автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Повышение эффективности процессов выщелачивания на основе усовершенствованной математической модели

На правах рукописи

АЛЕКСАНДРОВ Сергей Владимирович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ НА ОСНОВЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных, цветных

и редких металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2005

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор

Ведущая организация -ООО «Миксинг» (ЛЕННИИ-ХимМаш).

Защита диссертации состоится 22 июня 2005 г. в 16 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.03 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, дом 2, ауд. № 2205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 20 мая 2005 г.

Илья Никитич Белоглазое

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Владислав Алексеевич Холодное,

кандидат технических наук

Антон Михайлович Бондарчук

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационного совета к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Математическое описание гидрометаллургических процессов производства цветных металлов является неотъемлемой частью проектирования и создания новых производств. Истощение запасов богатого сырья приводит к снижению эффективности работы существующих производств и росту материальных и энергетических затрат. Разработка усовершенствованной математической модели, учитывающей влияние технологических, эксплуатационных факторов, на показатели процесса позволит оптимизировать существующие производства и сократить издержки при строительстве новых гидрометаллургических производств. Особое значение для оптимизации режимов работы системы аппаратов, применяемых для организации периодических, полунепрерывных и непрерывных процессов выщелачивания, имеют исследования, направленные на изучение закономерностей кинетики, структуры потока и особенностей работы оборудования, для чего широко применяются методы физического и математического моделирования.

Проведенный анализ работы гидрометаллургических установок, применяемых для переработки окисленных и сульфидных руд содержащих цветные и благородные металлы, а также анализ основных методов и моделей гидрометаллургических производств цветных металлов, используемых на российских и зарубежных металлургических предприятиях, показал, что имеют место проблемы, связанные с их неэффективной работой, вызванные несовершенным математическим описанием, использованным при конструировании, и аппаратурном оформлении гидрометаллургических процессов.

Это подтверждает актуальность дальнейшего совершенствования технологии и конструктивного оформления процессов выщелачивания, а также математического, описания и выбора оптимальных режимов ведения процессов гидрометаллургического производства цветных металлов.

Исследования выполнялись в соответствии с Грантом РФФИ «Поддержка ведущих научных школ» (проект № 00-15-99070л), госбюджетной тематикой 6.30.1 процессов,

аппаратуры и систем управления промышленных печей и технологического оборудования производства металлов» (1999-2001 г.г.) и 6.30.022 «Исследование теоретических основ и разработка экологически безопасных ресурсосберегающих процессов комплексной переработки металлосодержащего сырья и продуктов» (2002-2004 г.г.).

Цель работы: Совершенствование математического описания непрерывных процессов выщелачивания руд и концентратов, содержащих цветные и благородные металлы, и их конструктивного оформления с разработкой рекомендаций по выбору оптимальных параметров и аппаратурному оформлению процессов выщелачивания на основе усовершенствованной математической модели.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• разработать усовершенствованную модель процессов растворения и выщелачивания, позволяющую комплексно оценить влияние основных технологические параметров на показатели гидрометаллургических переделов;

• обосновать физическую и математическую модели аппарата с целью получения информации для совершенствования конструкции промышленных установок;

• обосновать способ определения закономерностей времени пребывания частиц в объеме аппарата со сложной структурой потока;

• предложить систему уравнений для расчета параметров, оценки эффективности работы, гидрометаллургических переделов цветной металлургии;

• разработать конструкцию перемешивающего устройства, позволяющего улучшить технико-экономические показатели процессов перемешивания.

Методы исследования.

Принятые в работе научные положения базируются на современных представлениях о закономерностях процессов, протекающих в гидрометаллургических аппаратах непрерывною действия. При выводе основных зависимостей применены положения системного подхода к исследованию технологических •- " - ,4

процессов, а также методы математического и физического моделирования. Анализ влияния параметров на показатели процесса и эффективность работы оборудования осуществлялся с применением персональных ЭВМ, современных

метаматематических программ. В экспериментальной части работы использовались методы организации исследований и обработки экспериментальных данных, методы аналитического контроля, математической статистики. Достоверность выводов и уравнений, полученных в диссертационной работе, оценивалась сопоставлением результатов, полученных расчетным путем, с показателями работы укрупнено - лабораторных и промышленных установок.

Научная новизна работы. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований в работе получены следующие результаты:

• предложена усовершенствованная модель непрерывных процессов растворения и выщелачивания, учитывающая влияние кинетических и гидродинамических факторов процесса, физических характеристик материала, а также структуры потока в исследуемом аппарате;

• получена математическая модель для расчета изменения дисперсного состава материала по ступеням каскада реакторов в процесса выщелачивания;

• разработан способ количественной оценки степени отклонения от режима идеального перемешивания в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами.

Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований были сделаны следующие практические рекомендации:

• предложена математическая модель, позволяющая учесть распределенные условия в каскаде гидрометаллургических реакторов при проведении процессов растворения и выщелачивания в производстве цветных и благородных металлов;

• обосновано распределение мощности на перемешивание по ступеням каскада в зависимости от изменения гранулометрического состава материала и свойств пульпы;

• разработан метод определения закономерностей времени пребывания частиц в объеме аппарата со сложной структурой потока;

• даны рекомендации по совершенствованию конструктивного оформления аппаратов, применяемых для реализации гидрометаллургических процессов растворения и выщелачивания.

Достоверность полученных результатов. Достоверность приводимых результатов была подтверждена надежной сходимостью с литературными и промышленных данными отечественных и зарубежных гидрометаллургических предприятий, а также экспериментальными данными, полученными при проведении лабораторных и укрупненно-лабораторных экспериментов. Основные результаты работы были опробованы в опытно-промышленном масштабе на базе ЗАО НПФ «Миксинг».

Защищаемые положения диссертации

1 .Усовершенствованная математическая модель каскада реакторов непрерывного процесса выщелачивания позволяет рассчитать значения показателей процесса для каждой стадии и оценить влияние основных технологических параметров: гранулометрического состава материала, структуры потока, кинетики процесса, в каждой ступени каскада на эффективность гидрометаллургического передела в целом.

2.Комбинированное перемешивающее устройство, обеспечивающее сочетание механического и струйного способов перемешивания, позволяет повысить эффективность проведения процессов растворения и выщелачивания.

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на 1 международной, 1 общероссийской и 4 внутривузовских научных конференциях: на 1-ой международной научно-практической конференции «Совершенствование технологий, оборудования, систем автоматизации и компьютерных расчетов для обогатительных и металлургических процессов» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.), «Общероссийской горнопромышленной декаде» (г. Екатеринбург, 2004 г.), на научных конференциях студентов и молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (г. Санкт-Петербург, 2002-2005 г.г.).

Результаты исследований широко использованы в учебном процессе.

По теме диссертации опубликовано 5 статей и 4 тезисов докладов на международных и российских конференциях, получено два положительных решения о выдаче патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 152 наименований, иллюстрирована 78 рисунками и изложена на 185 страницах машинописного текста.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Усовершенствованная математическая модель каскада реакторов непрерывного процесса выщелачивания позволяет рассчитать значения показателей процесса для каждой стадии и оценить влияние основных технологических параметров: гранулометрического состава материала, структуры потока, кинетики процесса, в каждой ступени каскада на эффективность гидрометаллургического передела в целом.

В настоящее время в практике математического описания процессов растворения и выщелачивания, применяемых гидрометаллургическом производстве цветных металлов, используется ряд моделей:

- «общий материальный баланс» (Хекен, Биглер, Прицкер);

- «раздельных потоков» (Левеншпиль, Дакветц, Бартлет, Папангелакис, Демопаулос);

- популяционного (population) баланса (Сепульведа, Хербст, Крандвел, Брайсок);

- «кинетической функции» (Вигдорчик, Шейнин).

Перечисленные модели отличаются в их концептуальной

базе и дают различные результаты для одинаковых условий выщелачивания, при этом недостаточно полно раскрывая картину происходящего, как в отдельном аппарате, так и в каскаде в целом.

Практический и теоретический интерес представляет объединение компонентов перечисленных математических моделей в едином математическом описании, что позволило бы учесть как можно большее число факторов влияющих на процесс в целом и на эффективность каждой ступени в отдельности.

