通过重力沉淀来精制过程流体的装置和方法制造方法及图纸

一种用于精制包含固体的过程流体的装置，所述装置包括一个容器，该容器具有一个底部和一个侧壁以限定一个内部容积，该内部容积用于容纳所述过程流体，并且用于允许对所述流体中的固体进行重力沉降，由此朝向所述内部容积的顶部生成经精制的流体，以及朝向所述内部容积的底部生成浆体，所述装置还包括布置在所述内部容积内的固体移置元件，用于引导所述侧壁的近处或所述底部的近处中的已沉降的固体和/或正在沉降的固体朝向从所述浆体出口提取所述浆体的流动路径。一个包括上述精制装置的处理车间，以及一种用于精制过程流体的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于从过程流体(process liquor)中提取固体的装置和方法，更具体地，涉及一种用于从过程流体中提取经重力沉淀(settle)的固体(包括析出物(precipitate))的装置和方法。尽管并非排他地，但是本专利技术具体应用至用于制备带有固体的粘性流的工业过程中，所述固体包括在通过拜耳工艺(Bayer process)从铝土矿生产铝的过程中大量析出的氢氧化招。
技术介绍
在拜耳工艺的过程中，通过控制与流体相关联的工艺条件，从过程流体中析出氢氧化铝。析出物沉淀在称为沉降槽(thickener)的容器的底部，使得析出物从流体中沉淀出的工艺称为沉降(thickening)。这些析出物会是具有一个范围尺寸的颗粒的形式,包括一些较粗大尺寸和一些较精细尺寸。较粗大尺寸和较精细尺寸范围中的颗粒的比例取决于工艺条件。沉降造成朝向沉降槽的底部的流体的较粗大析出物含量高，且非常粘，而在容器的顶部附近的流体的较精细的析出物含量非常低。过程流体可穿过一系列的沉降槽；一些沉降槽具有将粗大的析出物从精细的析出物分离的效果，其他的沉降槽基本上从过程流体中移除精细的析出物，从而形成所谓的“干净流体”。所述干净流体被移除且经历进一步的处理步骤，之后被返回至拜耳工艺，用作在铝土矿溶出中所使用的苛性碱流体。用于将粗大的析出物从精细的析出物分离的沉降槽称为分类器。应理解，下文所使用的术语“沉降槽”包括对分类器的引用。通常通过泵送从沉降槽的底部移除粘性流体(还称为“浆体”)。然而，浆体的高粘性可在沉降槽的出口的近处形成用于浆体的优选的流动路径。结果，流动路径外的固体沉淀，并且在沉降槽内部堆积(build-up)。所形成的优选的流动路径称为“鼠洞(rat-hole)，，。鼠洞的影响是经沉淀的析出物减小了所述沉降槽内的总操作容积。这意味着，过程流体在所述沉降槽内具有较短的停留时间，从而从沉降槽所提取的粘性浆体具有低于用于随后处理所预期的析出物含量。这还导致从所述沉降槽的顶部附近所提取的过程流体中的析出物含量和析出物尺寸的增大，从而对随后的处理步骤的性能造成负面影响。因此，必须平均每隔两个月关断沉降槽，清除经沉淀的析出物，从而保持经提取的浆体中合适的析出物含量。有时，经沉淀的析出物会移位，掉落在优选的流动路径中，使得经提取的浆体在析出物含量中将具有随机峰值。这使得下游处理困难，并且需要额外的控制步骤，从而确保经提取的浆体的析出物含量合理地一致。因而，有必要减少“鼠洞”以及在沉降槽中所堆积的经沉淀的固体。应理解，在说明书全文中所使用的术语“固体”包括析出物。
技术实现思路
申请人:已意识到，通过将已沉淀的固体以及正在沉淀的固体重新引入从沉降槽的底部离开的高粘性浆体的液流中，可减小鼠洞的效应。具体而言，申请人已意识到，将沉降槽容器的侧壁附近的已沉淀的固体和高粘性浆体引导至离开沉降槽容器的浆体的流动路径的近处具有减小沉降容器的侧壁周围的固体堆积程度的效果。根据第一方面，提供了一种用于精制(refining)包括固体的过程流体的装置，该装置包括:(a) —个容器，具有一个底部和一个侧壁，该底部和该侧壁限定一个内部容积，用于容纳所述过程流体并且用于允许所述流体中的固体的重力沉淀，由此朝向所述内部容积的顶部产生经精制的流体，并且朝向所述内部容积的底部产生浆体；(b)—个经精制的流体的出口，在所述内部容积的顶部处或者顶部附近，用于提取低固体含量的经澄清(clarified)的流体；(C) 一个浆体出口，在所述内部容积的底部处或者底部附近，用于提取所述浆体，该浆体出口不受限制地开口朝向所述内部容积；以及(d)固体移置元件，布置在所述内部容积中，用于引导所述侧壁的近处或所述底部的近处中已沉淀的固体和/或正在沉淀的固体朝向从所述内部容积的底部处或底部附近的所述浆体出口提取的浆体的流动路径。