автореферат диссертации по металлургии, 05.16.03, диссертация на тему:Совершенствование технологии сернокислотного выщелачивания завода имени Педро Сотто Альба в г. Моа (Республика Куба)

На правах рукописи

ЛУИС РЕНЕ МОРА СЕРВАНТЕС

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СЕРНОКИСЛОТНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗАВОДА имени ПЕДРО СОТТО АЛЬБА В г.МОА (РЕСПУБЛИКА КУБА)

Специальность 05.16.03 Металлургия цветных и редких металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург

1997

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель:

доктор технических наук профессор И.Н.Белоглазов.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор Н.Н.Смирнов,

старший научный сотрудник кандидат технических

наук В.В.Беликов.

Ведущая организация: АООТ "Институт Гипроникель".

Защита диссертации состоится 1997 г. в

мин. на заседании диссертационного совета Д.063.15.09 в Санкт-Петербургском горном институте им.Г.В.Плеханова по адресу: 199026 Санкт-Петербург, В-26, 21-я линия, д.2, ауд. 6309.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института имени Г.В.Плеханова.

Автореферат разослан

1997 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета

А.К.ОРЛОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Окисленные никелевые руды на Кубе перерабатываются по аммачно-карбонатной и сернокислотной схемам.

Анализ показателей завода имени Педро Corro Альба (ПСА) в г.Моа, работающего по сернокислотной автоклавной схеме, показал, что действующая технология имеет следующие недостатки: относительно высокие потери никеля и кобальта при их осаждении, периодичность работы основного оборудования (автоклавов), а также имеющий место его физический и моральный износ.

Совершенствование процесса автоклавного выщелачивания требует глубокого и всестороннего изучения особенностей его протекания. Особое значение для оптимизации режимов работы автоклавной системы имеют исследования касающиеся изучения закономерностей кинетики процесса и особенностей работы автоклавного оборудования, для чего широко применяются методы физического и математического моделирования.

Из сказанного выше следует актуальный характер проведения исследований, направленных на дальнейшее совершенствование технологии и конструктивного оформления процесса автоклавного сернокислотного выщелачивания окисленных никелевых руд на заводе ПСА.

Выполненная диссертация работа является составной частью комплексных исследований проводимых Высотам горнометаллургическим институтом (г.Моа, Куба), по усовершенствованию технологии автоклавного сернокислотного выщелачивания окисленных никелевых руд Республики Куба, в которой также принимают участие завод им. Педро Сотто Альба (ПСА) и Центр исследований латеритовых руд в г. Moa, а также в рамках договора о взаимном сотрудничестве между Высшим горнометаллургическим институтом (г. Moa, Куба), "Объединением никель" (г. Moa, Куба) и Санкт-Петербургским государственным горным институтом (техническим университетом).

Задачи исследования. Основными задачами исследования являлось дальнейшее совершенствование конструкции автоклавов, применяемых для сернокислотного выщелачивания окисленных никелевых руд, а также методов математического описания основных закономерностей этого процесса.

Для решения поставленных задач необходимо:

• создать и опробовать модель автоклава и каскада автоклавов с целью получения информации для совершенствования конструкции промышленной установки;

• исследовать влияние режима перемешивания и конструкции автоклава на время перемешивания потока в объеме реактора и закономерности распределения времени пребывания элементов потока в аппарате;

• разработать зависимости для описания закономерностей времени пребывания элементов потока в исследуемом автоклаве со сложной структурой потока;

• разработать систему уравнений для расчета параметров работы реактора, применяемого для проведения процесса сернокислотного выщелачивания, и провести оценку его эффективности. .

Методы исследования. Принятые в работе научные положения базируются на современных представлениях о закономерностях процессов, протекающих в химико-металлургических аппаратах непрерывного действия. При выводе основных зависимостей применены положения теории математического и физического моделирования, а также системного анализа процессов. Правильность полученных выводов и уравнений проверена сопоставлением теоретических результатов с данными укруп-ненно-лабораторного эксперимента и показателями работы действующих промышленных реакторов выщелачивания. Дня проведения анализа и расчета параметров работы оборудования использовались цифровые вычислительные машины.

