during the recovery of each kilogram of gallium.
Технический результат достигается тем, что в аппарате для цементации галлия галламой алюминия из щелочных растворов, включающем цилиндрическую емкость с плоским днищем, перемешивающее устройство, состоящее из привода и вертикального вала с лопастями, вертикальный вал и лопасти выполнены пустотелыми и сообщаются между собой внутренними полостями, при этом лопасти открыты с торцов, а в стенках вала и/или лопастей имеются отверстия, а вертикальный вал имеет загрузочную воронку для загрузки гранул алюминия.The technical result is achieved by the fact that in the apparatus for cementing gallium with gallam of aluminum from alkaline solutions, including a cylindrical container with a flat bottom, a mixing device consisting of a drive and a vertical shaft with blades, the vertical shaft and blades are hollow and communicate with each other by internal cavities, with this blade is open from the ends, and in the walls of the shaft and / or blades there are holes, and the vertical shaft has a loading funnel for loading aluminum granules.
Суммарная площадь сечения отверстий в стенке вала в 2-4 раза меньше площади внутреннего сечения вала.The total cross-sectional area of the holes in the shaft wall is 2-4 times less than the internal cross-sectional area of the shaft.
Суммарная площадь сечения отверстий в стенке каждой из лопастей в 2-4 раза меньше площади ее внутреннего сечения.The total cross-sectional area of the holes in the wall of each of the blades is 2-4 times smaller than the area of its internal section.
Суммарная площадь сечения отверстий в стенках каждой из лопастей в (к-1)/к раз меньше площади суммарной площади отверстий в стенке вала, где к - число лопастей на валу.The total cross-sectional area of the holes in the walls of each of the blades is (k-1) / k times smaller than the total area of the holes in the wall of the shaft, where k is the number of blades on the shaft.
Максимальную высоту расположения отверстий в стенке вала над днищем определяют по формулеThe maximum height of the location of the holes in the shaft wall above the bottom is determined by the formula
где Н - высота отверстия в стенке вала над днищем, м;where H is the height of the hole in the wall of the shaft above the bottom, m;
g - ускорение свободного падения, м/с2;g is the acceleration of gravity, m / s 2 ;
D - размах лопастей мешалки, м;D is the swing of the stirrer blades, m;
n - частота вращения вала, об/мин.n - shaft rotation frequency, rpm
На чертеже схематически показан аппарат для цементации галлия галламой алюминия.The drawing schematically shows an apparatus for cementing gallium with gallam of aluminum.
Аппарат включает цилиндрическую емкость 1 с плоским днищем 2, перемешивающее устройство 3, состоящее из привода 4, пустотелых и сообщающихся между собой трубчатого вала 5 и лопастей 6. На верхнем конце трубчатого вала мешалки закреплена воронка 7 для загрузки алюминиевых гранул. В стенке трубчатого вала и пустотелых лопастей выполнено по одному или более отверстий 8 и 9 соответственно. В качестве вариантов отверстия могут быть выполнены в стенках только вала 5 или только лопастей 6, или одновременно в стенках обеих этих деталей.The apparatus includes a cylindrical tank 1 with a flat bottom 2, a mixing device 3, consisting of a drive 4, hollow and interconnected tubular shaft 5 and blades 6. At the upper end of the tubular shaft of the mixer, a funnel 7 for loading aluminum granules is fixed. In the wall of the tubular shaft and hollow blades, one or more holes 8 and 9 are made, respectively. Alternatively, the holes can be made in the walls of only the shaft 5 or only the blades 6, or simultaneously in the walls of both of these parts.
Воронка 7, трубчатый вал 5 и пустотелые лопасти 6 перемешивающего устройства 3 в совокупности представляют собой загрузочный тракт для гранулированного алюминия и одновременно являются мешалкой. Лопасти 6 могут иметь различную форму и круглое или иное сечение, обеспечивающие, с одной стороны, свободное прохождение внутри лопастей гранул алюминия, а с другой - наилучшее перемешивание раствора. Кроме того, лопасти могут быть дополнены специальными гидродинамическими элементами, например закрылками. В каждом конкретном случае гидродинамическая форма лопастей определяется физико-механическими свойствами раствора.The funnel 7, the tubular shaft 5 and the hollow blades 6 of the mixing device 3 together represent a loading path for granular aluminum and at the same time are a mixer. The blades 6 may have a different shape and a round or other cross-section, providing, on the one hand, the free passage inside the blades of aluminum granules, and on the other - the best mixing of the solution. In addition, the blades can be supplemented with special hydrodynamic elements, such as flaps. In each case, the hydrodynamic shape of the blades is determined by the physicomechanical properties of the solution.
Работа аппарата осуществляется следующим образом.The operation of the apparatus is as follows.