Уравнение, позволяющее найти степень превращения вещества в каскаде реакторов непрерывного действия, имеет вид

® Атч

1-Х, = J ¡a>(T)f(D)dDf(T)dr,

О Mnm

где: Хв - степень превращения; т(т) - кинетическая функция; т - продолжительность процесса, мин; f(D) и f(x) - соответственно, функция распределения частиц по крупности и функция, описывающая структуру потока в реакторе.

Рассматривая обобщенные кинетические и функции распределения по крупности, для каскада реакторов идеального смешения получаем

О Dm

1

ку

т„"-Т"

д,™-в*

dD

Ш

¥(N-\)\

-dr,

где: Кт ,К(1, пит- постоянные коэффициенты, входящие в

уравнения кинетики и распределения частиц по крупности, N -число реакторов в каскаде, т - среднее время пребывания в реакторе.

После преобразования и замены переменных, получаем

(К Л \ "

/о

" 1 00 о N

О ' О О V Г '=1

/

Ц-Ъщ П

Ъ /=1

У /=1

к= ь

ks - скорость

уменьшения частицы, мкм/мин; О0 - нормализованный размер функции распределения частиц по крупности;

Рассматривая простейший вариант, когда процесс происходит в кинетической области в каскаде реакторов идеального смешения и константа скорости реакции постоянна, получаем уравнение для расчета степени извлечения в каскаде из N аппаратов при выщелачивании полидисперсного сырья

где /д, (£) функция распределения частиц по крупности для каскада из N аппаратов имеет вид

03 ^ V3 ( ы

о о V '=1 / V 1=1 / '=1 Таким образом, для расчета степени превращения в каскаде реакторов непрерывного действия требуется определить всего три параметра: к- коэффициент времени каскада; ш- параметр распределения; ТЧ- число реакторов.

Рассмотренный выше метод расчета, кроме того, позволяет определить: среднее время пребывания в одном реакторе

(7 = к —-), общее время пребывания в системе (т = 7-Ы,мин) и 2

требуемый объем одной ступени каскада ( У1 = т(), мг).

В качестве примера на рис. 1 приведены графики, построенные при использовании полученной выше зависимости для каскада состоящего из пяти аппаратов.

05 1 15 2 25 3 35 .0. ,!; 2 5.

Рис. 1 Кривые распределения частиц по крупности на выходе из каждой ступени каскада (при т = 1,637, N = 5, 1-Хц = 0,95): функция распределения исходного концентрата; 1) - Р1(^,5)-функции распределения на выходе из ступеней каскада; Р2(^1)-функция распределения при отклонении от идеального смешения.

Область под каждой кривой представляет собой долю непрореагировавшей фракции в каждом аппарате каскада.

Приведенные на рис. 1 графики позволяют оценить эффективность процесса в каждой ступени. Из графиков, (см. рис. 1) в частности следует, что степень извлечения в четвертой и пятой ступенях каскада соответственно равны; ЛЛ"4 = 7% и AXS = 3,7% . Очевидно, что можно увеличить степень извлечения в четвертой ступени на 3,7% (ЛА^ =10,7%) и исключить пятую ступень при сохранении существующей производительности. В этом случае k4=0,54, k = fkjD0 , тогда объем ступени надо увеличить в 2,7 раза

(при кк - const). Такое большое увеличение объема ступени может

быть не всегда целесообразно, поэтому на практике рекомендуется осуществлять увеличение параметра ks, который, как правило, зависит от температуры или концентрации реагента при сохранении существующего объема ступени.

Из графиков (см. рис. 1) также следует, что максимум каждой кривой соответствует диаметру частиц, доля которых в пульпе максимальна. Точки максимумов могут быть использованы для расчета мощности требуемой на перемешивание с учетом изменения отношения Ж:Т, что дает возможность не только оценить мощность на перемешивание для каждой ступени каскада, но и давать рекомендации по изменению интенсивности режима и расхода мощности на перемешивание. В случае, когда режим смешения отличается от идеального (например, в первой ступени объем байпасной зоны составляет 1% и застойной 5% (см. рис.1)) можно численно оценить влияние этого отклонения на эффективность процесса (в данном случае извлечение в первой ступени снижается на 3%).

В реальных процессах, как правило, наблюдаются распределенные условия, при которых степень превращения в каждой ступени каскада различна и зависит от концентрации реагентов, температуры и т.д. Учет влияния таких условий является обязательным при определении степени превращения вещества.

Например, в случае проведения реакции первого порядка (относительно реагента А, вводимого в первую ступень каскада)

Aar¡ + bBs —» продукт, выражая концентрацию реагента А относительно В

Ь(СА0 -Сл)/Сво = (Сво ~^во = Xв ; где: Сдо и Сво - соответственно концентрации реагентов А и В на входе в первую ступень каскада; Св - концентрация твердого в растворе (моль/л); СЛ - концентрация реагента в ступенях каскада в рассчитываемые моменты времени процесса.

Вводим следующие безразмерные величины:

1 С С

, _ КСМ

К0 J ~ г

^ А

а,

")

Тогда степень недоизвлечения вещества в любой ]-ой ступени каскада может быть определена по формуле

1-^-1 = ^(1 -а) или \-Х"

х _ ъсД0

■Bj

с,

во

LBj

сЛ

АОУ Р

Для автокаталитической реакции, окисления сульфида уМ2+ + (3 - у)А2+ + S0.

2Аи + MyAx_yS

при условии, что окислитель А3+ восстанавливается быстрой химической реакцией

4 А2+ + 02 + 4Я+ 4А+ + 2 Н20,

Суммарная реакция имеет вид

2Аи+ МуА,_уЯ —> уМ2+ +(3- у)Аи + .

Аналогичным образом, вводя обозначения:

СА /0 - У)СВо - Сво — Св /Св0 = Xв ^ = С* Д1 - У^Сво или а} = Хв}

Получаем итоговое уравнение для определения степени превращения целевого компонента

Л"3 { I Л

£

00 СО / j

[..и^аД

О 0V '=1

/о Цщщ..^

V '=1 /7=1

В приведенных выше уравнениях влияние температуры на константу скорости реакции может быть учтено при использовании

-V

уравнения Аррениуса: к = к0е ■

В случае, когда процесс выщелачивания проходит не в кинетической области модель сжимающегося ядра должна быть заменена функцией учитывающей диффузионные ограничения.

Ниже, в качества примера, рассмотрена возможность применения предложенной выше модели для расчета процесса выщелачивания цинковых концентратов. Основные реакции процесса:

+ Ш + 2п1+ +

2 .Ре + 0,5 Ог + 2Н+ -> + Н20,. Ог&

О.

1 ад

Исходные данные для расчета: О0= 22,76 мкм; т=1,563; к,=0,4 мкм/мин; Ж:Т=0,5; Т=413±5°К.

Таблица 1

Результаты расчета процесса выщелачивания

Компон Питание Поток по секциям автоклава

ент моль/мин (моль/мин)

1 2 3 4

гпЪ % Модель 0,87 0,96 0,981 0,99

Практика 0,81 0,96 0,98 0,99

РеБ (в Модель 29,3 8,22 2,85 2,54

мармар ите) 255,5 Практика 29,47 8,71 2,95 2,8

Ре3+ Модель 173 152,3 140,1 138,3

Практика 173,8 154,7 146,2 143

Среднее время пребывания, (мин) 40,68 20,34 20,34 20,34

Вид функций распределения частиц по крупности на выходе из ступеней каскада для рассматриваемого примера представлен на рис 2.

он 07

06

С О ) 05

С2 С.)

Ч << }

И) ) и, 02 О I

О

О 05 1 15 2 25 1 35 4

5

Рис 2 Функции распределения частиц по крупности на выходе из ступеней каскада, где: Р0 - исходный концентрат; С(ф, С2(ф, С3(ф - функции распределения частиц на выходе из первой, второй и третей ступени каскада

Из графиков (см. рис. 2) следует, что функция распределения С4(%) на выходе из четвертой ступени практически полностью совпадает с функцией С3(%) для третьей ступени.

В исходной пульпе основная масса частиц представлена фракцией 44 мкм, а на входе во вторую ступень уже 50 мкм (вследствие быстрого растворения тонко дисперсных частиц), Вследствие изменения фракционного состава твердого в пульпе и отношения Ж:Т по ступеням каскада, мощность расходуемая на перемешивание во второй ступени должна быть увеличена на 13% по сравнению с первой ступенью.

Расхождение расчетных и экспериментальных данных не превышает 5%, что свидетельствует о применимости предложенной модели для математического моделирования гидрометаллургии-ческих процессов производства цветных металлов.

2. Комбинированное перемешивающее устройство, обеспечивающее сочетание механического и струйного способов перемешивания, позволяет повысить эффективность проведения процессов растворения и выщелачивания.

Конструкция перемешивающего устройства оказывает значительное влияние на показатели процесса перемешивания. Циркуляционные потоки, создаваемые мешалками внутри реакцион-

ной зоны, определяют не только концентрационные и температурные градиенты в аппарате, но и среднее время пребывания элементов потока в реакторе. Кроме того, в зависимости от типа перемешивающего устройства в аппарате создается та или иная структура потока, оказывающая влияние на ход процесса в целом.

На практике используется методика выбора перемешивающего устройства по двум параметрам - времени гомогенизации и мощности затрачиваемой на перемешивание. В свою очередь, мощность затрачиваемая на перемешивание, зависит от целого ряда факторов: типа мешалки, требуемой структуры и интенсивности перемешивания, технологических характеристик пульпы, конструкции аппарата.

Ранее было показано отрицательное влияние отклонения от режима идеального смешения на эффективность процесса выщелачивания. Следует также иметь в виду, что во многих современных крупнотоннажных гидрометаллургических аппаратах, (например, для проведения провесов биовыщелачивания и т.п.) мощность, расходуемая на перемешивание, может превышать 30 кВт, поэтому снижение энергозатрат на перемешивание является весьма актуальной задачей.

Для разработки рекомендаций, направленных на снижение энергозатрат на перемешивание необходимо иметь точную и объективную информацию о структуре потока в исследуемом аппарате. Для решения поставленной задачи был разработан универсальный способ, позволяющий однозначно определить структуру потока и объемы зон с различной структурой потока в исследуемом аппарате (Положительное решение по заявке 2005100148 от 11.01.05 - «Способ определения структуры потока в аппарате смешения непрерывного действия»).

В большинстве встречающихся на практике случаях структура потока в объеме гидрометаллургических реакторов в первом приближении может быть описана комбинированной моделью, состоящей из трех зон: застойной, идеального перемешивания и байпасного потока. При проведении исследований на специально сконструированной лабораторной установке, оборудованной высокоточным электронным частотным регулятором двигателя МОИ1)АС 8К550/21МС для измерения и регистрации

частоты вращения мешалки, а также крутящего моменты двигателя. Были проведены исследования по оценке условий смешивания при использовании различных типов перемешивающих устройств.

Для устранения зонального деления объема аппарата на практике обычно рекомендуется осуществлять повышение мощности расходуемой на перемешивание или изменить конструкцию аппарата, что является, по ряду причин, не всегда возможным.

К наиболее простым способам, рассмотренным в работе, можно отнести применение многоуровневых мешалок. Кривые отклика на импульсное возмущение при использовании многоуровневой мешалки представлены на рис 3.

Рис 3. Кривые отклика на выходе аппарата при использовании многоуровневой мешалки с разными углами наклона лопастей

Таблица 2

Параметры структуры потока в аппарате

Угол наклона лопастей Среднее время пребывания, (с) Время пребывания в застойной зоне, (с) Доля застойной зоны в общем объеме аппарата

30° 29 14 0,046

45° 30 14 0,051

60° 48 6 0,05

Из таблицы следует, что изменение угла наклона лопастей мешалок мало влияет на параметры перемешивания и структуру потока в аппарате.

Наиболее перспективным направлением для решения поставленной задачи является организация эффективного режима перемешивания, основанного на применении разработанного в работе принципа совмещения различных способов перемешивания (механического, струйного и вихревого перемешивания), реализованного в одном перемешивающем устройстве.

Для достижения оптимальной структуры потока предложена конструкция мешалки, в которой был реализован рассмотренный выше принцип (рис 4).

//// /\/\ X / \ \

а б в г

Рис 4. Общий вид мешалки и расположения рабочих лопастей (позиции а,б, в и г)

На специализированных укрупнено лабораторных стендах были исследованы различные комбинации положения лопаток (см. рис. 4 а, б, в и г). Было установлено, что наилучший режим перемешивания, при прочих равных условиях, достигался при положении лопастей мешалки соответствующих позиции (а) на рис. 4. При таком расположении лопаток создаются эффективные вихревые потоки, причем вихревой поток, генерируемый верхней лопаткой, усиливается нижней. Таким образом, при оптимальном сочетании трех лопаток создаются два вихревых потока в пространстве между лопастями, что позволят усилить его турбулизацию и, соответственно, оказывает положительное влияние на эффективность перемешивания.

Рис. 5. Кривые отклика на выходе аппарата при использовании предлагаемой мешалки.

Таблица 3

Параметры структуры потока в аппарате

с комбинированной струйно-вихревой мешалкой

Угол наклона лопастей Среднее время пребывания, (с) Время пребывания в застойной зоне, (с) Доля застойной зоны в общем объеме аппарата

30° 22 12 0,013

45° 26 12 0,015

60° 51 5 0,03

Из таблицы 3 следует, что застойная зона практически исчезает. При углах наклона 30° и 45° кривая отклика очень близко приближается к кривой для аппарата идеального перемешивания. При угле наклона 60° влияние зазора между параллельными лопастями становится незначительным.

Оценка эффективности осуществлялась также на основе экспериментального определении мощности, затрачиваемой для достижения требуемого технического результата.

В ходе экспериментов для различных вариантов конструкций перемешивающих устройств была определена величина крутящего момента на валу двигателя. Некоторые из полученных результатов измерений приведены в таблице 4.

Таблица 4

Результаты измерения момента на валу двигателя _

Угол наклона лопастей Тип мешалки Момент на валу (доля от номинального значения момента вращения)

30° Многоуровневая 78

Экспериментальная 73

45° Многоуровневая 80

Экспериментальная 75

60° Многоуровневая 86

Экспериментальная 88

- Раштона 85

Из таблицы 4 следует, что момент на валу двигателя при использовании предложенной мешалки меньше на 5% по сравнению с многоярусной мешалкой и до 10% по сравнению с классической мешалкой Раштона. Так как мощность, расходуемая на перемешивание, прямо пропорциональна моменту на валу двигателя, то можно сделать вывод о том, что предложенная конструкция мешалки обеспечивает структуру потока в аппарате близкую к режиму идеального смешения, при меньших затратах мощности.

Проведенные исследования показали, что предлагаемая конструкция струйно-вихревой мешалки наиболее эффективна при отношении высоты реактора к его диаметру до 2.

На разработанный принцип конструкции струйно-вихревой мешалки получено положительное решение о выдаче патента РФ по заявке №2005100149 от 11.01.05 «Рабочий орган мешалки».

ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ основных кинетических закономерностей процессов растворения и выщелачивания металлургических концентратов и пульп, а также вариантов и типов конструктивного оформления гидрометаллургических процессов получения цветных металлов. Проанализированы основные методы и модели,

используемые в цветной металлургии для расчета гидрометаллургических процессов растворения и выщелачивания.

2. Предложена усовершенствованная математическая модель расчета каскада реакторов, применяемых для проведения процессов растворения и выщелачивания при производстве цветных металлов, учитывающая влияние основные параметров гидроаппаратуры, исходного сырья и кинетику процесса в каждой ступени на эффективность процесса в целом. На основании разработанной математической модели процесса выщелачивания предложен метод определения параметров для расчета мощности на перемешивание в каждой ступени каскада.

3. Исследована структура потока и распределение времени пребывания элементов потока в гидрометаллургических аппаратах и экспериментально оценены наиболее часто встречающиеся в гидрометаллургии модели структуры потока.

4. Разработан метод численного определения отклонения структуры потока в аппарате смешения от режима идеального перемешивания. Предложена и экспериментально подтверждена модель структуры потока в исследованном гидрометаллургическом аппарате непрерывного действия.

5. Предложено оптимальное конструктивное оформление узла перемешивания, сочетающего в себе достоинства механического и струйного способов перемешивания, что значительно повышает уровень турбулентных пульсаций в объеме аппарата и, тем самым, положительно сказывается на эффективности перемешивания и степени извлечения целевого компонента при проведении процессов выщелачивания и растворения.

6 Получено два положительных решения по заявкам: №2005100149 от 11.01.05- «Рабочий opiaH мешалки», №2005100148 от 1101.05- «Способ определения структуры потока в аппарате смешения непрерывного действия».

Основные публикации по теме диссертации :

1. Александров C.B. Математическое описание процесса цементации /Белоглазов И.Н., Каримов А.Е.// Тез. Докл. Специализированной международной выставки-конференции «Металлургия-99». Санкт-Петербург, РЕСТЕК, 1999г. -с. 52-53.

2. Александров C.B. Оценка эффективности использования рабочего объема гидрометаллургических аппаратов непрерывного действия /Белоглазов И.Н., Жмарин Е.Е.// Тез. Докл. Специализированной международной выставки-конференции «Металлургические технологии и экология». Санкт-Петербург, РЕСТЕК, 2000г. -с. 53-54.

3. Александров C.B. Повышение эффективности перемешивания в аппаратах с мешалками /Белоглазов И.Н., Спичак С.И.// Тез. Докл. Специализированной международной выставки-конференции «Металлургические технологии и экология». Санкт-Петербург, РЕСТЕК, 2000г. -с. 54-55.

4. Александров C.B. Уравнение кинетики процесса выщелачивания /Белоглазов И.Н., Жмарин Е.Е.// Тез. Докл. Специализированной международной выставки-конференции «Металлургические технологии и экология». Санкт-Петербург, РЕСТЕК, 2002г. -с. 51-53.

5. Александров C.B. Математическое описание закономерностей кинетики растворения и выщелачивания /Белоглазов И.Н.// В сб. научных трудов международной конф. «Металлургия легких металлов на рубеже веков. Современное состояние и стратегия развития». СПб.: АО ВАМИ 2002г.-с.62-65.

6. Александров C.B., К вопросу классификации химико-технологических систем /Белоглазов И.Н., Иванов A.M.// Тез. Докл. Специализированной международной выставки-конференции «Металлургические технологии и экология». Санкт-Петербург, РЕСТЕК, 2003г.-с. 49-51.

7. Александров C.B. Уравнение кинетики процесса выщелачивания в системе жидкость-твердое /Белоглазов И.Н.// Тез. Докл. Специализированной международной выставки-конференции «Металлургические технологии и экология». Санкт-Петербург, РЕСТЕК, 2003г. -с. 47-49.

8. Александров C.B. Эффективность использования рабочего объема трубчатого реактора с режимом движения потока близким к идеальному /Белоглазов И.Н., Иванов A.M.// Тез. Докл. Специализированной международной выставки-конференции «Металлургические технологии и экология». Санкт-Петербург, РЕСТЕК, 2003г. -с. 45-47.

9. Александров C.B. Оценка эффективности использования рабочего объема аппаратов применяемых для очистки сточных вод /Белоглазов И.Н 7/ Материалы уральской горнопромышленной декады. - Екатеринбург. 2004г. -с.384-388.

РИЦСП1ГИ 14 05 2005 3 230 ТЮОэкз 199106 Сан m-Петербург 21-я линия, д 2

/

t1

1

ч

РНБ Русский фонд

2006-4 Г

7587

i

Введение.

Глава 1. Состояние изученности вопроса.

1.1 Применение системного подхода к математическому описанию закономерностей процессов растворения и выщелачивания.

1.2 Кинетические уравнения, описывающие закономерности процессов растворения и выщелачивания.

1.3. Кинетика и закономерности растворения сферических частиц.

1.4. Полуэмпирические уравнения, применяющиеся для описания кинетики процесса выщелачивания.

1.5. Основные математические модели кинетики процессов выщелачивания.

1.6 Аппаратурное оформление процессов растворения и выщелачивания.

1.7 Основные типы математических моделей структуры потока в гидрометаллургических аппаратах.

1.8 Распределение времени пребывания элементов потока в гидрометаллургических аппаратах непрерывного действия.

Глава 2. Методика проведения экспериментальных исследований и обработка результатов.

2.1 Способы экспериментального определения вида кривых функций распределения.

2.2 Способы оценки неравномерности распределения времени пребывания

2.3 Определение структуры потока в аппарате смешения.

2.4 Определение параметров модели структуры потоков с использованием программного комплекса ЮЮ.

Глава 3. Изучение структуры потоков в гидрометаллургических аппаратах.

3.1. Способ обработки и анализа моделей структуры потока в аппарате смешения.

3.2.Комбинированные математические модели структуры потока.

3.3. Определение структуры потока в объеме аппарата непрерывного действия.

Глава 4. Математическое моделирование гидрометаллургических процессов производства цветных металлов.

4.1 Математическое моделирование каскада реакторов по методике Вигдорчика-Шейнина.

4.2 Моделирование кинетики растворения минералов.

4.3 Модель автоклавного окисления пирита.

4.4 Моделирование процесса выщелачивания пирротиновых концентратов

4.5 Моделирование процесса выщелачивания цинковых концентратов.

4.6 Моделирование процесса выщелачивания золотосодержащего сульфидномышьякового сырья.

4.7 Моделирование выщелачивания при использовании автоклавов различного типа.

4.8 Математическое описание гранулометрического состава металлургических пульп.

4.9 Усовершенствованная математическая модель процесса выщелачивания

Глава 5. Конструкции перемешивающих устройств.

5.1 Эффективность перемешивания и методы ее оценки.

5.2 Циркуляция жидкости в аппарате с мешалкой.

5.3 Совершенствование конструкции мешалки.

Прогресс современной металлургии цветных, благородных и редких металлов тесно связан с развитием и совершенствованием гидрометаллургических методов извлечения ценных компонентов из рудного сырья.

К наиболее важным преимуществам гидрометаллургии по сравнению с пирометаллургией относятся следующие:

1. Значительно меньшее загрязнение окружающей среды в случае применения гидрометаллургических методов. Кроме того, например, при переработке руд радиоактивных металлов эти методы являются единственно приемлемыми;

2. Возможность комплексного извлечения всех ценных компонентов, содержащихся в рудном сырье;

3. Более высокая экономичность при переработке сложных полиметаллических продуктов (например, медно-цинковых концентратов с очень тонким прорастанием минералов и т. д.);

4. Возможность создания автоматизированных систем управления (АСУ) начиная с выщелачивания и кончая выделением металлов;

Следует также отметить возможное разнообразие конечных форм товарного продукта: слитки металла, металлические порошки, соли и т. д.

Все эти преимущества создают широкую перспективу внедрения гидрометаллургии в производство практически всех важнейших цветных, благородных и редких металлов. Уже сейчас металлургия цинка полностью перешла от пиро- к гидрометаллургическим методам, В металлургии благородных металлов и при переработке большинства видов редкометалльного сырья также используют только гидрометаллургию.

В последнее время все чаще публикуют материалы, посвященные исследованиям, полупромышленным испытаниям, практике замены в промышленных условиях пирометаллургических методов гидрометаллургическими с экономической оценкой результатов. Появляются патенты и описания усовершенствованных приборов для проведения гидрометаллургических процессов.

Для успешного практического применения гидрометаллургических процессов необходимо интенсивное развитие их теоретических основ, Как известно, «самое практичное на свете - хорошая теория», которая четко и ясно объясняет сущность изучаемых явлений, вскрывает пути их интенсификации, предсказывает новые процессы и совершенствует известные. Поскольку гидрометаллургические процессы в основном протекают в водных растворах, в их основе лежат общие закономерности химии, которые можно использовать для извлечения разных ценных компонентов. Гидрометаллургические процессы легче моделировать, чем пирометаллургические, что облегчает перенос найденных закономерностей из лабораторных условий в промышленные.

Гидрометаллургические процессы в цветной металлургии чаще всего проводятся в герметичной аппаратуре-автоклавах, при повышенных температурах и давлениях, Примерами такой технологии могут быть впервые разработанные в нашей стране и хорошо известные процессы извлечения глинозема из бокситов по способу К.И. Байера, получения вольфрамата натрия по способу И. Н. Масленицкого и В.С.Сырокомского и др. Позднее за рубежом автоклавная технология была применена в производстве никеля, кобальта и меди, приготовлении металлических порошков, выщелачивании урана и ряда других металлов, применяются эти процессы и в нашей стране. Интенсивному развитию автоклавной гидрометаллургии, наблюдаемому в последние десять-пятнадцать лет, способствовало бурное развитие химии и техники высоких давлений.

Широкое внедрение автоклавных процессов в металлургию объясняется также рядом их технологических преимуществ. Так, возможность достижения более высоких температур и концентраций газообразных реагентов обеспечивает благоприятный сдвиг химических равновесий и резкое увеличение скорости большинства химических реакций. По этим причинам автоклавная технология позволяет эффективно осуществлять такие процессы, которые в обычных условиях протекают крайне медленно и неполно, Другие преимущества автоклавной технологии связаны с применением герметичной аппаратуры, уменьшающей потерю газообразных реагентов и существенно улучшающей условия труда. В ряде случаев автоклавная технология позволяет отказаться от пирометаллургических процессов, связанных с получением больших количеств вредных газов, пыли и других оборотных материалов, и в результате использования непрерывных потоков применить широкую механизацию и автоматизацию производства, повысить извлечение ценных компонентов сырья. Эти особенности наряду с высокой производительностью труда выгодно отличают автоклавную гидрометаллургию от пирометаллургии.

Актуальность работы

Математическое описание гидрометаллургических процессов производства цветных металлов является неотъемлемой частью проектирования и создания новых производств. Истощение запасов богатого сырья приводит к снижению эффективности работы существующих производств и росту материальных и энергетических затрат. Разработка усовершенствованной математической модели, учитывающей влияние технологических, эксплуатационных факторов, на показатели процесса позволит оптимизировать существующие производства и сократить издержки при строительстве новых гидрометаллургических производств. Особое значение для оптимизации режимов работы системы аппаратов, применяемых для организации периодических, полунепрерывных и непрерывных процессов выщелачивания, имеют исследования, направленные на изучение закономерностей кинетики, структуры потока и особенностей работы оборудования, для чего широко применяются методы физического и математического моделирования.

Проведенный анализ работы гидрометаллургических установок, применяемых для переработки окисленных и сульфидных руд содержащих цветные и благородные металлы, а также анализ основных методов и моделей гидрометаллургических производств цветных металлов, используемых на российских и зарубежных металлургических предприятиях, показал, что имеют место проблемы, связанные с их неэффективной работой, вызванные несовершенным математическим описанием, использованным при конструировании, и аппаратурном оформлении гидрометаллургических процессов.

Это подтверждает актуальность дальнейшего совершенствования технологии и конструктивного оформления процессов выщелачивания, а также математического, описания и выбора оптимальных режимов ведения процессов гидрометаллургического производства цветных металлов.

Исследования выполнялись в соответствии с Грантом РФФИ «Поддержка ведущих научных школ» (проект № 00-15-99070л), госбюджетной тематикой 6.30.028 «Моделирование процессов, аппаратуры и систем управления промышленных печей и технологического оборудования производства металлов» (1999-2001 г.г.) и 6.30.022 «Исследование теоретических основ и разработка экологически безопасных ресурсосберегающих процессов комплексной переработки металлосодержащего сырья и продуктов» (2002-2004 г.г.).

Цель работы: Совершенствование математического описания непрерывных процессов выщелачивания руд и концентратов, содержащих цветные и благородные металлы, и их конструктивного оформления с разработкой рекомендаций по выбору оптимальных параметров и аппаратурному оформлению процессов выщелачивания на основе усовершенствованной математической модели.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• разработать усовершенствованную модель процессов растворения и выщелачивания, позволяющую комплексно оценить влияние основных технологические параметров на показатели гидрометаллургических переделов;

• обосновать физическую и математическую модели аппарата с целью получения информации для совершенствования конструкции промышленных установок;

• обосновать способ определения закономерностей времени пребывания частиц в объеме аппарата со сложной структурой потока;

• предложить систему уравнений для расчета параметров, оценки эффективности работы, гидрометаллургических переделов цветной металлургии;

• разработать конструкцию перемешивающего устройства, позволяющего улучшить технико-экономические показатели процессов перемешивания.

Методы исследования.

Принятые в работе научные положения базируются на современных представлениях о закономерностях процессов, протекающих в гидрометаллургических аппаратах непрерывного действия. При выводе основных зависимостей применены положения системного подхода к исследованию технологических процессов, а также методы математического и физического моделирования. Анализ влияния параметров на показатели процесса и эффективность работы оборудования осуществлялся с применением персональных ЭВМ, современных метаматематических программ. В экспериментальной части работы использовались методы организации исследований и обработки экспериментальных данных, методы аналитического контроля, математической статистики. Достоверность выводов и уравнений, полученных в диссертационной работе, оценивалась сопоставлением результатов, полученных расчетным путем, с показателями работы укрупнено — лабораторных и промышленных установок.

Научная новизна работы. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований в работе получены следующие результаты:

• предложена усовершенствованная модель непрерывных процессов растворения и выщелачивания, учитывающая влияние кинетических и гидродинамических факторов процесса, физических характеристик материала, а также структуры потока в исследуемом аппарате;

• получена математическая модель для расчета изменения дисперсного состава материала по ступеням каскада реакторов в процесса выщелачивания;

• разработан способ количественной оценки степени отклонения от режима идеального перемешивания в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами.

Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований были сделаны следующие практические рекомендации:

• предложена математическая модель, позволяющая учесть распределенные условия в каскаде гидрометаллургических реакторов при проведении процессов растворения и выщелачивания в производстве цветных и благородных металлов;

• обосновано распределение мощности на перемешивание по ступеням каскада в зависимости от изменения гранулометрического состава материала и свойств пульпы;

• разработан метод определения закономерностей времени пребывания частиц в объеме аппарата со сложной структурой потока;

• даны рекомендации по совершенствованию конструктивного оформления аппаратов, применяемых для реализации гидрометаллургических процессов растворения и выщелачивания.

Достоверность полученных результатов. Достоверность приводимых результатов была подтверждена надежной сходимостью с литературными и промышленных данными отечественных и зарубежных гидрометаллургических предприятий, а также экспериментальными данными, полученными при проведении лабораторных и укрупненно-лабораторных экспериментов. Основные результаты работы были опробованы в опытно-промышленном масштабе на базе ЗАО НПФ «Миксинг».

Защищаемые положения диссертации

1. Усовершенствованная математическая модель каскада реакторов непрерывного процесса выщелачивания позволяет рассчитать значения показателей процесса для каждой стадии и оценить влияние основных технологических параметров: гранулометрического состава материала, структуры потока, кинетики процесса, в каждой ступени каскада на эффективность гидрометаллургического передела в целом.

2. Комбинированное перемешивающее устройство, обеспечивающее сочетание механического и струйного способов перемешивания, позволяет повысить эффективность проведения процессов растворения и выщелачивания.

Апробация работы. Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на 1 международной, 1 общероссийской и 4 внутривузовских научных конференциях: на 1-ой международной научно-практической конференции «Совершенствование технологий, оборудования, систем автоматизации и компьютерных расчетов для обогатительных и металлургических процессов» (г. Санкт-Петербург, 2004 г.), «Общероссийской горно-промышленной декаде» (г. Екатеринбург, 2004 г.), на научных конференциях студентов и молодых ученых «Полезные ископаемые России и их освоение» (г. Санкт-Петербург, 2002-2005 г.г.).

По теме диссертации опубликовано 5 статей и 4 тезисов докладов на международных и российских конференциях, получено два положительных решения о выдаче патента.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы из 152 наименований, иллюстрирована 78 рисунками и изложена на 185 страницах машинописного текста.

Выводы.

1. Проведен анализ основных кинетических закономерностей процессов растворения и выщелачивания металлургических концентратов и пульп, а также вариантов и типов конструктивного оформления гидрометаллургических процессов получения цветных металлов. Проанализированы основные методы и модели, используемые в цветной металлургии для расчета гидрометаллургических процессов растворения и выщелачивания.

2. Предложена усовершенствованная математическая модель расчета каскада реакторов, применяемых для проведения процессов растворения и выщелачивания при производстве цветных металлов, учитывающая влияние основные параметров гидроаппаратуры, исходного сырья и кинетику процесса в каждой ступени на эффективность процесса в целом. На основании разработанной математической модели процесса выщелачивания предложен метод определения параметров для расчета мощности на перемешивание в каждой ступени каскада.

3. Исследована структура потока и распределение времени пребывания элементов потока в гидрометаллургических аппаратах и экспериментально оценены наиболее часто встречающиеся в гидрометаллургии модели структуры потока.

4. Разработан метод численного определения отклонения структуры потока в аппарате смешения от режима идеального перемешивания. Предложена и экспериментально подтверждена модель структуры потока в исследованном гидрометаллургическом аппарате непрерывного действия.