Няучняа новизна работы. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований в работе были получены следующие результаты;

• предложены модели для описания закономерностей процесса перемешивания и распределения времени пребывания элементов потока в реакторе со сложной структурой потока при наличии циркулирующего потока в промышленном аппарате, применяемом для проведения автоклавного сернокислотного выщелачивания окисленной никелевой руды;

о аналитическим путем получены симплексно-крите-риальные уравнения, описывающие закономерности проведения процесса выщелачивания осуществляемого в аппаратах непрерывного действия, позволяющие существенным образом сократить и упростить процедуру расчетов параметров и констант, входящих в эти зависимости;

• предложены зависимости и произведена оценка эффективности работы автоклава, а также даны рекомендации по совершенствованию его конструктивных элементов.

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

• предложено оптимальное конструктивное оформление узла перемешивания и диспергирования паровоздушной смеси для автоклавов, которые рекомендованы для реализации на заводе им. Педро Сотто Альба в г. Moa.

• разработаны симплексно-критериальные зависимости позволяющие упростить и ускорить процедуру расчета параметров и констант, входящих в зависимости, описывающие закономерности процесса сернокислотного выщелачивания.

Положения, выносимые на защиту

• Совершенствование технологических параметров и аппаратурного оформления исследуемых процессов на основании использования закономерностей кинетики процесса, времени перемешивания и пребывания элементов потока в реакторах, применяемых для проведения автоклавного сернокислотного выщелачивания окисленных никелевых руд;

• Аналитическая модель расчета конструктивных н технологических параметров процесса автоклавного сернокислотного выщалачивания окисленных никелевых руд.

Апробация и публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ.

Результаты работы докладывались на 8 российских и международных конференциях: 1-ег Seminario Internacional Sobre Tecnología de Lixiviación Acida de Minerales Lateriticos, Cuba, Moa, 10-17 Nov. 1991; 1-ra Conferencia Internacional de Minería Geología y Metal., Cuba, Moa, 26-30 Oct. 1993; 1-ом Международном симпозиуме «Топливо энергетические ресурсы России и других стран СНГ», Россия, Санкт-Петербург, 1995, 24-26 апреля; 1-ой Международной конференции «Экология и развитие Северо-Запада», Россия, Санкт-Петербург, 1995, 4-6 октября; Международном форуме информатизации, Всемирный конгресс IPTS-95, М.-Санкт-Петербург, 1995, 24-26 ноября; Российской конференции «Полезные ископаемые России и их освоение», Россия, Санкт-Петербург, 1995, 24-25 апреля; 2-ом Международном симпозиуме «Проблемы комплексного использования руд», Россия, Санкт-Петербург, 1996, 19-24 мая; Фом Международном форуме «Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ», Россия, Санкт-Петербург, 1996, 29 октября - 2 ноября.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 185

UÏ35Ï

наименований, иллюстрирована 109 рисунками и изложена на 182 страницах машинописного текста.

Основное содержание работы

Совершенствование технологических параметров и аппаратурного оформления исследуемы»: профессор иа осяо-ва»ши итшвьгооанзш закономерностей кинетики процесса, времени перемешивания и пребывания элементов потока в автоклавам, применяемых для проведения сернокислотного выщелачивания окисленных никелевых руд

Проведенный анализ существующих технологий, а также литературных данных по автоклавному сернокислотному выщелачиванию окисленных никелевых руд позволил сделать заключение по оценке влияния различных параметров на показатели и закономерности протекания процесса выщелачивания и особенностям его аппаратурного оформления. Показано, что одним из важнейших факторов, от которого в целом зависит эффективность процесса выщелачивания, является интенсивность перемешивания потока пульпы в автоклаве, на что существенным образом влил ют особенности конструктивного оформления эрлифта.

В промышленном масштабе поддержание высокого извлечения цветных металлов может достигаться за счет подбора оптимальных значений таких пзр&метров, как время пребывания материала в реакционных емкостях, выбора оптимальных аэра-ционных характеристик перемешивающих устройств и удельного расхода паровоздушной смеси.

При проведении эксперимента осуществлялся выбор гидродинамического режима работы автоклавов с учетом основных положений теории подобия для соблюдения соответствия между условиями проведения процесса на модельной (укрупненно-лабораторной) и промышленной установках.

