Пристрій і спосіб очищення технологічного розчину гравітаційним осадженням

Реферат: Пристрій для очищення технологічного розчину, який містить тверді речовини, причому пристрій включає резервуар, що має основу і бічну стінку, які визначають внутрішній об'єм для утримування технологічного розчину і для забезпечення гравітаційного осадження твердих речовин в розчині, в результаті чого отримують очищений розчин у верхній області внутрішнього об'єму і суспензію в нижній області внутрішнього об'єму, причому пристрій додатково включає елементи, які переміщують тверді речовини, що знаходяться у внутрішньому об'ємі для спрямування осаджених твердих речовин і/або осадження твердих речовин поблизу бічної стінки або основи до траєкторії руху суспензії, що витягується з випуску суспензії. Технологічна установка, що включає вищезазначений пристрій для очищення, і спосіб очищення технологічного розчину. UA 108391 C2 (12) UA 108391 C2 UA 108391 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується пристрою і способу витягання твердих речовини з технологічного розчину і, зокрема, пристрою і способу витягання осаджених під дією сили тяжіння твердих речовин, включаючи осади, з технологічного розчину. Даний винахід має особливе, хоча і не виняткове застосування в промислових процесах отримання в'язких потоків, що містять тверді речовини, включаючи високий об'єм осадженого гідроксиду алюмінію, в ході виробництва оксиду алюмінію з бокситу з використанням процесу Байєра (Bayer). У ході процесу Байєра гідроксид алюмінію осаджують з технологічного розчину, регулюючи технологічні умови відносно розчину. Осад утворюється в нижній області резервуара, що називається терміном "згущувач", і процес утворення осаду з розчину називається терміном "згущення". Осади утворюються в формі частинок, що мають різні розміри, включаючи відносно великі і відносно дрібні розміри. Співвідношення частинок, що мають великі і дрібні розміри, залежить від технологічних умов. Згущення приводить до того, що розчин в нижній області згущувача має високий вміст крупнодисперсного осаду і є дуже в'язким, а розчин у верхній області резервуара має дуже низький вміст тонкодисперсного осаду. Технологічний розчин можна пропускати через ряд згущувачів, причому деякі з них своєю дією відділяють крупнодисперсні осади від тонкодисперсних осадів, а інші в істотній мірі видаляють тонкодисперсні осади з технологічного розчину, утворюючи так званий "прозорий розчин". Прозорий розчин відділяють і спрямовують на наступні технологічні стадії перед поверненням в процес Байєра у вигляді лужного розчину, що використовується для вилуговування бокситу. Згущувачі, що використовуються для відділення крупнодисперсного осаду від тонкодисперсного осаду, називаються терміном "класифікатори". Потрібно зазначити, що термін "згущувач" при подальшому використанні в цьому документі включає позначення "класифікатор". В'язкий розчин (також називається "суспензія"), як правило, видаляють з дна згущувача шляхом відкачування. Однак висока в'язкість суспензії може створювати переважну траєкторію руху поблизу випуску суспензії із згущувача. У результаті, тверді речовини поза даною траєкторією руху осаджуються і нагромаджуються в згущувачі. Утворювана переважна траєкторія руху називається терміном "щуряча нора". Ефект щурячої нори полягає в тому, що осад, який утворюється, зменшує сумарний робочий об'єм всередині згущувача. Це означає, що технологічний розчин отримує менш тривалий час витримування в згущувачі, і, таким чином, в'язка суспензія, що витягується із згущувача, має вміст осаду, який знаходиться нижче рівня, бажаного для подальшої обробки. Це також спричиняє збільшення вмісту осаду і розміру частинок осаду в технологічному розчині, що витягується з верхньої області згущувача, негативно впливаючи, таким чином, на ефективність подальших технологічних стадій. Таким чином, потрібно зупиняти згущувачі і видаляти осад, що утворюється, в середньому кожні два місяці, щоб підтримувати відповідний вміст осаду в суспензії, що витягується. Час від часу осад, що утворюється, переміщується і потрапляє на переважну траєкторію руху таким чином, що суспензія, яка витягується, показує випадкові стрибки у вмісті осаду. Це ускладнює подальшу обробку і приводить до необхідності додаткових стадій регулювання для забезпечення того, щоб вміст осаду в суспензії, що витягується, знаходився на обґрунтованому рівні. Таким чином, існує необхідність скорочення "щурячих нір" і скупчення осаджених твердих речовин в згущувачах. Потрібно відмітити, термін "тверді речовини" при використанні у всьому тексті даного опису включає осади. Було виявлено, що ефекти щурячих нір можна зменшувати повторним введенням осаджених і осаджуваних твердих речовин в рухомий потік високов'язкої суспензії, що виходить з основи згущувача. Зокрема, заявник виявив, що напрямок осаджених твердих речовин і високов'язкої суспензії поблизу бічних стінок резервуара згущувача до траєкторії руху