5. Предложено оптимальное конструктивное оформление узла перемешивания, сочетающего в себе достоинства механического и струйного способов перемешивания, что значительно повышает уровень турбулентных пульсаций в объеме аппарата и, тем самым, положительно сказывается на эффективности перемешивания и степени извлечения целевого компонента при проведении процессов выщелачивания и растворения.

6. Получено два положительных решения по заявкам: №2005100149 от 11.01.05- «Рабочий орган мешалки», №2005100148 от 11.01.05- «Способ определения структуры потока в аппарате смешения непрерывного действия».

1.М., Шейнин А.Б. Математическое моделированиенепрерывных процессов растворения. -JL: Химия, 1971. -248 с.

2. Масленицкий И.Н., Доливо-Довровольский В.В., Доброхотов Г.Н., Соболь

3. С.И., Чугаев JI.B., Беликов В.В. Автоклавные процессы в цветной металлургии. -М.: Металлургия, 1969.

4. Крамере X., Вестертерп К. Химические реакторы. Расчет и управлениеими. -М.: Химия, 1967. 264 с.

5. Вэйлас С. Химическая кинетика и расчеты химических реакторов. -Д.:1. Химия, 1965.345 с.

6. Левеншпиль О. Инженерное оформление химических процессов. -М.:1. Химия, 1969. 621 с.

7. Арис Р. Анализ процессов в химических реакторах. -М.: Химия, 1967. 225с.

8. Иоффе И.И., Письмен Л.М. Инженерная химия гетерогенного катализа.1. М.: Химия, 1965.278 с.

9. Брайнес Я.М. Введение в теорию и расчеты химических инефтехимических реакторов. -М.: Химия, 1968. 347 с.

10. Денбиг К.Г. Теория химических реакторов. -М.: Наука, 1968. 291 с.

11. Михаил Р., Кырлогану К. Реакторы в химической промышленности. -Л.:1. Химия, 1968. 338 с.

12. Безденежных A.A. Математические модели химических реакторов. Киев:1. Техника, 1970. 256 с.

13. Кэмпбелл Д.П. Динамика процессов химической технологии. -М.:1. Госхимиздат, 1962. 542 с.

14. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии.1. М.: Химия, 1968. 464 с.

15. Дудников Е.Г., Балакирев B.C., Крикунов В.Н., Цирлин A.M. Построениематематических моделей химико-технологических объектов. -Л.: Химия, 1970. 235 с.

16. Слинько М.Г. Моделирование химических реакторов. -Новосибирск:1. Наука, 1968.279 с.

17. Френке Р. Математическое моделирование в химической технологии. -М.:1. Химия, 1971.272 с.

18. Кафаров В.В. Моделирование химических процессов. -М.: Знание, 1968.

19. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики. -М.: Высшаяшкола. 1984. 263 с.

20. Боресков Г.К. // Химическая промышленность. 1962. № 6. С. 418.

21. Дорохов И.И., Кафаров В.В., Горбацевич JI.JL Системный анализгетерофазных реакторов с перемешиванием // Сб. тр. 2-ой Всесоюзной конф. Теория и практика перемешивания в жидких средах. М., 1973. С. 237.

22. Слинько М.Г. Актуальные проблемы моделирования химическихпроцессов и реакторов // Хим. пром. 1994, №10, С. 3.

23. Слинько М.Г. Математическое моделирование химических процессов иреакторов итоги, некоторые проблемы и перспективы // Химическая промышленность, 1990, № 3, С. 3.

24. Олейников В.А., Тихонов О.Н. Автоматическое управлениетехнологическими процессами в обогатительной промышленности. -JL: Недра, 1966. 120 с.

25. Мицкевич Д.Г., Лимаров В.Т. Передаточные функции непрерывныххимических процессов в реакторе полного смешения // В сб. тр. Автоматизация производственных процессов. Труды ИАТ. -М.: Наука, 1964. Вып. IV.

26. Тихонов О.Н. Решение задач по автоматизации процессов обогащения иметаллургии. -Л.: Наука, 1969. 168 с.

27. Елюхина И.В. Математическое моделирование и оценивание неизвестныхпараметров физико-химических и гидродинамических процессов: Дис. канд. техн. наук: 02.00.04.- Защищена 15.04.98. -Челябинск, 1998. -142 с.

28. Самарский A.A., Попов Ю.П. Вычислительный эксперимент. Сер. Матем.и кибернет. -М.: Знание, 1983. № 11.

29. Еленин Г.Г., Слинько М.Г. // Явления на поверхности. Сер. Матем. икибернет. -М.: Знание, 1988. № 8.

30. Слинько М.Г., Еленин Г.Г. // Хим. пром. 1989. № 4. С. 243.

31. Слинько М. Г., Кернерман В.А. // Хим. пром. 1989. № 8. С. 362.

32. Корсаков-Богатков С.М. Химические реакторы как объектыматематического моделирования. -М.: Химия, 1967. 224 с.

33. Вигдорчик Е.М., Шейнин А.Б. //Докл. АН СССР, 1965. Т. 160. № 3. С. 661.

34. Вигдорчик Е.М., Шейнин А.Б. // Докл. АН СССР, 1965. Т. 160. № 4. С.879.

35. Вигдорчик Е.М., Шейнин А.Б. // Сб. тр. Всесоюзн. конф. по химическимреакторам: СО АН СССР, Новосибирск, 1965. № 2. С. 247.

36. Вигдорчик Е.М. Исследование и математическое моделированиенепрерывных процессов растворения и выщелачивания: Дис. канд. техн. наук. -Л.: ЛГИ, 1965. -257 с.

37. Шейнин А.Б. Применение математических методов и вычислительнойтехники в исследовательской и проектной работе ин-та Гипроникель: Отчет по теме НИ-683. -Л.: Гипроникель, 1965.

38. Шейнин А.Б., Вигдорчик Е.М. Математическое моделирование иоптимизация процесса автоклавного выщелачивания пирротиновыхконцентратов НГМК: Отчет по теме № 3-70-058. -Л.: Гипроникель, 1970. -330 с.

39. Вигдорчик Е.М., Шейнин А.Б., Фаянс В.Г. // Сб. тр. ин-та Гипронкель.1967. №35. С. 173.

40. Разработка комплексной технологии переработки богатых руд новыхместорождений Норильска (полупромышленные испытания). Отчет НГМК, ин-та Гипроникель, ин-та Гинцветмет.-Л. 1971.

41. Хабаши Ф. Основы прикладной металлургии. -М., Металлургия, 1975. -130с.

42. Казеев С.А. Кинетические основы металлургических процессов. -Л., 1946.

43. Колмогоров А.Н. // Изв. АН СССР, сер. матем., 1937, № 3, С. 355.

44. Ерофеев Б.В. // Журнал физической химии. 1937, № 9, С. 828.

45. Рустамов Я.И., Садыхов Т.А., Самедова Т.А. и др. Кинетическая модель изакономерности растворения натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы в воде // Хим. пром. 1993, № 9, С. 4.

46. Телин А.Г., Зайнетдинов Т.И., Крайкина И.П. Исследованиемакрокинетики реакции солянокислотных составов с водо- и нефтенасыщенной карбонатной горной породой // Сб. тез. XVI Менделеевского съезда по общей и прикладной химии. -М. 1998, С. 171.

47. Шадлинская Г.В. Пирротинизирующий обжиг и автоклавно-окислительноевыщелачивание огарка Филизчайских полиметаллических руд с извлечением ценных компонентов (Си, Zn, Pb, Fe, S): Дис. канд. техн. наук: 02.00.01.- Защищена 30.04.99. -Баку, 1999. -135 с.

48. Вольдман Г.М. Об использовании уравнения Ерофеева-Колмогорова дляописания кинетики гетерогенных процессов // Цветная металлургия, №6, 1973, С. 91-96.

49. Ерофеев Б.В. //ДАН СССР, 1946, т. 52, С. 515.

50. Ерофеев Б.В. // Изв. АН БССР, 1950, №4, С. 137.

51. Янг Д. Кинетика разложения твердых веществ. -М.: Мир, 1969.

52. F. Habashi, Extractive Met. Gen. Principles. Chap. 8, Vol. 1, Gordon and

53. Breach, New York, 1969, 154-155.

54. D. Georgion, V.G. Papandelakis Sulphurik acid pressure leaching of a limoniticlaterite: chemistry and kinetics, University of Toronto, Canada, Hydrometallurgy № 49, 1998, p. 23-46.

