Металлургическая гидроаппаратура: Конспект лекций (Выщелачивание в гидрометаллургии. Аппараты и схемы для разделения суспензий), страница 4

Q = 47,2 D²yKhnr_н ^,

где:    Q - производительность по cпеку, т/ч;

D - внутренний диаметр аппарата, м;

h - шаг винтовом спирали, м;

n - скорость вращения, об/мин;

r_н - насыпная плотность материала, т/м³;

K- коэффициент транспортной способности аппарата;

y- коэффициент заполнения частого аппарата твердым материалом.

 Степень заполнения выщелачивателя твердым  материалом в процесс работы снижается против теоретической  величины  y  вследствие расположения материала в витках под углом естественного откоса, пересыпания материала из витка в виток через переточные отверстия и за счет полок. Поэтому  в формулу производительности введен коэффициент сни­жения транспортной способности аппарата K, который, по данным прак­тики, равен  0,75-0,80.

Продолжительность выщелачивания твердого материала в трубчатом аппарате определяется по формуле:

где: t - продолжительность выщелачивания, час;

L - длина аппарата,  заполненная материалом, м;

h - шаг спирали, м:

n - число оборотов в минуту.

Выбор основных конструктивных параметров трубчатого выщелачивания должен производиться на основании взаимосвязи их с кинетикой процесса выщелачивания, разрушением и выносом твердой  фазы из аппарата с раствором.

Вертикальный выщелачиватель, в отличие от трубчатого, представляет собой аппарат для непрерывного проточного выщелачивания сыпучих по­ристых материалов в плотном движущемся слое.  С точки зрения выщелачивания, движение материала мало сказывается на интенсификации процесса, т.е. агитационная составляющая в нем выражена гораздо меньше, чем в трубчатом. На рис.4 представлена принципиальная схема вертикального выщелачивателя  производительностью по спеку до 20 т/час. Аппарат состоит  из следующих основных узлов: бункера для твердого сыпучего материала, питателя, вертикальной трубы для выщелачивания, секторного разгружателя шлама и гидравлической системы подачи в выщелачиватель го­рячей и  холодной воды или другого растворителя. Вертикальная труба имеет переменное по высоте сечение и состоит из нескольких цилиндри­ческих участков различных  диаметров, соединенных усеченными конусами. Этим обеспечивается увеличение скорости восходящего потока по мере по­вышения концентрации раствора.

По высоте аппарата предусмотрена организация поперечных перекачек, обеспечивающих выравнивание концентрации раствора по сечению. Для регулирования температурного режима установлена наружная водяная рубашка. Горячая вода для выщелачивания закачивается через патрубок под конус, чем обеспечивается равномерный вход жидкости по сечению.

Гидравлический затвор в зоне выгрузки шлама из аппарата обеспечи­вается при закачке холодной воды под вспомогательный конус, располо­женный ниже конуса, под который подается горячая вода (см. рис.4). Регу­лирование гидравлического режима осуществляется изменением подачи хо­лодной воды  по разнице температур воды, отходящей через узел разгрузки, и воды в промежуточной зоне между конусами. Шлам выгружается из аппарата с помощью секторного разгружателя.

Устойчивость гидравлического режима аппарата является основой стабильности его работы. Эта проблема решается увеличением скорости движения раствора в некоторых частях аппарата за счет изменения формы и размеров внутренней его конструкции, чему способствует установка в цилиндрической части и на границах участков выщелачивателя усеченных конусов, сужений, а также перекачка растворов.

Вертикальный выщелачиватель обеспечивает получение крепких и относительно чистых по твердой взвеси растворов. Так при выщелачивании бокситового спека был получен алюминатный раствор    150 г/л Al₂O₃ высоким извлечением полезных компонентов из опека (86-88 % Al₂O₃ и 90-93% Na₂O. На основании данных эксплуатации опытных образцов вер­тикального выщелачивателя производительность его по спеку может быть рассчитана по формуле:

где:   Q - производительность по спеку, т/ч;

D - средний диаметр аппарата, м;

H - рабочая высота аппарата, м;

r_н - насыпная плотность опека; т/м³;

          t -  продолжительность выщелачивания, ч.