суспензії, що виходить з резервуара згущувача, виробляє ефект зменшення ступеня, в якій тверді речовини нагромаджуються біля бічних стінок резервуара згущувача. Згідно з першим аспектом, запропонований пристрій для очищення технологічного розчину, який містить тверді речовини, причому даний пристрій включає: (a) резервуар, що містить основу і бічну стінку, які визначають внутрішній об'єм для утримування технологічного розчину і для забезпечення гравітаційного осадження твердих речовин в розчині, в результаті чого отримують очищений розчин у верхній області внутрішнього об'єму і суспензію в нижній області внутрішнього об'єму; 1 UA 108391 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 (b) випуск очищеного розчину в межах або поблизу верхньої області внутрішнього об'єму для витягання освітленого розчину з низьким вмістом твердих речовин; (c) випуск суспензії в межах або поблизу нижньої області внутрішнього об'єму для витягання суспензії, необмежувально відкритої для вказаного внутрішнього об'єму; і (d) елементи, які переміщують тверді речовини, що знаходяться у внутрішньому об'ємі, для спрямування осаджених твердих речовин і/або осадження твердих речовин поблизу бокової стінки або основи до траєкторії руху суспензії, що витягується з випуску суспензії в межах або поблизу нижньої області внутрішнього об'єму. Технологічний розчин може являти собою технологічний розчин процесу Байєра, що містить осаджений гідроксид алюмінію. Елементи, які переміщують тверді речовини, мають подвійну дію. Зокрема, елементи, які переміщують тверді речовини, захоплюють тверді речовини поблизу бічних стінок або основи і переміщують тверді речовини ближче до траєкторії руху суспензії, що витягується з резервуара. Ці тверді речовини, таким чином, повертаються назад, потрапляючи на траєкторію руху, і сприяють утворенню згущеної суспензії, яку витягують з резервуара. Згущена суспензія, таким чином, має вищий вміст твердих речовин, ніж технологічні розчини, згущені без елементів, які переміщують тверді речовини. Крім того, елементи, які переміщують тверді речовини, своєю дією приводять в рух тверді речовини, які утворили осад поблизу бічної стінки або поблизу основи резервуара, наприклад, створюючи лавину і каскади осаджених твердих речовин від областей високого скупчення твердих речовин в області низького скупчення твердих речовин. Такі області низького скупчення твердих речовин являють собою області, в яких суспензія проходить пристрій і виходить з резервуара через випуск суспензії в основі резервуара або поблизу нього, а також області, в яких елементи, які переміщують тверді речовини, захоплюють осаджені тверді речовини і переміщують їх на траєкторію руху суспензії, яка виходить з резервуара. Крім того, елементи, які переміщують тверді речовини, своєю дією перемішують розчин в областях, в яких розташовані елементи, які переміщують тверді речовини, таким чином, щоб запобігати осадженню твердих речовин в даних областях. Це перемішування є важливим для захоплення раніше осаджених твердих речовин і їх повернення в суспензію. Воно також важливе для забезпечення того, щоб гравітаційне осадження твердих речовин з технологічного розчину постійно захоплювало тверді речовини, повернуті в руху після осадження на бічних стінках і в інших областях скупчення твердих речовин. Отже, елементи, які переміщують тверді речовини, по суті, не використовують для перенесення або видалення твердих речовим з резервуара. Замість цього елементи, які переміщують тверді речовини, використовують для отримання згущеної суспензії, що має вищий вміст твердих речовин, щоб приводити в руху тверді речовини, які осаджуються поблизу бічної стінки або поблизу основи резервуара, і перемішувати розчин в областях, в яких розташовані вказані елементи, які переміщують тверді речовини. Відповідно до одного аспекту даного винаходу елементи, що переміщують тверді речовини, розміщені для спрямування твердих речовин поблизу бічної стінки або основи до траєкторії руху суспензії. У будь-яких випадках, включаючи випадок, в якому основа резервуара не є горизонтальною, елементи, які переміщують тверді речовини, можна розміщувати для спрямування твердих речовин поблизу стінки резервуара, тобто над дном вказаного резервуара, біля бічної стінки або основи, до траєкторії руху суспензії. У зразкових варіантах здійснення даного винаходу частина твердих речовин поблизу бічної стінки, тобто осаджені тверді речовини і/або осаджувані тверді речовини, фізично захоплюються переміщувальними елементами. Термін "фізичне захоплення" означає, що одна або більше частин переміщувальних елементів вступають в контакт з частиною твердих речовин поблизу бічної стінки або основи таким чином, що ця частина твердих речовин переміщується в резервуарі до траєкторії руху суспензії, що витягується з випуску суспензії, причому ця траєкторія руху спрямована до основи резервуара. Верхні сторони щонайменше одна з бічних сторін, переважно всі бічні сторони, і більш переважно