[go: up one dir, main page]

RU167656U1 - Проточная камера ультразвукового реактора - Google Patents

Проточная камера ультразвукового реактора Download PDF

Info

Publication number
RU167656U1
RU167656U1 RU2016141985U RU2016141985U RU167656U1 RU 167656 U1 RU167656 U1 RU 167656U1 RU 2016141985 U RU2016141985 U RU 2016141985U RU 2016141985 U RU2016141985 U RU 2016141985U RU 167656 U1 RU167656 U1 RU 167656U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disk
flow chamber
ultrasonic
camera
rings
Prior art date
Application number
RU2016141985U
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Владимирович Гозиян
Владимир Георгиевич Гиганов
Сергей Илларионович Степанов
Александр Валентинович Бояринцев
Марианна Юрьевна Малькова
Александр Никитович Задиранов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт горного дела и металлургии цветных металлов" (ОАО "Гипроцветмет")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт горного дела и металлургии цветных металлов" (ОАО "Гипроцветмет") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт горного дела и металлургии цветных металлов" (ОАО "Гипроцветмет")
Priority to RU2016141985U priority Critical patent/RU167656U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU167656U1 publication Critical patent/RU167656U1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/10Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing sonic or ultrasonic vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/80Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Полезная модель предназначена для обработки природного и техногенного минерального сырья с применением ультразвукового проточного реактора. Проточная камера ультразвукового реактора выполнена в виде полого цилиндра с возможностью размещения внутри нее стержня излучателя ультразвуковых колебаний и содержит входной патрубок для подачи суспензии сырья и выходной патрубок для извлечения готового продукта из камеры. Внутрь камеры вставлена цилиндрическая втулка, а в нижней части камеры установлены диск со сквозным отверстием в центре и кольца, расположенные одно над другим и фиксирующие положение втулки и диска в продольном направлении. Втулка может иметь толщину 5-15 мм. Одно из колец может быть заменено на диск. Кольца могут фиксироваться между собой и диском с помощью разъемного соединения «выступ-паз». Техническим результатом является возможность регулирования размеров рабочего пространства проточной камеры, что позволяет использовать камеру для обработки различных видов сырья с высокой степенью извлечения ценных компонентов.

