RU2530941C1 - Method of regulating process of classification of solid material in vertical flow with pulsating agitation - Google Patents
Method of regulating process of classification of solid material in vertical flow with pulsating agitation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2530941C1 RU2530941C1 RU2013118369/03A RU2013118369A RU2530941C1 RU 2530941 C1 RU2530941 C1 RU 2530941C1 RU 2013118369/03 A RU2013118369/03 A RU 2013118369/03A RU 2013118369 A RU2013118369 A RU 2013118369A RU 2530941 C1 RU2530941 C1 RU 2530941C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sands
- classification
- sand
- washing
- washing solution
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Separation Of Solids By Using Liquids Or Pneumatic Power (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидрометаллургической переработки рудных измельченных материалов, содержащих ценные радиоактивные, редкоземельные, цветные и редкие металлы.The invention relates to the field of hydrometallurgical processing of ground ore materials containing valuable radioactive, rare earth, non-ferrous and rare metals.
Известен способ регулирования процесса гидравлической классификации пульпы (авторское свидетельство СССР №719693, МПК В03В 13/00), в котором с целью точности регулирования измеряют содержание крупных и мелких фракций в зоне классификации и в зависимости от найденной величины совместно регулируют подачу дополнительной воды и скорость восходящего потока жидкости в камере классификации.A known method of regulating the process of hydraulic classification of pulp (USSR author's certificate No. 719693, IPC
Недостаток известного способа состоит в том, что он предназначен лишь для регулирования процесса классификации и не может быть использован для управления процессом отмывки растворимых веществ от песков и других крупнозернистых материалов.The disadvantage of this method is that it is intended only to regulate the classification process and cannot be used to control the washing process of soluble substances from sand and other coarse-grained materials.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ регулирования процесса гидравлической классификации (авторское свидетельство СССР №906090, МПК В03В 13/00) в вертикальном потоке с пульсационным перемешиванием, в котором одновременно осуществляется управление процессами классификации твердого материала на пески и шламы и отмывки растворимого вещества от песков. Накапливание и поддерживание плотного слоя песков в нижней части вертикального потока обеспечивает достаточно высокую эффективность отмывки растворимых веществ от песков.The closest in its technical essence and the achieved effect to the proposed one is a method for regulating the hydraulic classification process (USSR author's certificate No. 906090, IPC
Недостаток известного способа состоит в том, что он характеризуется значительной сложностью, поскольку требует установки датчиков - системы электродов - по всей высоте рабочей зоны вертикального потока с интервалом 1 м, использования, как правило, дорогостоящего автоматического прибора для измерения во влаге промытых песков концентрации растворимого вещества в малых количествах (до 0,0005-0,001 г/л), что не всегда осуществимо на практике. Способ также требует применения экстремального регулятора - электронно-вычислительной машины. Недостаток известного способа состоит еще и в том, что вследствие малой эффективности процесса классификации до 3-5% песков класса +0,15 мм, или 8-10% песков класса +0,1 мм (см. прототип), выходят в верхний слив и далее поступают на сорбцию. При контактировании смолы с пульпой, содержащей такое количество песков, происходит истирание и механическое разрушение смолы, потери которой иногда возрастают до 150 г/т твердого. При производительности современных предприятий до 4-5 тысяч тонн в сутки и высокой стоимости смолы убытки за счет ее потерь становятся недопустимыми.The disadvantage of this method is that it is characterized by considerable complexity, since it requires the installation of sensors — an electrode system — over the entire height of the working zone of the vertical flow with an interval of 1 m, the use, as a rule, of an expensive automatic device for measuring the washed sand concentration of soluble matter in moisture in small quantities (up to 0.0005-0.001 g / l), which is not always practicable. The method also requires the use of an extreme controller - an electronic computer. The disadvantage of this method also lies in the fact that due to the low efficiency of the classification process, up to 3-5% of sands of class +0.15 mm, or 8-10% of sands of class +0.1 mm (see prototype), go to the upper drain and then enter the sorption. When the resin is contacted with a pulp containing such a quantity of sand, abrasion and mechanical destruction of the resin occur, the loss of which sometimes increases to 150 g / t solid. With the productivity of modern enterprises up to 4-5 thousand tons per day and the high cost of resin, losses due to its losses become unacceptable.
Технической задачей изобретения является упрощение и повышение надежности регулирования процессов классификации твердого материала и отмывки растворимых веществ от песков, а также повышение технико-экономических показателей на последующей операции сорбции за счет уменьшения потерь смолы при контактировании ее с унесенными в верхний слив песками.An object of the invention is to simplify and increase the reliability of regulation of the processes of classification of solid material and washing soluble substances from sands, as well as improving technical and economic indicators in the subsequent sorption operation by reducing resin losses when it is contacted with sand carried to the upper drain.
Задача решается тем, что оптимальную высоту плотного слоя песков регулируют и устанавливают путем изменения величины давления сжатого воздуха, обеспечивающего пульсации, а скорость промывного раствора в объеме плотного слоя, не занятого песками, принимают выше скорости стесненного осаждения наиболее крупных шламов, по граничному зерну которых ведут классификацию. Задача решается и тем, что датчики верхнего и нижнего уровней плотного слоя размещают стационарно в зоне пульсации на границе раздела фаз сжатый воздух - жидкость, а также и тем, что разгрузку промытых песков ведут периодически при непрерывной подаче полидисперсного осадка и промывного раствора.The problem is solved in that the optimal height of the dense layer of sand is regulated and set by changing the pressure of compressed air, which provides pulsations, and the speed of the washing solution in the volume of the dense layer not occupied by the sand is taken higher than the constrained sedimentation rate of the largest sludges, along the boundary grain of which classification. The problem is also solved by the fact that the sensors of the upper and lower levels of the dense layer are placed stationary in the pulsation zone at the interface between the compressed air and the liquid, as well as by the fact that the unloading of the washed sands is carried out periodically with continuous supply of polydisperse sediment and wash solution.