нижні сторони переміщувальних елементів є неекранованими і відкритими для твердих речовин у внутрішньому об'ємі резервуара. Іншими словами, переміщувальні елементи переважно не є екранованими, обмеженими або блокованими яким-небудь іншим елементом у внутрішньому об'ємі резервуара. Переміщувальні елементи переважно мають видовжену форму. Видовжені переміщувальні елементи переважно відкриті і не є екранованими, обмеженими або блокованими яким-небудь іншим елементом біля вказаних елементів щонайменше відносно однієї частини довжини елемента, переважно основної частини довжини, тобто більше ніж 50 % його довжини. Це 2 UA 108391 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 забезпечує необмежений і безперешкодний доступ суспензії до переміщувальних елементів щонайменше на більшій частині їх довжини в об'ємі резервуара і переважно протягом всієї їх довжини в об'ємі резервуара. Таким способом доступу до переміщувальних елементів не повинні перешкоджати які-небудь обмеження або вузькі місця, які викликають перекривання або блокування потоку суспензії при її вступі в контакт з елементом. Таким чином, суспензію не треба примушувати пройти через вузькі отвори перед досягненням елемента з внутрішнього об'єму резервуара. Суспензія високої в'язкості, як правило, тече під дією сили тяжіння, якщо відсутні обмежуючі поверхні або предмети, які перешкоджають спрямованому вниз потоку. Переважно випуск суспензії розташований в основі резервуара. Випуск суспензії є необмежувально відкритим для внутрішнього об'єму резервуара. Іншими словами, випуск суспензії знаходиться у відкритому сполученні з внутрішнім об'ємом резервуара і не є екранованим, обмеженим або блокованим яким-небудь іншим елементом у внутрішньому об'ємі резервуара. Елементи, які переміщують тверді речовини, можна розміщувати для спрямування твердих речовин радіально всередину до траєкторії руху суспензії, що витягується з випуску суспензії на основі резервуара. Переважно випуск суспензії на основі резервуара або поблизу нього розташований в центрі резервуара. Елементи, які переміщують тверді речовини, можуть являти собою поворотні гвинти. Вважається, що поворотні гвинти ефективно спрямовують тверді речовини, не спричиняючи перемішування на верхніх рівнях у внутрішньому об'ємі, що могло б перешкоджати гравітаційному осадженню твердих речовин з цієї області. Відповідно, елементи, які переміщують тверді речовини, переважно розміщують в нижній області внутрішнього об'єму резервуара згущувача, де звичайно відбувається скупчення твердих речовин шляхом осадження твердих речовин. Можна використовувати щонайменше один поворотний гвинт для спрямування твердих речовин до траєкторії руху суспензії, що витягується з випуску суспензії. Як альтернатива можна використовувати щонайменше два поворотні гвинти. У одній конкретній формі можна використовувати чотири поворотні гвинти, кожний з яких розташований під кутом, що складає приблизно 90°, з сусіднім поворотним гвинтом. У іншій формі можна використовувати комплекти з двох поворотних гвинтів, паралельних один одному, і необов'язково можна використовувати два або більше комплектів. У будь-якому випадку, поворотні гвинти розміщують таким чином, щоб тверді речовини спрямовували поворотними гвинтами в центральну область, яка співпадає з положенням траєкторії руху суспензії, виходячи з резервуара через випуск суспензії в межах або поблизу нижньої області резервуара. Поворотні гвинти можуть складатися з двох або більше секцій, причому всі секції можуть мати різну довжину. Гвинт в кожній секції може мати різний крок і/або різний діаметр. Кожний поворотний гвинт може містити першу секцію з першим діаметром і/або першою довжиною кроку і другу секцію з другим діаметром і/або другою довжиною кроку, причому перший діаметр і/або перша довжина кроку є меншим, ніж другий діаметр і/або друга довжина кроку. Перша секція може прилягати до бічної стінки пристрою. Поворотні гвинти можуть знаходитися на відповідних перехресно-орієнтованих валах, причому кожний вал може пройти через бічну стінку і приєднуватися до приводу. Гвинт на першому кінці вала може мати різь, протилежну різі гвинта на іншому кінці вала. Це дозволяє двом гвинтам знаходитися на одному валу і обертатися в одному напрямку, щоб кожний з них переносив матеріал до центра резервуара від бічної стінки резервуара. Привід може включати двигун і коробку передач для регулювання обертання поворотних валів. Двигун може бути електричним або гідравлічним. Поворотні гвинти можна виготовляти для забезпечення номінальної продуктивності, що 3 складає від 50 до 200 м /год. для кожного при нормальних робочих умовах, але переважно від 3 80 до 120 м /год. Переважно поворотні гвинти обертаються з такою швидкістю і мають такі розміри, що вони здатні перенести до центра резервуара тверді речовини в кількості від 50 % до 100 % сумарної кількості речовин, які виходять з резервуара через випуск в основі резервуара. Поворотні гвинти можуть перенести щонайменше 70 % сумарних кількості речовин, які виходять з резервуара, але можуть перенести щонайменше 80 % або навіть аж до щонайменше 90 % сумарних кількості речовин, які виходять з резервуара. Очищений розчин може мати вміст твердих речовин, що складає від 0 до 25 об. %. Згущена суспензія може мати вміст твердих речовин, що складає від 10 до 60 об. %. 3 UA 108391 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пристрій може являти собою резервуар згущувача для згущення або класифікації технологічного розчину в процесі Байєра. Технологічний розчин може являти собою продукт стадії вилуговування бокситу в процесі Байєра. Відповідно, резервуар згущувача можна використовувати для згущення або класифікації технологічного розчину процесу Байєра, що містить осаджений гідроксид алюмінію. Очищений розчин, витягнутий з пристрою, можна повторно використовувати на стадії вилуговування бокситу. У другому аспекті запропонована технологічна установка, що включає пристрій для очищення згідно з першим аспектом, розташований на місці використання в установці, причому пристрій (а) приймає вхідний потік технологічного розчину і (b) містить очищений розчин і суспензію, причому очищений розчин витягують з випуску очищеного розчину в межах або поблизу верхньої області пристрою, і суспензію витягують з випуску суспензії в межах або поблизу нижньої області пристрою. Дана установка може додатково включати: (a) реактор для контакту вихідного матеріалу з розчином в умовах виробництва технологічного розчину, що містить цінний компонент і залишкові тверді речовини; (b) твердорідинний сепаратор для видалення залишкових твердих речовин з технологічного розчину; і (c) витягуючий пристрій для витягання цінного компонента з суспензії. Установка може являти собою установку для процесу Байєра, в якому цінний компонент являє собою алюмінійвмісні сполуки, і де в реакторі відбувається вилуговування бокситу для отримання технологічного розчину, який містить розчинений гідроксид алюмінію, причому технологічний розчин містять в умовах, які викликають осадження гідроксиду алюмінію, і у витягуючому пристрої гідроксид алюмінію обробляють для отримання оксиду алюмінію. У третьому аспекті запропонований спосіб очищення технологічного розчину, який містить тверді речовини, гравітаційним осадженням твердих речовин в резервуарі, що має основу і бічну стінку, які визначають внутрішній об'єм, причому даний спосіб включає наступні стадії: (a) витримування технологічного розчину для осадження твердих речовин під дією сили тяжіння на основу, в результаті чого утворюються (і) суспензія з високим вмістом твердих речовин і скупчення осаджених твердих речовин в нижній області внутрішнього об'єму, і (іі) очищений розчин у верхній області внутрішнього об'єму; (b) витягання суспензії з високим вмістом твердих речовин і очищеного розчину з окремих точок витягання в резервуарі; і (с) використання елементів, які переміщують тверді речовини, що проходять упоперек і фіксовані відносно резервуара, в якому елементи, які переміщують тверді речовини, спрямовують осаджені тверді речовини і/або осадження твердих речовин поблизу бічної стінки або основи до траєкторії руху суспензії з високим вмістом твердих речовин, що витягується з резервуара. Спосіб очищення може являти собою спосіб згущення або класифікації технологічного розчину в процесі Байєра. Технологічний розчин може являти собою продукт стадії вилуговування бокситу в процесі Байєра. Відповідно, спосіб може призначатися для згущення або класифікації технологічного розчину процесу Байєра, що містить осаджений гідроксид алюмінію. Освітлений розчин, витягнутий з резервуара, можна повторно використовувати на стадії вилуговування бокситу. Елементи, які переміщують тверді речовини, можна використовувати в формі, описаній вище відносно першого аспекту. Елементи, які переміщують тверді речовини, можна використовувати таким чином, щоб забезпечувати номінальну продуктивність, що складає від 50 до 100 % об'єму нижнього потоку з резервуара при нормальних робочих умовах. Елементи, які переміщують тверді речовини, можна використовувати таким чином, щоб забезпечувати номінальну продуктивність, що 3 3 складає від 50 до 450 м /год., переважно від 50 до 200 м /год. для кожного при нормальних 3 робочих умовах, але переважно від 80 до 120 м /год. для кожного. Стадія (с) може включати регулювання елементів, які переміщують тверді речовини, що дозволяє здійснювати даний спосіб в безперервному режимі. Стадія (с) може додатково включати регулювання роботи елементів, які переміщують тверді речовини, для здійснення способу при нормальних робочих умовах в безперервному режимі протягом щонайменше двох місяців, і переважніше щонайменше трьох місяців. Даний спосіб може додатково включати подачу технологічного розчину в резервуар. Технологічний розчин може являти собою очищений технологічний розчин. Даний спосіб може додатково включати стадію витримування технологічного розчину, щоб забезпечувати осадження твердих речовин до і/або після подачі розчину в резервуар. 