Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб вилуговування руди під тиском, який полягає в

а) нагріванні рудного шламу, що містить руду та розчинник,

б) реагуванні та утриманні нагрітого рудного шламу при робочій температурі для вилуговування цінних продуктів в нагрітому розчиннику,

в) охолодженні рудного шламу, причому нагрівання складається з

г) попереднього нагрівання рудного шламу в операції попереднього нагрівання тепловою енергією першого теплоносія, та

д) подальшого нагрівання зазначеного рудного шламу в операції остаточного нагрівання до зазначеної робочої температури тепловою енергією другого теплоносія окремо від першого теплоносія,

е) охолодженні прореагованого рудного шламу в операції охолодження поглинанням теплової енергії прореагованого рудного шламу до першого теплоносія, та

є) циркулюванні зазначеного першого теплоносія між операцією охолодження і операцією попереднього нагрівання, який відрізняється тим, що виконують операції остаточного нагрівання теплообмінником, здатним розділяти шлам з контурів теплопередачі, та застосовують  розплавлену сіль або олійний теплоносій як другий теплоносій.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що застосовують розплавлену сіль як перший теплоносій.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що застосовують олійний теплоносій як перший теплоносій.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що застосовують воду як перший теплоносій.

5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що попередньо нагрівають рудний шлам в теплообміннику попереднього нагрівання, отримують гарячий перший теплоносій з операції охолодження в зазначеному теплообміннику попереднього нагрівання, та відводять охолоджений перший теплоносій від зазначеного теплообмінника попереднього нагрівання для подачі його назад в операцію охолодження.

6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що попередньо нагрівають рудний шлам щонайменше в двох теплообмінниках попереднього нагрівання, розташованих послідовно, отримують гарячий перший теплоносій з операції охолодження в останньому з зазначених теплообмінників попереднього нагрівання, а також відводять охолоджений перший теплоносій з першого зазначеного теплообмінника попереднього нагрівання для подачі його назад в операцію охолодження.

7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що охолоджують рудний шлам в охолоджувальному теплообміннику, отримують охолоджений перший теплоносій з операції попереднього нагрівання в зазначеному охолоджувальному теплообміннику, і відводять нагрітий перший теплоносій з охолоджуючого теплообмінника для забезпечення циркулювання його назад в операцію попереднього нагрівання.

8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що охолоджують рудний шлам щонайменше двома охолоджувальними теплообмінниками, розташованими послідовно,

отримують охолоджений перший теплоносій з операції попереднього нагрівання в останньому зі згаданих теплообмінників охолодження та відводять нагрітий перший теплоносій з першого охолоджувального теплообмінника для циркулювання його назад в операцію попереднього нагрівання.

9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що нагрівають рудний шлам до робочої температури в теплообміннику остаточного нагрівання, отримують гарячий другий теплоносій від джерела тепла в зазначеному теплообміннику остаточного нагрівання, і відводять охолоджений другий теплоносій із зазначеного теплообмінника остаточного нагрівання для подачі його назад в джерело тепла.

10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що нагрівають рудний шлам до робочої температури в щонайменше двох теплообмінниках остаточного нагрівання, розташованих послідовно, отримують гарячий другий теплоносій від джерела тепла в останньому зі згаданих теплообмінників остаточного нагрівання, а також відводять охолоджений другий теплоносій з першого із зазначених теплообмінників остаточного нагрівання для подачі його назад в джерело тепла.

11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що спосіб є процесом вилучення нікелю з латеритної руди.

12. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що спосіб є процесом вилучення кобальту з латеритної руди.

13 Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що спосіб є процесом вилуговування бокситу для отримання оксиду алюмінію.

14. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що спосіб є процесом Байєра.

15. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що спосіб є Шеррітт Гордон процесом.

16. Система (1) вилуговування руди під тиском, що містить:

ж) нагрівальні засоби (2) для нагрівання рудного шламу, що містить руду та розчинник,

з) реакційні засоби (3) для реакції нагрітого рудного шламу при робочій температурі для вилуговування цінних продуктів в нагрітий розчинник,

и) охолоджувальні засоби (4) для охолодження прореагованого рудного шламу,

і) нагрівальні засоби (2) містять засоби попереднього нагрівання (11), що містять теплообмінник (5) для нагрівання рудного шламу тепловою енергією першого теплоносія,

ї) охолоджувальні засоби (4) містять охолоджуючий теплообмінник (6) для охолодження прореагованого рудного шламу поглинанням теплової енергії прореагованого рудного шламу до першого теплоносія,

й) нагрівальні засоби (2) додатково містять теплообмінник (7) остаточного нагрівання для нагрівання рудного шламу до зазначеної робочої температури тепловою енергією другого теплоносія окремо від першого теплоносія, та

к) циркуляційну систему (8), що містить приймальний трубопровід (9) та зворотний трубопровід (10) для циркулювання першого теплоносія між теплообмінником (5) попереднього нагрівання і охолоджувальним теплообмінником (6), який відрізняється тим, що теплообмінник (7) остаточного нагрівання є теплообмінником, здатним розділяти шлам з контурів теплопередачі, і тим що другим теплоносієм є розплавлена сіль або олійний теплоносій.

17. Система за п. 16, яка відрізняється тим, що засіб (11) попереднього нагрівання містить щонайменше два теплообмінники (5а, 5б) попереднього нагрівання, з'єднаних послідовно,

приймальний трубопровід (9), виконаний з можливістю підключення останнього із зазначених теплообмінників (5а, 5б) попереднього нагрівання до охолоджувальних засобів (4) для отримання гарячого першого теплоносія, та зворотний трубопровід (10), виконаний з можливістю підключення першого із зазначених теплообмінників (5а, 5б) попереднього нагрівання до охолоджувальних засобів (4) для відведення охолодженого першого теплоносія назад до охолоджувальних засобів (4).