Предлагаемое техническое решение позволяет преодолеть вышеуказанные трудности. И оно заключается в следующем. Процессы отмывки растворимых веществ от полидисперсных осадков и классификации твердого на пески и шламы находят применение в гидрометаллургии и проводятся в вертикальных потоках с пульсационным перемешиванием обычно после процессов выщелачивания перед процессами сорбции. В процессах отмывки решаются задачи классификации полидисперсных осадков на пески и шламы, выделения и промывки песков с последующим, в большинстве случаев, направлением их в отвал и подачей шламов вместе с промывным раствором на сорбционную переработку. На операции сорбции наряду с извлечением ценных компонентов из растворов за счет процессов сорбционного выщелачивания происходит дополнительное извлечение ценных компонентов из твердой фазы (шламов). Очень важно на операции отмывки добиться высокой эффективности разделения твердой фазы на пески и шламы, поскольку попадание песков в верхний слив приводит на операции сорбции к значительным потерям смолы за счет ее истирания при контактировании с песками. Для аппаратурного оформления процессов, протекающих в вертикальных потоках с пульсационным перемешиванием, широко используются колонные пульсационные аппараты (С.М. Карпачева, Е.И. Захаров. Основы теории и расчета пульсационных колонных реакторов. М., Атомиздат, 1980 г., с.30). Они включают вертикальную цилиндрическую обечайку, секционированную контактными массообменными тарелками, и присоединенную к нижней части обечайки пульсационную камеру. Через пульсационную камеру возвратно-поступательные колебания сжатого воздуха от пульсатора передаются в жидкую среду, заполняющую цилиндрическую обечайку. Работа колонного аппарата с пульсационным перемешиванием основана на динамическом равновесии массы твердой и жидкой фаз, находящихся в цилиндрической части колонны, и величины давления сжатого воздуха, создающего возвратно-поступательные колебания от пульсатора. Граница возвратно-поступательных колебаний обычно устанавливается в аппаратах в средней части пульсационной камеры. При поступлении в процесс исходного твердого материала и увеличении количества твердого в цилиндрической обечайке установленного давления сжатого воздуха в пульсационной камере становится недостаточно для поддерживания границы раздела фаз на одном уровне, и граница раздела фаз в пульсационной камере начинает перемещаться вверх. При разгрузке части промытых песков из колонного аппарата масса твердого в аппарате уменьшается, и граница раздела фаз под действием давления сжатого воздуха начинает перемещаться вниз. Отсюда возникает мысль о возможности регулирования высоты плотного слоя песков в нижней части колонного аппарата путем изменения давления сжатого воздуха в пульсационной камере. При настройке аппарата перед длительной работой можно накопить некоторое количество песков в нижней цилиндрической части в виде слоя определенной высоты и проанализировать содержание растворенного вещества во влаге промытого осадка при отборе пробы вручную. В случае недостаточной эффективности отмывки растворенного вещества следует увеличить давление сжатого воздуха на относительно небольшую величину, например, на 0,25 атм. При таком увеличении давления граница колебаний в пульсационной камере опустится вниз. По мере поступления песков с исходной пульпой и увеличения высоты слоя граница колебаний в пульсационной камере начнет вновь подниматься и достигнет своего прежнего уровня. После непродолжительной работы колонны в этом режиме, отборе проб при новой высоте слоя и получения, например, неудовлетворительного анализа давление сжатого воздуха можно снова увеличить. Наконец при подобранной величине давления сжатого воздуха, которой соответствует вполне определенная высота слоя плотных песков в цилиндрической обечайке, будет получена необходимая величина минимальной концентрации растворенного вещества. Этой подобранной величине давления сжатого воздуха соответствует вполне определенная высота плотного слоя песков, при которой достигаются необходимые показатели отмывки растворимых веществ. Установив на границе раздела фаз сжатый воздух-жидкость снаружи пульсационной камеры стационарно датчики уровня, можно будет регулировать величину набранного слоя песков в вертикальном потоке и эффективность отмывки растворимого вещества.The proposed technical solution allows to overcome the above difficulties. And it is as follows. The processes of washing soluble substances from polydisperse precipitation and classification of solids into sands and sludge are used in hydrometallurgy and are carried out in vertical flows with pulsating mixing, usually after leaching processes before sorption processes. In the washing process, the tasks of classifying polydisperse sediments into sands and sludges, separating and washing sands, followed by, in most cases, sending them to the dump and feeding the sludge together with the washing solution for sorption processing, are accomplished. In the sorption operation, along with the extraction of valuable components from solutions due to sorption leaching processes, additional extraction of valuable components from the solid phase (sludge) takes place. It is very important in the washing operation to achieve high efficiency of the separation of the solid phase into sands and sludges, since the ingress of sand into the upper drain leads to significant sorption of the resin during sorption operations due to its abrasion upon contact with the sands. For instrumentation of processes occurring in vertical flows with pulsating mixing, column pulsation devices are widely used (S. M. Karpacheva, E. I. Zakharov. Fundamentals of the theory and calculation of pulsed column reactors. M., Atomizdat, 1980, p. thirty). They include a vertical