В проведенном экспериментальном исследовании оценивалось воздействие различных конструктивных факторов, влияющих на гидродинамический режим работы реактора и ско-

рость процесса выщелачивания: конструкции и диаметра эрлифта, расхода и способа подачи паровоздушной смеси.

Оценка гидродинамического режима работы реактора осуществлялась при применении критерия Рейнольдса. Согласно полученным экспериментальным данным наблюдалось большое различие в гидродинамических режимах, имеющих место в различных точках колонного аппарата. Так, например, значение критерия Рейнольдса в эрлифте близкое к турбулентному режиму движения потока достигается в трубчатом аппарате (эрлифте), а в кольцевом пространстве между эрлифтом и стенкой автоклава значение критерия Рейнольдса достаточно близко к ламинарному режиму движения потока, что свидетельствует о недостаточно эффективном перемешивании потока в этой части реактора.

Для определения величины времени перемешивания элементе» потока жидкости в аппарате в зависимости от гидродинамических условий, была использована специальная экспериментальная установка, которая включала аппарат с эрлифтом, имевшим различную конструкцию и размеры, и кондуктометри-ческнй датчик, подключенный к кондуктометру для измерения величины электропроводности раствора в различных точках по высоте автоклава. В аппарат импуяьсно вводился индикатор, в качестве которого использовалась серная кислота и растворы сульфатов цветных металлов, окрашивающие объем жидкости в реакторе, что облегчало визуальное наблюдение за особенностями перемешивания потока в эрлифте и между стенками автоклава и эрлифтом, а также его фотографирование.

Для расчета величины среднего времени перемешивания, использовались вероятностные характеристики кривых • первый момент распределения (для расчета величины среднего времени перемешивания) и второй момент распределения (для расчета величины дисперсии).

Исследования проводились в периодическом и в непрерывном режимах.

При исследовании закономерностей перемешивания потока в периодическом режиме было выполнено серия экспериментов с расходом воздуха 200, 250, 300, 350, 400 и 500 л/час. Полученные данные по расходу воздуха могут быть сгруппированы в три группы: 200-250, 300-350 и 400-500 л/час. Для первого интервала расхода воздуха характерна низкая интенсивность перемешивания в первые моменты опыта. После 25-30 минут от начала опыта имеет место тенденция к уменьшению различия в концентрации индикатора в различных точках отбора проб. Во второй группе экспериментальных исследований имеющие место различия в концентрации индикатора, во всех точках отбора проб остаются практически постоянным после истечения 20-25 мин в течение всего времени проведения эксперимента. Данные характерные для третьего диапазона расхода воздуха свидетельствуют об отсутствии достижении однородного состава потока в исследуемом аппарате.

При подаче индикатора в нижнюю часть реактора в диапазоне расходов воздуха от 200 до 500 л/час было установлено явление недостаточно интенсивного перемешивания индикатора в пространстве между эрлифтом и стенкой аппарата, причем достигаемые результаты по степени перемешиванию потока близки к результатам полученным в первой серии опытов.

В случае непрерывного режима работы колонны при расходах воздуха 200, 300, 400 и 500 л/час имеют место аналогичные результаты в поведении индикатора в автоклаве, что выражается в увеличении различия между значениями концентрации до достижения момента времени отвечающего максимуму на кривых, а затем указанные различия уменьшаются.

При исследовании закономерностей перемешивания в каскаде реакторов, работающих в непрерывном режиме, при расходах воздуха от 300 до 500 л/час было показано, что увеличение числа ступеней приводит к усреднению концентрации индикатора в реакторах каскада.

В результате исследований была установлена имеющая место неоднородность режима перемешивания потока по всему

объему колонного аппарата. Высокие значения концентрации индикатора достигаются в верхней части автоклава. Лучшие показатели работы установки наблюдаются для каскада колонных аппаратов.

Изменение места ввода индикатора в исследуемый реактор не оказывает существенного влияния на различие в степени однородности распределения индикатора в различных зонах колонного аппарата.

Для оптимизации проводимого исследования был использован метод планирования эксперимента.

При проведении экспериментов воздух подавался в реактор двумя способами: сверху вниз и снизу вверх.