18. Система за будь-яким з пп. 16-17, яка відрізняється тим, що охолоджувальні засоби (4) містять щонайменше два охолоджувальних теплообмінники (6а, 6б, 6в), з'єднаних послідовно, приймальний трубопровід (9), виконаний з можливістю підключення першого із зазначених охолоджувальних теплообмінників (6а, 6б, 6в) до засобів (11) попереднього нагрівання для подачі в них гарячого першого теплоносія, та зворотний трубопровід (10), виконаний з можливістю підключення останнього з охолоджувальних теплообмінників (6а, 6б, 6в) до засобів (11) попереднього нагрівання для відведення охолодженого першого теплоносія назад в останній із зазначених охолоджувальних теплообмінників (6а, 6б, 6в).

19. Система за будь-яким з пп. 16-18, яка відрізняється тим, що реакційні засоби (3) містять щонайменше два теплообмінники (7а, 7б, 7в) остаточного нагрівання, з'єднані послідовно, кінцевий приймальний трубопровід (12), виконаний з можливістю підключення останнього із зазначених теплообмінників (7а, 7б, 7в) остаточного нагрівання до джерела (14) тепла для прийому гарячого другого теплоносія із зазначеного джерела (14) тепла, та кінцевий зворотний трубопровід (13), виконаний з можливістю підключення першого із зазначених теплообмінників (7а, 7б, 7в) остаточного нагрівання до джерела (14) тепла для відведення охолодженого другого теплоносія до зазначеного джерела (14) тепла.

20. Система за будь-яким з пп. 16-19, яка відрізняється тим, що реакційні засоби (3) містять утримуючий засіб (15) для утримання рудного шламу, нагрітого в теплообміннику (7а, 7б, 7в) остаточного нагрівання протягом часу витримки, необхідного для отримання виходу цільового продукту.

21. Система за будь-яким з пп. 16-20, яка відрізняється тим, що теплообмінник (5, 5а, 5б, 6, 6а-6в, 7, 7а-7в) є трубчастим теплообмінником.

22. Система за будь-яким з пп.16-19, яка відрізняється тим, що теплообмінник (5, 5а, 5б, 6, 6а-6в, 7, 7а-7в) є пластинчастим теплообмінником.

