Гидрометаллургия

АППАРАТЫ СО СМЕШАННЫМ И ПРЯМОТОЧНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ФАЗ
Сорберы со взвешенным слоем ионита, работающие со смешанным током или с прямотоком фаз, так же как и аппараты со сплошным слоем такого типа, не могут обеспечить более одной 1 теоретической ступени контакта. Однако благодаря простоте конструкции и возможности перерабатывать мутные растворы и пульпы они нашли широкое применение в гидрометаллургии тяжелых металлов. Они могут конструктивно оформляться в двух вариантах—в виде аппаратов смешения (смесители-отстойники) или вытеснения (колонны). Последние имеют весьма существенные преимущества перед аппаратами смешения по равномерности насыщения смолы и очистке раствора, и поэтому при равных технологических показателях требуется установка меньшего их количества и меньшего объема
Аппараты смешения и прямоточные желательно использовать только в процессах переработки пульп и растворов, когда разность плотностей фаз невелика или отсутствует. В других случаях целесообразно применять противоточные аппараты.
Аппараты смешения (смесители-отстойники). Эти аппараты состоят из секций смешения с организованным перемешиванием и разделительных зон. Разделение может проводиться путем гравитационного или механического разделения на сетках, грохотах и т. п.
Наиболее распространенным аппаратом смешения является пачук (рис. 7), который в отечественной гидрометаллургии является основным аппаратом сорбционного извлечения урана и других металлов из пульп. В промышленности эксплуатируются аппараты объемом до 500 м³. Известны попытки его использования и для других процессов, в том числе для очистки сбросных вод.

Рис 7
Аппараты со внешним слоем со смешанным (а, б) и прямоточным (в) движением фаз: а- пачук; б- многоступенчатый смеситель-отстойник; в- прямоточная колонна ПСК-П; 1- дренаж; 2- корпус; 3- циркуляционный эрлифт; 4- эрлифт выгрузки сорбента; 5- циркуляционно-выгружной эрлифт; 6- жалюзный набор; 7- напорная емкасть; 8- пульскамера; 9- распределительная тарелка; 10- отстойник;
Пачук представляет собой вертикальный аппарат, снабженный одним или несколькими эрлифтами, служащими для перемешивания смолы и раствора (пульпы), выгрузки смолы и раствора. В показанном на рис. 9, а варианте конструкции эрлифт 3 служит для перемешивания фаз, а также для вывода раствора или пульпы. Последний отделяется от сорбента на неподвижной сетке 1 и выводится из аппарата. Сорбент возвращается в реакционный объем. Для его вывода из аппарата служит эрлифт 4, который отбирает сорбент снизу или сверху аппарата в зависимости от того, легче он или тяжелее раствора.
Объем пачуков значителен из-за того, что раствор должен находиться в них в течение времени, равного или большего времени полного перемешивания. Последнее для крупных аппаратов (объемом десятки и сотни кубических метров) составляет 20— 60 мин. Кроме того, для обеспечения заданных технологических параметров процесса необходимо обязательно устанавливать каскад пачуков. Причем требуемое число аппаратов значительно больше, чем заданное число теоретических ступеней контакта, поскольку пачук относится к аппаратам смешения и время пребывания в нем частиц смолы имеет очень большой разброс, и более 70 % частиц находится в аппарате в течение времени меньше среднего.
Обычно время пребывания сорбента в каждом аппарате составляет около 80 % времени установления равновесия в системе и составляет от десятков минут до десятков часов. В результате количество сорбента в цепочке аппаратов оказывается достаточно большим. Сократить его можно установкой большого числа аппаратов малого объема, в которых сорбент будет выдерживаться значительно меньшее время. Такая система по объему и загрузке сорбента приближается к противоточной, но обслуживание ее сложнее.
В настоящее время пачуки усовершенствуются для сокращения их объема интенсификацией перемешивания в аппарате, улучшения режима выгрузки смолы, повышения надежности работы и производительности дренажных устройств.