В результате исследований установлено, что с повышением расхода воздуха и диаметра эрлифта значение критерия Рейнольдса в кольцевом пространстве реактора возрастает, что приводит к более интенсивному гидродинамическому режиму. При значении диаметра эрлифта более 35 мм достигается значение критерия Рейнольдса которое соответствует переходному (промежуточному) гидродинамическому режиму.

Одновременно было установлено, что подача воздуха в направлении снизу вверх является более эффективным вариантом, так как при этом достигается более высокие значения критерия Рейнольдса.

Результаты экспериментов могут быть сгруппированы в две подгруппы: данные полученные для эрлифтов с диаметром 30 и 35 мм и эрлифтов с диаметром 40 и 50 мм.

Первая подгруппа характеризуется недостаточной гомогенизацией по всему объему реактора.

Вторая подгруппа характеризуется практически полной гомогенизацией по всему объему аппарата. При использовании эрлифта диаметром 40 мм с подачей воздуха сверху вниз (при расходах воздуха от 700 до 1000 л/ч) полная гомогенизация в реакторе не достигается.

и

При проведении экспериментов оценивалось влияние диаметра эрлифта, расхода воздуха и способов его подачи на время перемешивания.

Для исследований использовались 4 расхода воздуха (200; 400; 700; 1000 л/ч и 5 значений диаметра эрлифта ( 19; 30; 35; 45; 50 мм). В проведенных опытах было установлено, что нанмень-пгее значение времени перемешивания при подаче воздуха сверху вниз получится в интервале расхода воздуха от 400 до 700 л/ч, а при подаче воздуха снизу вверх в интервале от 300 до 600 л/ч. при применении эрлифта с диаметром от 30 до 40 мм.

С целью интенсификации процесса перемешивания в колонном автоклаве в работе были проведены эксперименты с применением эрлифтов имеющих отверстия в нижней части, а также с использованием эрлифта-диффузора с переменным по высоте сечением для варианта подачи воздуха в направлении снизу вверх.

Результаты опытов свидетельстзуют о том, что применение эрлифтов нмгющих отверстия позволяет улучшить условия перемешивания потока в аппаратах, причем его полная однородность по концентрации вводимого индикатора достигается, соответственно, за 5 и 10 мин при расходах воздуха 1500 л/час и 700 - 1000 л/час.

Более интенсивный режим перемешивания достигается при использовании эрлифта-диффузора, для которого практически полная однородность потока по всему объему реактора по концентрации вводимого индикатора имеет место в течение 2-3 мин.

Другим направлением экспериментальных исследовании являлось изучение закономерностей распределения времени пребывания элементов потока в автоклаве.

Значения дифференциальных Сф и интегральных И^) и £(1) функций распределения, а также величины среднего времени пребывания частиц в автоклаве, работающем в непрерывном режиме, определялись экспериментально с помощью импульсного сигнала, вводимого в аппарат.

Полученные экспериментальные данные были использованы для построения графиков зависимости среднего времени пребывания от расхода воздуха и диаметра эрлифта. Результаты данной серии экспериментов в целом подтвердили выводы полученные ранее по оценке влияния условий распределения воздуха на интенсивность процесса перемешивания потока в объеме автоклава.

По виду кривых функций распределения определялась структура модели потока в аппарате с использованием ЭВМ. Сопоставление экспериментальных и аналитических кривых функций распределения осуществлялось в результате представления экспериментальных данных в специальной системе координат, а также при применении специальных критериев.

Аналитическая модель расчета конструктивных и технологических параметров процесса автоклавного сернокислотного выщелачивания окисленных никелевых руд

Для описания закономерностей и расчета значений констант и параметров, входящих в уравнения, описывающие закономерности исследованного автоклавного сернокислотного процесса выщелачивания окисленных никелевых руд был использован как традиционный, так и симплексный метод, позволяющий определять значения параметров уравнений при использовании ограниченного числа экспериментальных точек, для чего применялись уравнения содержащие два или три текущие значения х^, отвечающие двум или трем значениям уь при условии, что

В работе были проведены исследования по экспериментальному определению вида кинетических кривых, описывающих закономерности процессов растворения никеля, кобальта и железа. Экспериментальные исследования проводились в

титановых автоклавах полезной емкостью 0.65 дм3. Выщелачиванию подвергались концентраты, которые по химическому и минералогическому составам соответствовали промышленным пробам.