所述过程流体可以是包含析出的氢氧化铝的拜耳工艺流体。所述固体移置元件具有两个效果。具体而言，所述固体移置元件与所述侧壁的近处或所述底部的近处的固体接合，并且将所述固体移动得更接近于从所述容器提取的浆体的流动路径。因而，这些固体被带回从而夹带在流动路径中，并且有利于产生从容器中提取的经沉降的浆体。因而，所述经沉降的浆体与在没有固体移置元件的情况下所沉降的过程流体相比具有更高的固体含量。所述固体移置元件还具有例如通过使经沉淀的固体崩塌(avalanch)或崩陷(cascade)、使得已经沉淀在所述容器的侧壁附近或者底部附近的固体从高的固体堆积的区域移动至低的固体堆积的区域的效果。所述低的固体堆积的区域是浆体前进通过该装置并且通过容器的底部处或底部附近的浆体出口离开容器的区域，并且还是固体移置元件接合经沉淀的固体并且将它们带到离开容器的浆体的流动路径中的区域。所述固体移置元件具有在布置有固体移置元件的区域中搅动流体的另一效果，从而防止那些区域中的固体的沉淀。所述搅动对于使先前沉淀的固体重新夹带回到浆体中是重要的。还重要的是，确保在侧壁处和固体堆积的其他区域处沉淀之后，从所述过程流体重力沉淀出的固体保持夹带有被带回至夹带的固体。因此，实际上所述固体移置元件并非用于运输固体或将固体从所述容器中移除。相反，所述固体移置元件用于生产具有较高固体含量的经沉降的浆体，用于使已经沉淀在所述容器的侧壁附近或底部附近的固体移动，并且用于搅动布置有所述固体移置元件的区域中的流体。根据本专利技术的一个方面，所述固体移置元件被布置用于引导所述侧壁的近处或所述底部的近处的固体朝向所述浆体的流动路径。在任何情形中，包括当所述容器的底部并非水平的情形中，固体移置元件可被布置用于引导所述容器的底部上方的所述容器的壁的近处(在所述侧壁处或所述底部处)的固体朝向所述浆体的流动路径。在本专利技术的示例性实施方案中，所述侧壁的近处中的一部分固体(S卩，已沉淀的固体和/或正在沉淀固体)被移置元件物理接合(physically engaged)。用“物理接合”表示移置元件的一个或多个部分以如下一种方式接触侧壁的近处或底部的近处中的该部分固体，即，使得该部分在所述容器中移动朝向从所述浆体出口提取的浆体的流动路径，所述流动路径被定向为朝向所述容器的底部。所述移置元件的顶部、至少一个侧部，优选地所有侧部，更优选地所述底部，是无遮蔽的，并且暴露至所述容器的内部容积中的固体。换句话说，移置元件优选是无遮蔽的、无限界的(unconfined)，或者未被容器的内部容积中的任何其他构件所阻挡。所述移置元件优选地具有细长形状。所述细长的移置元件在所述元件的长度的至少一部分以上，优选地在大部分长度以上，即，大于其长度的50%，优选地是暴露的、无遮蔽的、无限界的，或者未被所述元件周围的任何其他构件所阻挡。这允许至少沿着移置元件在容器内的大部分长度、且优选地沿着移置元件在容器内的全部长度，使所述浆体无限界地且不受束缚地接近所述移置元件。以这种方式接近所述移置元件应当不会遇到任何限制点或阻碍点，所述限制点或阻碍点会在浆体流前进至接触元件时跨接或阻挡浆体流。因而，在从容器的内部到达元件之前，应当不使浆体穿过狭窄的开口。如果不存在任何限界的表面或者物体来限制向下的流动，则高粘性的浆体将在重力的作用下正常流动。