Емкость 1 аппарата заполняется щелочным галлийсодержащим раствором, потом заливается некоторое количество галлия и включается перемешивающее устройство 3. Раствор, затекший в полости мешалки, выбрасывается в емкость 1 через открытые наружные концы лопастей, так как пустотелое перемешивающее устройство по принципу действия аналогично рабочему колесу центробежного насоса.The tank 1 of the apparatus is filled with an alkaline gallium-containing solution, then a certain amount of gallium is poured and the mixing device 3 is turned on. The solution that has flowed into the cavity of the mixer is discharged into the tank 1 through the open outer ends of the blades, since the hollow mixing device is similar in principle to the impeller of a centrifugal pump.
Через воронку 7 в полый вал вращающейся мешалки вводится гранулированный алюминий. Гранулы падают в нижний конец вала 5, далее попадают в лопасти 6 и под действием центробежной силы целенаправленно вбрасываются в галлий. После этого гранулы растворяются в жидком металле и образуют галламу, на поверхности которой происходит процесс цементации. Проходя по трубчатому валу 5 и лопастям 6, гранулы минуют слой турбулентно перемешиваемого в емкости 1 раствора, поэтому вероятность их контакта с галлием значительно повышается. Минимальное время взаимодействия их со щелочью обеспечивает растворение оксидной пленки на поверхности алюминия, после чего гранулы легко смачиваются жидким галлием и теряют способность отрыва от галламы.Through a funnel 7, granular aluminum is introduced into the hollow shaft of the rotating mixer. Granules fall to the lower end of the shaft 5, then fall into the blades 6 and, under the action of centrifugal force, are purposefully thrown into gallium. After this, the granules dissolve in the liquid metal and form a gallam, on the surface of which a cementation process takes place. Passing through the tubular shaft 5 and blades 6, the granules pass the layer of solution turbulently mixed in the tank 1, therefore, the probability of their contact with gallium is significantly increased. The minimum time of their interaction with alkali provides the dissolution of the oxide film on the surface of aluminum, after which the granules are easily wetted with liquid gallium and lose the ability to detach from gallam.
Проходя через полости мешалки, гранулы взаимодействуют с щелочной влагой раствора на стенках загрузочного тракта с образованием малорастворимого гидроксида алюминия. Гидроксид отлагается на внутренних стенках и с течением времени может сужать внутреннее проходное сечение нижней части вала 5 и лопастей 6.Passing through the cavity of the mixer, the granules interact with the alkaline moisture of the solution on the walls of the loading path with the formation of poorly soluble aluminum hydroxide. Hydroxide is deposited on the inner walls and, over time, can narrow the inner bore of the lower part of the shaft 5 and blades 6.
Поскольку в предлагаемом устройстве в стенках вала 5 и/или лопастей 6 выполнены отверстия 8 и 9, то через эти отверстия щелочной раствор из емкости всасывается в полость мешалки и постоянно омывает ее внутренние стенки. Таким образом, происходит циркуляция раствора, которая предупреждает образование гидроксида алюминия. Попутное движение внутри мешалки раствора и гранул благоприятно с позиций транспортировки алюминия, но для того чтобы циркуляция раствора была оптимальной, суммарная площадь выполненных отверстий 8 меньше площади внутреннего сечения вала 5 в 2-4 раза. Из этих же соображений суммарная площадь отверстий 9 в стенке каждой из лопастей 6 в 2-4 раза меньше площади ее внутреннего сечения.Since the proposed device has openings 8 and 9 in the walls of the shaft 5 and / or blades 6, through these openings the alkaline solution from the tank is sucked into the cavity of the mixer and constantly washes its internal walls. Thus, the solution circulates, which prevents the formation of aluminum hydroxide. The passing movement inside the mixer of the solution and granules is favorable from the standpoint of transporting aluminum, but in order for the circulation of the solution to be optimal, the total area of the holes 8 is less than 2-4 times smaller than the internal cross-section of the shaft 5. For the same reasons, the total area of the holes 9 in the wall of each of the blades 6 is 2-4 times smaller than the area of its internal section.
На практике установлено, что для бесперебойного прохождения гранул алюминия, средний размер которых составляет около 14 мм, через полый вал 5 внутренний диаметр последнего должен быть не менее 20 мм. Таким же должен быть и минимальный внутренний поперечник лопастей 6. Поскольку мешалка имеет не менее двух (в общем случае к) лопастей, то общий оптимальный поток омывающего раствора внутри лопастей должен быть в к раз больше, чем в валу. Поэтому отверстия 9 могут быть выполнены также в стенках лопастей. Для того чтобы циркуляционный поток в каждой из лопастей 6 был равен потоку внутри вала 5, необходимо, чтобы суммарная площадь отверстий 9 в стенках каждой из лопастей в (к-1)/к раз меньше площади суммарной площади отверстий 8 в стенке вала 5.In practice, it was found that for uninterrupted passage of aluminum granules, the average size of which is about 14 mm, through the hollow shaft 5, the inner diameter of the latter should be at least 20 mm. The same should be the minimum inner diameter of the blades 6. Since the stirrer has at least two (generally k) blades, the total optimal flow of the washing solution inside the blades should be k times larger than in the shaft. Therefore, the holes 9 can also be made in the walls of the blades. In order for the circulation flow in each of the blades 6 to be equal to the flow inside the shaft 5, it is necessary that the total area of the holes 9 in the walls of each of the blades is (k-1) / k times smaller than the total area of the holes 8 in the wall of the shaft 5.