Для расчета параметров процесса сернокислотного выщелачивания были использованы слудеющие зависимости:

1.Закономерности кинетики реакций растворения никеля и кобальта описывались с помощью следующих кинетических зависимостей:

1)уравнение описывающее закономерности кинетики гетерогенного процесса растворения твердых шарообразных частиц

Х(х ) =1- С;/С0—1 - (1-ТОМ - (1-х ¡/Х0)° (1)

где п - постоянная, зависящая от характера процесса; Т=х /т0 -относительное время, равное отношению абсолютного времени 'Е, к времени полного (или условно полного) завершения процесса с требуемой полнотой т0; С0 и С;- соответственно, содержание извлекаемого компонента в моменты времени ■с1=0 и Х{.

Уравнение (1) в симплексно-интервальной форме имеет

вид

X о ДтКйг -Э1/а с) /(1+Б 1/а с)& -1) (2)

где Дт - интервал времени; ^и Бс - соответственно, симплексы временного и концентрационного подобия.

Константы п, т„ и С0 определяются с применением зави-

симостей

орДО е Лп((8^ -О-вд.^-1))/((!5Ц -1)-8 4(^0 -1)) (3)

т:0 =Дт.(1/(1-81Л1с)+1/(8х -1) (4)

С о/ДС -30 й/(& е -1)(1 -80 п (5)

где: Бд ==Д г 1 /Д%]; &ц -х ¡+5 /% -х ¡+2 к ¿ц - симплексы временного подобия.

2)уравнение описывающее закономерности кинетики процесса выщелачивания, протекающего в диффузионном режиме

Х(% ) = 1- С¡/С0=1 - ехр (к О (б)

где к - константа; п - показатель степени, параметр являющий-

ся функцией механизма реакции и геометрии частиц; С { и С0 -соответственно концентрации целевого компонента в моменты времени О и %

Или в симплексно-критериальной форме

кА^-К^-^С^МИЬвс"1 (7)

Значения параметров п, к и С„ могут быть рассчитаны с помощью приведенных ниже зависимостей.

п = [1п(1п в а /1п в <м)]1п вдг (8)

где 8 а и 8 с) - соответственно, симплексы концентрационного подобия для интервалов времени Д*ч и Дт^ при (Бц = ^ = Б,).

3) уравнение описывающее закономерности процесса, протекающего в диффузионной области при наличии явления пассивации поверхности растворяющихся твердых частиц твердыми пленками, состоящими из реакционных продуктов взаимодействия. Для данного случая в работе была предложена модель и теоретически получено кинетическое уравнение

Х(т ) - 1 - С ¡/С0 = 1 - ехр[-кх/(т0. т)] = 1 - ехр[-к Т/(1-Т>] (9) где Т=г/то - безразмерное время процесса растворения или выщелачивания.

В случае, когда время то» % разность го - % *> ц, тогда зависимость (9) преобразуется к виду

Х(т:) = 1 - ехр[-кс/(то. г)] *»1 - ехр[-к(г/г0)] - 1 - ехр(-к'г ) следовательно, предложенная математическая модель совпадает при данных условиях с моделью применяемой в технической литературе для описания кинетики процесса реакции первого порядка.

С другой стороны разлагая кинетическую функцию в бесконечный ряд Маклорена и ограничиваясь, соответственно, первыми двумя, тремя, четырьмя и т.д. членами ряда, можно показать, что с большой степенью точности (при ^ » найденная кинетическая функция совпадает с видом кинетической

функции, применяемой для описания закономерностей гетерогенного процесса растворения -твердых частиц (1) или (б).

Значения констант к и та могут быть определены графически в системе координат У— 1/1п(Со /С) = (Ч5 /к) (1/ г) - 1/ к = А (1/ -с) - В (где А=1о /к и В= 1/ к - константы) или при применении интервально-симплексного метода по уравнению хо =[Дг1п8 с'1 Ах2 1п2 Э с -4(1п8 С'1 - Дт к) (Д*1 Б г /( ^ -I)3 ЬЗс"1 ] / 2(1п8с"'- Дхк) (10)

Таким образом, уравнения (1) и (6), применяемые для расчета величины кинетики процесса, являются частными случаями предложенного уравнения, которое при определенных, частных условия, становится близким с ним по форме.

