Насадочных элементов

Рис. 6. Влияние температуры на удаление никеля из ор-гаинческого раствора Д2ЭГФК в керосине (при однократном контакте (В/О = 1). В насыщенном органическом растворе содержатся никель (9,5 г/л) и кобальт (3,2 г/л ), а в промывном растворе 28,6 г/л Со в виде Со (SOi)

Так как железо экстрагируется медленнее, кинетика проц< благоприятствует экстракции меди. При реэкстракции сер или азотной кислотами медь извлекается из органического ; твора быстро. Согласно имеющимся сообщениям, нет призна существования хлоркомплексов в насыщенном органическом ] творе или в растворе после последующей реэкстракции [75, ' Позже эти же авторы нашли, что LIX64N экстрагирует неболь количество хлорида, но LIX65N хлорид не экстрагирует. В I сообщается об изучении поведения LIX63 при экстракции ме; окисного железа из хлоридной среды. Установлено, что экст{ ция хлорида обусловлена присутствием небольших колич< LIX64N в LIX63. Медь экстрагируется LIX64N в виде нейтр; ного хлоркомплекса. Авторы рекомендуют для хлоридных сие в тех случаях, когда перенос хлорида нежелателен, ИСПОЛЬЗОЕ LIX65N вместо LIX64N.

:рживается (или экстрагируется) некоторое количество аммиака. и контакте такого насыщенного органического раствора, со-жащего аммиак, с отработанным электролитом в электролите, тупающем на электроосаждение, будет образовываться суль-• аммония (карбонат, хлорид). При постоянном обороте отра-анного электролита на реэкстракцию сульфат аммония будет гапливаться, и, если его не выводить, в электролитических нах начнется кристаллизация соли. Выведение части раствора комически невыгодно и не является необходимым, так как кон-грацию аммиака в насыщенном органическом растворе легко [изить промывкой водой перед реэкстракцией отработанным ктролитом.

В [69, 158] опубликованы результаты работы по переработке дных аммиачных растворов путем экстракции меди. Медь от-яли от таких металлов, как никель, кобальт и цинк, которые ут присутствовать в растворах после аммиачного выщелачива-[ сульфидных концентратов. В качестве экстрагента использо-и 0,5 М Kelex 100 в Solvesso 150, содержащем 10 % изодека-ia в качестве модификатора. Разделение изучали на примере раз-шых смесей указанных четырех металлов. В системе, содержащей равные количества меди, никеля и ко-:ьта, увеличение концентрации сульфата аммония от 50 до г/л наряду с повышением равновесного рН от 7 до 9 приводит меньшению степени экстракции меди и увеличению экстракции >альта. Но емкость по никелю остается практически постоян-i и невысокой (<0,1 г/л). Равновесные изотермы экстракции [И, цинка и кобальта показаны на рис. 89. Влияние концентра-1 сульфата аммония и равновесного рН на экстракцию меди из темы Си—Ni—Со—(NH4)2SO4 показано на рис. 90. В случае ис-щых растворов, содержащих меди и цинка по 5 г/л, увеличение щентрации (NH4)2SO4 и повышение рН улучшают отношение 'Zn в насыщенном органическом растворе с 5 до 80 (рис. 91). щее насыщение металлами составляет примерно 16 г/л. Сравнимые результаты по экстракции с (NH4)2CO3 показывают, что ' систему можно использовать, но отделение меди от цинка в этом г'чае несколько хуже, чем при использовании растворов NH4)2SO4.. Увеличение концентрации (NH4)2SO4 и повышение ! лишь в незначительной степени улучшает отделение меди от нка и лишь при малых концентрациях (NH4)2CO3. Для аммиачной системы никель—цинк были сделаны следую-ie выводы:

Исходный кобальтсодержащий материал содержит боль кобальта по сравнению с никелем, но для исследования исполь вали также растворы с обратным отношением Co/Ni. Испытав проводили в пульсационной колонне высотой 12 м с раствора! в которых отношение Co/Ni составляло от 0,3 до 1,5. Экстрагент служил 20 %-ный раствор Д2ЭГФК, содержащий также 5 ТБФ в керосине Shell 140. Экстракцию проводили при 60 в условиях сплошной органической фазы, поддерживая рН = 5,5. Результаты, представленные на рис. 114, показыва! что при повышении отношения Co/Ni в исходном растворе от ( до 1,5 отношение Co/Ni в насыщенном органическом растворе i вышается с 9,5 до 45. Разделение кобальта и никеля при повыи нии отношения Co/Ni в исходном растворе повышается с 45 до Г Таким образом, из-за того, что коэффициент экстракции нике меньше, чем кобальта (даже при более высоком содержании i келя в исходном растворе по сравнению с кобальтом), эти ц металла можно отделить один от другого. Однако, при повышен отношения Ni/Co в исходном растворе разделение затрудняете и для хорошего разделения в этом случае требуется либо бо;: высокая колонна, либо дополнительные стадии промывки.

Рнс. 115. Влияние концентрации промывного раствора на эффективность удаления никеля .(В насыщенном органическом растворе содержится никель и кобальт в концентрациях 9,2 и 3,3 г/л, соответствен! о; В/О = 1)

Исходный органический раствор, поступающий на промыв содержал 8,29 г/л никеля и 3,3 г/л кобальта. Даже г малом отношении Co/Ni в насыщенном органическом раств< (например, равном 0,36) промывка раствором с концентращ кобальта 10 г/л приводит к тому, что отношение Co/Ni в oprai ческом растворе после промывки повышается до 3,68, а по< двух ступеней промывки раствором с концентрацией кобал! 20 г/л повышается до 7,5, что показывает эффективность промыв этим методом. В производственной практике насыщенный oprai ческий раствор с таким высоким отношением Ni/Co получать в условиях многоступенчатой экстракции не будет. Приводим ниже данные показывают, что выбор сплошной фазы при щ мывке влияет на эффективность очистки и что система со спло ной водной фазой более эффективна:

никелем, оставаться в насыщенном органическом растворе, исходного водного раствора, содержащего никеля 9,6 г/л, 5альта 25,5 г/л и сульфата аммония 33 г/л при рН — 3,8, в про-:се экстракции смесью экстрагентов при соотношениях О/В = 2,5 и Ni/Co = 4 в насыщенном органическом растворе отно-яие Co/Ni в рафинате составляло 3000. При использовании шывного раствора, содержащего соль извлекаемого металла, ,анном случае сульфата никеля, при рН = 35 достигается до-шительное улучшение разделения никеля и кобальта. Одно-

последние годы в литературе было рассмотрено прямое вос-вление металлов в насыщенном органическом растворе с по-

Следовательно на 1 моль двухвалентного кобальта при насыщении требуется 2 моля Versatic 911 (рис. 151). Изменения отношения Co/Ni в исходном растворе приводят к значительным изменениям его в насыщенном органическом растворе (рис. 152). Из насыщенного органического раствора при промывке легко удаляется никель, экстрагированный вместе с кобальтом (рис. 153). Кобальт легко извлекается из насыщенного органического раствора 10 %-ной серной кислотой, и за одну ступень реэкстракции с 90 %-ным извлечением можно получить реэкстракт с концентрацией кобальта 50 г/л.

за в закисное. Экстракцию проводят в четырех ступенях 1теля-отстойника раствором, содержащим 0,1 М Д2ЭГФК М ТБФ в керосине. Соотношение потоков регулируют так, концентрация U3O8 в насыщенном органическом растворе шляет ~9 г/л. Уран из насыщенного органического раствора :трагируют 10 %-ным раствором карбоната натрия в двух гнях смесителя-отстойника, получая реэкстракт с концен-ией U3O8 ~50 г/л. Ниже указаны типичные технологические затели и расход реагентов [278]:

смятие насадочных элементов во время работы и уменьшение рабочей поверхности насадки;

большой расход нержавеющей стали и трудоемкость изготовления насадочных элементов, повышающие металлоемкость, массу и стоимость колонок;

В СССР наиболее распространенным типом элементов насадки в настоящее время являются керамические кольца Рашига, несмотря на то что удельная поверхность многих других насадочных элементов больше, чем у колец Рашига. Это объясняется простотой и дешевизной их изготовления, большим свободным объемом, коррозионной стойкостью. При разработке конструкции контактных экономайзеров в качестве насадочных элементов также применены кольца Рашига. Это, разумеется, не исключает возможности в будущем перехода к более совершенным типам насадки.

образуются брызги, струйки, капли, на поверхности которых также происходит тепло- и массообмен. Удельная поверхность в насадоч-ных аппаратах (в единице объема) достаточно велика и измеряется десятками и сотнями квадратных метров на кубический метр объема. Она зависит от размера насадочных элементов и способа их укладки. Данные о полной геометрической удельной поверхности 5, свободном объеме (порозности) е и гидравлическом (эквивалентном) диаметре dr сухой насадки разных типов приведены в табл. 1-2 [30, 311.

С точки зрения долговечности и коррозионной ^ гойкости, технологичности и рентабельности для контактных экономайзеров целесообразно применять керамические или фарфоровые на садочные элементы. Как мы уже говорили, в СССР получили наибольшее распространение и освоены промышленностью керамические кольца Рашига, а в последнее время и седла «Инталокс». Последние, однако, еще распространены мало, стоимость их выше, и данных о результатах их эксплуатации собрано недостаточно. Например, неизвестно, как они ведут себя при работе на запыленных газах, как часто надо промывать или заменять слой насадки. Таким образом, на ближайшие годы основным типом насадочных элементов остаются керамические кольца Рашига.

Проанализируем влияние различных факторов на течение каждого из указанных выше процессов. Как известно, на передачу конвективного тепла наиболее значительное влияние оказывают скорость потока и размеры обтекаемых насадочных элементов (эквивалентный диаметр газоходов насадочного слоя). Итак, аФ = / ("V ^г)> гДе ШФ — фактическая скорость обтекания насадочных элементов, равная w/к + Mwnn при противотоке и w/e — Мшпл при прямотоке; w — скорость набегающего потока газов в свободном сечении, м/сек; е — порозность слоя насадки (свободный объем); шпл — скорость стекания пленки, м/сек, при температуре 20° С; М — коэффициент, учитывающий изменение температуры воды.

Значения ы;пл, е и М могут быть определены по данным автора [58]. Там же приведены значения удельной поверхности насадки и эквивалентного диаметра в зависимости от скорости газов, плотности орошения и размера насадочных элементов.

На значение п влияет и так называемый коэффициент растекания D, характеризующий дальность растекания жидкости в горизонтальном направлении. Величина D остается практически постоянной при изменении высоты слоя насадки [88], но заметно зависит от типа насадочных элементов, их размера и характера укладки, а также расхода струи. С увеличением размера колец Рашига значение D заметно растет. Так, если для колец размерами 25 X 25 X 3 мм, загружаемых навалом, D = = 0,3 -- 0,4 см, то для колец размерами 50 X 50 X 5 мм D = = 0,4 ч- 0,7 см без разравнивания каждой порции, загружаемой навалом и 0,7 ч- 0,9 см при разравнивании каждой порции.

Приведенные данные наглядно показывают эффективность насадочных элементов больших размеров в отношении растекания воды и влияния различных факторов, даже разравнивания колец, забрасываемых навалом.

В связи с растворением в воде части углекислого газа, содержащегося в дымовых газах, как уже указывалось, возникает задача удаления его из нагретой в контактной камере воды. По аналогии с декарбонизаторами, применяемыми в системах водо-подготовки, можно рекомендовать продувку воды воздухом. Для развития поверхности массообмена целесообразно применение колец Рашига или других насадочных элементов. Во встроенных декарбонизаторах, а также в выносных декарбонизаторных колонках контактных экономайзеров для обеспечения компактности этих устройств целесообразно применение колец малых размеров (15 X 15 X 2 и 25 X 25 X 3 мм), загружаемых навалом.

При неправильной эксплуатации экономайзера на запыленных газах, в частности при недостаточном орошении водой, насадка может забиваться, ее периодически требуется заменять. Поэтому при разработке конструкции экономайзеров для запыленных газов нужно обращать внимание на обеспечение возможности беспрепятственной и быстрой замены насадочных элементов. Достигнуть этого можно, например, секционированием насадки по высоте и устройством люка в каждой секции для выгрузки насадки. Могут быть и другие конструктивные решения. При работе на весьма запыленных газах может помочь встряхивание и переворачивание насадки.