55. D. Filippou, G.P. Demopoulos A reaction kinetics model for the leaching ofindustrial zinc ferrite particulates in sulphirik acid media, Canadian Met. Q. 31(1), 1992, p. 41-45.

56. J. Szekely Reaction between porous solids and gases, in: L. Lapidus, N.L.

57. Amundoson, Chemical Reactor Theory: A. Review, 1977, p.269-312.

58. G. Gavalas AIChE J. 26, 1980, p. 577-585.

59. S.K. Bhatia, D.D. Perlmutter AIChE J. 27, 1981, p. 247-254.

60. J. Szekely, J. Evans, H.Y. Sohn Gas-solid Reactions, Academic Press. New1. York, 1976, p. 109-125.

61. С.С. Набойченко, Л.П. Ни, Я.М. Шнеерсон, Л.В. Чугаев Автоклавнаягидрометаллургия цветных металлов. Екатеринбург: ГОУ УГТУ-УПИ, 2002г, 940с.

62. Habashi F. A Textbook of Hydrometallurgy. Quebec: Metallurgie Extractive1. Quebec, 1993.-689 p.

63. Штербачек 3., Тауск П. Перемешивание в химической промышленности,

64. Л.: Госхимиздат, 1963. 416 с.

65. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. Л.: Химия, 1975.384 с.

66. Холланд Ф., Чапман Ф. Химические реакторы и смесители дляжидкофазных процессов. М.: Химия, 1974. - 208 с.

67. Anthony М.Т., Flett D.S. Nickel Processing Technology: A Review, Minerals1.dustry International, pp. 26-42, January 1997.

68. Jansen N. The Ramu Nickel Project, Nickel-Cobalt Laterites the How To's of

69. Project Development. May 4-5, 1995, ALTA Metallurgical Services: Melbourne, 19 pp., 1995.

70. Chalkley M.E., Balan R., Kranz H.U., Sanchez R., The Acid Pressure Leach

71. Process for Nickel Cobalt Laterite: A Review of Operations at Moa Nickel S.A., Nickel/Cobalt Pressure Leaching & Hvdrometallurgv Forum. Perth, Australia, May 13-14, 1996, ALTA Metallurgical Services: Melbourne, 34 pp., 1996.

72. Steemson M.L, Planning and Execution of a Metallurgical Test Program for1.terites Pressure Leaching, Nickel/Cobalt Pressure Leaching & Hvdrometallurgv Forum. Perth, Australia, May 13-14, 1996, ALTA Metallurgical Services: Melbourne, 18 pp., 1996.

73. Cole J. A., Lenz J.C., Janhuen W.J., One Year of Pressure Oxidation at the Lone

74. Tree Gold Mine, Mining Engineering. Vol. 47, No. 6, pp. 515-529, June 1995.

75. Fraser G.M., Post T.A. Agitator design for nickel acid leach autoclaves.

76. Weetman R.J., Coyle C.K. The Use of Fluid Foil Impellers in Viscous Mixing

77. Applications, AlChE Annual Meeting, San Francisco, CA. 1989.

78. Hutchings B.J., Weetman R.J. Computational Flow Fields in Mixing Tanks with

79. Experimental Verification, ASME Winter Annual Meeting, San Francisco, CA. 1989.

80. Розов Д.Е. Осаждение сульфидов цветных металлов из растворовштейнами медно-никелевого производства: Дис. канд. техн. наук: 05.16.03.- Защищена 27.05.99. -СПб, 1999. -152 с.

81. Харахаш В.П., Туманов Ю.В., Рудевич Г.А. Исследование процессаперемешивания многоярусными мешалками // Сб. тр. 2-ой Всесоюзной конф. Теория и практика перемешивания в жидких средах. М., 1973. С. 85.

82. Шабрацкий В.И. Гидродинамика газожидкостных аппаратов ссамовсасывающими мешалками: Дис. канд. техн. наук: 05.17.08.-Защищена 06.04.95. -Москва, 1995. -235 с.

83. Шабрацкий В.И., Белкин Д.И., Роговик В.И. Аппараты для проведениягазожидкостных реакций. Работы в области массообменных процессов за период 1986-90 г.г. Северодонецк, 1989.

84. Белкин Д.И., Шабрацкий В.И., Чепура И.В. Исследование гидродинамикигазожидкостного аппарата с самовсасывающей мешалкой. Теор. основы хим. технол. Т. 25, №6, 1991. С. 836-842.

85. Арис Р. Анализ процессов в химических реакторах. -М.: Химия, 1967. 225с.

86. Иоффе И.И., Письмен JI.M. Инженерная химия гетерогенного катализа.1. М.: Химия, 1965. 278 с.

87. Брайнес Я.М. Введение в теорию и расчеты химических инефтехимических реакторов. -М.: Химия, 1968. 347 с.

88. Денбиг К.Г. Теория химических реакторов. -М.: Наука, 1968. 291 с.

89. Михаил Р., Кырлогану К. Реакторы в химической промышленности. -Л.:1. Химия, 1968. 338 с.

90. Безденежных A.A. Математические модели химических реакторов. Киев:1. Техника, 1970. 256 с.

91. Кэмпбелл Д.П. Динамика процессов химической технологии. -М.:1. Госхимиздат, 1962. 542 с.

92. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии.1. М.: Химия, 1968. 464 с.

93. Дудников Е.Г., Балакирев B.C., Крикунов В.Н., Цирлин A.M. Построениематематических моделей химико-технологических объектов. -Л.: Химия, 1970. 235 с.

94. Слинько М.Г. Моделирование химических реакторов. -Новосибирск:1. Наука, 1968.279 с.

95. Френке Р. Математическое моделирование в химической технологии. -М.:1. Химия, 1971.272 с.

96. Mac-Mullin R.B., Weber M. // Trans. Amer. Inst, of Chem. Eng. 1934-1935. №31. P. 409.

97. Denbig K.G. // Trans. Faraday Soc. 1944. № 40. P. 352.

98. Плановский A.H. // Химическая промышленность. 1944. № 5. С.5.

99. Плановский A.H. // Химическая промышленность. 1944. № 6. С. 5.

100. Mason D.R., Piret E.L. // Ind. Eng. Chem. 1950. № 42. P.817.

101. Mason D.R., Piret E.L. //Ind. Eng. Chem. 1951. № 43. P. 1210.

102. Dankwerts P. // Chem. Eng. Sei. 1953. № 2. P. I.

103. Williams T. // Control Eng. 1958. V. 5, № 7. P. 100.

104. Bilous O., Block H.D., Piret E.L. // AIChE Journal. 1957. № 3. P. 248.

105. Zelmer R. // Che. Eng. Progr. 1962. V. 58, № 3. P. 37.

106. Lin Chuan Cha, Liang-Tseng Fan. // Can. Journal Che. Eng. 1963. V. 42, № 2.1. P. 62.

107. Белоглазов И.Н. Изучение особенностей работы каскада реакторовидеального перемешивания // Цветная металлургия. 1981. № 1. С. 15-19.

108. Белоглазов И.Н. О времени пребывания частиц в аппаратах непрерывногодействия // Цветная металлургия. 1981. № 3. С. 11-17.

109. Белоглазов И.Н. Распределение времени пребывания частиц в объемекаскада реакторов идеального перемешивания // Цветная металлургия. 1983. №4. С. 72-77.

110. Гордеев JI.C., Кафаров В.В., Ескендиров Ш.З. Распределение временипребывания в аппаратах с системой раздельно поступающих потоков сырья // Сб. тр. 2-ой Всесоюзной конф. Теория и практика перемешивания в жидких средах. М., 1973. С. 3.

111. Шнеерсон Я.М. Научные основы процесса окислительного автоклавноговыщелачивания сульфидных медно-никелевых материалов и создания технологии переработки пирротиновых концентратов на НГМК: Дис. докт. техн. наук. -Д.: Гипроникель, 1988. -497 с.

112. Белоглазов И.Н. Твердофазные экстракторы (Инженерные методырасчета). -JL: Химия, 1985. 240 с.

113. Доброхотов Г.Н. Гидрометаллургические процессы и аппараты. JL: ЛГИ,1976.-99 с.

114. Доброхотов Г.Н. Процессы и аппараты гидрометаллургическихпроизводств. JL: ЛГИ, 1978. - 99 с.