Зависимость (9) дает возможность лучше описывать вид экспериментальных графиков зависимости Х(т ), а также рассчитывать величину полного или условно полного времени завершения процесса выщелачивания %

2. Для описания закономерностей необратимых последовательных реакций процесса растворения и гидролитического осаждения железа были использованы кинетические уравнения

сЮа/сЬ^-крС« (11)

¿СрА^крСр-кЛ (12)

ас0с/ск- коССос (13)

Откуда уравнение для определения остаточной концентрации железа в концентрате в процессе выщелачивания имеет вид

Си/С0=ехр(-крл) (14)

Концентрация железа в растворе рассчитывалась по формуле

Ср = Сак?{[ехр(-крг)]/(ксс - Ц) - [ехр^к^)]^ - М), (15) а концентрация гидратированного железа определялась по уравнению

Сос=С0Ц,{1+[кое/(квс- Ц,)]ехр(-кр1;)]-[кр/(кр - кос)]ехр(-кест)1> (16) где кос - Ц, -соответственно, константы скорости реакций осаж-

дення и растворения железа

При описании закономерностей кинетики процесса на каждой стадии уравнением реакции первого порядка, его симплексная форма имеет вид

: 1 Ь(1/Зс)=4£1.ДХ (17)

или ' '

АС /Со^^-вс1«5^ (18)

Значения констант 1с1 и С0 определяются с помощью уравнения

Д С / Ди=С 0.к ^сМ^Ч л> - Бс 1/(5х'1>)Лп(1/8с) (19) Для определения порядка реакции при использовании экспериментальных данных применялись уравнения

М«(т-1).кш.С0в"1. ¿¿КЬБс г с -1) (20)

или для двух любых интервалов времени Д-ц и Д^, при выполнении условия Б а =«5 ^

ш^1+(1Лп8с).Ь{[8(к.(^-1)-(^-1)И8(к -1)]} (21)

3. Для описания зависимости константы скорости реакции от температуры было использовано уравнение, полученное при применении теории столкновений, с помощью которого определялись значения величины энергии активации

К; /К« =Т ш1ехр(-ЕЖ.Т 0 (22)

где К; и К о - константы скорости реакции для температур Т; и Т0; Е - энергия активации; В. - газовая постоянная; ш - показатель степени.

В частном случае при ш=0 зависимость (22) преобразуется к виду (уравнение Арреннуса).

В симплексной форме уравнение (22) имеет вид

Д Т=(ЕЛ1Х81 х.ьад"11 (23)

откуда величину Е можно рассчитать при применении зависимости

Е=Я. Д Т.Эт.Ь^. Бт"® /(Эх -1) 2 (24)

4. Для описания закономерностей распределения времени пребывания элементов потока в автоклаве, на основании экспериментальных данных по изучению вида кривых функций

отклика системы на оказываемое возмущение по концентрации вводимого в аппарат индикатора, была предложена математическая модель учитывающая наличие циркулирующего потока в объеме аппарата и теоретическим путем получена функция распределения

Р(0 = 1-[1-(1-С)г],*,-р> (25)

где С - постоянная, являющаяся характеристикой циркуляционного режима в аппарате.

Предложенная модель занимает промежуточное положение между моделями аппаратов идеального перемешивания непрерывного и периодического действия.

Для определения параметра С могут быть использованы графоаналитические или аналитические способы. В первом случае экспериментальные данные представляют в системе координат !п [<1(п/п.;)] ~ <р[1п(п/п$)] или при применении уравнения в симплексной форме

01+ [!п(Зт-' - 1)]Лп8с (26)

Приведенные выше интервальные характеристики и сим-плексно-критернальные уравнения имеют универсальный характер в связи с тем, что величина АС численно равна, с одной стороны - коэффициенту эффективности, а с другой стороны - движущей силе процесса.