Description

Полезная модель относится к аппаратуре, предназначенной для проведения химико-технологических процессов, связанных с необходимостью интенсивного растворения/выщелачивания при извлечении ценных компонентов, а именно полезная модель предназначена для обработки природного и техногенного минерального сырья с применением ультразвукового проточного реактора.
Известен кавитационный реактор для обработки жидких сред, который представляет собой заполняемую жидкостью камеру, ограниченную поверхностями корпуса, отражающей стенки и излучателя акустической волны (патент № 2228217, В01J 19/10, опубл.10.05.2004 г.). Изобретение может быть использовано в химической и горнорудной отраслях промышленности. Техническим результатом обработки жидких сред является интенсификация происходящих в них химических реакций, что достигается использованием корпуса определенных размеров, рассчитываемых по предложенной авторами изобретения формуле.
Недостатком данного изобретения является достаточно сложная формула для определения размеров корпуса, а также отсутствие возможности регулирования размеров изначальной камеры с целью интенсификации химических реакций в различных жидких средах.
Известен аппарат ультразвуковой проточной обработки (патент № 141803, В06В 1/06, опубл. 10.06.2014 г.), который предназначен для ускорения технологических процессов в жидкостях и дисперсных системах. Аппарат содержит технологический объем, выполненный в виде двух осесимметрично расположенных цилиндрических камер, длина внутренней камеры кратна четному числу длин полуволн в обрабатываемой технологической среде, диаметр определяется производительностью реализуемого процесса, а толщина стенки выбрана из условия формирования вдоль длины внутренней камеры четного числа полуволн изгибных колебаний на частоте ультразвукового воздействия. В одной из торцевых стенок внутренней камеры выполнен узел крепления источника ультразвукового воздействия с возможностью его перемещения вдоль оси камеры. Диаметр внешней камеры выбран таким образом, что расстояние от внешней поверхности стенки внутренней камеры до внутренней поверхности внешней камеры кратно четверти длины волны колебаний в заключенной между ними среде, входные и выходные патрубки выполнены в обеих камерах технологического объема, имеют соединения, обеспечивающие как независимое протекание по двум камерам различных сред, так и последовательное протекание одной среды через обе камеры.
Недостатком данного технического решения является то, что в аппарате ультразвуковой проточной обработки длина, диаметр камер рассчитываются для конкретного вида обрабатываемой среды, и изначальные размеры камер невозможно изменить с целью эффективной обработки различных сред. Кроме того, наличие двух камер усложняет конструкцию.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является ультразвуковой проточный реактор (патент № 2403085, B01J 19/10, опубл. 10.11.2010 г.). Реактор содержит проточную камеру и расположенный в ней излучатель, соединенный с источником ультразвуковых колебаний. Излучатель выполнен в виде цельного стержня переменного сечения, причем участки большего сечения расположены вдоль стержня так, что расстояния между центрами этих участков соответствуют половине длины волны ультразвуковых колебаний в материале стержня. Проточная камера представляет собой полый цилиндр, на внутренней поверхности которого симметрично относительно участков стержня большего сечения размещены отражатели ультразвука.
В данном случае конструкция проточной камеры также не позволяет изменять ее размеры с целью эффективной обработки различных сред.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является возможность регулирования размеров рабочего пространства проточной камеры ультразвукового реактора, что позволяет использовать камеру для обработки различных видов природного и техногенного минерального сырья с высокой степенью извлечения ценных компонентов.
Технический результат достигается тем, что в проточной камере ультразвукового реактора для обработки суспензий минерального сырья, выполненной в виде полого цилиндра, с возможностью размещения внутри нее стержня излучателя ультразвуковых колебаний, содержащей входной патрубок для подачи суспензии и выходной патрубок для извлечения готового продукта из камеры, согласно полезной модели внутрь камеры вставлена цилиндрическая втулка, а в нижней части камеры установлен диск со сквозным отверстием в центре и кольца, расположенные одно над другим и фиксирующие положение втулки и диска в продольном направлении.
В частном случае одно из колец может быть заменено на диск.
Толщина каждого кольца может быть равна толщине диска и составлять 5-10 мм.
Кольца могут фиксироваться между собой и диском с помощью разъемного соединения «выступ-паз».
Втулка может иметь толщину 5-15 мм. Диаметр сквозного отверстия диска обычно не превышает внутренний диаметр выходного патрубка.
На фиг.1 схематично представлена проточная камера ультразвукового реактора.
Проточная камера 1 расположена между нижними 2 и верхними 3 фланцами ультразвукового реактора, внутри которой расположен излучатель ультразвуковых колебаний, выполненный в виде стержня переменного сечения 4. Излучатель 4 соединен с источником ультразвуковых колебаний 5. Камера содержит входной патрубок 6 для подачи суспензии сырья (руды) и выходной патрубок 7 для извлечения готового продукта из камеры. Вдоль внутренней поверхности проточной камеры установлена втулка 8. Снизу камеры установлены друг на друга кольца 9 и диск 10 со сквозным отверстием по центру 11 таким образом, что диск 10 зафиксирован между четвертым кольцом снизу и вторым кольцом сверху. Нижняя часть втулки 8 опирается на верхнее кольцо. Кольца 9 и диск 10 зафиксированы между собой с помощью разъемного соединения «выступ-паз». Диаметр сквозного отверстия 11 диска 10 равен внутреннему диаметру выходного патрубка 7.
На фиг. 2 представлена проточная камера 1 ультразвукового реактора, содержащая втулку 8, а также шесть колец 9, установленных друг на друга, поверх которых размещен диск 10 со сквозным отверстием 11. Диаметр сквозного отверстия 11 диска 10 равен внутреннему диаметру выходного патрубка 7. Нижняя часть втулки 8 опирается на диск 10.
На фиг. 3 представлена проточная камера 1 ультразвукового реактора, содержащая втулку 8, установленные друг на друга кольца 9 и диск 10 со сквозным отверстием 11 таким образом, что диск зафиксирован между пятым снизу и первым сверху кольцами 9. Диаметр сквозного отверстия 11 диска 10 равен внутреннему диаметру выходного патрубка 7. Нижняя часть втулки 8 опирается на верхнее кольцо 9.
При подготовке камеры к работе в ее нижней части на фланец 2 устанавливают одно над другим кольца 9 и диск 10 со сквозным отверстием в центре 11. В камеру вставляется втулка 8, нижняя часть которой опирается на верхнее кольцо 9 (фиг. 1, 3) или диск 10 (фиг. 2). Кольца и диск содержат на прилегающих плоскостях, ближе к внешнему краю, соответственно кольцевые канавки и выступы прямоугольной формы, за счет которых осуществляется жесткая фиксация колец и диска между собой.