cylindrical shell sectioned by contact mass transfer plates and a pulsation chamber attached to the bottom of the shell. Through the pulsating chamber, the reciprocating vibrations of the compressed air from the pulsator are transmitted to the liquid medium filling the cylindrical shell. The operation of the column apparatus with pulsating mixing is based on the dynamic equilibrium of the mass of solid and liquid phases located in the cylindrical part of the column and the pressure of compressed air, which creates reciprocating oscillations from the pulsator. The boundary of the reciprocating oscillations is usually set in the apparatus in the middle part of the pulsation chamber. When the initial solid material enters the process and the amount of solid in the cylindrical shell increases, the set pressure of compressed air in the pulsation chamber becomes insufficient to maintain the phase boundary at the same level, and the phase boundary in the pulsation chamber begins to move up. When unloading part of the washed sand from the column apparatus, the mass of solid in the apparatus decreases, and the phase boundary under pressure of compressed air begins to move down. Hence the idea arises of the possibility of regulating the height of the dense layer of sand in the lower part of the column apparatus by changing the pressure of compressed air in the pulsation chamber. When setting up the apparatus before long-term operation, it is possible to accumulate a certain amount of sand in the lower cylindrical part in the form of a layer of a certain height and analyze the content of the solute in the moisture of the washed precipitate during manual sampling. In case of insufficient washing efficiency of the solute, the compressed air pressure should be increased by a relatively small amount, for example, by 0.25 atm. With such an increase in pressure, the boundary of oscillations in the pulsation chamber drops down. As the sands with the initial pulp arrive and the layer height increases, the boundary of oscillations in the pulsation chamber begins to rise again and reaches its previous level. After a short operation of the column in this mode, sampling at a new layer height and obtaining, for example, an unsatisfactory analysis, the pressure of compressed air can be increased again. Finally, with a selected value of the pressure of compressed air, which corresponds to a well-defined height of the dense sand layer in the cylindrical shell, the necessary value of the minimum concentration of the dissolved substance will be obtained. This selected value of the pressure of compressed air corresponds to a well-defined height of the dense layer of sand, at which the necessary indicators of washing soluble substances are achieved. By installing compressed air-liquid on the outside of the pulsation chamber stationary level sensors, it will be possible to control the size of the accumulated layer of sand in the vertical flow and the washing efficiency of the soluble substance.
Следует отметить, что в зависимости от гранулометрического состава полидисперсного осадка накапливаемые в нижней части вертикального потока пески могут и не образовывать четкой границы раздела фаз. Например, при относительно небольшом содержании в исходном осадке классов -0,3+0,16 мм, -0,16+0,1 мм и отсутствии крупных классов, -0,5+0,3 мм накапливаемые в нижней части потока пески при наложении на поток возвратно-поступательных пульсаций четкой границы раздела фаз вообще не образуют. Для этого случая возможность регулирования процесса отмывки по границе раздела фаз между песками и шламами внутри аппарата отпадает, и предлагаемое решение о регулировании процесса по границе раздела фаз в пульсационной камере между сжатым воздухом и жидкостью является единственно возможным и удобным решением.It should be noted that, depending on the granulometric composition of the polydisperse precipitate, the sands accumulated in the lower part of the vertical flow may not form a clear phase boundary. For example, with a relatively small content in the initial sediment of classes -0.3 + 0.16 mm, -0.16 + 0.1 mm and the absence of large classes, -0.5 + 0.3 mm, the sands accumulated in the lower part of the stream at superposition of a reciprocating pulsation flow does not form a clear phase boundary at all. For this case, the possibility of regulating the washing process at the interface between sands and sludges inside the apparatus disappears, and the proposed solution to regulating the process at the interface in a pulsation chamber between compressed air and liquid is the only possible and convenient solution.
На технические показатели процесса отмывки растворимых веществ и результаты классификации кроме накапливания плотного слоя песков в нижней части вертикального потока будет оказывать влияние и величина скорости промывного раствора в объеме слоя, не занятого песками. При относительно невысокой скорости промывного раствора, меньшей, чем скорость стесненного осаждения шламов, наблюдается проскок шламов через слой накопленных песков в нижнюю разгрузку. Вследствие этого существенно снижаются результаты эффективности отмывки растворимых веществ.Apart from the accumulation of a dense layer of sand in the lower part of the vertical flow, the technical parameters of the washing process of soluble substances and the classification results will also be affected by the rate of the washing solution in the volume of the layer not occupied by sand. At a relatively low speed of the washing solution, lower than the rate of constrained sedimentation of sludge, sludge slip through the layer of accumulated sand into the lower discharge is observed. As a result of this, the solubility washing performance is significantly reduced.
