188919. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés szemcsés szilárd anyagok komponenseinek eltérő sebességű - és adott esetben részben gázfejlődéssel járó - szimultán és/vagy konszekutív kémiai reakció(k) és/vagy kioldási folyamat(ok) útján történő feltárására
1 188 919 2 Különféle ércek és ásványok hidrometallurgiai feldolgozása során a hasznos komponensek feltárása — kioldása — céljából a szilárd anyag őrleményét tartalmazó szuszpenziót feltáró reagenssel, pl. savakkal érintkeztetik. Eközben szimultán és konszekutív heterogén kémiai reakciók, ill. kioldási folyamatok játszódnak le, amelyek során a szilárd anyag különféle értékes, valamint nem hasznosítható komponensei is oldatba kerülnek. Az értékes komponensek azután az oldatból kinyerhetők. E feltárási műveletekben a heterogén kémiai reakciók és kioldási folyamatok — az egyes oldatba kerülő komponensek vonatkozásában — egymástól lényegesen eltérő sebességgel játszódnak le, és a feltárás során — adott esetben — gázhalmazállapotú reakciótermékek is képződnek. A szimultán és konszekutív feltárási - kioldási — folyamatoknak gyakran az is sajátossága, hogy a nem értékes, vagy kevésbé értékes komponensek feltárása (kioldása) gyorsabban bekövetkezik, mint az értékes komponenseké; ez utóbbiak feltárása (kioldódása) az időben elhúzódó, lassúbb folyamat. Gyakran előfordul továbbá, hogy a reagens túlnyomó részét éppen a kevésbé értékes, vagy nem értékes komponensek gyors feltárási reakciója igényli, ugyanakkor viszont az értékes komponensek reagens-fogyasztása viszonylag kisebb. A karbonátos komponenseket tartalmazó ásványok vagy ércek savas feltárása során például a karbonátos komponensek túlnyomó része heves reakcióban elbomlik, egyúttal reagensként adagolt sav koncentrációja is hirtelen lecsökken. Ebben az esetben (de egyéb feltárásikioldási folyamatok esetében is) jellemző, hogy a reagens fogyásának a sebessége a reagens-koncentráció függvénye, és általában a reagens koncentrációjának növekedésével növekszik. Ugyanakkor a kisebb sebességgel kioldódó értékes komponensek kihozatala is alapvetően növekszik a nagyobb reagenskoncentráció hatására. A hidrometallurgiai technológiákban lejátszódó szimultán feltárási — kioldási — folyamatok további, gyakran előforduló jellegzetessége, hogy a már oldatba került komponensek — az időben, illetve térben változó koncentrációviszonyokiól függő korlátozott oldhatóságuk miatt — részben újra kiválnak az oldatból. Amennyiben ez a jelenség a szemcsék felületén, ill. pórusaiban játszódik le, gátolja az értékes komponensek további részeinek oldatba kerülését. A fenti tulajdonságokkal rendelkező anyagok hidrometallurgiai feldolgozására alkalmazott, ismert feltárási eljárásokra általában jellemző a feltárási folyamatok lassúsága miatt szüksége nagy tartózkodási idő, illetve az a tény, hogy a szilárd szemcsés anyag és az oldat körülményes elválaszthatósága miatt az ellenáramú érintkeztetés megvalósítása nagy nehézségekbe ütközik. A feltárást ezért nagyméretű kevert tartályokból álló reaktorkaszkádban valósítják meg, többfokozatú, egyenáramú érintkeztetés során. A feltárandó szilárd anyag őrleményét tartalmazó szuszpenziót és a reagenst egy vagy több fokozatban adagolják és a tartályokban a szilárd anyagok kiülepedésének megakadályozása céljából mechanikus keverést, Jégkeverést, vagy belső betétcsöves légkeverést alkalmaznak. A reagens-koncentráció a tartálykaszkádban fokozatosan csökken, miközben az értékes komponensek fokozatosan oldatba kerülnek. A gyors reagens-fogyasztást okozó