Как правило, общая высота стопы колец с диском должна оставаться постоянной, чтобы не изменять длину втулки, установленной на эту стопу. Это дешевле и проще, чем изготавливать каждый раз втулку разной длины. При этом положение диска 10 в продольном направлении можно изменять, устанавливая его вместо одного из колец.
Посредством втулки 8, которая может иметь разную толщину, изменяют размеры рабочего пространства для прохождения обрабатываемой суспензии вдоль стержня излучателя 4, а посредством диска 10, который можно переставлять в продольном направлении, изменяют рабочее пространство камеры снизу. При этом во избежание пробоя минимальное расстояние от диска до торца стержня излучателя составляет 5-10 мм.
Процесс осуществляют следующим образом. Для получения суспензии (пульпы) руды в обогреваемую емкость заливают щелочную жидкость, включают механическую мешалку и засыпают в нее суспензируемые компоненты. Подают пульпу через входной патрубок 6 и насосом прокачивают ее в режиме рециркуляции через проточную камеру 1 ультразвукового реактора. В проточной камере 1 компоненты пульпы подвергаются интенсивному ударно-волновому акустическому воздействию с частотой колебаний 18-22 кГц, приводящему к диспергированию, обновлению поверхности и быстрому протеканию массообменных процессов. Ультразвуковая обработка пульпы способствует образованию трещин на твердых частицах, а при последующем соударении частиц к их раскалыванию и сдиранию природных пленок. Это открывает доступ выщелачивающего агента к частицам извлекаемого компонента. По окончании процесса растворения/выщелачивания готовый продукт (раствор или суспензию) откачивают насосом через выходной патрубок 7 в емкость-накопитель или направляют на фильтрацию. Поскольку появилась возможность регулирования размеров рабочего пространства проточной камеры, экспериментально размеры подбирают таким образом, чтобы при неизменной мощности ультразвукового излучателя интенсивность акустического воздействия на различные виды суспензий возрастала. При этом достигается высокая степень извлечения ценных компонентов в раствор.
Ниже представлены результаты экспериментов по ультразвуковой обработке (выщелачиванию) нескольких видов руд с использованием проточной камеры по прототипу и предложенному техническому решению. Была использована проточная камера ультразвукового реактора и втулка, выполненные из труб стандартного диаметра, материал - нержавеющая сталь либо материал, стойкий к обрабатываемой суспензии. Внутренний диаметр проточной камеры 90 мм, длина 453 мм. Длина стержня излучателя 318 мм, диаметр 34-50 мм. Кольца 9 и диск 10 имеют толщину 10 мм.
Пример 1. Выщелачивание фосфатной редкоземельной руды раствором едкого натра.
В стальной обогреваемый редактор заливают 6 л раствора едкого натра с концентрацией 450 г/л. Раствор нагревают до 110-115°С. При тщательном перемешивании в раствор подают 2000 г фосфатной редкоземельной руды крупностью менее 0,1 мм, составом (вес. %): Р2О5 22,1; Al2O3 14,4; сумма редкоземельных оксидов - 19,8. Через входной патрубок 6 в проточную камеру 1 подают суспензию со скоростью 1 л/мин. Выщелачивание суспензии проводят по 5 мин в режиме с ультразвуковой обработкой материала. Общее время выщелачивания составляет 90 мин. После этого пульпа подается на фильтр. Снятый с него твердый остаток (кек) промывают горячей водой, сушат и отправляют на анализ. По результатам анализа оценивали степень извлечения ценных компонентов в раствор (см. табл. 1).
Figure 00000001
Как видно из табл. 1 использование ультразвукового воздействия на процесс выщелачивания в проточной камере по прототипу обеспечивает степень извлечения ценных компонентов (Р2О5 и Al2O3) в раствор соответственно 90 и 94%.
При переработке руды в заявленной проточной камере с указанными размерами ее рабочего пространства степень извлечения ценных компонентов в раствор составляет
Р2О5 93-95%; Al2O3 96-98%. Таким образом, при выщелачивания фосфатной редкоземельной руды в ультразвуковом реакторе с размерами рабочего пространства проточной камеры L1=5-15 мм, L2=5 - 25 мм достигаются более высокие показатели процесса по сравнению с прототипом по степени извлечения ценных компонентов в раствор.
Пример 2. Выщелачивание урана из Аргунского концентрата раствором карбоната натрия.
В стальной обогреваемый редактор заливают 6 л раствора карбоната натрия с концентрацией 100 г/л. Раствор нагревают до 70°С. При тщательном перемешивании в раствор подают 600 г концентрата крупностью менее 0,2 мм, составом, вес. %: U 0,72; Мо 0,18; SiO2 40,0; СаО 24,0; MgO 11,4; Fe 2,2; Аl2O3 0,8; S 0,4; Zn 0,18; P2O5 0,07. Через входной патрубок 6 в проточную камеру 1 подают суспензию со скоростью 1 л/мин. Выщелачивание суспензии проводят по 5 мин в режиме с ультразвуковой обработкой материала. Общее время выщелачивания составляет 45 мин. После этого пульпа подается на фильтр. Снятый с него твердый остаток (кек) промывают горячей водой, сушат и отправляют на анализ. По результатам анализа оценивали степень извлечения ценных компонентов в раствор (см. табл. 2).
Figure 00000002
Как видно из табл. 2 использование ультразвукового воздействия на процесс выщелачивания в проточной камере по прототипу обеспечивает степень извлечения урана в раствор 87,5%.
При переработке концентрата в заявленной проточной камере с указанными размерами ее рабочего пространства степень извлечения урана в раствор составила 94,5-97,2%. Таким образом, при выщелачивании концентрата в ультразвуковом реакторе с размерами рабочего пространства проточной камеры L1=5-10 мм, L2=5-15 мм достигаются более высокие показатели процесса по сравнению с прототипом по степени извлечения урана в карбонатный раствор.
Пример 3. Выщелачивание урана из браннерита раствором карбоната натрия.
В стальной обогреваемый редактор заливают 6 литров раствора карбоната натрия с концентрацией 50 г/л. Раствор нагревают до 70°С. При тщательном перемешивании в раствор подают 600 г браннерита крупностью менее 0,3 мм, составом, вес. %: U 0,22; SiO2 57,9; TiO2 1,2; Аl2O3 10,8; Fe2O3 3,5; FeO 1,5; S 0,4; MnO 0,12; MgO 1,8; Na2O 1,6; K2O 6,6; P2O5 0,5; CaF2 1,0; CaCO3 9,0; S 3,2. Через входной патрубок 6 в проточную камеру 1 подают суспензию со скоростью 1 л/мин. Выщелачивание суспензии проводят по 10 мин в режиме с ультразвуковой обработкой материала. Общее время выщелачивания составляет 90 мин. После этого пульпа подается на фильтр. Снятый с него твердый остаток (кек) промывают горячей водой, сушат и отправляют на анализ. По результатам анализа оценивали степень извлечения ценных компонентов в раствор (см. табл. 3).
Figure 00000003
Figure 00000004
Как видно из табл. 3 использование ультразвукового воздействия на процесс выщелачивания в проточной камере по прототипу позволяет достигать степени извлечения урана в раствор 84,0%.
При переработке концентрата в заявленной проточной камере с указанными размерами ее рабочего пространства степень извлечения урана в раствор составила 96,3-98,3%.
Таким образом, при выщелачивании концентрата в ультразвуковом реакторе с размерами рабочего пространства проточной камеры L1=10-15 мм, L2=5-15 мм достигаются более высокие показатели процесса по сравнению с прототипом по степени извлечения урана в карбонатный раствор.

