从溶液中沉淀出结垢物质制造技术

在一个从外部加热的，被安装成围绕一个通常量水平的轴旋转的蒸馏室中蒸馏氨浸提液，用这一方法可以以最小程度的积垢从氨浸提液中沉淀出结垢的金属氧化物和碳酸盐，例如氧化铜。该蒸馏室包括多个沿轴间间隔排列的环状挡板，这些挡板确定了多个含有滚动介质如圆球的间隔室。在蒸馏室以非离心速度旋转时，圆球彼此相互摩擦、与蒸馏室内壁摩擦、以及与挡板两侧摩擦，从而产生研磨或洗刷作用，使沉淀出的氧化铜的积垢减到最小程度。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于沉淀出溶解于溶液中的结垢物质的设备和方法。在回收某些金属的过程中，例如从矿石中回收铜和镍时，采用氨-二氧化碳浸出方法将金属氧化物或碳酸盐从脉石中分离出来。在从废料中回收金属例如从印刷电路板上回收铜时，使用一种类似的方法作为其中的一道工序。通常，利用蒸馏将这些金属氧化物或碳酸盐从氨浸提液中分离出来。但是，这样一来产生了严重的维修和操作方面的困难，因为从溶液中沉淀出的金属氧化物和/或碳酸盐通常是可以形成积垢的，它们常常沉积结垢堆积在蒸馏装置的内表面上。因此，在其它连续蒸馏方法中使用的填料塔、筛板塔、泡罩塔及类似的设备通常在这里不能适用，因为形成积垢的洞淀物最终将引起堵塞，需要停机除垢。人们已经进行了多方面的努力以使这个结垢问题减小到最低程度，例如增加机械刮板，提供某种搅拌，用合成塑料材料涂敷暴露的表面，以及使用一系列利用逆向流动蒸汽搅拌的釜。虽然这些方法取得了一定的效果，但大多数仍会产生一定的积垢，这些积垢最终必须去除掉。1978年8月28日在加拿大蒙特利尔召开的加拿大采矿学会治金学家会议(CIMConferenceofMetallurgists)上，有人提交了一篇题为“StrippingWithSimultaneousSolidsGenerationUsingTurbulentBedContactor”的论文，该论文提出了另外一种方法，使用所谓端动床接触器从含有碳酸镍的氨溶液中洗提氨。塔中的每一塔盘都包含一层塑料球，这些塑料球夹在沿垂直方向间隔排列的许多支撑格栅之间。与液流成反方向通过这些层的气体引起球的湍动。使固体颗粒在这些球、格栅及塔的内壁上的沉积减至最小程度。但是，这种方法需要有外部蒸汽源来使这些球产生必要的湍动。含有滚动介质的转鼓已被用于蒸馏各种液体以及用来作为液体反应器。在美国专利1814249、2098054、2174008、2511742和2735807中公开了这些已有用途的例子。这些专利都不曾公开过按照本申请人的专利技术配置和操作的蒸馏装置，即从溶液中沉淀出结垢物质，并使结垢堆积保持在最低程度，同时增加每单位热量的沉淀程度以及不需要外部蒸汽等。本专利技术的主要目的之一，是提供一种简化的设备和方法，用于从溶液中沉淀出结垢物质同时使结垢沉积减小到最低程度。本专利技术的主要目的之二，是提供这样的设备和方法，其中，设备和/或操作条件可以很方便地进行调整以便用于从溶液中沉淀出或结晶出各种不同的结垢物质。本专利技术的主要目的之三，是提供这样的设备和方法，其中，溶液是在一个从外部加热的蒸馏室中被蒸馏，从蒸馏室向溶液传热的速率高于以往方法的传热率。本专利技术的主要目的之四，是提供这样的设备和方法，其中，在蒸馏过程中不需引入外部蒸汽。本专业领域的技术人员读了下面的详细说明，附图及权利要求之后，将很容易了解本专利技术的其它目的、其它方面和优点。本专利技术所提供的设备包括一个长的园筒状蒸馏鼓或蒸馏室，该蒸馏鼓安装成围绕一个通常是水平的轴旋转;许多沿轴向间隔排列的挡板，这些挡板从蒸馏室内壁向里沿径向伸出;配置在各间隔室中的由各个单体组成的滚动介质，该滚动介质对于溶液和所处理的形成结垢的沉淀物是惰性的并且随着蒸馏室的转动而彼此相互摩擦、与蒸馏室的内壁摩擦、以及与挡板的两侧摩擦;由外部加热蒸馏室的装置;以及用于使蒸馏室旋转的装置。相对于溶液和滚动介质而言蒸馏室以非离心速度旋转，与此同时，溶液被连续导入蒸馏室的入口端并被加热至其沸点以上的温度，以便在溶液流过各挡板向蒸馏室的出口端流动时使挥发性物质蒸发并使形成结垢的物质从溶液中沉淀折出。滚动介质产生研磨或洗刷作用，使结垢物质的沉积减少到最低程度。含有结垢沉淀物的浆液连续从蒸馏室的出口端排出，被蒸发的气体连续从蒸馏室的入口端排出。在本专利技术的一个优先选用的实施方案中，至少有一部分挡板的径向高度沿着从入口到出口的方向逐渐降低，并且各间隔室中的滚动介质的高度低于各挡板的径向高度，以使溶液漫过挡板从一个间隔室流到下一个间隔室，用这方法防止逆向混合。