folyamatok túlnyomórészt az első fokozat(ok)ban játszódnak le, míg az értékes komponensek oldatba kerülését eredményező kisebb reagens-fogyasztással járó folyamatok teljes végbemenetbe hosszabb tartózkodási időt igényel. A feltárási folyamatokat úgy igyekeznek intenzifikálni, hogy az érintkeztetést többnyire magasabb hőmérsékleten — adott esetben autoklávok alkalmazásával magasabb nyomáson — hajtják végre. Különféle közegek, ill. fázisok keverésére statikus keverőelemek alkalmazása ismert. A statikus keverésnek az a lényege, hogy a keveredést előidéző mechanikus elem vagy elemek rögzített helyzetűek, a keveredő anyag viszont a keverőelem(ek)hez képest áramlik. A 3 286 992. számú USA szabadalmi leírás olyan berendezést ismertet amelynél a csőben áramló közeget a csőben elhelyezett, azt tengelyirányúban két részre osztó, egymást követően ellentétes irányú csigavonalban hajlított statikus keverő elemek kényszerítik a csőtengelyre merőleges radiális mozgásra: A 3 871 624. és 3 918 688. számú USA szabadalmi leírások szerint az anyagáramok keverését egy olyan csőben valósítják meg, amelyben párhuzamos és egyforma hosszúságú válaszfalakból alkotott és a cső hossza mentén egymáshoz képest derékszögben, illetve eltolva elhelyezett csatornarendszer van. A 179 046. számú magy ar szabadalmi leírás olyan eljárást és berendezést ismertet, amelyben az anyagáramok sebességét egymással ellentétes irányban váltakozva gyorsítják, illetve lassítják, miközben időnként érintkezésbe hozzák egymással. A 967 331. számú kanadai szabadalmi leírásból megismerhető berendezés folyadék—folyadék extrakció megvalósítására, ezen belül fémionok vizes oldatból történő kinyerésére szolgál. Ez a berendezés is statikus keverődemekként funkcionáló terelőlemezeket tartalmaz. A 179 045. számú magyar szabadalmi leírásból folyadékok és/vagy szemcsés szilárd anyagok gázokkal történő éríntkeztetésére szolgáló eljárást és berendezést ismertet. Ez a megoldás is anyagáramok gyorsítását, illetve lassíását, és időközönkénti érintkeztetését lehetővé tévő statikus keverőelemek alkalmazásán alapul. Alumíniumtartalmú nyersanyagok Bayer-eljárássa! való feldolgozásánál a hőátadó felületekre történő lerakódás elkerülésére, illetve a kikeverés intenzifikálására ismertet statikus keverőelemek alkalmazásán alapuló megoldást a 2392/81 a. sz. magyar szabadalmi bejelentés. A találmány feladata, hogy olyan eljárást, valamint az eljárás foganatosítására alkalmas berendezést szolgáltasson, amelynek segítségével azokban a hidrometallurgiai feltárási technológiákban, amelyek eltérő sebességű — és adott esetben gázfejlődéssel járó — szimultán és/ vagy konszekutív kémiai reakciókon, ill. kioldási folyamatokon alapulnak, csökkenthető a fajlagos reagensfelhasználás, illetve növelhető az értékes komponensek kihozatala. A találmány az alábbi felismeréseken alapul: amennyiben a feltárandó szilárdanyagot tartalmazó szuszpenziót és a reagenst gyorsan és elemi méretekben is egyenletesen összekeverjük, majd az anyagáramokat egyesítjük, és az egyesített anyagáramokat — a gyors reagens-fogyás időszakának megfelelő rövid időszakon át — áramlás közben intenzíven érintkeztetjük, majd az időben elhúzódó feltárási folyamatok során az anyagot tartályokban keverjük, egyrészt a fajlagos reagens-felhasználás nem várt mértékben csökken, másrészt — meglepő módon — az ismert megoldásokhoz képest könynyebben keverhető, kiülepedésre kevésbé hajlamos szuszpenzió képződik; végül nagymértékben növelhető a lassú 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