Claims (7)

1. Проточная камера ультразвукового реактора для обработки суспензий минерального сырья, выполненная в виде полого цилиндра с возможностью размещения внутри нее стержня излучателя ультразвуковых колебаний, содержащая входной патрубок для подачи суспензии и выходной патрубок для извлечения готового продукта из камеры, отличающаяся тем, что внутрь камеры вставлена цилиндрическая втулка, а в нижней части камеры установлены диск со сквозным отверстием в центре и кольца, расположенные одно над другим и фиксирующие положение втулки и диска в продольном направлении.
2. Проточная камера по п. 1, отличающаяся тем, что одно из колец заменено на диск.
3. Проточная камера по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что толщина каждого кольца равна толщине диска.
4. Проточная камера по п. 3, отличающаяся тем, что толщина каждого кольца и диска составляет 5-10 мм.
5. Проточная камера по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что кольца зафиксированы между собой и диском с помощью разъемного соединения «выступ-паз».
6. Проточная камера по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что толщина втулки составляет 5-15 мм.
7. Проточная камера по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что диаметр сквозного отверстия диска не превышает внутренний диаметр выходного патрубка.
RU2016141985U 2016-10-26 2016-10-26 Проточная камера ультразвукового реактора RU167656U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141985U RU167656U1 (ru) 2016-10-26 2016-10-26 Проточная камера ультразвукового реактора