附图说明图1是本专利技术的蒸馏设备的部份侧视图和用于实施本专利技术方法的辅助设备的图示。图2是沿图1中2-2线切取的蒸馏装置的端面视图。图3是图1的蒸馏装置的剖面图，图中表示出盛有氨浸提液的蒸馏室。图4是沿图3中4-4线截取的剖面图。图5是沿图3中5-5线截取的剖面图。本专利技术所提供的蒸馏设备及方法，特别适用于在结垢和污垢阻塞可能带来严重的维修和操作困难的条件下从氨浸提液中回收金属氧化物和碳酸盐。因此，下文中将结合从氨浸提液中回收氧化铜对其加以说明。不过，这一设备和方法也可以用于许多其它需要防止结垢的沉淀或结晶系统中。参看附图，本专利技术的蒸馏设备(10)包括一个通常是园筒形的固定的外层壳体(12)，它水平支撑在许多个沿轴向间隔排列的支撑腿(14)上。此外，还包括一个通常是园筒形的蒸馏室或蒸馏鼓(16)，它延伸穿过外壳(12)并被安装成围绕一个通常是水平的轴(18)共轴旋转。外壳(12)起到蒸馏鼓(16)的绝热夹套的作用。在蒸馏鼓中，含有被萃取的铜的氨浸提液被加热以分离出氨、二氧化碳和水并沉淀出氧化铜。其详细情况将在下面叙述。外壳(12)具有一个通常为园筒形的外壳组件(20)，它包括许多带有法兰的上半园筒(22)和下半园筒(24)，通过螺栓(图中未示出)等适当地紧固在一起。这外壳组件(20)还有端板(26)和(28)，上面带有一个中心孔，蒸馏鼓(16)穿过该中心孔。上、下壳体件(22)和(24)的内部衬有2层或2层以上的保温绝热耐火材料(30)、(32)，端板(26)和(28)衬有绝热耐火材料(33)。利用由阻挡材料例如1吋的陶瓷层制成的沿垂直方向延伸的隔板(44)将外壳(12)的内部分成许多个加热室(34)(36)(38)(40)和(42)。使用多个安装在壳体组件(20)底部的煤气燃烧器(46)加热蒸馏鼓(16)的外部。加热室(34)(36)(38)(40)和(42)的配置使每一个燃烧器(46)加热蒸馏鼓(16)上一个合理确定的区域，并且除第一个加热室(34)外，所有的加热室都包含有2个燃烧器(46)。参看图4，燃烧器的火焰向上成一定角度指向蒸馏鼓(16)的外表面，废气按图中箭头(48)所指的方向环行通过各个加热室。每个燃烧器的燃烧废气通过矩形排气口(50)排出，进入排气管(52)。水平方向伸出的由阻挡材料制成的支板(54)可以是与垂直隔板(44)同样的材料，它把每个加热室的上半部和下半部分隔开。由绝热耐火材料制成的沿径向伸出的凸缘(56)与蒸馏鼓(16)的外表面间隔很小距离，它阻止了废气的循环。采用上述配置，如果需要的话，通过简便地调节到各燃烧器(46)的煤气和空气流，可以改变沿蒸馏鼓(46)长度方向的加热速率。在蒸馏鼓(16)的外表面上可以安装一些叶片，以增加传热。蒸馏鼓(16)的进口端(58)和出口端(60)，分别被端板(62)和(64)所封闭，并带有沿径向伸出的法兰盘(66)和(68)。该法兰盘旋转支撑在一对滚柱轴承(70)上，如图2和图4所示。蒸馏鼓(16)被电机(72)驱动沿反时针方向转动，在蒸馏鼓(16)的出口端(60)安装有链轮(76)，电机驱动链条(74)进而拖动链轮旋转。蒸馏鼓(16)含有多个环状的挡板(80)，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从溶液中沉淀出溶解的结垢物质的方法，包括以下步骤：（ａ）提供一个长园筒状的蒸馏室，该蒸馏室被安装成围绕一个通常是水平的轴旋转，并带有多个沿轴向间隔排列的环状挡板，这些挡板由上述蒸馏室的内壁向里沿径向伸出，确定了多个间隔室；（ ｂ）在各间隔室中配置滚动介质，滚动介质由单个物体组成，它们对于溶液和结垢物质是惰性的，并且随着蒸馏室的旋转彼此互相摩擦、与蒸馏室的内壁摩擦、以及与挡板两侧摩擦；（ｃ）使蒸馏室以相对于溶液和滚动介质的非离心速度旋转；（ｄ）连续向蒸馏室 的入口端导入足量的溶液，以使之流过各挡板向对面的蒸馏室出口端流动；（ｅ）在溶液流动通过蒸馏室时，将蒸馏室中的溶液加热至其沸点以上，以使挥发性物质蒸发并使结垢物质从溶液中沉淀析出；（ｆ）从蒸馏室的入口端连续地排出从溶液中蒸发的气体；（ ｇ）从蒸馏室的出口端连续地排出含有沉淀出的结垢物质的浆液。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉艾霍金斯，杜安马塞耶，
申请(专利权)人：密歇根州科技大学管理委员会，
类型：发明
国别省市：US[美国]