115. Барабаш В.М., Брагинский Л.Н., Вишневская O.E. О непрерывномрастворении твердых частиц в аппаратах с мешалками // Сб. тр. 4-ой Всесоюзной конф. Теория и практика перемешивания в жидких средах. -М., 1982. С. 65.

116. Мошинский А.И. О моделях тепломассообмена в аппаратах сперемешивающими устройствами // Сб. тр. 6-ой Всесоюзной конф. Теория и практика перемешивания в жидких средах. Л., 1990. С.78.

117. Царева A.A., Лабутин А.Н., Рудаковская Е.Г., Гордеев Л.С., Шелковников

118. Ю.В. Исследование структуры потоков в промышленных реакторах с перемешиванием // Сб. тр. 5-ой Всесоюзной конф. Теория и практика перемешивания в жидких средах. Л., 1986. С.7.

119. Гордеев Л.С. Жидкофазные химические реакторы: Итоги науки и техники.

120. Сер. Процессы и аппараты хим. технологии. -М.: ВНИИТИ, 1976, Т. 4, С.82-166.

121. Кокотов Ю.В., Консетов В.В., Яковский Э.А. Об особенностях процессаперемешивания в аппаратах с периферийно расположенными змеевиками // Сб. тр. 4-ой Всесоюзной конф. Теория и практика перемешивания в жидких средах. М., 1982. С. 14.

122. Жерновая И.М., Кафаров В.В., Клипиницер В.А. Перемешивание вгетерогенных системах газ-жидкость-твердое тело // Сб. тр. 2-ой

123. Всесоюзной конф. Теория и практика перемешивания в жидких средах. -М., 1973. С. 229.

124. Полтавцев В.И. Разработка методов исследования структуры потоковдисперсной системы "жидкость-твердое" и создание массообменных аппаратов с циркуляционным слоем: Дис. докт. техн. наук: 05.17.08.-Защищена 24.04.98. -Тамбов, 1998. -291 с.

125. Мошинский А.И., Сибирев М.И., Лунев В.А. Моделирование структурыпотока в аппаратах перемешивания с застойными зонами // Сб. тр. 5-ой Всесоюзной конф. Теория и практика перемешивания в жидких средах. -Л., 1986. С.121.

126. Кафаров В.В. Математическое моделирование (установление адекватностиматематических моделей). -Изд-во МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1969, -145 с.

127. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химическойтехнологии. -Изд. 3-е. -Л: Химия, 1982 -288 с.

128. Кафаров В.В. Основы массопередачи. -М.: Высшая школа, 1979. 439 с.

129. Rubisov D.H. Papangelakis V.G., Hydrometallurgy. 1995. v.39, p.377-89.

130. Wolfram S. Mathematica: a system fo doing mathematics by computrer. 2 nd ed.

131. Wolfram Research Champaign. 111. 1992.

132. Шнеерсон Я.М., Вигдорчик E.M., Ивановский B.B., Касаткин C.B. Цветныеметаллы, 1981, № 3, с.34-37.

133. Шнеерсон Я.М., Краснов А.Л., Кукин A.B. и др. Цветные металлы, 1989,1, с. 17-20.

134. Baldwin S.A., Demopoulos G.P. Metall. Trans. 1995, V20B, №.10, p. 10351047.

135. Richards G.G., Dreisinger D., Peters E., Brimacomble I.K. Proc. Met. Soc. Can.1.st. Minig a. Met., N-Y, 1989, v. 11, p. 223-52.

136. Peters E. IOM, 1991, v. 43, № 2, p.20-26.

137. Crundwell F.K., Bryson A.W. Hydrometallurgy. 1992, v.29, № 2, p.275-95.

138. Papangelakis V.G., Demopoulos G.P. Hydrometallurgy. 1992, v.29, № 2, p.297318.

139. Faris M.D., Moloney M.I., Pauw O.G. Hydrometallurgy. 1992, v.29, №1, p.261273.

140. Шнеерсон Я.М., Шпаер B.M., Вигдорчик E.M. и др.// Металлургическиетехнологии и экология. РЕСТЭК «Металлургия-2000»: Тезисы докладов(СПб., 12-16.06.2000). М.: Изд. Дом «Руда и металлы», 2000. с. 18-19.

141. Papangelakis V.G., Demopoulos G.P. Metall. Trans. 1992, V23B, p. 847-877.131132133134135136137138139140141142143144145146147148

142. Baldwin S.A., Demopoulos G.P., Papangelakis V.G. // Modelling Simulation a. Control Hydrometall. Process/ CIM. Montreal (PQ), 1993. p. 123-143.

143. Шнеерсон Я.М., Иванова Н.Ф., Вигдорчик E.M., Шейнин А.Б.// Новые процессы в металлургии никеля, кобальта и меди: Тр. АО «Ин-т Гипроникель». М.: Изд. Дом «Руда и металлы», 2000(приложение к журналу «Цветные металлы». С. 279-290.)

144. Papangelakis V.G., Demopoulos G.P. Hydrometallurgy. 1991, v.26, p.309-25.

145. Papangelakis V.G., Berk D., Demopoulos G.P. Metall. Trans. 1990, v. 2 IB, p.827-37.

146. Вассерман М.Б., Вигдорчик E.M., Фаянс В.Г., Шейнин А.Б. В сб.: Применение ЭВМ в металлургии. Науч. тр. МИСиС, № 82, М.: Металлургия, 1973.

147. Вассерман М.Б., Вигдорчик Е.М., Зильберг Э.Р. и др. В.сб. "Совершенствование процессов переработки рудного сырья и полупродуктов в производстве никеля и кобальта", труды Гипроникеля Л.: 1985, с.63-68.

148. Вигдорчик Е.М., Фаянс В.Г., Шейнин А.Б. Науч. тр./ Совершенствование технологии и улучшение качества продукции в никель-кобальтовом производстве. JI.: Гипроникель, 1981, с.48-52.

149. Gates A. An Experimental Investigation in Rock Crushing. Trans. AIME Vol. 1916, p. 899.

150. Martin G., BIyth C.E. and Tongu E.H. Reserch on Theory of Fine Grinding. Part 1. Law Governing the Connection Between the Number of Particles and their Diameters in Grinding Crushed Sand. Trans. Ceramik. 1924, №23, p 61.

151. Gaudin A.M. An Invertigation of Crushing Phenomena. Trans. AIME Vol, LXXIII, 1926, p. 253-310.

152. Андреев C.E. О среднем диаметре смеси минеральных зерен. Стеклограф, конспект доклада в институте Механобр 7. VI, 1936.

153. Weinig A.J. A Functional SizeAnalisis of Ore Grinds. Colorado School of Mines Quarterly Vol XXVIII, №3, 1933.

154. Rosin P., Rammler E. Kornzusammensetxung des Mahlgutes in Lichte der Wahrscheinlichkatslehre Kolloid Zeitschrift 1934, Heft Band 67.

155. Roller P.S. Law of Size Distributions and Statistical Descripton of Particulate Materials, Journal of the Franklin institute, №223, 1937, p 609-633.

156. Chen A.A. Dreisinger D.B. The ferric Fluosilicate leaching of lead concentrates: Part 1. Kinetik studies. Metall. Trans. В, 25B: 1994, p. 473-480.

157. Oldshue J.Y., Herbst N.R. A Guide To Fluid Mixing. New York: Lightning, 1992.- 153 p.

158. Todtenhaupt P., Todtenhaupt E., Muller W. Handbook of Mixing Technology. EKATO, 1991.

159. Холпанов Л.П., Запорожец В.П., Зиберт Г.К., Кащицкий Ю.А.

160. Математическое моделирование нелинейных термогидродинамических процессов. -М.: Наука, 1998, 320 с.

161. Кутателадзе С.С., Волчков Э.П., Терехов В.И. Аэродинамика итепломассообмен в ограниченных вихревых потоках.- Новсибирск, 1987, -282с.

162. Монин A.C., Яглом A.M. Статическая гидромеханика. Tl.- СПб;1. Гидрометиоиздат, 1992.

163. Алексеенко C.B., Шток C.B. Экспериментальное наблюдениевзаимодействия вихревых нитей. // Письма в ЖЭТФ, 1994, т.59, вып. 11, С. 746-750.

164. Шнеерсон Я.М., Вигдорчик Е.М., Жмарин Е.Е., Шпаер В.М.//

165. Исследование одно- и двухстадиальной схем автоклавного выщелачивания цинковых концентратов методом математического моделирования., Цветные металлы, 2004, № 12, с.136-142.