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

Меньший из двух результатов укажет точку перехода, в которой необходимо использовать рабочий импеллер, специально разработанный и предназначенный для ламинарного потока, – со спиральной лентой или анкерный. Более высокое число указывает на тот момент, когда следует серьезно рассмотреть вопрос об особой конструкции импеллера.

Рассчитывается [4]:

где Kp – критерий мощности (82,8 h/D · (c/D) –0,38 · (p/D)–0,35

(w/D)0,2 · nb0,78);

D – диаметр рабочего импеллера, м;

h – общая высота импеллера со спиральной лентой;

с – зазор между стенками (2,5…5,0 % от диаметра емкости);

p – шаг (высота ленты за один поворот на 360 );

w – ширина лопасти (10 % от диаметра рабочего импеллера);

nb – количество лезвий (обычно два).

Для ньютоновских жидкостей и жидкостей, разжижаемых сдвигом, время перемешивания в ламинарной области не зависит от числа Рейнольдса и вязкости [4]:

Кажущаяся вязкость разжижаюемых при сдвиге жидкостей, работающих в ламинарной области для спиральных лент, оценивается с помощью критериев Метцнера и Отто для расчета скорости сдвига с постоянной величиной ks = 30 [4]. Далее полученное значение кажущейся вязкости используется для вычисления числа Рейнольдса, при этом необходимо убедиться, что агитатор работает в ламинарном режиме:

21

3.7.Распульповка, выщелачивание

Вэтом разделе описан подход к выбору размера агитатора для системы периодического действия «жидкость – твердые частицы», в которой не происходит растворения или реакции и так называемой распульповки, сопровождающей на начальной стадии процессы выщелачивания при металлургии благородных металлов. Это применимо, когда скорость осаждения твердых частиц превышает примерно 0,15 м/мин.

Желаемое распределение в емкости частиц одинакового размера и более тяжелых, чем жидкость, определяется инженером. В техническом задании указывается размер рабочего импеллера, его местоположение, частота вращения и мощность.

Цели большинства процессов, протекающих с участием жидкого и твердого, выходят за рамки желаемого распределения (табл. 3.5). Контроль поверхности, массоперенос и скорость сдвига – это другие факторы, которые необходимо учитывать. Инженер должен проинформировать производителя агитатора обо всех технологических требованиях.

22

3.8. Конечная скорость осаждения

Скорость осаждения твердых частиц с поправкой на концентрацию твердых частиц рассчитывается следующим уравнением (табл. 3.6) [7]:

где ws – скорость осаждения, см/с;

A, B – коэффициенты, зависящие от коэффициента формы частиц и их округлости (табл. 3.6);

S* – коэффициент формы частиц (фактор формы)

S 1 g dN ;

S – удельный вес твердых веществ (S = S / l); g – гравитационное ускорение (980 см/с2);

dN – номинальный диаметр частиц, см;

– кинематическая вязкость жидкой фазы, см2/с.

Таблица 3.6

Коэффициенты для уравнения конечной скорости оседания [7]

23

При концентрации твердых частиц более 15 % рассчитанную скорость осаждения корректируют, используя табл. 3.7, чтобы учесть наблюдение о том, что перемешивать пульпу с более высокими концентрациями сложнее [8].

3.9. Уровень перемешивания

Уровень перемешивания характеризуется шкалой от 1 до 10. Характеристика этих шкал проводится с использованием качественных описаний данных, представленных в табл. 3.8.

24

Таблица 3.8

Требования к технологическому процессу

сразличным уровнем перемешивания для пульп

сразным содержанием твердых частиц [8]

Уровень

Описание

перемешивания

Характерны применительно к пульпам для большинства областей гидрометаллургии благородных металлов. Этот диапазон шкалы обычно используется для растворения твердых частиц. Агитаторы, способные выдерживать три уровня накипи, будут:

3…5 • полностью удалять со дна емкости все твердые частицы с расчетной скоростью осаждения;

•обеспечивать однородность пульпы по крайней мере на 1/3 высоты порции жидкости;

•подходить для отвода пульпы при низкой высоте выходного патрубка

25

Размер твердых частиц пульпы определяется эквивалентным объемом Veq по следующей формуле:

где Ssl – удельный вес пульпы (вода = 1);

V – объем перемешиваемой пульпы, м3.

3.10. Количество и расположение рабочих импеллеров

Количество рабочих импеллеров, необходимых для перемешивания пульпы, определяется из соотношения высоты пульпы и диаметра емкости – H/T. В идеале H/T = 1 для одного рабочего импеллера. Дополнительные рабочие импеллеры необходимы для каждого приращения – приблизительно Н/2Т. Другими словами, если H/T = 1,5, то требуются два рабочих импеллера (табл. 3.9).

3.11. Скорость перемешивания рабочего импеллера и производительность агитатора

Предполагая, что высота жидкости равна диаметру емкости (H = T), скорость вращения рассчитывают с помощью следующей процедуры. Задается диаметр рабочего импеллера. Для распульповки обычно используется рабочий импеллер с осевым потоком. Эти данные относятся к рабочему импеллеру турбины с наклонными лопастями. Принимая

26

нижний напор как продолжение цилиндрической оболочки (без учета уменьшения объема из-за эллиптической формы напора), диаметр емкости рассчитывают по следующему уравнению:

Диаметр рабочего импеллера должен составлять примерно от 0,25T до 0,60T. График в работе [8] соотносит уровень шкалы перемешивания и отношение D/T к выражению, называемому :

где N – скорость, об/мин;

D – диаметр рабочего импеллера, м; ws – скорость осаждения, м/мин.

Значение можно находить также по следующей формуле:

где S0A – шкала перемешивания (1…10);

m – A + B (D/T) + C (D/T)2, значения A, B и С выбраными из табл. 3.10;

b – значение выбрано из табл. 3.10.

Для расчета требуемой частоты вращения рабочего импеллера используется уравнение (3.23).

Если указаны диаметр емкости и окружность, а соотншение сторон (H/T) > 1,5, расчеты выполняются так же, как и для H/T = 1, как указано выше, но предположим, что для следующего расчета мощности требуется второй рабочий

27

импеллер. Тогда мощность агитатора соотносится со следующим выражением, которое включает поправку на потери через привод:

где Hp – минимальная мощность первичного двигателя; n – количество рабочих импеллеров.

Если планируется использование привода с регулируемой частотой вращения, объем электродвигателя является первым стандартным объемом в соответствии с расчетной мощностью или превышающим ее. Однако приводы с фиксированной скоростью ограничены определенными комбинациями мощности и частоты вращения. Некоторые из них перечислены в табл. 3.11 и 3.12.

Таблица 3.11

Мощность первичного двигателя, об/мин, частота вращения вала, об/мин, для распульповки при конечной

скорости 510 м/мин. Турбина со скошенными лопастями [8]

28

Окончание табл. 3.11

Таблица 3.12

Мощность первичного двигателя, об/мин, частота вращения вала, об/мин, для распульповки при конечной скорости 525 м/мин.

Турбина со скошенными лопастями [8]

29

Окончание табл. 3.12

30