Текст

Реферат: Спосіб і система для вилуговування руди під тиском. Спосіб полягає в нагріванні рудного шламу, що містить руду і розчинник, реагуванні і утриманні нагрітого рудного шламу при робочій температурі для вилуговування цінних продуктів в нагрітий розчинник, та охолодженні рудного шламу. Попереднє нагрівання рудного шламу в операції попереднього нагрівання здійснюють за допомогою теплової енергії першого теплоносія. Зазначений рудний шлам додатково нагрівають в операції остаточного нагрівання до зазначеної робочої температури тепловою енергією другого теплоносія окремо від першого теплоносія. Прореагований рудний шлам охолоджують в операції охолодження поглинанням теплової енергії прореагованого рудного шламу до першого теплоносія. Зазначений перший теплоносій циркулює між операцією охолодження і операцією попереднього нагрівання. UA 114768 C2 (12) UA 114768 C2 UA 114768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Передумови створення винаходу Винахід стосується способу та системи для стисненого, високотемпературного вилуговування руди В багатьох процесах переробки руди, цінні продукти, які містяться в руді, вилуговують в рідку фазу розчинника. Оскільки в більшості випадків ефективність вилуговування збільшується з температурою, процеси проходять при підвищених температурах. Таким чином, більш високі тиски застосовують для того, щоб уникнути кипіння застосованого розчинника. Нагрівання рудного шламу та розчинника, як правило, здійснюється з допомогою пари, яка створюється при ступінчастому зниженні тиску гарячого шламу після операції вилуговування, яка в той же час охолоджує шлам знизу. Проблема, пов'язана з цим процесом полягає в тому, що ступінчасте відновлення тепла є трудомістким й коштовним. Остаточне нагрівання шламу в більшості випадків на практиці відбувається прямим введенням та конденсацією пари в розчині. Ця практика має, однак, проблему в розбавленні шламу, що повинно бути компенсовано збільшенням та більш коштовною спроможністю випаровування в наступних технологічних установках. Короткий опис За першим аспектом, може бути створено спосіб для вилуговування руди під тиском, який полягає в: а) нагріванні рудного шламу, що містить руду та розчинник, б) реагуванні та утриманні нагрітого рудного шламу при робочій температурі для вилуговування цінних продуктів в нагрітому розчиннику, в) охолодженні рудного шламу, причому спосіб додатково містить: г) попередній нагрів рудного шламу в операції попереднього нагрівання тепловою енергією першого теплоносія, д) подальше нагрівання зазначеного середовища рудного шламу в операції остаточного нагрівання до зазначеної робочої температури тепловою енергією другого теплоносія окремо від першого теплоносія, е) охолодження прореагованої рудного шламу в операції охолодження поглинанням теплової енергії прореагованої рудного шламу до першого теплоносія, та є) циркуляцію зазначеного першого теплоносія між операцією охолодження і операцією попереднього нагрівання. Таким чином, може бути створено спосіб для стисненого високотемпературного вилуговування руди, який уникає розбавлення шламу. За наступним аспектом винаходу, може бути створена система стисненого вилуговування руди, що містить ж) нагрівальні засоби для підігріву рудного шламу, яка містить руду і розчинник, з) реакційні засоби для реакції рудного шламу, нагрітої до робочої температури, для вилуговування цінних продуктів в нагрітий розчинник, и) охолоджувальні засоби для охолодження прореагованого рудного шламу, в якій і) нагрівальні засоби містять засоби попереднього нагрівання, які містять теплообмінник для нагрівання рудного шламу тепловою енергією першого теплоносія, ї) засоби охолодження містять охолоджувальний теплообмінник для охолодження прореагованої рудного шламу поглинанням теплової енергії прореагованої рудного шламу першим теплоносієм, й) нагрівальні засоби додатково містять теплообмінник остаточного нагрівання для нагрівання рудного шламу до зазначеної робочої температури тепловою енергією другого теплоносія окремо від першого теплоносія, та к) циркуляційна система, переважно циркуляційна система замкнутого контуру, що містить приймальний трубопровід і зворотній трубопровід для циркулювання першого теплоносія між теплообмінником попереднього нагрівання і охолоджувальним теплообмінником. Таким чином, може бути створена система стисненого вилуговування руди, яка є простою з економічно ефективним відновленням тепла. Крім того, зусилля технічного обслуговування можуть бути значно зменшені, оскільки забруднення на відкритих до теплоносія поверхнях зведено до мінімуму. Охолодження і попередній нагрів рудного шламу здійснюється в закритій петлі теплопередачі шляхом відновлення енергії з гарячої сторони процесу, тобто після остаточного нагрівання і передачі його до "холодної" рудного шламу. Таким чином теплоносій проходить за зворотною схемою відносно рудного шламу, що підлягає попередньому нагріванню. Спосіб і система відрізняються тим, що зазначено в відмітних частинах незалежних пунктів формули винаходу. Деякі інші варіанти здійснення винаходу характеризуються ознаками, 1 UA 114768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зазначеними в інших пунктах формули винаходу. Винахідницькі варіанти втілення винаходу також розкриті в описі і на кресленнях цієї заявки на патент. Винахідницький зміст патентної заявки також може бути визначений іншими шляхами, ніж визначено у наступній формулі винаходу. Винахідницький зміст також може бути утворений з декількох окремих винаходів, особливо якщо винахід розглянуто в світлі виражених або неявних під задач, або з урахуванням отриманих переваг або групи переваг. Деякі з визначень, що містяться в наведеній нижче формулі винаходу, можуть потім бути непотрібними, зважаючи на окремі винахідницькі ідеї. Особливості різних варіантів втілення даного винаходу можуть, в межах основної винахідницької ідеї, бути застосовані до інших варіантів здійснення. Відповідно до одного з варіантів втілення винаходу, розплавлену сіль застосовують як теплоносій, переважно, другого теплоносія. Це може створити перевагу в тому, що нагрівання і охолодження рудного шламу, відбувається швидко і з мінімальними поверхнями теплообміну, оскільки розплавлені солі дозволяють експлуатацію при високих температурах, не завдаючи шкоди теплоносію. Відповідно до одного з варіантів втілення винаходу, термальну оливу застосовують як теплоносій, переважно для другого теплоносія. Це може створити перевагу у спрощеному керуванні і технічному обслуговуванні Відповідно до одного з варіантів втілення винаходу, воду застосовують як теплоносій, переважно, перший теплоносій. Це може створити перевагу у тому, що теплоносій є дешевим, і його висока теплоємність дозволяє звести до мінімуму рециркуляційні потоки. Відповідно до одного з варіантів втілення винаходу, рудний шлам попередньо нагрівають в теплообміннику попереднього нагрівання, гарячий перший теплоносій, отриманий з операції охолодження у зазначеному теплообміннику попереднього нагрівання, і охолоджений перший теплоносій відводять із зазначеного теплообмінника попереднього нагрівання для подачі його назад в операцію охолодження. Це може створити перевагу у тому, що передача теплової енергії в рудну шлам не базується на складному багатостадійному рівноважному випаровуванні і у простому у керуванні. Відповідно до одного з варіантів втілення винаходу, рудний шлам попередньо нагрівають щонайменше в двох теплообмінниках попереднього нагрівання, розташованих послідовно. Це дає перевагу в тому, що рудний шлам може бути попередньо нагріта до високих температур. Відповідно до одного з варіантів втілення винаходу, рудний шлам охолоджується в охолоджувальному теплообміннику, в якому охолоджений перший теплоносій отримують з операції попереднього нагрівання в зазначений охолоджувальний теплообмінник, і нагрітий перший теплоносій відводять з охолоджувального теплообмінника для циркулювання його назад в операцію попереднього нагрівання. Це може дати перевагу в тому, що передачу теплової енергії з рудного шламу до першого теплоносія легко контролювати. Відповідно до одного з варіантів втілення винаходу, рудний шлам охолоджується щонайменше в двох теплообмінників охолодження, розташованих послідовно. Це дає ту перевагу, що рудний шлам може бути охолоджена від високих температур контрольованим чином. Відповідно до одного з варіантів втілення винаходу, рудний шлам нагрівають до робочої температури в кінцевому теплообміннику. Це може дати ту перевагу, що робочу температуру рудного шламу легко контролювати і не відбувається розбавлення рудного шламу. Відповідно до одного з варіантів втілення винаходу, рудний шлам нагрівають до робочої температури, що найменше, в двох кінцевих теплообмінниках, розташованих послідовно. Це може дати ту перевагу, що високі робочі температури досягаються контрольованим чином. Відповідно до одного з варіантів втілення винаходу, процес є процесом одержання цінних продуктів, таких як - але не обмежуючись ними - нікель, кобальт або боксит з відповідних руд. Це може дати переваги у скороченні капіталовкладень і витрат на технічне обслуговування. Відповідно до одного з варіантів, процес є "Байєр процесом", який застосовується для виробництва гідроксиду алюмінію. Це може дати переваги у скороченні капіталовкладень і витрат на технічне обслуговування, поліпшенні зручності експлуатації та підвищенні доступності / надійності процесу. Відповідно до варіанту здійснення, процес є процесом Шеррітт Гордона. Це може дати аналогічні переваги з "Байєр процесом", описаним вище. Відповідно до одного з варіантів здійснення винаходу, реакційні засоби містять утримуючу трубу або посудину для утримання рудного шламу при потрібній робочій температурі протягом часу витримки, необхідного для досягнення виходу цільового продукту. Це може забезпечити перевагу у тому, що є достатньо часу для завершення реакції вилуговування. Відповідно до варіанту здійснення, теплообмінник є трубчастим теплообмінником. Це може 2 UA 114768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 дати перевагу у тому, що первинні і вторинні кола теплопередачі можуть легко бути спрощені. Відповідно до варіанту здійснення, теплообмінник є пластинчастим теплообмінником. Це може дати перевагу у тому, що може бути створена більш компактна за конструкцією установка. Короткий опис креслень Деякі варіанти втілення винаходу, які ілюструють дане розкриття описані більш детально на прикладених кресленнях, на яких Фіг. 1 - схематичний вид збоку зразкового способу і системи в частковому поперечному перерізі, Фіг. 2 - схематичний вид збоку іншого способу і системи в частковому поперечному перерізі, Фіг. 3 - схематичний вид збоку третього способу і системи в частковому поперечному перерізі. На кресленнях деякі варіанти здійснення зображені спрощено для прозорості. Подібні частини позначені на кресленнях однаковими номерами посилань. Детальний опис Фіг.1 схематичний вид збоку зразкового способу і системи в частковому поперечному перерізі. Основні компоненти системи 1 для стиснення високотемпературного вилуговування руди можуть містити нагрівальні засоби 2, остаточного нагрівання або реакційні засоби 3, та охолоджувальні засоби 4. Максимум температур шламу може досягати 350 °С, температури другого теплоносія досягають 550 °C та температури першого контуру теплопередачі досягають 300 °C в залежності від допустимого тиску системи. Призначення нагрівальних засобів 2 - нагрів рудного шламу, що містить руду і розчинник. Нагрівальні засоби 2 містять засоби 11 попереднього нагрівання, які складаються з теплообмінника 5 для нагрівання рудного шламу тепловою енергією першого теплоносія, та теплообмінника 7 остаточного нагрівання для нагрівання рудного шламу до необхідної температури, тобто робочої температури, тепловою енергією другого теплоносія. Теплообмінник 7 остаточного нагрівання і зазначений другий теплоносій, відокремлені від засобів 11 попереднього нагрівання і першого теплоносія. Теплообмінник 7 остаточного нагрівання може бути розташований попереду або об'єднаний з реакційними засобами 3, де реакції нагрітого рудного шламу відбуваються при робочій температурі і встановленому часу витримки. Зазначені реакції вилуговують цінні породи з руди в нагрітому розчиннику. Залежно від комбінації розчинник - руда, відомі реакції вилуговування, в першу чергу, починаючи з цього розділу. Охолоджувальні засоби 4 охолоджують рудний шлам, що прореагувал, до бажаної температури, переважно трохи вище або до температури кипіння шламу в цій точці процесу. Охолоджувальні засоби 4 можуть містити охолоджувальний теплообмінник 6, де прореаговану і гарячу рудний шлам охолоджують за рахунок поглинання теплової енергії, зазначеної прореагованої рудного шламу, до першого теплоносія. Система 1 додатково містить циркуляційну систему 8, яка містить приймальний трубопровід 9 і зворотній трубопровід 10 для обігу першого теплоносія між теплообмінником 5 попереднього нагрівання і охолоджувальним теплообмінником 6. Теплообмінник 5, 6, 7 може бути, наприклад, трубчастим теплообмінником, пластинчастим теплообмінником або будь-який іншим теплообмінником, здатним розділяти шлам з контурів теплопередачі, і які відомі самі по собі. Наприклад, в трубчастому теплообміннику рудний шлам може проходити крізь трубну сторону, а теплоносій крізь сторону оболонки. Перший теплоносій, може містити, наприклад, розплавлену сіль, термальну оливу, воду, насичену пару, перегріту пару і т.д. Також другий теплоносій, може містити розплавлену сіль, термальну оливу, воду, перегріту пару і т.д. Теплоносій, переважно рідина, яка створює порівняно низький тиск парів при високих температурах. Теплоносій переважно стиснений для того, щоб підтримувати в ньому високу щільність теплової енергії. Розплавлена сіль може бути, наприклад, сіллю, що продається під торговою назвою HiTEC®. Температура плавлення HiTEC® солі становить близько 150° С, а максимальна робоча температура становить близько 550 °C. HiTEC® є евтектичною сумішшю водорозчинних, неорганічних солей нітрату калію, нітрит натрію і нітрату натрію. Інші солі, тобто чиста сіль, суміш солей або сольові композиції, можуть, звичайно, бути використані як теплоносія. Термальні оливи можуть бути застосовані до температури 400 °C, наприклад, компанії Dow 3 UA 114768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Chemical " Dowtherm ", а також для більш легкої обробки. Проте, термальні оливи не застосовують для більш високих температур, які можуть бути досягнуті розплавленими солями. Система 1 здійснює способи для стиснення високотемпературного вилуговування руди, причому спосіб полягає в нагріванні рудного шламу, яка складається з руди і розчинника, в два етапи, тобто в операції попереднього нагрівання і в операції остаточного нагрівання, реагуванні і витримуванні нагрітої рудного шламу при робочій температурі для вилуговування цінних продуктів в нагрітому розчиннику та охолодженні гарячий й вилужений рудний шлам. По-перше, зазначений рудний шлам стиснена відповідно тиску пари рідкої фази до тиску, необхідного для надійного запобігання кипінню зазначеної рідини при бажаних робочих температурах з допомогою засобів стиснення, і подається в систему 1. Зазначені засоби стиснення не будуть зображені на кресленнях. Термін "руда" стосується твердої частини шламу і твердої речовини, з якої дані цінні породи повинні бути видобуті і які змінюються за своїм складом в залежності від застосування та використаної руди як сировини. Стиснену рудну шлам нагрівають спочатку в теплообміннику (5) попереднього нагрівання, для нагрівання до необхідної температури попереднього нагрівання. Зазначена температура може досягати 350 °C, але, звичайно, може бути нижчою в залежності від вимог процесу. Попередньо нагрітий і стиснений рудний шлам потім подається в реакційні засоби 3 та в теплообмінник 7 остаточного нагрівання. Теплообмінник 7 остаточного нагрівання, який переносить теплову енергію процесу від зовнішнього джерела тепла, необхідний оскільки процеси продукту в основному ендотермічні і тому, підвищені температури вимагають економічного виконання реакції видобування. Крім того, досягнута остаточна температура повинна бути такою, щоб компенсувати неминучі втрати тепла. Теплообмінник 7 остаточного нагрівання далі нагріває рудну шлам до робочої температури, необхідної для вилуговування руди. Реакційні засоби 3 можуть містити щонайменше одну утримуючу ємкість 15 для утримання рудного шламу протягом часу витримки, необхідного для досягнення цільового продукту процесу вилуговування. Утримуюча ємність 15 може містити утримуючу трубу та / або утримуючі цистерни. Реакції вилуговування відбуваються при температурах, зазвичай від 150 °C до 450 °C, наприклад, приблизно 400 °C. Температура залежить, наприклад, від руди, яка вилуговується і переважаючих умов процесу (та чи будуть застосовані каталізатори, або ні). Коли необхідні реакції відбулися в реакційних засобах 3, в результуючі продукти реакції подаються в охолоджуючий засіб 4, де вони охолоджуються до економічно оптимальної температури і, оптимально знижують тиск. Охолоджуючий теплообмінник 6, розташований в охолоджувальному засобі 4, приймає гарячий рудний шлам та охолоджує її знизу шляхом передачі теплової енергії зазначеного рудного шламу в перший теплоносій. Таким чином, температура першого теплоносія зростає в охолоджувальному теплообміннику 6. Охолоджувальний теплообмінник 6, підключений крізь циркуляційну систему 8 першого теплоносія до теплообмінника 5 попереднього нагрівання. Циркуляційна система створює замкнуту петлю проточних трубопроводів, де перший теплоносій безперервно циркулює крізь охолоджувальний теплообмінник 6 і теплообмінник 5 попереднього нагрівання. Циркуляційна система 8 показана на Фіг.1, містить приймальний трубопровід 9, зворотній трубопровід 10, необхідні теплообмінники, теплоносій, а також один або більше циркуляційних насосів 16. Приймальний трубопровід 9 виконаний для прийому нагрітого першого теплоносія з охолоджувального теплообмінника 6 та відводить його до теплообмінника 5 попереднього