优选地，浆体出口在容器的底部中形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于精制包括固体的过程流体的装置（7），该装置包括：（a）一个容器（10），具有一个底部（12）和一个侧壁（14），该底部（12）和该侧壁（14）限定一个内部容积，用于容纳所述过程流体（22）以及用于允许所述流体中的固体的重力沉淀，由此朝向所述内部容积的顶部产生经精制的流体（30）以及朝向所述内部容积的底部产生浆体（40）；（b）一个经精制的流体的出口（20），在所述内部容积的顶部处或顶部附近，用于提取所述经精制的流体；（c）一个浆体出口（16），在所述内部容积的底部处或底部附近，用于提取所述浆体，该浆体出口（16）不受限制地开口朝向所述内部容积；以及（d）固体移置元件，被布置在所述内部容积内，用于引导在所述侧壁的近处或所述底部的近处中已沉淀的固体和/或正在沉淀的固体朝向从所述浆体出口提取的浆体的流动路径（F）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.13 AU 2010903637;2010.08.20 AU 20109037431.一种用于精制包括固体的过程流体的装置(7)，该装置包括: Ca) 一个容器(10)，具有一个底部(12)和一个侧壁(14)，该底部(12)和该侧壁(14)限定一个内部容积，用于容纳所述过程流体(22)以及用于允许所述流体中的固体的重力沉淀，由此朝向所述内部容积的顶部产生经精制的流体(30)以及朝向所述内部容积的底部产生浆体(40)； (b)—个经精制的流体的出口(20)，在所述内部容积的顶部处或顶部附近，用于提取所述经精制的流体； (c)一个浆体出口(16)，在所述内部容积的底部处或底部附近，用于提取所述浆体，该浆体出口(16)不受限制地开口朝向所述内部容积；以及 (d)固体移置元件，被布置在所述内部容积内，用于引导在所述侧壁的近处或所述底部的近处中已沉淀的固体和/或正在沉淀的固体朝向从所述浆体出口提取的浆体的流动路径(F)。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述过程流体是包含析出的氢氧化铝的拜耳工艺流体。3.根据权利要求1和2中任一项所述的装置，其中所述固体移置元件被布置用于引导所述容器的底部上方的所述容器(10)的壁(14;12)的近处中的固体朝向从所述浆体出口(16 )提取的浆体的流动路径(F)。4.根据权利要求1和3中任一项所述的装置，其中所述固体移置元件被配置用于引导已沉淀的固体和/或正在沉淀的固体径向向内地朝向所述浆体的流动路径(F)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述浆体出口(16)在所述底部(12)形成。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中所述浆体出口(16)位于所述容器(10)的中心。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述固体移置元件被布置在所述容器(10)的所述内部容积的下部区域中。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中所述固体移置元件在它们的顶部和它们的至少一个侧部处是无遮蔽的。9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述固体移置元件是无遮蔽的、无限界的，或者未被所述容器(10 )的所述内部容积中的任何其他构件所阻挡。10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中所述固体移置元件包括至少一个可转动的螺杆(60)。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述固体移置元件包括至少两个可转动的螺杆(60)。12.根据权利要求11所述的装置，其中所述固体移置元件包括四个可转动的螺杆，每一可转动的螺杆被配置为在相邻的可转动的螺杆的约90度处。13.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·裴洛坤，A·拉鲁什，A·博伊文，M·圣劳伦特，R·吉拉德，G·西马德，
申请(专利权)人：力拓艾尔坎国际有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA