流体处理装置和方法_3

文档序号:9871401阅读:来源:国知局
70] 加速度具有"撕裂"液体中的孔从而形成通风和内爆的空隙的效果。空隙可以种在 流体中的疏水颗粒上,种在流体中已经存在的微小空隙上,或种在提供空化"前缘"的固体 表面的表面不规则度上。
[0071] 移动通过壅塞喷嘴的流体的整体效果是由于其直线加速度及其离心加速度空化 的超尚速游祸射流与超尚速祸流的效果。
[0072] 当来自一个喷嘴的自由射流进入下方喷嘴的接收杯或入口圆锥部段时,流体射流 内的湍流也是促进气体夹带的重要因素。
[0073] 参考图12,当气体被引入壅塞喷嘴时气体速度为亚音速,但是当其被压缩并且通 过最窄直径的点时变成音速。当气体进入直径突然增加的后台阶的区域时,气体膨胀并且 加速至超音速,在流体射流内产生冲击波(声波)。该声波的效果是造成射流中的进一步空 化,在极端情况下,甚至将流体打破成粗雾从而大大增加与周围气体的最大接触表面积。当 气体被流体流夹带和带走时,更多的气体被引入流体从而产生抽吸作用。
[0074] 尽管不一定需要加压气体来进行气体夹带,优选使用加压气体,因为其造成流体 中更高的气体速度并且有可能产生通过喷嘴的超音速气体流。
[0075] 由于气体达到超音速而产生的冲击波和喷嘴的扩散部段中的惯性空化,在本发明 的过程中可能出现声致发光。图10从左至右显示了气泡的上层(upper echelon)的进展和 之后的缓慢膨胀和之后的迅速和突然的收缩和之后的发光。
[0076]现在参考本发明的实际实施,图3和4显示了一种布置,其中一系列沿轴向隔开的 喷嘴(21、22、23、24)同轴地安装在管状装置(25)中。第一喷嘴为混合喷嘴(21),之后是两个 连续的沿轴向隔开的壅塞喷嘴(22、23)和最后的混合喷嘴(24)。在该情况下,存在位于第一 混合喷嘴(21)的喉中的四个正切气体入口(26)和同样正切地设置在混合喷嘴(21)的出口 (28)处的额外的气体入口(27)。
[0077]两个壅塞喷嘴(22、23)各自具有四个正切设置的入口(29)从而将空气或其它流体 进料至每个壅塞喷嘴的喉(30)。图4清楚显示了气体入口的正切性质。
[0078] 图5和6显示了在更复杂装置中的根据本发明的另一种喷嘴布置。在该布置中,装 置具有通往第一室(32)的T形入口管道(31)。入口管道可以具有一个或多个用于压力测量 和气体注入和/或液体注入的点(未示出)。第一室(32)通常为长度为约0.3m至约lm,更特别 地约0.4m至约lm,甚至更特别地约0.6m至约lm的竖直圆柱形管道。第一室(32)和入口管道 (31)可以由HDPE、内衬有橡胶的钢、聚氨酯或任何其它合适材料制成。
[0079] 第一室(32)的顶部段(33)可以带有凸缘从而允许出于维修目的而除去。图1中所 示类型的至少一个壅塞喷嘴,在该情况下两个壅塞喷嘴(34)设置在室的底部(35),所述底 部(35)通往与第一室相似的第二室(36)。壅塞喷嘴(37)的相似布置设置在第二室的底部, 其轴线位于上游壅塞喷嘴(34)的中心线上并且隔开使得上游喷嘴的出口和下游喷嘴的上 部之间的距离等于上游喷嘴出口的直径的约1至3,更特别地约2至3倍。
[0080] 可以在上述室的下方以相似方式连续设置具有壅塞喷嘴或混合喷嘴的额外的室, 喷嘴上下依次设置。在每个室的壁中,与每个喷嘴的出口点对准或略微下方,通常存在至少 一个入口用于优选以造成漩涡的方向将一种或多种气体或液体加入室中。
[0081 ] 高度为约0.4m至约lm,更特别地约0.6m至约lm的另一个室(41)接收来自连续喷嘴 的最后一个喷嘴的流体。该另一个室(41)在其底部处关闭但是具有一对设置在侧壁中的相 反的正切出口(42)。这些正切出口(42)又通过导管(45)和返回正切入口(46)通往另一个串 联室(44),所述导管(45)与第一室和第二室侧向偏离,所述返回正切入口(46)可以具有与 上述相同类型的壅塞喷嘴(47)。壅塞喷嘴(47)通常在返回入口(46)内尽可能地靠近串联室 (44)设置。根据待调节的流速,可能存在多个平行设置的壅塞喷嘴。
[0082]在入口(46)的壁中,在设置喷嘴(47)出口的点处或附近,通常存在至少一个入口 (48)用于加入一种或多种气体或液体。串联室(44)的高度可以为约0.4m至约lm,更特别地 约0.8m至约lm。串联室(44)具有关闭的顶部并且在其底部具有上述类型的壅塞喷嘴(51), 所述底部又通往另一个室。如果需要的话,连续的室(52)可以如上所述具有设置在壅塞喷 嘴的出口处的气体入口(53)。最后一组喷嘴可以为上文参考图2所述的细长种类的混合喷 嘴。它们可以设置在离上游壅塞喷嘴的出口约2至约10,更特别地约3至约10倍喷嘴出口直 径的距离处。
[0083] 混合喷嘴排入相比于之前的室相对较大的室(54),出口导管(55)从室(54)延伸。 出口导管的长度通常为约0.4m至约lm,更特别地约0.5m至约lm。出口导管可以以正切或T形 方式进料至出口室(56),所述出口室(56)具有底部排出口(57)。
[0084] 橡胶波纹管或象鼻软管(未示出)可以安装在将流体进料至本发明的装置和将流 体排出装置的管道之间的任何界面处。橡胶波纹管可以吸收不希望的震动并且因此帮助保 护焊点或接点的整体性和装置的坚固性。
[0085] 在使用中,可以通过入口管道(31)将经研磨的矿石、水和氰化钙或氰化钠的流体 进料至第一室(32)。流体在进入室时的速度应当在约1.5m/s至约25m/s的范围内,更特别地 在约2.5m/s至约25m/s的范围内。在紧邻入口点之前的点处,流体的背压应当为约3至约 lObar,更特别地约5至约lObar。可以在该点处或附近通过上述入口点将气体或其它液体注 入流体。气体或液体应当加压至约5至约20bar,更特别地约10至约20bar的压力,并且可以 直接地或通过喷嘴布置注入流体。
[0086] 下游引入的气体或液体也应当加压至约5至约20bar,更特别地约10至约20bar的 压力,并且可以直接地或通过喷嘴布置注入流体,或者可以替代性地由于流动通过喷嘴的 流体产生的真空而自吸气。
[0087]气体夹带可以在喷嘴内或喷嘴之间通过一个或多个如下机制产生:通过离开喷嘴 的射流内的湍流(图12);通过围绕离开喷嘴的射流的剪切层(图12);通过离开喷嘴的射流 和位于下方的喷嘴的接收池中的液体/悬浮体之间的再循环涡流;通过位于射流下方的喷 嘴的接收杯的壁和接收喷嘴的杯中的液体/悬浮体之间的再循环涡流;通过液体/悬浮体从 接受池中溅出(图13)。
[0088]本发明的其它实施方案显示在图7和8中。图7显示了本发明的简化实施方案,仅合 并了多个如图5中所示的壅塞喷嘴从而实现更紧凑的设计。图7还显示了同轴入口(61),在 所述同轴入口(61)中安装混合喷嘴(62)。参考图5,入口室(63)与正切出口(64)和正切入口 (65)的布置直接相通。壅塞喷嘴通过附图标记(66)显示。
[0089] 图8显示了更简化的布置,其中在T形入口(68)和T形出口(69)之间简单地存在三 层壅塞喷嘴(67)。
[0090] 本发明的方法和装置可以被设置成相比于已知方法造成增加的氰化物破坏速度。
[0091] 商业上接收的用于破坏氰化物的方法在良好搅拌的槽中利用s〇2和空气与CuS〇4催 化剂的组合从而将氰化物氧化成氰酸盐以便"破坏"氰化物。该方法的一个缺点是反应试剂 的高消耗。一些矿物质也与S0 2竞争,造成将氰化物不成功地破坏成可接受的50ppm的工业 标准。
[0092] 本发明的反应器可以用在如下两阶段过程中,在第一阶段中利用反应器(同时将 空气或氧气注入反应器)连同Eh改性剂(例如S0 2/空气)和催化剂(例如硫酸铜)进行pH和Eh 的调节。也可以利用其它Eh改性剂,例如过氧化物、二氧化锰、次氯酸钠、高锰酸钾、重铬酸 钾或臭氧。在第二阶段中利用活性碳(例如碳浸出工厂中所使用的)通过碳催化进行氰化物 的氧化。
[0093] 在其最简单的形式中,上述两阶段机制可以在单个槽中同时进行,同时利用合适 的筛选技术避免碳进入反应器。碳被栗送通过反应器将造成不希望的增加的碳磨损和碳破 坏,同时将可能含金的碳损失至尾矿。
[0094] 当在上述方法中使用S02/空气与硫酸铜催化剂连同碳催化的氰化物破坏时,其为 已知的INC0方法(如美国专利4,537,686中所述)和1^618? 711方法(美国公开号2010/ 0307977)之间的组合。该组合方法使用比IN⑶方法所需的明显更少的反应试剂(仅为INC0 反应试剂的十分之一)。所述组合方法还使用活性碳的催化效果从而通过两种不同的机制 (S〇2/空气和活性碳催化)保证氰化物的破坏。所述方法能够减少Mae 1 gwyn方法中所需的停 留时间,具有正的Eh值从而实现成功破坏,并且还通过吸附至碳造成贵金属(例如金)的同 时渗出和回收。
[0095] 更重要地,不同于Maelgwyn方法所需的多个阶段,上述组合方法可以在单个阶段 中进行。
[0096]图16显示了本发明的反应器如何并入碳浸出装置的流程图。根据本发明的反应器 (71)可以安装在两个第一槽(72)中从而减少反应试剂的消耗并且加速渗出动力学。这可以 解放最后两个槽从而用于氰化物的破坏以及砷和重金属的除去。除了催化渗出反应之外, 最后一个槽中的碳还确保保持最低的可溶性金损失。
[0097]使用如美国专利4,537,686中所述的标准30
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