нагрівання. Зворотній трубопровід 10 приймає охолоджений перший теплоносій з теплообмінника 5 попереднього нагрівання і відводить його в охолоджувальний теплообмінник 6. Приймальний та зворотній трубопроводи 9, 10 можуть бути виготовлені з будь-яких відповідних труб, повітроводів і трубопроводів, які відомі самі по собі. Циркуляційний насос (и) 16 створює(ють) різницю тисків, необхідну для забезпечення обігу першого теплоносія крізь циркуляційну систему 8 та теплообмінників 5, 6. Циркуляційний насос 16 може бути будь-яким відповідним насосом, який відомий сам по собі. Циркуляційна система 8 може містити додаткові засоби 17 запуску та керування. Засоби 17 запуску та керування можуть містити допоміжний нагрівач 18 і триходовий клапан 20 або еквівалентні засоби. Зазначений клапан 20 виконаний, для дозволу або заборони подачі потоку першого теплоносія у допоміжний обігрівач 18. Потік у допоміжний обігрівач 18, як 4 UA 114768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 правило, дозволено в операції запуску процесу. Як тільки температура першого теплоносія досягла заданої температури, клапан 20 може вимкнути зазначений потік. Допоміжний нагрівач 18 може бути теплообмінником, як зображено на Фіг. 1, паровим нагрівачем, газовим нагрівачем або електричним нагрівачем або будь-який відповідним нагрівачем, який відомий сам по собі. Попередньо нагріту рудну шлам нагрівають до остаточної або робочої температури в теплообміннику 7 остаточного нагрівання, який приймає гарячий другий теплоносій від джерела 14 тепла. Джерело 14 тепла може бути теплообмінником, газовим нагрівачем або електричним нагрівачем або будь-яким відповідний нагрівачем, який відомий сам по собі. Гарячий другий теплоносій віддає тепло рудному шламу, який проходить крізь теплообмінник 7 остаточного нагрівання, тим самим підвищуючи температуру рудного шламу. Як наслідок цього другий теплоносій, охолоджується знизу і подається назад в джерело 14 тепла. Таким чином, існує друга циркуляційна система 19, яка створює замкнуту петлю, де другий теплоносій безперервно циркулює крізь джерело 14 тепла і теплообмінник 7 остаточного нагрівання. Друга циркуляційна система 19 показана на Фіг.1, містить приймальний трубопровід 12, кінцевий зворотний трубопровід 13 і кінцевий циркуляційний насос 21. Приймальний трубопровід 9 виконаний з можливістю прийому нагрітого першого теплоносія з охолоджувального теплообмінника 6 і відведення його до теплообмінника 5 попереднього нагрівання. Система 1 та спосіб може виконувати будь-який процес, як правило, придатний для видобування руд при підвищених температурах і тисках, наприклад, видобування бокситу, нікелю і кобальту з латеритних руд і т.п. Спосіб може бути частиною, наприклад, процесу Байера, процесу Шеррітт Гордона і т.п. На Фіг. 2 - схематичний вид збоку іншого способу і системи в частковому поперечному перерізі. Система 1, і спосіб в основному схожі на ті, що показані на Фіг 1, крім багатоступеневих теплообмінників в циркуляційній системі 8 і другий циркуляційній системи 19. Попередньо нагрівальні засоби 11 містять тепер два теплообмінника 5а, 5б попереднього нагрівання, з'єднаних послідовно. Рудний шлам для нагрівання надходить спочатку у перший теплообмінник 5а попереднього нагрівання і звідти у другий або останній теплообмінник 5б попереднього нагрівання. Рудний шлам відведений з останнього теплообмінника 5б попереднього нагрівання, подають до реакційних засобів 3. Приймальний трубопровід 9 подає перший теплоносій до останнього теплообмінника 5б попереднього нагрівання. Зазначений останній теплообмінник 5б попереднього нагрівання приймає, таким чином, гарячий перший теплоносій від охолоджувального засобу 4. Перший теплоносій віддає частину своєї теплової енергії до рудного шламу в останній теплообмінник 5б попереднього нагрівання. Перший теплоносій потім відводять з останнього теплообмінника 5б попереднього нагрівання і подають крізь з'єднувальний трубопровід 22 до першого теплообмінника 5а попереднього нагрівання. Перший теплоносій, віддає свою теплову енергію до рудного шламу в першому теплообміннику 5а попереднього нагрівання після чого перший теплоносій відводиться в зворотній трубопровід 10 для відведення охолодженого першого теплоносія назад в охолоджувальний засіб 4. Таким чином, система 1 і спосіб, розкриті на Фіг.2, здійснюють поетапний попередній нагрів рудного шламу, де перший теплоносій тече проти потоку рудного шламу. Це особливо сприятливий варіант здійснення даного винаходу в процесах, де рудний шлам має бути нагрітий до високої температури, тобто, де вилуговування цінних продуктів, які містяться в руді, в рідку фазу розчинника відбувається при високих температурах, як безпосереднього у випадку продукту моно- гідрату бокситу, з температурою до 300° C. Крім того, охолоджувальний засіб 4 може містити більше ніж один теплообмінник. Варіант здійснення, показаний на Фіг.2, містить два охолоджувальних теплообмінника 6а, 6б, які з'єднані послідовно. Приймальний трубопровід 9 виконаний з можливістю підключення першого із зазначених охолоджувальних теплообмінників 6А до засобів 11 попереднього нагрівання, а точніше до останнього теплообмінника 5б попереднього нагрівання для подачі гарячого першого теплоносія. Зворотній трубопровід 10 виконано з можливістю вивантаження першого теплоносія, охолодженого в засобах 11 попереднього нагрівання, назад в останній із зазначених 5 UA 114768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 охолоджувальних теплообмінників 6б. Система 1 і спосіб розкриті на Фіг.2, здійснюють також поетапне охолодження рудного шламу. Це особливо корисне втілення винаходу для застосування в процесах, де рудний шлам вилуговують при високій температурі. Система 1 розкрита на Фіг.2, містить два теплообмінника 7а, 7б остаточного нагрівання, з'єднаних послідовно. Кінцевий приймальний трубопровід 12 виконаний з можливістю приєднання останнього або другого теплообмінника 7б остаточного нагрівання з джерелом 14 тепла для прийому нагрітого другого теплоносія від нього. Гарячий другий