Для оптимальной работы аппарата необходимо, чтобы скорость вращения мешалки обеспечивала циркуляцию раствора, но не допускала нежелательного просачивания воздуха (окислителя) через мешалку в объем раствора и к поверхности галламы (в зону восстановительного процесса). С этой целью высота отверстия в стенке вала над днищем определяют по вышеприведенной формуле.For optimal operation of the apparatus, it is necessary that the speed of rotation of the mixer ensures the circulation of the solution, but does not allow undesirable leakage of air (oxidizer) through the mixer into the volume of the solution and to the surface of the gallam (into the zone of the recovery process). To this end, the height of the hole in the wall of the shaft above the bottom is determined by the above formula.
В том случае, когда процесс цементации проводится при температуре менее 35-40°С, испарение раствора и, следовательно, щелочное увлажнение стенок загрузочного тракта мало, целесообразно выполнение отверстий 9 для циркуляции только в лопастях 6.In the case when the cementation process is carried out at a temperature of less than 35-40 ° C, the evaporation of the solution and, therefore, alkaline moistening of the walls of the loading path is small, it is advisable to make holes 9 for circulation only in the blades 6.
Claims (5)
где Н - максимальная высота расположения отверстия в стенке вала над днищем, м;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
D - размах лопастей мешалки, м;
n - частота вращения вала, об/мин. 5. The apparatus according to claim 1, characterized in that the maximum height of the holes in the shaft wall above the bottom is determined by the formula
where H is the maximum height of the hole in the wall of the shaft above the bottom, m;
g is the acceleration of gravity, m / s 2 ;
D is the swing of the stirrer blades, m;
n - shaft rotation frequency, rpm
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007109736/02A RU2344185C2 (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | Device for cementing gallium with aluminium gallama |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007109736/02A RU2344185C2 (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | Device for cementing gallium with aluminium gallama |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007109736A RU2007109736A (en) | 2008-09-20 |
| RU2344185C2 true RU2344185C2 (en) | 2009-01-20 |
Family
ID=39867755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007109736/02A RU2344185C2 (en) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | Device for cementing gallium with aluminium gallama |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2344185C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011147868A1 (en) | 2010-05-25 | 2011-12-01 | Forrest, George Arthur | Cementation cell for the extraction of metals from a solution |
-
2007
- 2007-03-12 RU RU2007109736/02A patent/RU2344185C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГУСАРОВА Т.Д. и др. Об электродных потенциалах в системе галлий - алюминий. В кн.: Извлечение галлия, ванадия и скандия из продуктов глиноземного производства. - Наука АН КазССР, Алма-Ата, 1967, с.25. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011147868A1 (en) | 2010-05-25 | 2011-12-01 | Forrest, George Arthur | Cementation cell for the extraction of metals from a solution |
| BE1019348A5 (en) * | 2010-05-25 | 2012-06-05 | Forrest George Arthur | CEMENT CELL. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007109736A (en) | 2008-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2695695C2 (en) | Device for refining molten aluminum alloys | |
| JPS60215720A (en) | Treatment of liquid | |
| CN204073920U (en) | The molten medicine agitating device of water treatment | |
| RU2344185C2 (en) | Device for cementing gallium with aluminium gallama | |
| AU747623B2 (en) | Injector for gas treatment of molten metals | |
| JP5393478B2 (en) | Manufacture of high strength, low salt sodium hypochlorite bleach | |
| JP2666206B2 (en) | Slaked lime aqueous solution production equipment | |
| JPH06296980A (en) | Aqueous slaked lime solution producing device | |
| CN104480498A (en) | Molten salt electrolysis cathode educt separating method and device | |
| JP6119954B2 (en) | Hot metal desulfurization treatment method | |
| CN207769583U (en) | A kind of concentration agitating device being used to prepare Omeprazole | |
| JP7130480B2 (en) | Reactor | |
| CN202730202U (en) | Leaching tank | |
| CN211837855U (en) | Reation kettle agitating unit for pharmacy | |
| CN106272966B (en) | Blender for building | |
| JP4403003B2 (en) | Method and apparatus for dissolving and supplying low-solubility drug | |
| JP3679903B2 (en) | Powder suspension equipment | |
| CN110280041A (en) | A kind of thickener | |
| CN116173873B (en) | Alkali residue treatment homogenizing and stirring device | |
| JP3689073B2 (en) | Nuclear fuel reprocessing stirring powder dissolver | |
| US1307329A (en) | Apparatus eor treating solid-bearing solutions | |
| RU2736620C2 (en) | Electrolysis cell for extraction of bismuth from lead alloy in electrolyte of sodium hydroxide | |
| TWI566827B (en) | Crystallization reaction device | |
| CN211244622U (en) | Honey refining machine with defoaming device | |
| CN106917107B (en) | A kind of device for the fluorine removal in zinc waste electrolyte |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100313 |