4 UA 108391 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Далі варіанти здійснення будуть описані відносно зразкового пристрою, представленого на супроводжуючих кресленнях, на яких: Фіг. 1 представляє технологічну схему процесу Байєра. Фіг. 2 схематично представляє поперечний перетин резервуара згущувача згідно з варіантом здійснення. Фіг. 3А представляє фотографію частково спустошеного резервуара згущувача в формі, поданій на фіг. 2, після роботи пристрою по згущенню технологічного розчину. Фіг. 3В представляє креслення, що відповідає фотографії на фіг. 3А. Фіг. 4 також представляє фотографію, що ілюструє частково спустошений резервуар згущувача в формі, поданій на фіг. 2, після роботи пристрою по згущенню технологічного розчину. Фіг. 5 схематично представляє поперечний переріз резервуара згущувача згідно з ще одним варіантом здійснення. Гравітаційні класифікатори і гравітаційні осаджувальні пристрої звичайно використовують в гідрометалургійних процесах для виділення твердих речовин з технологічних розчинів. Приклад являє собою процес Байєра, в якому звичайно використовують таке обладнання для виділення гідроксиду алюмінію з технологічного розчину. Хоча даний винахід має різноманітні застосування, включаючи згущення і класифікацію технологічних розчинів, наступний опис стосується згущення технологічного розчину в процесі Байєра і отримання освітленого розчину з низьким вмістом твердих речовин. Це не треба розглядати як обмеження застосування даного винаходу виключно згущенням. Процес Байєра для виробництва оксиду алюмінію з бокситу представлений загалом на фіг. 1. У процесі Байєра, взагалі кажучи, використовують реактор 1, в який подають дроблений боксит 3 і розчинник 2, як правило, лужний розчин при підвищеній температурі. Розчинник 2 селективно розчиняє алюмінійвмісні сполуки, утворюючи технологічний розчин, що містить алюміній в формі гідроксиду алюмінію. Інша маса бокситу не розчиняється і замість цього утворюється тонкодисперсний "червоний шлам" 5, який відділяють від технологічного розчину на стадії 4 розділення твердих речовин і рідини, використовуючи, як правило, багатоступінчастий гравітаційний осаджувальний пристрій. Технологічний розчин потім надходить в осаджувальний резервуар 6, де його витримують, щоб отримати осад гідроксиду алюмінію у вигляді твердої речовини. Технологічний розчин або суспензію 11 потім спрямовують в згущувальний пристрій 7, і освітлений розчин 13 зі вказаного згущувального пристрою повертають в дроблений боксит 3. Згущувальний пристрій 7 забезпечує осадження гідроксиду алюмінію під дією сили тяжіння з утворенням суспензії 11, що має відносний високий вміст твердих речовин. Суспензію 11 витягують зі згущувального пристрою 7. Після осадження твердих речовин залишається освітлений розчин поблизу верхньої області згущувального пристрою 7, який витягують і обробляють таким чином, щоб його можна було повертати в реактор 1 як щонайменше частину розчинника 2. Суспензію із згущувального пристрою 7 спрямовують на подальшу обробку для відділення твердого гідроксиду алюмінію від суспензії. Тверді речовини потім обпалюють у випалювальній печі 8 при температурі близько 1050 °C, в результаті чого гідроксид алюмінію розкладається і утворює оксид алюмінію 9 (тверда речовина) і водяна пара. Оксид алюмінію можна потім використовувати як вихідний матеріал в окремому процесі плавлення оксиду алюмінію для виробництва металевого алюмінію. Згідно з варіантом здійснення даного винаходу, згущувальний пристрій 7 виготовляють у вигляді резервуара 10 на фіг. 2. Резервуар 10 має основу 12 в формі перевернутого зрізаного конуса, від якого проходить вгору бічна стінка 14, причому вони спільно визначають внутрішній об'єм, щоб приймати рідину, яка надходить, в формі технологічного розчину 22 і витримувати технологічний розчин 22 для згущення гравітаційним осадженням суспендованих твердих речовин. Термін "технологічний розчин" використовують в цьому документі для позначення рідини, яка містить тверді речовини, які у випадку процесу Байєра можуть являти собою осади гідроксиду алюмінію. Згущену суспензію виводять через випуск суспензії, що має форму випускного отвору 16, утвореного в основі 12. Витягання згущеної суспензії приводить в руху потік, позначений стрілками і буквою F, у внутрішньому об'ємі. Витягнуту суспензію з високим вмістом твердих речовин піддають подальшій обробці, наприклад, щоб додатково відділяти від технологічного розчину тверді речовини, що залишаються в суспензії. Коли тверді речовини осаджуються з технологічного розчину, освітлений розчин 30 отримують у верхній області резервуара 10 і витягують через випуск розчину в формі отвору 20 5 UA 108391 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 для освітленого розчину для подальшої обробки, наприклад, щоб витягувати і повертати лужний розчин для повторного використання в процесі Байєра або витягувати і повертати інші розчинники в альтернативних гідрометалургійних процесах. Технологічний розчин 22 в резервуарі 10 включає тверді речовини, які є дуже тонкодисперсними, як правило, що мають медіанний розмір твердих частинок в інтервалі від 95 до 105 мкм. Ці тверді речовини, таким чином, поводяться як глиноподібні матеріали в процесі осадження. Коли тверді речовини осаджуються під дією сили тяжіння, умови всередині резервуара 10 є відносно статичними. Це примушує тверді речовини, які осаджуються на основі 12, утворювати шар 50. Рухомий потік F суспензії зберігається, де згущена суспензія, тобто суспензія з високим вмістом твердих речовин, продовжує протікати через резервуар 10 і виходити через отвір 16 для витягання суспензії. Якщо в процесі роботи відбувається накопичення шару 50 твердих речовин на основі 12, це скорочує робочий внутрішній об'єм резервуара 10, і в результаті цього знижується міра, в якій технологічний розчин можна обробляти в резервуарі 10. По суті, час витримування технологічного розчину 22, що надходить, у внутрішньому об'ємі зменшується таким чином, що суспензія, яка витягується через отвір 16 для витягання суспензії, має змінний вміст твердих речовин, який може, як правило, бути значно нижчим бажаного рівня. Щоб протидіяти цьому ефекту, резервуар 10 містить гвинти 60, які включають спіральні лопатки 62 на валу 64. Вал 64 проходить по діаметру резервуара 10 і виходить з бічної стінки 14. Вал 64 приводить в руху коробку передач 66, яка приєднана до електричного двигуна 68, щоб регулювати обертання вала 64 і, отже, гвинтів 60. Лопатки 62 гвинтів 60 проходять в безпосередній близькості до бічної стінки 14 в центральну область у внутрішньому об'ємі, який співпадає з рухомим потоком F суспензії з високим вмістом твердих речовин. Відповідно, гвинти 60 спрямовують тверді речовини в шарі 50, який нагромаджується на основі 12 і бічній стінці 14 резервуара, в центральну область резервуара 10, яка співпадає з рухомим потоком F. Відповідно, тверді речовини прямують радіально до рухомого потоку F таким чином, що в рухомий потік F надходять тверді речовини, спрощуючи утворення суспензії з високим вмістом твердих речовин. При відсутності гвинтів 60, як правило, шар 50 нагромаджується в такій мірі, як показують штрихові лінії на фіг. 2. Фіг. 2 представляє в схематичній формі межу розділення між освітленим розчином 30 і суспензією 40. Однак концентрація твердих речовин в резервуарі, як правило, збільшується при русі вглиб резервуара таким чином, що з верхньої поверхні рідини в резервуарі 10 тверді речовини майже повністю осаджуються з технологічного розчину, залишаючи освітлений розчин 30. Проте можна бачити, що при скупченні твердих речовин в шарі 50 в мірі, показаній штриховими лініями, корисний об'єм в резервуарі значно зменшується. Гвинти 60 зменшують це скупчення і забезпечують те, що, незважаючи на безперервне використання, корисний об'єм зберігається в істотній мірі. Це проводить важливий ефект, що полягає в тому, що термін служби резервуара 10 збільшується, складаючи більше двох місяців і, як правило щонайменше три місяці, залежно від розміру резервуара 10, перш ніж буде потрібно обслуговування для видалення шару 50. Зменшення шару 50, який нагромаджується поблизу гвинтів 60, найкращим чином видно на фіг. 3 і 4. Зокрема, як показано на фіг. 4, очевидно, є вищим рівень твердих речовин на бічній стінці 14 резервуара 10 в області, віддаленій від гвинтів 60, в порівнянні з рівнем твердих речовин поблизу гвинтів 60. Як альтернатива, гвинти 60 можна встановлювати через конічну основу 12, як подано на фіг. 5. Без наміру дотримуватися якої-небудь певної теорії, заявник вважає, що гвинти 60 переносять тверді речовини в шарі 50 до центральної області резервуара, яка співпадає з рухомим потоком F суспензії з високим вмістом твердих речовин. Хоча накопичення шару 50 може продовжуватися в областях, віддалених від гвинтів 60, шар 50 твердих речовин дестабілізуватиметься за рахунок різної швидкості накопичення і, як правило, розпадається у вигляді лавини або каскаду твердих речовин у напрямку до гвинтів 60 або у напрямку до центральної області резервуара. Крім того, вважається, що гвинти забезпечують достатнє перемішування, щоб втримувати захоплені тверді речовини в потоку твердих речовин, що виходить з резервуара поблизу гвинтів, і в результаті цього забезпечується перенесення суспензії з високим вмістом твердих речовин від бічних стінок 14 до рухомого потоку F. 6 UA 108391 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Пристрій включає чотири поворотні гвинти 60, розташовані під прямими кутами в нижній області резервуара 10, де, як правило, тверді речовини утворюють шар 50. У даній конфігурації гвинти направляють тверді речовини радіально всередину до центральної області. Однак передбачається, що можна прийняти альтернативні конфігурації, коли використовують більше чотирьох або менше чотирьох гвинтів 60 в резервуарі 10. Виявляється переважним, проте, розташування гвинтів 