теплоносій, який має віддати частину теплової енергії рудному шламу, потім вивантажують з другого теплообмінника 7б остаточного нагрівання і подають крізь з'єднувальний трубопровід 22 до першого теплообмінника 7а остаточного нагрівання, де він нагріває рудний шлам. Кінцевий зворотній трубопровід 13 з'єднаний між першим теплообмінником 7а остаточного нагрівання та джерелом 14 тепла, для вивантаження охолодженого другого теплоносія до зазначеного джерела 14 тепла для повторного нагрівання. Слід, однак, відзначити, що в залежності від конструкції теплообмінника, потік рудного шламу може бути проти або паралельно або упоперек відносно потоку теплоносія при розгляді потоків, що всередині зазначеного теплообмінника. На Фіг.3 надано схематичний вид збоку третього способу і системи в частковому поперечному перерізі. Цей варіант здійснення має два теплообмінника 5а, 5б попереднього нагрівання призначення яких подібне тим, які на Фіг.2. Охолоджувальний засіб 4 містить три охолоджувальних теплообмінника 6а, 6б, 6в, з'єднаних послідовно, призначення яких в основному подібне тим, які на фіг.2. Крім того, реакційні засоби 3 містять три теплообмінники 7а, 7б 7в остаточного нагрівання, з'єднані послідовно. Можна зробити висновок з Фіг. 1-3, що система 1 може містити один або більше теплообмінника попереднього нагрівання, один або більше теплообмінників охолодження та один або більше теплообмінників остаточного нагрівання. Кількість теплообмінників заснована на вимогах процесу вилуговування, необхідної потужності вилуговування і т.д. Ідея винаходу полягає в тому, що система циркулювання містить дві або більше циркуляційні підсистеми, кожна з яких містить щонайменше один теплообмінник попереднього нагрівання і щонайменше один охолоджувальний теплообмінник. Даний винахід не обмежується лише випадками втілення винаходу, описаними вище, але замість цього можливі різні варіанти в межах обсягу концепції винаходу, визначеної нижче у формулі винаходу. В рамках концепції винаходу властивості різних варіантів здійснення і додатків, які можна використовувати в поєднанні з або замінити властивостями іншого варіанту здійснення або застосування. Креслення і відповідний опис призначені тільки для ілюстрації винаходу. Винахід може бути змінено в деталях в межах обсягу винаходу, визначеного у наступній формулі винаходу. Символьні посилання 1 система 2 нагрівальні засоби 3 реакційні засоби 4 охолоджувальні засоби 5, 5a, 5b теплообмінник попереднього нагрівання 6, 6a-6c охолоджувальний теплообмінник 7, 7a-7c теплообмінник остаточного нагрівання 8 циркуляційна система 9 приймальний трубопровід 10 зворотний трубопровід 11 засоби попереднього нагрівання 12 кінцевий приймальний трубопровід 13 кінцевий зворотній трубопровід 14 джерело тепла 15 утримуюча посудина 16 циркуляційний насос 17 пуско-налагоджувальні засоби 18 допоміжний нагрівач 19 друга циркуляційна система 20 клапан 6 UA 114768 C2 21 кінцевийциркуляційний насос 22 з'єднувальний трубопровід ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Спосіб вилуговування руди під тиском, який полягає в а) нагріванні рудного шламу, що містить руду та розчинник, б) реагуванні та утриманні нагрітого рудного шламу при робочій температурі для вилуговування цінних продуктів в нагрітому розчиннику, в) охолодженні рудного шламу, причому нагрівання складається з г) попереднього нагрівання рудного шламу в операції попереднього нагрівання тепловою енергією першого теплоносія, та д) подальшого нагрівання зазначеного рудного шламу в операції остаточного нагрівання до зазначеної робочої температури тепловою енергією другого теплоносія окремо від першого теплоносія, е) охолодженні прореагованого рудного шламу в операції охолодження поглинанням теплової енергії прореагованого рудного шламу до першого теплоносія, та є) циркулюванні зазначеного першого теплоносія між операцією охолодження і операцією попереднього нагрівання, який відрізняється тим, що виконують операції остаточного нагрівання теплообмінником, здатним розділяти шлам з контурів теплопередачі, та застосовують розплавлену сіль або олійний теплоносій як другий теплоносій. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що застосовують розплавлену сіль як перший теплоносій. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що застосовують олійний теплоносій як перший теплоносій. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що застосовують воду як перший теплоносій. 5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що попередньо нагрівають рудний шлам в теплообміннику попереднього нагрівання, отримують гарячий перший теплоносій з операції охолодження в зазначеному теплообміннику попереднього нагрівання, та відводять охолоджений перший теплоносій від зазначеного теплообмінника попереднього нагрівання для подачі його назад в операцію охолодження. 6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що попередньо нагрівають рудний шлам щонайменше в двох теплообмінниках попереднього нагрівання, розташованих послідовно, отримують гарячий перший теплоносій з операції охолодження в останньому з зазначених теплообмінників попереднього нагрівання, а також відводять охолоджений перший теплоносій з першого зазначеного теплообмінника попереднього нагрівання для подачі його назад в операцію охолодження. 7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що охолоджують рудний шлам в охолоджувальному теплообміннику, отримують охолоджений перший теплоносій з операції попереднього нагрівання в зазначеному охолоджувальному теплообміннику, і відводять нагрітий перший теплоносій з охолоджуючого теплообмінника для забезпечення циркулювання його назад в операцію попереднього нагрівання. 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що охолоджують рудний шлам щонайменше двома охолоджувальними теплообмінниками, розташованими послідовно, отримують охолоджений перший теплоносій з операції попереднього нагрівання в останньому зі згаданих теплообмінників охолодження та відводять нагрітий перший теплоносій з першого охолоджувального теплообмінника для циркулювання його назад в операцію попереднього нагрівання. 9. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що нагрівають рудний шлам до робочої температури в теплообміннику остаточного нагрівання, отримують гарячий другий теплоносій від джерела тепла в зазначеному теплообміннику остаточного нагрівання, і відводять охолоджений другий теплоносій із зазначеного теплообмінника остаточного нагрівання для подачі його назад в джерело тепла. 10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що нагрівають рудний шлам до робочої температури в щонайменше двох теплообмінниках остаточного нагрівання, розташованих послідовно, отримують гарячий другий теплоносій від джерела тепла в останньому зі згаданих теплообмінників остаточного нагрівання, а також відводять охолоджений другий теплоносій з першого із зазначених теплообмінників остаточного нагрівання для подачі його назад в джерело тепла. 7 UA 114768 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що спосіб є процесом вилучення нікелю з латеритної руди. 12. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що спосіб є процесом вилучення кобальту з латеритної руди. 13 Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що спосіб є процесом вилуговування бокситу для отримання оксиду алюмінію. 14. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що спосіб є процесом Байєра. 15. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що спосіб є Шеррітт Гордон процесом. 16. Система (1) вилуговування руди під тиском, що містить: ж) нагрівальні засоби (2) для нагрівання рудного шламу, що містить руду та розчинник, з) реакційні засоби (3) для реакції нагрітого рудного шламу при робочій температурі для вилуговування цінних продуктів в нагрітий розчинник, и) охолоджувальні засоби (4) для охолодження прореагованого рудного шламу, і) нагрівальні засоби (2) містять засоби попереднього нагрівання (11), що містять теплообмінник (5) для нагрівання рудного шламу тепловою енергією першого теплоносія, ї) охолоджувальні засоби (4) містять охолоджуючий теплообмінник (6) для охолодження прореагованого рудного шламу поглинанням теплової енергії прореагованого рудного шламу до першого теплоносія, й) нагрівальні засоби (2) додатково містять теплообмінник (7) остаточного нагрівання для нагрівання рудного шламу до зазначеної робочої температури тепловою енергією другого теплоносія окремо від першого теплоносія, та к) циркуляційну систему (8), що містить приймальний трубопровід (9) та зворотний трубопровід (10) для циркулювання першого теплоносія між теплообмінником (5) попереднього нагрівання і охолоджувальним теплообмінником (6), який відрізняється тим, що теплообмінник (7) остаточного нагрівання є теплообмінником, здатним розділяти шлам з контурів теплопередачі, і тим, що другим теплоносієм є розплавлена сіль або олійний теплоносій. 17. Система за п. 16, яка відрізняється тим, що засіб (11) попереднього нагрівання містить щонайменше два теплообмінники (5а, 5б) попереднього нагрівання, з'єднаних послідовно, приймальний трубопровід (9), виконаний з можливістю підключення останнього із зазначених теплообмінників (5а, 5б) попереднього нагрівання до охолоджувальних засобів (4) для отримання гарячого першого теплоносія, та зворотний трубопровід (10), виконаний з можливістю підключення першого із зазначених теплообмінників (5а, 5б) попереднього нагрівання до охолоджувальних засобів (4) для відведення охолодженого першого теплоносія назад до охолоджувальних засобів (4). 18. Система за будь-яким з пп. 16-17, яка відрізняється тим, що охолоджувальні засоби (4) містять щонайменше два охолоджувальних теплообмінники (6а, 6б, 6в), з'єднаних послідовно, приймальний трубопровід (9), виконаний з можливістю підключення першого із зазначених охолоджувальних теплообмінників (6а, 6б, 6в) до засобів (11) попереднього нагрівання для подачі в них гарячого першого теплоносія, та зворотний трубопровід (10), виконаний з можливістю підключення останнього з охолоджувальних теплообмінників (6а, 6б, 6в) до засобів (11) попереднього нагрівання для відведення охолодженого першого теплоносія назад в останній із зазначених охолоджувальних теплообмінників (6а, 6б, 6в). 19. Система за будь-яким з пп. 16-18, яка відрізняється тим, що реакційні засоби (3) містять щонайменше два теплообмінники (7а, 7б, 7в) остаточного нагрівання, з'єднані послідовно, кінцевий приймальний трубопровід (12), виконаний з можливістю підключення останнього із зазначених теплообмінників (7а, 7б, 7в) остаточного нагрівання до джерела (14) тепла для прийому гарячого другого теплоносія із зазначеного джерела (14) тепла, та кінцевий зворотний трубопровід (13), виконаний з можливістю підключення першого із зазначених теплообмінників (7а, 7б, 7в) остаточного нагрівання до джерела (14) тепла для відведення охолодженого другого теплоносія до зазначеного джерела (14) тепла. 20. Система за будь-яким з пп. 16-19, яка відрізняється тим, що реакційні засоби (3) містять утримуючий засіб (15) для утримання рудного шламу, нагрітого в теплообміннику (7а, 7б, 7в) остаточного нагрівання протягом часу витримки, необхідного для отримання виходу цільового продукту. 21. Система за будь-яким з пп. 16-20, яка відрізняється тим, що теплообмінник (5, 5а, 5б, 6, 6а6в, 7, 7а-7в) є трубчастим теплообмінником. 22. Система за будь-яким з пп.16-19, яка відрізняється тим, що теплообмінник (5, 5а, 5б, 6, 6а6в, 7, 7а-7в) є пластинчастим теплообмінником. 8 UA 114768 C2 9 UA 114768 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 10

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method and system

Автори англійською

Stegemann, Bertold, Acosta de Noack, Sonia, Schneider, Gunter, Scarsella, Alessio

Автори російською

Штэгеманн Бертольд, Акоста дэ Ноак Соня, Шнайдэр Гюнтэр, Скарсэлла Алессио

МПК / Мітки

МПК: C22B 3/02, C22B 3/04

Мітки: система, спосіб

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/12-114768-sposib-ta-sistema.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб та система</a>

Подібні патенти