Влияние скорости промывного раствора в свободном пространстве накопленного слоя песков можно объяснить следующим образом. В накопленном слое песков подвижное, взвешенное состояние твердых частиц создается не только восходящим потоком промывного раствора, но, главным образом, в результате пульсационного воздействия, которое осуществляется с определенными частотой f (кол/мин) и амплитудой А (мм) колебаний и характеризуется произведением этих величин - интенсивностью колебаний J=f×A (мм/мин). Обычно интенсивность колебаний устанавливается опытным путем для достижения высоких технологических показателей. В результате воздействий пульсации и скорости промывного раствора слой песков приобретает определенную структуру, которая характеризуется величиной порозности m - свободного пространства между частицами (доли), и объемной концентрацией с, где с - объем слоя, занятого частицами. Зависимость между этими величинами определяется уравнением m=1-c. Очевидно, чем больше величина m, тем более расширенным является накопленный слой. Эти величины тис определяются опытным путем отбором проб из слоя через патрубки, предусмотренные в цилиндрической части аппарата. Истинная скорость Vи промывного раствора в пространстве слоя, не занятого песками, определяется уравнением Vи=Vпр/m (м/ч), где Vпр - скорость промывного раствора, отнесенная к площади сечения вертикального потока. С другой стороны твердые частицы осаждаются с определенной скоростью, которая зависит не только от плотности частиц, их размеров, но и от объемной концентрации. Для того, чтобы шламы не попадали в нижнюю разгрузку и выносились из слоя песков в верхний слив, необходимо, чтобы истинная скорость Vи промывного раствора превышала скорость стесненного осаждения Vст наиболее крупных шламов, по граничному зерну которых ведется классификация. Известна (Д.М. Минц. Теоретические основы технологии очистки воды. Издательство литературы по строительству. М., 1964 г., с.38) зависимость между скоростью свободного осаждения частиц Уев и скоростью стесненного осаждения Vст The influence of the wash solution velocity in the free space of the accumulated sand layer can be explained as follows. In the accumulated sand layer, the mobile, suspended state of solid particles is created not only by the upward flow of the washing solution, but mainly as a result of the pulsation effect, which is carried out with a certain frequency f (count / min) and amplitude A (mm) of oscillations and is characterized by the product of these values - the vibration intensity J = f × A (mm / min). Usually, the vibration intensity is established experimentally to achieve high technological performance. As a result of the effects of pulsation and the speed of the washing solution, the sand layer acquires a certain structure, which is characterized by the porosity m - free space between particles (fractions), and volume concentration c, where c is the volume of the layer occupied by particles. The relationship between these values is determined by the equation m = 1-c. Obviously, the larger the value of m, the more extended the accumulated layer. These yew values are determined empirically by sampling from a layer through nozzles provided in the cylindrical part of the apparatus. The true speed of V and the wash solution in the space of the layer not occupied by sand is determined by the equation V and = V CR / m (m / h), where V CR is the speed of the washing solution, referred to the cross-sectional area of the vertical flow. On the other hand, solid particles are deposited at a certain rate, which depends not only on the density of the particles, their size, but also on the volume concentration. In order for the sludge not to fall into the lower discharge and carried out from the sand layer to the upper discharge, it is necessary that the true velocity V and the wash solution exceed the rate of cramped deposition V st of the largest sludges, which are classified according to the boundary grain. Known (DM Mints. Theoretical foundations of water purification technology. Publishing house of construction literature. M., 1964, p. 38) the relationship between the speed of free deposition of particles Uev and the speed of constrained deposition V article
где δ - коэффициент, по данным Лященко П.В. (Д.М. Минц, с.38) в среднем δ=3.where δ is the coefficient, according to Lyashchenko P.V. (D.M. Mints, p. 38) on average δ = 3.
Скорость свободного осаждения твердых частиц (шламов) определяется из уравнений:The speed of free deposition of solid particles (sludge) is determined from the equations:
где Ar - критерий Архимеда;where Ar is the criterion of Archimedes;
dч - диаметр шламов с размером частиц 0,074·10-3 м;d h - the diameter of the sludge with a particle size of 0.074 · 10 -3 m;
ρч - плотность частиц твердой фазы кг/м3;ρ h - the density of particles of the solid phase kg / m 3 ;
ρв - плотность жидкой фазы воды при Т=80°С, ρв=983,2 кг/м3;ρ in - the density of the liquid phase of water at T = 80 ° C, ρ in = 983.2 kg / m 3 ;
ρс - относительная плотность среды в аппарате;ρ c is the relative density of the medium in the apparatus;
v - кинематический коэффициент вязкости, при Т=80°С, ν*=0,365-10-6, м2/с.v is the kinematic coefficient of viscosity, at T = 80 ° C, ν * = 0.365-10 -6 , m 2 / s.
где Re - критерий Рейнольдса.where Re is the Reynolds criterion.
Подставляем известные значения в уравнения (2), (3), (4) и (5):We substitute the known values in equations (2), (3), (4) and (5):
Из работающего колонного аппарата с пульсационным перемешиванием при интенсивности колебаний 450 мм/мин и Vпр=11l м/ч отбирали пробу для определения m, которая составила величину 0,57 и с=0,43, отсюда Vи=11/0,57=19,2 м/ч. По формуле (1), зная Vсв=40,6 м/ч, определяем Vст=7,51 м/ч. При таком режиме работы колонного аппарата, когда истинная скорость промывного раствора в слое больше скорости стесненного осаждения шламов класса 0,074 мм, по граничному зерну которых ведется классификация, основная масса шламов относительно легко выносится в верхний слив.From the column apparatus working with pulsating intensity fluctuations by stirring at 450 mm / min and V ave = 11l m / h sampled to determine m, which value was 0.57 and 0.43, and hence V = 11 / 0.57 = 19.2 m / h. According to the formula (1), knowing V St. = 40.6 m / h, we determine V St. = 7.51 m / h. With this mode of operation of the column apparatus, when the true speed of the washing solution in the bed is greater than the rate of cramped sedimentation of slurries of the class 0.074 mm, which are classified along the boundary grain, the bulk of the slurry is relatively easily carried into the upper discharge.