60 на рівних відстанях навколо резервуара 10, щоб вирівнювати скупчення шару 50 і збільшувати час між здійсненням очищення. Як показано на фіг. 3, два гвинти 60 знаходяться на одному валу 54, і інші два гвинти знаходяться на іншому валу 64. Вали 64 розташовані перпендикулярно один одному, але розділені по вертикалі, щоб уникнути зіткнення. Всередині бічної стінки 14 встановлені кріплення, щоб фіксувати кожний вал 64 відносно резервуара 10 і при цьому допускати обертання валів. Гвинти на кожному кінці вала 64 мають протилежну різь таким чином, що кожний гвинт переміщує тверді речовини від бічної стінки до рухомого потоку F, як правило, в центр резервуара. На практиці в резервуарі 10, у якого внутрішній діаметр становить приблизно 7,3 м, гвинти 60 приводяться у обертання зі швидкістю 7,5 об./хв. електричним двигуном 68 і коробкою передач 66. Кожний гвинт має діаметр, що складає від 450 до 550 мм в першій секції, що прилягає до бічної стінки 14, і діаметр, що складає від 550 до 650 мм у другій секції, яка розташована всередині першої секції. Перша секція має довжину, що становить приблизно 1,5 м, і крок між лопатками 62 складає від 400 до 500 мм. Друга секція має довжину, що становить приблизно 1,1 м, і крок між лопатками 62 складає від 500 до 650 мм. Кожний гвинт 60 належить до типу, в якому є передня кромка, яка розрізає тверді речовини в шарі 50, забезпечуючи їх втягування і перенесення по довжині гвинта 60. Якщо змінюється діаметр гвинта 60, утворюється додаткова передня кромка, яка збирає додаткові тверді речовини в додатковий об'єм траєкторії перенесення гвинта, а також спрямовує ці додаткові тверді речовини до центра резервуара 10. Згідно з представленими вище кресленнями, кожний з гвинтів 60 має номінальну 3 продуктивність 100 м /год. Однак потрібно зазначити, що можна вибирати довжину, крок і діаметр гвинтів, щоб забезпечувати необхідне перенесення твердих речовин, залежно від діаметра резервуара 10 і природи твердих речовин в суспензії. Попередня експериментальна робота демонструє, що в резервуарі 10 без гвинтів 60 утворюється нижній потік з концентрацією твердих речовин, що складає від 600 до 850 г/л (тобто від 24,8 до 35,1 об. % твердих речовин). З іншого боку, в такому ж резервуарі 10, забезпеченому гвинтами 60, як показано на фіг. 3 і 4, виходить нижній потік з концентрацією твердих речовин, що складає від 1050 до 1150 г/л (тобто від 43,4 до 47,5 об. % твердих речовин). Потрібно зазначити, що ці результати були отримані в умовах експерименту в лабораторних масштабах, фактична концентрація твердих речовин в нормальних заводських умовах може бути нижчою. Однак передбачається, що використання гвинтів 60 забезпечить значне підвищення концентрації твердих речовин в потоку із згущувальних резервуарів 10. У наступній формулі винаходу і в попередньому описі даного винаходу, за винятком випадків, де інша умова потрібно згідно з контекстом внаслідок певного формулювання або необхідного значення, слово "включати" або його форми, такі як "включає" або "що включає", використовують в значенні включення, тобто для визначення присутності вказаних відмітних ознак без обмеження присутності або введення додаткових відмітних ознак в різноманітні варіанти здійснення даного винаходу. Можна виробляти численні модифікації переважного варіанту здійснення даного винаходу, який описаний вище, без відхилення від суті і виходу за межі об'єму даного винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 60 1. Пристрій (7) для очищення технологічного розчину, що включає тверді речовини, який містить: (a) резервуар (10), що має основу (12) і бічну стінку (14), які утворюють внутрішній об'єм для утримування технологічного розчину (22) і для забезпечення гравітаційного осадження твердих речовин в розчині, в результаті чого отримують очищений розчин (30) у верхній області внутрішнього об'єму і суспензію (40) в нижній області внутрішнього об'єму; (b) випуск очищеного розчину (20) в межах або поблизу верхньої області внутрішнього об'єму для витягання очищеного розчину; (c) випуск суспензії (16) в межах або поблизу нижньої області внутрішнього об'єму для витягання суспензії, необмежувально відкритої для вказаного внутрішнього об'єму; і 7 UA 108391 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 (d) елементи, які переміщують тверді речовини, що проходять упоперек і фіксовані відносно резервуара (10), причому елементи, які переміщують тверді речовини, знаходяться у внутрішньому об'ємі для спрямування осаджених твердих речовин і/або осадження твердих речовин поблизу бічної стінки або основи до траєкторії руху (F) суспензії, що витягується з випуску суспензії. 2. Пристрій за п. 1, в якому технологічний розчин являє собою технологічний розчин процесу Байєра, що містить осаджений гідроксид алюмінію. 3. Пристрій за будь-яким з пп. 1 або 2, в якому елементи, які переміщують тверді речовини, розміщені для спрямування твердих речовин поблизу стінки (14; 12) резервуара (10) над дном вказаного резервуара до траєкторії руху (F) суспензії, що витягується з випуску суспензії (16). 