Металлургия благородных металлов. Производство благородных металлов. Учебное пособие для практических занятий

№ 4429 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

УНИВЕРСИТЕТ НАУКИ И ТЕХНОЛОГИЙ МИСИС

ИНСТИТУТ ТЕХНОЛОГИЙ

Кафедра цветных металлов и золота

И.Р. Бобоев Е.С. Васильева Р.С. Сельницын

МЕТАЛЛУРГИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ. ПРОИЗВОДСТВО БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ

Учебное пособие для практических занятий

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета

Москва 2023

Содержание

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

1. Агитаторы. Основные положения . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

2. Типы импеллеров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11

3. Режимы подачи в агитатор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 3.1. Число Рейнольдса и турбулентность . . . . . . . . . . . . . 13 3.2. Мощность и значения мощности. . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3.3. Смешивание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.4. Ньютоновские жидкости в турбулентном или переходном потоке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.5. Жидкости, разжижаемые при сдвиге. . . . . . . . . . . . . 19 3.6. Режим ламинарного течения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.7. Распульповка, выщелачивание . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.8. Конечная скорость осаждения . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.9. Уровень перемешивания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 3.10. Количество и расположение рабочих импеллеров. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.11. Скорость перемешивания рабочего импеллера

и производительность агитатора . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.12. Барботажные системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.13. Встроенные миксеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.14. Миксеры с высоким сдвигом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3.15. Смешивание твердых веществ (шихтовка, агломерация, разделение и т.д.). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

3.16. Механическая конструкция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.17. Масса рабочего импеллера. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.18. Критическая скорость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

3

ВВЕДЕНИЕ

В гидрометаллургии благородных металлов агитаторы используются для распульповки, выщелачивания, растворения, экстракции, осаждения, цементации и других процессов, протекающих в жидкофазной среде. При сухом перемешивании в процессах, протекающих при шихтовке и частично агломерации, применяются миксеры.

Агитаторы, т.е. системы с перемешивающим устройством, чаще всего обозначаются как емкости с перемешиванием или лопаты периодического действия.

Поставщики традиционно предоставляют расчеты и конструкции агитаторов в соответствии с требованиями заказчика. Однако ответственность за установление поддающихся количественной оценке требований лежит на заказчике. Хотя поставщики используют запатентованные методы для проектирования своего оборудования, инженеры могут применять уравнения, такие как представленные здесь, для предварительной оценки и проверки предоставленных характеристик агитаторов поставщика.

Развитие вычислительной гидродинамики позволило проводить сложный анализ систем перемешивания. Однако эмпирические подходы, разработанные в середине ХХ века, остаются полезными для приблизительной расчета, особенно если используются стандартные рабочие импеллеры (например, пропеллеры, турбины со скошенными лопастями). Производители агитаторов вложили значительные средства

всвои запатентованные конструкции; коэффициенты, необходимые для эмпирических уравнений, обычно недоступны

воткрытой литературе.

4

1. АГИТАТОРЫ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

У агитаторов много проблем с безопасностью, как и у любого оборудования с вращающимся устройством. Кроме того, при использовании системы агитатора-автоклава, работающего при высоких давлениях, имеются особые проблемы, которые следует учитывать для безопасного использования, и некоторые из них перечислены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Поддержка Убедитесь, что уплотнительные жидкости и смазочные материалы одобрены к использованию

5

Агитаторы, включая автоклавы, используются для решения различных задач в золотодобывающей отрасли начиная со смешивания двух растворителей и заканчивая процессами цементации. Конструкция агитатора с номенклатурой представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Конструкция агитатора с номенклатурой

В табл. 1.2 и 1.3 приведены некоторые важнейшие параметры емкостей для агитации и контроль принимаемых решений на стадии проектирования [2].

6

Таблица 1.3

Ответственность за спецификацию и конструкцию агитаторов, возлагаемая на заказчика или производителя

7

Продолжение табл. 1.3

8

Для вертикальных емкостей с установленными по центру мешалками обычно требуются перегородки для предотвращения закручивания жидкости в емкости. Смещенные от центра или расположенные под углом мешалки создают асимметричный поток, поэтому перегородки не требуются. Ширина перегородки обычно составляет 8…10 % от диаметра емкости (B = T/12 или B = T/10) или меньше. Расстояние между перегородкой и стенкой емкости обычно составляет около 1,5 % от диаметра емкости (Т/72). Между нижней частью перегородок и дном резервуара оставляется расстояние от ¼ до 1 полной ширины перегородки. Как правило, в вертикальных емкостях устанавливаются четыре перегородки с шагом 90 .

Первичными двигателями обычно являются электродвигатели. Другими первичными двигателями являются

9

двигатели с пневматическим приводом, гидромоторы, паровые турбины, а также дизельные или газовые двигатели. Для привода агитатора используются редуктор или ремни, или первичные двигатели с переменной скоростью, которые могут приводить вал непосредственно в движение. Приводы с фиксированной скоростью обычно состоят из комбинации винтовых и спирально-конических зубчатых лопастей или прямоугольного червяка шестерни. Редукторы изготавливаются с определенными комбинациями передач. Приводы работают со скоростями, указанными в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Частота вращения мешалки с использованием редукторов классификации AGMA (5 %)

Тип редуктора

Фиксированные скорости, об/мин

Винтовые или комбинированные винтовые и спирально-конические 350, 230, 190, 155, 125, 100, 84,

зубчатые колеса

68, 56, 45, 37, 30, 25 или 20

10