В практике встречались случаи, когда в результате принятого режима пульсации величина свободного пространства между песками в слое составляла m=0,783, а скорость промывного раствора Vпр=7,0 м/ч. В этом случае Vи=7,0 м/ч: 0,783=8,94 м/ч и Vст=6,96 м/ч. Для такого возможного варианта работы аппарата видно, что скорость стесненного осаждения шламов очень близка к истинной скорости промывного раствора в слое. При таких почти одинаковых скоростях Vст и Vи шламы в относительно большом количестве попадают в промытые пески и существенно ухудшают показатели процесса отмывки.In practice, there have been cases when, as a result of the adopted pulsation mode, the amount of free space between the sands in the layer was m = 0.783, and the speed of the washing solution V pr = 7.0 m / h. In this case, V and = 7.0 m / h: 0.783 = 8.94 m / h and V st = 6.96 m / h. For such a possible embodiment of the apparatus, it can be seen that the rate of cramped sedimentation of sludge is very close to the true speed of the wash solution in the layer. At such almost identical speeds V st and V and sludge in a relatively large amount fall into the washed sands and significantly worsen the performance of the washing process.
Из вышесказанного следует, что эффективность процессов классификации и отмывки растворимых веществ от песков предлагается регулировать не только изменением величины давления сжатого воздуха, а также путем изменения истинной скорости промывного раствора. При существенном превышении истинной скорости промывного раствора над скоростью стесненного осаждения шламов, которые следует выводить в верхний слив, удается повысить эффективность отмывки растворимых веществ и классификации твердого материала.It follows from the above that the efficiency of the processes of classification and washing of soluble substances from sands is proposed to be regulated not only by changing the pressure value of compressed air, but also by changing the true speed of the washing solution. With a significant excess of the true speed of the washing solution over the rate of constrained sedimentation of sludge, which should be discharged into the upper drain, it is possible to increase the efficiency of washing soluble substances and classification of solid material.
В отличие от прототипа простым и надежным техническим решением является предложение об установке датчиков в пульсационной камере в зоне пульсации на границе раздела фаз сжатый воздух - жидкость. К таким датчикам для фаз газ - жидкость может быть отнесена, например, бесконтактная ультразвуковая система измерения уровня фирмы Milltronics. Для надежной работы предлагается использовать два датчика уровня, которые стационарно установлены снаружи пульсационной камеры в ее средней части. Верхний датчик подает команду на полное открытие клапана, установленного на линии разгрузки промытых песков. При понижении границы колебаний в пульсационной камере до нижнего датчика происходит закрытие клапана и прекращение разгрузки. При такой периодической разгрузке имеет место полное открытие клапана, что исключает забивку его выходного отверстия песками.In contrast to the prototype, a simple and reliable technical solution is the proposal to install sensors in a pulsation chamber in the pulsation zone at the compressed air – liquid interface. Such sensors for gas-liquid phases may include, for example, Milltronics non-contact ultrasonic level measuring system. For reliable operation, it is proposed to use two level sensors that are stationary mounted outside the pulsation chamber in its middle part. The upper sensor commands the complete opening of the valve installed on the discharge line of the washed sand. When lowering the boundary of oscillations in the pulsation chamber to the lower sensor, the valve closes and the discharge stops. With such periodic unloading, the valve opens completely, which eliminates the clogging of its outlet with sands.
Предложенный способ классификации полидисперсного твердого материала на пески и шламы и отмывки растворимых веществ от песков в вертикальном потоке с пульсационным перемешиванием осуществляют следующим образом. Для практической реализации способа применяется колонный аппарат с пульсационным перешиванием (С.М. Карпачева, Е.И. Захаров, с.30). На рис.1 представлено устройство, поясняющее предложенный способ.The proposed method for classifying polydisperse solid material into sands and sludges and washing soluble substances from sands in a vertical stream with pulsating mixing is as follows. For the practical implementation of the method, a column apparatus with pulsating alteration is used (S.M. Karpacheva, E.I. Zakharov, p.30). Figure 1 shows a device explaining the proposed method.
Аппарат имеет цилиндрическую обечайку 1, секционированную контактными массообменными тарелками 2, верхнюю отстойную камеру 3, нижнюю отстойную камеру 4 и пульсационную камеру 5. В средней части снаружи пульсационной камеры 5 установлены ультразвуковые датчики верхнего и нижнего уровней 6 и 7, которые через вторичный прибор 8 связаны с клапаном 9. Пульсация в рабочей части колонного аппарата осуществляется от пульсатора 10, сжатый воздух в который поступает из ресивера 11. Давление сжатого воздуха в ресивере регулируется вентилем 12 и измеряется манометром 13. В верхней отстойной камере 3 аппарата установлен плотномер 14 пульпы, который через вторичный прибор 15 воздействует на клапан 16 для регулировки расхода промывного раствора.The apparatus has a cylindrical shell 1, partitioned by contact
Процесс классификации полидисперсного осадка на пески и шламы и отмывки растворимых веществ от песков проводят в следующем порядке.The process of classifying a polydisperse sludge into sands and sludges and washing soluble substances from sands is carried out in the following order.
В нижнюю часть пульсационной камеры 5 подается промывной раствор. От пульсатора 10 через пульсопровод и пульсационную камеру в цилиндрическую обечайку 1, секционированную тарелками 2 и заполненную промывным раствором, подаются возвратно-поступательные колебания от пульсатора 10. Перед началом подачи в аппарат пульпы вентилем 12 вручную в ресивере 11 устанавливают давление, которое уравновешивает давление массы жидкости, находящейся в цилиндрической части аппарата. Границу колебаний, которую наблюдают через смотровое стекло, устанавливают вручную в средней части пульсационной камеры между верхним 6 и нижним 7 датчиками уровней регулировкой давления вентилем 12 в ресивере 11. Исходная пульпа, полученная после процесса выщелачивания, поступает в питательный стакан верхней отстойной камеры 3. В этой камере 3 происходит смешивание промывного раствора и исходной пульпы, содержащей исходный полидисперсный осадок и ценный компонент в растворе. В слив верхней отстойной камеры выходит пульпа, содержащая промывной раствор и тонкие шламы. Пески и наиболее крупные шламы осаждаются вниз из верхней отстойной камеры в рабочую цилиндрическую обечайку 1, в которой происходит принудительное перемешивание осаждающихся твердых частиц и восходящего потока промывной жидкости. Крупнодисперсные осаждающиеся частицы осадка сначала заполняют нижнюю отстойную камеру 4, а затем начинают заполнять нижнюю часть цилиндрической обечайки 1 аппарата. При заполнении нижней отстойной камеры 4 и нижней части обечайки 1 твердая фаза из аппарата не выводится, а накапливается в цилиндрической части аппарата. По мере заполнения аппарата твердым материалом граница колебаний в пульсационной камере поднимается вверх и достигает уровня верхнего датчика 6, который через вторичный прибор 8 подает команду на открытие клапана 9 для разгрузки промытого осадка. В результате разгрузки осадка граница раздела фаз в пульсационной камере опускается до уровня установки нижнего датчика 7, который подает команду через вторичный прибор 8 на закрытие клапана 9.A washing solution is supplied to the lower part of the
В этот период накапливания небольшой массы песков в нижней части цилиндрической обечайки 1 и образования плотного слоя отбирается проба пульпы и определяется содержание растворимого компонента, который отмывается от песков. В случае недостаточной отмывки растворимого вещества производится дальнейшее накапливание песков в нижней секционированной части аппарата путем повышения давления в ресивере и повторное определение содержания растворимого компонента. При достижении необходимой эффективности отмывки вследствие накапливания в нижней части аппарата достаточного количества песков и образования слоя нужной высоты в ресивере 11 вентилем 12 фиксируют давление, при котором были получены эти высокие показатели и далее проводят процесс классификации и отмывки при этом подобранном давлении. Регулировку плотности пульпы верхнего слива осуществляют так же, как в известном прототипе, путем воздействия датчика плотности 14 через вторичный прибор 15 на клапан 16 подачи промывного раствора. В аппарате при непрерывной подаче исходного полидисперсного осадка и промывного раствора осуществляется периодическая разгрузка пульпы песков, в жидкой фазе которой содержится ценный растворимый компонент с минимальной концентрацией.During this period of accumulation of a small mass of sand in the lower part of the cylindrical shell 1 and the formation of a dense layer, a pulp sample is taken and the content of the soluble component that is washed from the sand is determined. In case of insufficient washing of the soluble substance, sand is further accumulated in the lower sectioned part of the apparatus by increasing the pressure in the receiver and re-determining the content of the soluble component. When the necessary washing efficiency is achieved due to the accumulation of a sufficient amount of sand in the lower part of the apparatus and the formation of a layer of the required height in the receiver 11, the
Пример.Example.
Процесс классификации твердого материала и отмывки урана от песков осуществляется в вертикальном потоке при противоточной подаче твердого материала и промывного раствора (воды). Для реализации способа используется колонный аппарат ⌀0,2 м и длиной цилиндрической обечайки 4,5 м, секционированной контактными массообменными тарелками с площадью проходного сечения около 20%. К нижней отстойной камере цилиндрической обечайки присоединена пульсационная камера высотой 2 м, в средней части которой имеется смотровое окно. Выше смотрового окна установлен датчик верхнего уровня, ниже смотрового окна - датчик нижнего уровня. На операцию классификации и отмывки урана от песков поступает пульпа с плотностью 1576 кг/м3 и содержанием урана в жидкой фазе 3,28 г/л, полученная после процесса автоклавного выщелачивания измельченной руды серной кислотой. Необходимо на операции отмывки разделить твердую фазу на пески и шламы, получить промытые пески, содержащие во влаге минимальное количество растворенного урана и шламов класса -0,074 мм, которые должны быть в максимальном количестве выделены в верхний слив и направлены на сорбционную переработку. Верхний слив колонного аппарата должен содержать минимальное количество песков класса +0,1 мм. Ситовая характеристика твердой фазы пульпы представлена в табл.1.The process of classification of solid material and washing of uranium from sand is carried out in a vertical stream with a countercurrent flow of solid material and a wash solution (water). To implement the method, a column apparatus ⌀ 0.2 m and a cylindrical shell length of 4.5 m, sectioned by contact mass transfer plates with a passage area of about 20%, is used. A pulsation chamber 2 m high is connected to the lower settling chamber of the cylindrical shell, in the middle part of which there is a viewing window. An upper level sensor is installed above the viewing window; a lower level sensor is installed below the viewing window. A pulp with a density of 1576 kg / m 3 and a uranium content in the liquid phase of 3.28 g / l, obtained after the autoclave leaching of crushed ore with sulfuric acid, is supplied to the classification and washing of uranium from sand. It is necessary to separate the solid phase into sands and sludges for washing operations, to obtain washed sands containing a minimum amount of dissolved uranium and sludge of the class -0.074 mm in moisture, which should be separated into the upper discharge in the maximum amount and sent for sorption processing. The top drain of the column apparatus should contain a minimum amount of sand of class +0.1 mm. The sieve characteristics of the pulp solid phase are presented in Table 1.
Результаты процесса отмывки урана от песков и классификации твердой фазы представлены в табл.2.The results of the process of washing uranium from sand and classification of the solid phase are presented in Table 2.
Из данных таблицы 2 следует, что в колонном аппарате с пульсационным перемешиванием при удельном расходе промывной воды 2,09 м3/т твердой фазы, скорости промывного раствора, отнесенной к площади сечения аппарата, 11 м/ч, удельной производительности по твердой фазе 127 т/м2/сутки достигнута эффективность отмывки урана от песков 99,99%. Содержание шламов класса -0,074 мм в нижней разгрузке составляет относительно небольшую величину 1,7%, количество урана в твердой фазе промытых песков - 0,009%. Практически все шламы с более высоким содержанием урана в твердой фазе 0,024% выведены в верхний слив на дальнейшую сорбционную переработку. Содержание урана в жидкой фазе верхнего слива - 0,97 г/л, количество песков класса +0,1 мм в верхнем сливе не превышает 0,5%. Снижение содержания песков класса +0,1 мм в пульпе верхнего слива необходимо для того, чтобы уменьшить потери смолы при сорбционной переработке шламов. Накопленный слой плотных песков позволяет обеспечить получение высоких показателей процессов классификации и отмывки растворимого вещества урана при рекомендуемой скорости промывного раствора 11 м/ч, отнесенной к площади сечения аппарата. Поддерживание плотного слоя песков постоянной высоты в цилиндрической части аппарата осуществлялось с помощью датчиков уровня. При достижении границы колебаний в пульсационной камере верхнего датчика уровня накопленный слой песков опускался в рабочей части аппарата вследствие открытия клапана и разгрузки небольшой части песков. При снижении границы колебаний и достижении ей нижнего датчика клапан закрывался, после чего граница колебаний вновь поднималась вверх. Накопленный слой песков в цилиндрической части аппарата, при котором обеспечиваются высокие показатели процесса, уравновешивался величиной давления сжатого воздуха 1,1 атм, установленной в ресивере. Из нижней цилиндрической части аппарата, в которой накоплен плотный слой песков, через пробоотборник были отобраны пробы. В пробах определяли величины свободного пространства и объемной концентрации слоя, которые составляли 0,61 и 0,39 соответственно. Истинная скорость промывного раствора в пространстве между песками в слое составляла Vи=18 м/ч, а скорость стесненного осаждения шламов класса - 0,074 мм, по которому проводилась классификация, Vст=9,2 м/ч. При таком режиме проведения процесса, в котором Vи существенно превышает Vст, были достигнуты высокие показатели классификации и отмывки урана от песков.From the data of table 2 it follows that in a column apparatus with pulsating mixing at a specific flow rate of washing water 2.09 m 3 / t of solid phase, the speed of the washing solution, referred to the cross-sectional area of the apparatus, 11 m / h, specific productivity on the solid phase 127 t / m 2 / day, the efficiency of washing uranium from sands of 99.99% was achieved. The content of sludge of class -0.074 mm in the lower discharge is a relatively small amount of 1.7%, the amount of uranium in the solid phase of the washed sands is 0.009%. Almost all sludges with a higher uranium content in the solid phase of 0.024% are discharged into the upper discharge for further sorption processing. The uranium content in the liquid phase of the upper discharge is 0.97 g / l, the amount of sands of class +0.1 mm in the upper discharge does not exceed 0.5%. A decrease in the content of sands of class +0.1 mm in the slurry of the upper discharge is necessary in order to reduce resin losses during sorption processing of sludge. The accumulated layer of dense sand makes it possible to obtain high rates of classification and washing of soluble uranium at a recommended washing solution speed of 11 m / h, referred to the cross-sectional area of the apparatus. Maintaining a dense layer of sand of constant height in the cylindrical part of the apparatus was carried out using level sensors. Upon reaching the boundary of oscillations in the pulsation chamber of the upper level sensor, the accumulated layer of sand fell in the working part of the apparatus due to the opening of the valve and unloading of a small part of the sand. When the oscillation boundary was reduced and the lower sensor reached it, the valve closed, after which the oscillation boundary rose again. The accumulated layer of sand in the cylindrical part of the apparatus, at which high process performance is ensured, was balanced by the pressure value of 1.1 atm of compressed air installed in the receiver. Samples were taken from the lower cylindrical part of the apparatus, in which a dense layer of sand was accumulated, through a sampler. In the samples, the free space and volume concentration of the layer were determined, which were 0.61 and 0.39, respectively. The true speed of the wash solution in the space between the sands in the layer was V and = 18 m / h, and the speed of the constrained sedimentation of class sludges was 0.074 mm, according to which classification was carried out, V article = 9.2 m / h. With this mode of carrying out the process, in which V and significantly exceeds V st, high rates of classification and washing of uranium from sand were achieved.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013118369/03A RU2530941C1 (en) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | Method of regulating process of classification of solid material in vertical flow with pulsating agitation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013118369/03A RU2530941C1 (en) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | Method of regulating process of classification of solid material in vertical flow with pulsating agitation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2530941C1 true RU2530941C1 (en) | 2014-10-20 |