4. Пристрій за будь-яким з пп. 1 або 3, в якому елементи, які переміщують тверді речовини, розміщені для спрямування осаджених твердих речовин і/або осадження твердих речовин радіально всередину до траєкторії руху (F) суспензії. 5. Пристрій за будь-яким з пп. 1-4, в якому випуск суспензії (16) розташований в основі (12). 6. Пристрій за будь-яким з пп. 1-5, в якому випуск суспензії (16) розташований в центрі резервуара (10). 7. Пристрій за будь-яким з пп. 1-6, в якому елементи, які переміщують тверді речовини, розташовані в нижній області внутрішнього об'єму резервуара (10). 8. Пристрій за будь-яким з пп. 1-7, в якому елементи, які переміщують тверді речовини, є неекранованими зверху і щонайменше з однієї з бічних сторін. 9. Пристрій за будь-яким з пп. 1-8, в якому елементи, які переміщують тверді речовини, не є екранованими, обмеженими або блокованими яким-небудь іншим елементом у внутрішньому об'ємі резервуара (10). 10. Пристрій за будь-яким з пп. 1-9, в якому елементи, які переміщують тверді речовини, включають щонайменше один поворотний гвинт (60). 11. Пристрій за п. 10, в якому елементи, які переміщують тверді речовини, включають щонайменше два поворотні гвинти (60). 12. Пристрій за п. 11, в якому елементи, які переміщують тверді речовини, включають чотири поворотні гвинти, кожний з яких розташований під кутом, що складає приблизно 90°, з сусіднім поворотним гвинтом. 13. Пристрій за п. 11, в якому елементи, які переміщують тверді речовини, включають комплекти з двох поворотних гвинтів, паралельних один одному. 14.Пристрій за будь-яким з пп. 10-13, в якому щонайменше один поворотний гвинт (60) розташований таким чином, що тверді речовини спрямовуються поворотним гвинтом в центральну область, яка співпадає з положенням траєкторії руху (F). 15. Пристрій за будь-яким з пп. 10-14, в якому щонайменше один поворотний гвинт (60) складається з двох або більше секцій, що мають різну довжину, різний крок і/або різний діаметр. 16. Пристрій за п. 15, в якому щонайменше один поворотний гвинт (60) або кожний поворотний гвинт (60) має першу секцію з першим діаметром і/або першою довжиною кроку і другу секцію з другим діаметром і/або другою довжиною кроку, і в якому перший діаметр і/або перша довжина кроку є меншими, ніж другий діаметр і/або друга довжина кроку. 17. Пристрій за п. 16, в якому перша секція прилягає до бічної стінки (14) або основи (12) пристрою. 18. Пристрій за будь-яким з пп. 10-17, в якому щонайменше один поворотний гвинт (60) або кожний поворотний гвинт (60) розташований на відповідних перехресно-орієнтованих валах (64), причому кожний вал проходить через бічну стінку і приєднаний до приводу (66, 68). 19. Пристрій за п. 18, в якому гвинт на першому кінці вала (64) має різь, яка протилежна різі гвинта на іншому кінці вала (64). 20. Пристрій за будь-яким з пп. 1-19, в якому вказаний пристрій являє собою резервуар згущувача для згущення або класифікації технологічного розчину в процесі Байєра. 21. Пристрій за п. 20, в якому технологічний розчин являє собою продукт стадії вилуговування бокситу в процесі Байєра. 22. Технологічна установка, що містить пристрій для очищення (7) за будь-яким з пп. 1-21, розташований на місці використання в установці, причому пристрій (а) приймає вхідний потік (11) технологічного розчину і (b) містить очищений розчин і суспензію, причому очищений розчин (13) витягують з випуску очищеної рідини в межах або поблизу верхньої області пристрою, а суспензію витягують з випуску суспензії в межах або поблизу нижньої області пристрою. 8 UA 108391 C2 5 10 15 23. Спосіб очищення технологічного розчину, що включає тверді речовини, гравітаційним осадженням твердих речовин в резервуарі (10), що має основу (12) і бічну стінку (14), які визначають внутрішній об'єм, причому спосіб включає наступні стадії, на яких: (a) витримують технологічний розчин для осадження твердих речовин під дією сили тяжіння на основу, в результаті чого утворюються (і) суспензія з високим вмістом твердих речовин і скупчення осаджених твердих речовин в нижній області внутрішнього об'єму і (іі) очищений розчин у верхній області внутрішнього об'єму; (b) витягують суспензію з високим вмістом твердих речовин і очищеного розчину з окремих точок витягання в резервуарі; і (c) використовують елементи, які переміщують тверді речовини, що проходять упоперек і фіксовані відносно резервуара (10), в якому елементи, які переміщують тверді речовини, спрямовують осаджені тверді речовини і/або осадження твердих речовин поблизу бічної стінки або основи до траєкторії руху суспензії з високим вмістом твердих речовин, що витягується з резервуара. 24. Спосіб за п. 23, в якому технологічний розчин являє собою технологічний розчин процесу Байєра, що містить осаджений гідроксид алюмінію. 9 UA 108391 C2 10 UA 108391 C2 11 UA 108391 C2 12 UA 108391 C2 Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 13