УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСЫЩЕНИЯ КИСЛОРОДОМ ЦИАНИСТЫХ РАСТВОРОВ

Полезная модель относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использована в процессах извлечения золота из руд и концентратов выщелачиванием последних в цианистых растворах.
Известен аэратор, который состоит из привода с валом, механизма рассеивания, в корпусе которого установлены кольцо и импеллер, узлы подачи воды и воздуха. Импеллер выполнен в виде закрепленных на основании туннельных направляющих с лопатками на их концах, посредством которых атмосферный воздух контактирует с водой. Кольцо снабжено сквозными отверстиями. При совпадении в процессе вращения туннельных направляющих с лопатками с входными участками туннельных каналов происходит выброс водовоздушной смеси через окна. (Патент РФ №2299180, МПК C02F 3/16, опубл. 20.05.2007)
Недостатком известного технического решения является малая площадь контакта газовой и жидкой фазы и, как следствие, малая степень насыщения раствора кислородом.
Известна барботажная установка, которая содержит компрессор, к выходу которого подключен вход блока генерации озона, к выходу которого подключен, по крайней мере, один размещенный в нижней части контактного бассейна диспергатор, через сквозные поры которого воздух поступает в водный массив. У поверхности диспергатора в нижней части контактного бассейна размещена вихревая форсунка, подключенная к насосу. Ось форсунки ориентирована по центру диспергатора нормально к его поверхности, либо отклонена от центра диспергатора и/или от нормали к его поверхности. Кроме того, форсунка выполнена с возможностью ее регулировки по высоте над поверхностью диспергатора и введена регулировка производительности насоса в соответствии с расходом барботируемого газа. (Патент РФ №2316484, МПК C02F 7/00, опубл. 10.02.2008)
Недостатком известного технического решения является градиент концентрации кислорода по объему аэрируемой жидкости, что объясняется неравномерностью распределения газовых пузырьков после отделения от поверхности диспергатора.
Известно аэрирующее устройство, которое включает установленный с возможностью вращения корпус с подшипником скольжения, разделенный на камеры для распределения газа и жидкости, соединенные с корпусом через подшипник скольжения патрубки для подвода газа и жидкости к камерам, направленные в противоположные стороны диаметрально расположенные насадки для выпуска аэрированной смеси. Устройство снабжено соединенными с корпусом подводящими штангами с размещенными в них дополнительными патрубками и для подвода газа и жидкости и приспособлениями для подвода газа и жидкости к насадкам, соединенными со штангами. Насадки выполнены со щелью для подвода газа. Камеры распределения газа и жидкости отделены друг от друга сальником-подшипником скольжения. Устройство работает по принципу сегнерова колеса. (Патент РФ №2339457, МПК C02F 7/00, 27.11.2008)
Недостатком описанного технического решения является наличие относительно ненадежного сальникового соединения, а также неоднородность распределения газовых пузырьков по объему насыщаемой жидкости.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по достигаемому техническому результату является аэратор, который содержит, по меньшей мере, две проточные камеры. Каждая камера оснащена напорным и выпускным патрубками для жидкости и патрубком для всасывания газа. Выпускные патрубки через втулки связаны с перфорированными насадками. Втулки выполнены в форме равнопроходного тройника, боковой вход которого оснащен трубкой, ориентированной в сторону более чистого потока окружающей жидкости. Устройство позволяет получить равномерное вытекание струй газожидкостной эмульсии. (Патент РФ №2452695, МПК C02F 7/00, опубл. 10.06.2012 - прототип)
Недостатком устройства, выбранного в качестве прототипа, является отсутствие управления концентрацией кислорода в жидкой фазе.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в повышении эффективности работы установки насыщения растворов кислородом.
Поставленная техническая задача решается тем, что устройство насыщения кислородом цианистых растворов, содержащее блок насыщения кислородом, согласно заявляемой полезной модели, включает блок подготовки кислородо-воздушной смеси, соединенный с блоком насыщения кислородом, блок насыщения кислородом содержит статический миксер и эжектор, в который подается газовая смесь из блока подготовки кислородо-воздушной смеси с содержанием кислорода не менее 90%, промежуточную емкость для цианистых растворов, соединенную со статическим миксером и снабженную датчиками уровня раствора в промежуточной емкости и концентрации кислорода, которые подключены к блоку управления, выполненного с возможностью контроля процесса насыщения цианистых растворов кислородом и обеспечения заданной концентрации кислорода в цианистых растворах. Кроме того, для подачи цианистых растворов из промежуточной емкости в блок насыщения кислородом и обратно используется циркуляционно-повысительный насос.