Величины Д С и Дт могут принимать как бесконечно малые, так и относительно большие значения, вследствие чего при Дг=0 отношение ДС/Дг =ч!С/Ут;, а при Дъ»0 это отношение имеет вид АС/М, причем его предельное значение равно, например, ДС/Дтг^СсДо (при Дъ=тах). Таким образом, с помощью показателей ДС/Дг или ДС.Дт; можно дать объективную оценку эффективности протекания исследуемого процесса как на микро, так и на макроуровне (в тех случаях, когда процесс описывается как дифференциальными, так и интегральными зависимостями).

Приведенные выше уравнения в традиционной и симплексной форме были использованы для описания закономерностей и расчета значений оптимальных параметров проведения

автоклавного сернокислотного процесса выщелачивания окисленных никелевых руд, а также для проведения оценки эффективности использования рабочего объема аппарата, выбора оптимального времени пребывания частиц и параметров работы установки.

В результате проведенного исследования были предложены уравнения» которые были применены для построения диаграмм -К- % отвечающих условиям оптимального использования рабочего объема Ро аппарата.

Анализ полученных зависимостей показывает, что определяющее влияние на эти величины (при заданных оптимальных параметрах ведения химического процесса, таких как температура, давление, рН и другие) оказывают закономерности распределения времени пребывания элементов потока в аппаратах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Изучены закономерности кинетики автоклавного сернокислотного выщелачивания окисленных никелевых руд и предложены математические зависимости для описания закономерностей кинетики исследованного процесса.

2. На модельной установке проведены экспериментальные исследования по оценке влияния конструкции и диаметра эрлифта, расхода и способа подачи воздуха на гидродинамический режим работы вертикального автоклава.

3. В результате выполненных экспериментов были даны рекомендации по усовершенствованию конструкции эрлифта и его оптимальным размерам. Предложен способ подачи паровоздушной смеси в автоклав.

4. Определен вид экспериментальных функций распределения времени пребывания элементов потока в вертикальном автоклаве и дана оценка влияния конструкции аппарата на величину среднего времени пребывания элементов потока и структуру потока в исследуемом аппарате.

5. Предложена модель вертикального автоклава с циркулирующим потоком. Сравнение теоретических и экспериментальных кривых функций распределения времени пребывания элементов потока подтвердило возможность применения разработанной модели для описания структуры потока в исследуемом автоклаве.

6. Рассмотрена возможность применения симплексного метода для вывода уравнений в симплексной форме, описывающих закономерности процесса сернокислотного выщелачивания окисленных никелевых руд, проводимого в вертикальных автоклавах.

7. Осуществлена оценка эффективности работы вертикальных колонных автоклавов, применяемых для проведения непрерывных процессов выщелачивания.

8. На основании экспериментальных данных, полученных при исследовании работы модельной установки и теоретических исследований, выполненных с помощью предложенной математической модели процесса, рекомендована усовершенствованная конструкция и оптимальные значения параметров работы вертикальных колонных автоклавов, применяемых для реализации процесса сернокислотного выщелачивания окисленных никелевых

руя-

По материалам диссертации опубликованы следующие работы;

1. Mora Cervantes L.R., Fernandez Maresma E. Sobre la lixiviación acida de residuos solidos de la lixiviación alcalina de minerales lateriticos. // 1-er Seminario Internacional Sobre Tecnología de Lixiviación Acida de Minerales Lateriticos. Cuba, Moa. 10-17 Nov. 1991.

2. Mora Cervantes L.R., Fernandez Maresma E. Estudio preliminar de la lixiviación acida de residuos solidos de la lixiviación alcalina de minerales lateriticos. // Revista Minería y Geología. Cuba, Moa, ISMM. 1992. V. 1, № 1.

3. Mora Cervantes L.R., Rodriguez Gamboa J. Algunas consideraciones sobre el proceso de agitación en la lixiviación acida. // 1-ra Conferencia Internacional de Minería Geología y Metal. Cuba. Moa, 26-30 Oct. 1993.

4. Мора Сервантес Л.Р., Худяков В.М., Хайдов В.В., Пономарев А. А., Белоглазов И.Н., Родрнгес ХИ. И В сб. тр. Международного симозиума Топливо энергетические ресурсы России и других стран СНГ. Энергосберегающие и экологические чистые технологии переработки минерального сырья в цветной металлургии. Россия, Санкт-Петербург, 1995, 24-26 Апреля. 1995.