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016141985U RU167656U1 (ru) 2016-10-26 2016-10-26 Проточная камера ультразвукового реактора

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU167656U1 true RU167656U1 (ru) 2017-01-10

Family

ID=58451987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016141985U RU167656U1 (ru) 2016-10-26 2016-10-26 Проточная камера ультразвукового реактора

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU167656U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716684C1 (ru) * 2018-11-21 2020-03-13 Общество с ограниченной ответственностью "МедТехникаПоинт" Установка для производства гранулированных смесей парафинов и восков

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4302112A (en) * 1978-01-18 1981-11-24 Reson System Aps Process for continuous homogenization or emulsification of liquid and an ultrasonic apparatus for carrying out the process
RU2228217C1 (ru) * 2003-05-21 2004-05-10 Шестаков Сергей Дмитриевич Способ кавитационной обработки жидких сред и реактор для его осуществления
RU2403085C1 (ru) * 2009-04-23 2010-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Ультразвуковой проточный реактор
RU141803U1 (ru) * 2014-02-26 2014-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий" Аппарат ультразвуковой проточной обработки

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4302112A (en) * 1978-01-18 1981-11-24 Reson System Aps Process for continuous homogenization or emulsification of liquid and an ultrasonic apparatus for carrying out the process
RU2228217C1 (ru) * 2003-05-21 2004-05-10 Шестаков Сергей Дмитриевич Способ кавитационной обработки жидких сред и реактор для его осуществления
RU2403085C1 (ru) * 2009-04-23 2010-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Ультразвуковой проточный реактор
RU141803U1 (ru) * 2014-02-26 2014-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Центр ультразвуковых технологий" Аппарат ультразвуковой проточной обработки

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2716684C1 (ru) * 2018-11-21 2020-03-13 Общество с ограниченной ответственностью "МедТехникаПоинт" Установка для производства гранулированных смесей парафинов и восков

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4156593A (en) Ultrasonic wet grinding coal
Mason Industrial sonochemistry: potential and practicality
US4369100A (en) Method for enhancing chemical reactions
US6079508A (en) Ultrasonic processors
CN102826628A (zh) 无极紫外光催化废水降解用大处理量反应器
RU167656U1 (ru) Проточная камера ультразвукового реактора
WO2001034329A1 (en) Isostat for the treatment of materials in liquid
CN218392361U (zh) 一种陶瓷浆料输送用的负压消泡装置
KR101866188B1 (ko) 양자에너지 발생기를 이용한 금속 폐기물 함유 유분 제거 방법 및 그 장치
US6841095B2 (en) Chemical process and plant
RU2497579C2 (ru) Пульсационный аппарат и способ его эксплуатации
CN112672833A (zh) 含氯粉体的水洗处理方法和含氯粉体的水洗处理系统
US3902858A (en) Chemical production processing unit
GB2039781A (en) Ultrasonic Wet Grinder
RU2526446C1 (ru) Способ активации процессов (варианты) и устройство для его осуществления (варианты)
CN217431684U (zh) 一种超声循环制备系统
CN106423022B (zh) 一种高效液体反应罐
CN113772844B (zh) 一种含油重金属工业废水处理系统及其处理工艺
RU2571786C1 (ru) Способ очистки отработанных проппантов от нефти
KR101721193B1 (ko) 고농축의 재활용 폐유 분리 시스템
CN104694155A (zh) 超声波共振脱硫电化技术反应器及反应工艺
TW491814B (en) Method and device for producing artificial zeolite
RU225428U1 (ru) Ультразвуковой экстрактор
CN210278494U (zh) 一种新型工艺瓷的原料泥浆过滤机构
US5499770A (en) Apparatus for suspension of particles in an ultrasonic field

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20171027

NF9K Utility model reinstated

Effective date: 20180910