Family
ID=53381833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013118369/03A RU2530941C1 (en) | 2013-04-19 | 2013-04-19 | Method of regulating process of classification of solid material in vertical flow with pulsating agitation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2530941C1 (en) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1983000817A1 (en) * | 1981-08-31 | 1983-03-17 | Entat, Marcel | Improved apparatus intended for the washing and granulometric separation of suspended solid materials |
| SU1106536A1 (en) * | 1983-02-18 | 1984-08-07 | Предприятие П/Я А-1997 | Classifier column |
| SU906090A1 (en) * | 1980-07-08 | 1985-03-23 | Предприятие П/Я А-1997 | Method of controlling process of hydraulic classification |
| SU1419721A1 (en) * | 1986-12-23 | 1988-08-30 | Волжский Абразивный Завод | Hydraulic classifier |
| US4789464A (en) * | 1987-08-20 | 1988-12-06 | Kuryluk Michael H | Mineral separator |
| RU2153938C2 (en) * | 1994-09-14 | 2000-08-10 | Дэвид К. ЯНГ | Method and apparatus for gravity separation of solid particles (versions) |
| RU2231389C2 (en) * | 2002-07-30 | 2004-06-27 | Уральский государственный экономический университет | Method and apparatus for classifying of solid material mixtures (versions) |
| RU69418U1 (en) * | 2007-06-06 | 2007-12-27 | Николай Семенович Рудашевский | SOLID PARTICLE DEVICE |
| RU2434681C1 (en) * | 2010-08-27 | 2011-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "БИНОТЕК" | Hydraulic column classifier |
-
2013
- 2013-04-19 RU RU2013118369/03A patent/RU2530941C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU906090A1 (en) * | 1980-07-08 | 1985-03-23 | Предприятие П/Я А-1997 | Method of controlling process of hydraulic classification |
| WO1983000817A1 (en) * | 1981-08-31 | 1983-03-17 | Entat, Marcel | Improved apparatus intended for the washing and granulometric separation of suspended solid materials |
| SU1106536A1 (en) * | 1983-02-18 | 1984-08-07 | Предприятие П/Я А-1997 | Classifier column |
| SU1419721A1 (en) * | 1986-12-23 | 1988-08-30 | Волжский Абразивный Завод | Hydraulic classifier |
| US4789464A (en) * | 1987-08-20 | 1988-12-06 | Kuryluk Michael H | Mineral separator |
| RU2153938C2 (en) * | 1994-09-14 | 2000-08-10 | Дэвид К. ЯНГ | Method and apparatus for gravity separation of solid particles (versions) |
| RU2231389C2 (en) * | 2002-07-30 | 2004-06-27 | Уральский государственный экономический университет | Method and apparatus for classifying of solid material mixtures (versions) |
| RU69418U1 (en) * | 2007-06-06 | 2007-12-27 | Николай Семенович Рудашевский | SOLID PARTICLE DEVICE |
| RU2434681C1 (en) * | 2010-08-27 | 2011-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "БИНОТЕК" | Hydraulic column classifier |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4226714A (en) | Thickener control system | |
| US2708517A (en) | Hydraulic classification of solids | |
| Hernáinz et al. | Froth flotation: kinetic models based on chemical analogy | |
| US11344823B2 (en) | Method and apparatus for liquid/solid separation such as dewatering particulate solids and agitation leaching | |
| US20110168640A1 (en) | Gas bubble generation for coalescing | |
| US20170151573A1 (en) | Apparatus and process for fines recovery | |
| Galvin et al. | Single-stage recovery and concentration of mineral sands using a reflux™ classifier | |
| RU2530941C1 (en) | Method of regulating process of classification of solid material in vertical flow with pulsating agitation | |
| CN209317201U (en) | Sandstone pulp-water separation system | |
| US1966609A (en) | Method and apparatus for separating materials of differing specific gravities | |
| US11491492B2 (en) | Separation apparatus and method | |
| US8117926B2 (en) | Method of and equipment for preparing an analysis sample | |
| US20140076787A1 (en) | Suspended Marine Platform | |
| AU2011201556B2 (en) | Method for controlling a jigging machine | |
| CA2689021C (en) | Apparatus and method for regulating flow through a pumpbox | |
| CN108704343A (en) | A kind of thickener rake rotating speed real-time monitoring system and method | |
| RU2198031C2 (en) | Method for separating solid phase of aluminum hydroxide suspension | |
| Buonvino | A study of the Falcon concentrator | |
| RU2715491C1 (en) | Method of separation of particles by density using a method of heavy-medium separation | |
| RU69418U1 (en) | SOLID PARTICLE DEVICE | |
| RU2022245C1 (en) | Sand coarseness modulus determination method and device designed to realize it | |
| Suokas | Fractionation of tailings | |
| JP2013081895A (en) | Recovering apparatus and recovering method | |
| KR910008474B1 (en) | Method and apparatus for separating particles having different densities | |
| PL50302B1 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 29-2014 FOR TAG: (54) |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180420 |