5. Мора Сервантес JI.P., Белоглазов И.Н., Сония Герреро, ХосефинаРодригес, ЖмаринЕ.Е., Родригес Х.И. Изучение факторов, влияющих на показатели процесса аммиачно-карбонатного выщелачивания смешанных руд в промышленных условиях. И Цветные металлы. 1995. № 8.

6. Мора Сервантес Л.Р., Белоглазов И.Н., Родригес Х.И. Повышение эффективности использования рабочего объема установок, применяемых для очистки сточных вод. // В сб. тр. 1-ой Международной конференции Экология и развитие Северо-Запада. Россия, Санкт-Петербург, 1995,4-6 октября.

7. Мора Сервантес Л. Р., Белоглазов ИЛ., Южанинов И.А., Гамбоа Х.Р., Бондарчук А.М. Сернокислотное выщелачивание латеритовых руд и его влияние на окружающую среду. // В сб. тр. 1-ой Международной конференции Экология и развитие Северо-Запада. Россия, Санкт-Петербург, 1995, 4-6 октября.

8. Мора Сервантес Л. Р., Белоглазов И.Н., Родригес Х.И. Проблемы формирования информационного банка данных использования химико-металлургического оборудования. // В сб. тр. 1-го Международного форума информатизации. Всемирный конгресс IPTS-95. Москва-Санкт-Петербург, 1995.

9. Мора Сервантес Л.Р., Белоглазов И.Н. Изучение закономерностей перемешивания потока в колонных аппаратах с аэрлифтом. // В сб. тр. Полезные ископаемые России и их освоение. Россия, Санкт-Петербург, 1995,24-25 апреля.

10. Мора Сервантес JI.P., Белоглазое И.Н. Изучение закономерностей перемешивания потока в колонных аппаратах с аэр-лифтом. // В сб.тр. 2-го Международного симпозиума Проблемы комплексного использования руд. Россия, Санкт-Петербург. 1996,19-24 мая.

11. Мора Сервантес JI.P., Белоглазое И.Н., Климентенок Г.Г. Симплексный метод расчета констант уравнений кинетики химических реакций. // В сб. тр. 2-го Международного симпозиума Проблемы комплексного использования руд. Россия, Санкт-Петербург, 1996,19-24 мая.

12. Мора Сервантес JI.P., Белоглазов И.Н. Родригес Х.И., Жмарин Е.Е. Применение симплексно-интервального метода для расчета непрерывного процесса растворения. // В сб. тр. 2-го Международного симпозиума Проблемы комплексного использования руд. Россия, Санкт-Петербург, 1996, 19-24 мая.

13. Мора Сервантес Л.Р., Жмарин Е.Е., Белоглазов И.Н. Повышение эффективности сернокислотной технологии переработки окисленных никелевых руд. // В сб. тр. 4-го Международного Форума Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ. Россия, Санкт-Петербург, 1996, 29 окт. - 02 нояб.

14. Мора Сервантес JI.P., Белоглазов И.Н., Жмарин EJE., Климентенок ГХ. Метод повышения использования ресурсов парка технологического оборудования, применяемого для реализации металлургических процессов. // В сб. тр. 4-го Международного Форума Минерально-сырьевые ресурсы стран СНГ. Россия, Санкт-Петербург, 1996, 29 октября - 2 ноября.

15. Mora Cervantes L.R., Marino Perez A., Chang Cardona A. Calculo de Equipos y Procesos de la Industria Metalúrgica. Cuba, Moa, Instituto Superior Minero-Metalúrgico, 1991. 350 p.

16. Родригес Домингес Х.И., Мора Сервантес JI.Р., Белоглазов И.Н., Бондарчук А.М., Жмарин ЕЛ., Воробьев А.Г., Хабаши Ф. Проблемы и перспективы развития минерально-сырьевой промышленности Республики Куба. Цветные металлы. //1996, №2.

17. Мора Сервантес Л.Р., Фернандес Марссма Э., Бело-глазов И.Н. Изучение закономерностей двухстадиального выщелачивания латеритовых руд. // Цветные металлы. 1997. № 3.

РИП СПГГИ. 26.03.97. 3.110. т. 90 экз.

199026 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2