Металлургическая гидроаппаратура: Конспект лекций (Выщелачивание в гидрометаллургии. Аппараты и схемы для разделения суспензий), страница 11

Этот тип автоклавов имеет следующие недостатки:

а) острый пар, конденсируясь в автоклавной пульпе, разбавляет последнюю, что части приводит к уменьшению скорости процесса выщелачивания из-за  снижения концентрации растворов;

б) требует применения пара более высоких параметров.

Автоклавы изготовляются различных размеров. Например, для выще­лачивания бокситов применяют автоклавы, обогреваемые острым паром и соединенные в батареи  непрерывного действия.

Высота автоклава 7,23-13,5 м.

Диаметр автоклава   2,5 - 1,6 м.

Число автоклавов в батарее 8-10 шт.

Батарея может работать под давлением до 25 атм.

В США устанавливают горизонтальные автоклавы с мешалками пе­риодического действия.

На глиноземных заводах Венгрии и Германии установлены верти­кальные автоклавы периодического действия  с мешалкой и обогревом через змеевик.

Следует отметить, что автоклавы для сравнительно невысоких дав­лений и, если необходимо, то с  защитой ой действия  кислот, изготов­ляются емкостью до  350 м³ при максимальном давлении 5-10 атм.

Расчет производительности автоклава

Производительность периодически  работающего автоклава рассчитывается по формуле:

где:Q_n - производительность, м³/час пульпы;

V - рабочий объем автоклава, м³;

a₁, a₂, a₃, a₄ - соответственно  продолжительность заг­рузки, подогрева, выдержки пульпы для нужной степени выщелачивания, разгрузки, часы$

h - коэффициент использования автоклава, равный , где t - количество часов, положенное на ремонт и на технический осмотр, и равный примерно 0,85-0,9.

Производительность непрерывно действующей  автоклавной уста­новки может быть получена по формуле:

где Q -производительность, м³/чаc пульпы;   

V - рабочий объем всех автоклавов, соединенных в батарею, м³;  

а - продолжительность выдержки пульпы для нужном степени выщелачивания, час; 

h-  коэффи­циент использования автоклавной батареи   0,9-0,95.

Расход пара на нагрев и перемешивание при автоклавном выщелачивании  может быть рассчитан исходя из следующего: при нагревании пульпы  острым паром одновременно с нагревом происходит перемешива­ние пульпы за счет всплывания пузырьков пара через толщу пульпы.

Расход "острого"  пара определяется из уравнения теплового баланса.

Если обозначим:  Р - количество нагреваемой пульпы ,кг: С - ее теплоемкость = с1 + сII + сIII ... = сумма теплоемкости отдельных компо­нентов, входящих в состав пульпы, ккал-кг , t_н -  начальная темпера­тура пульпы. С; t_к – конечная температура пульпы ,С;  D - расход греющего пара, кг; l - теплосодержание греющего пара. ккал/кг; Q_n - потери тепла аппаратом, мешалкой или автоклавом, или автоклавной установкой в окружающую среду, ккал/час;   t - продолжительность нагрева, час.

Тогда уравнение теплового баланса:

Dl + PCt_н = Dt_k + PCt_k + tQ_n

Расход пара:

Расход "глухого" пара в случае обогрева аппарата (мешалки, ав­токлава со змеевиком или установкой, состоящей из нескольких аппа­ратов) определяется так же из уравнения теплового баланса и равняется

где q - температура конденсата, С.

При расчете потерь тепла в окружающую среду следует материал и толщину изоляции выбирать с таким расчетом, чтобы температура наружной поверхности теплоизоляции не превышала 40-60^о. Обычно теплоизоляция задерживает 75-35% тепла, теряемого неизолированной  поверхностью.

Проверочный расчет аппарата на прочность осуществляется следую­щим образом: толщина стенки автоклава S  определяется по формуле:

, см

где:  Р - давление внутри автоклава, кг/см³; D - внутренний диаметр автоклава, см;   K- необходимый запас прочности -4,25;  R – предел прочности материала автоклава для ст.=3800 кг/см²; j -коэффициент прочности сварного шва -0,85;  0,1  - прибавка  на коррозию.

Толщина днища  определяется по формуле:

, см

где:  D_н -наружный диаметр  автоклава, см: Y - коэффициент перенапряже­ния, зависящий от  отношения Н/D_н  (см.табл.2); Н - высота днища, которая должна быть не меньше 0,2D.

Таблица 2

Значение коэффициента перенапряжения