Технический результат, достижение которого обеспечивается реализацией всей заявляемой совокупности существенных признаков, заключается в повышении концентрации кислорода в цианистых растворах при одновременном обеспечении возможности управления концентрацией кислорода в растворах на выходе из установки.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется рисунком, где на фиг. 1 представлена схема устройства насыщения цианистых растворов кислородом, включающая следующие позиции:
1 - блок подготовки кислородо-воздушной смеси
2 - эжектор
3 - статический миксер
4 - циркуляционно-повысительный насос
5 - промежуточная емкость
6 - датчик уровня раствора в промежуточной емкости
7 - магистральный насос
8 - блок управления
9 - датчик концентрации кислорода
Устройство насыщения кислородом цианистых растворов (фиг. 1) содержит соединенные трубопроводами блок подготовки кислородо-воздушной смеси (1), блок насыщения кислородом, содержащий эжектор (2), в который подается газовая смесь из блока подготовки кислородо-воздушной смеси (1) с содержанием кислорода не менее 90% и статический миксер (3). Устройство содержит промежуточную емкость (5) для цианистых растворов, для подачи цианистых растворов из промежуточной емкости в блок насыщения кислородом и обратно используется циркуляционно-повысительный насос (4). Промежуточная емкость (5) снабжена датчиками уровня раствора в промежуточной емкости (6) и концентрации кислорода (9).
Устройство содержит блок управления (8), к которому подключены датчики уровня раствора в промежуточной емкости (6) и концентрации кислорода (9). Блок управления (8) выполнен с возможностью контроля процесса насыщения цианистых растворов кислородом и обеспечения заданной концентрации кислорода в цианистых растворах.
Устройство работает следующим образом. Кислородо-воздушная смесь с содержанием кислорода более 90% подается из блока подготовки кислородо-воздушной смеси по трубопроводу в блок насыщения кислородом в эжектор (2). Исходный цианистый раствор поступает в промежуточную емкость (5) устройства. Оттуда циркуляционно-повысительным насосом (4) цианистый раствор под заданным давлением прокачивается через блок насыщения кислородом, состоящий из эжектора (2) и статического миксера (3). Применение эжектора позволяет вводить в раствор пузырьки микронных размеров, а применение статического миксера исключает преждевременную коалесценцию газовых пузырьков. Таким образом, в течение продолжительного периода времени в растворе присутствует взвесь газовой фазы в жидкости с размером газовых пузырьков ~100 мкм. Так как скорость насыщения прямо пропорционально зависит от площади поверхности раздела газовой и жидкой фаз, применение эжектора и статического миксера создает условия для более интенсивного насыщения кислородом цианистых растворов.
3
Вышедший из блока насыщения кислородом цианистый раствор поступает обратно в промежуточную емкость (5). Таким образом, внутри устройства организован малый круг циркуляции цианистого раствора с его насыщением. Это позволяет контролировать время пребывания частиц раствора в устройстве и, как следствие, время контакта частиц раствора с пузырьками воздуха. Варьируя последний параметр, можно получать наперед заданную концентрацию кислорода в растворе (в пределах растворимости, т.е. вплоть до 38 мг/дм).
3
3
3
Из промежуточной емкости (5) насыщенный кислородом цианистый раствор непрерывно удаляется магистральным насосом (7). Путем подбора таких параметров, как объем промежуточной емкости, производительности магистрального и циркуляционно-повысительного насосов, обеспечивается одинаковая заданная концентрация кислорода по всему объему промежуточной емкости. Блок управления (8) подает управляющие сигналы насосам (4, 7) устройства на основе сигналов датчиков уровня (6), показаний датчика концентрации кислорода (оксиметра) (9), а также внешнего управляющего сигнала. Блок управления позволяет автоматизировать процесс насыщения цианистых растворов кислородом и получать заранее заданную концентрацию кислорода в цианистом растворе, выходящем из устройства. Конструктивно устройство может насытить подаваемый на вход раствор до концентраций 38 мг/дм (предельная растворимость кислорода при нормальных условиях). Однако, при концентрациях выше 20 мг/дм происходит разложение рабочего реагента в растворе - цианида. Поэтому диапазон предельных концентраций кислорода в рабочем растворе ограничен 15-18 мг/дм.
3
Таким образом, использование заявляемого устройства в системах подачи цианистых растворов позволит насытить последние кислородом до значений концентрации 15-18 мг/дм, что обеспечивает значительно большую скорость выщелачивания золота из рудного сырья.