Металлургическая гидроаппаратура: Конспект лекций (Выщелачивание в гидрометаллургии. Аппараты и схемы для разделения суспензий), страница 9

где: С_о - начальная концентрация растворенного вещества;  С_n -кон­центрация насыщения растворяемого вещества;  F - удельная поверх­ность растворяемого вещества (поверхность, отнесенная к единице мас­сы);  n - число оборотов мешалки; d - определяющая геометрическая характеристика мешалки.

Растворение вещества является  неустановившимся процессом, который  характеризуется при моделировании критериемгомохронности. В данном случае критерий гомохронности равен произведению времени растворения на число оборотов мешалки:

Но_м = t^.n

В то же время произведение  t^.n выражает эффективность ме­ханической мешалки, т.к. чем меньше   t  при том же n, тем  более эффективна мешалка.

Экспериментально было установлено, что для различных веществ как моно- так и полидисперсного состава с различной поверхностью, при одной и той же начальной концентрации можно пользоваться следующим  уравнением для определения времени процесса растворения в ме­шалках различной формы и размеров:

где:  К_м - коэффициент формы мешалок.

Значения коэффициента формы мешалки для некоторых механических мешалок приведены в табл.1

Таблица 1

Значения коэффициента формы мешалки

Тип мешалки	Коэффициент Км
Лопастная Пропеллерная трехлопастная Дисковая четырехлопастная Турбинная открытого типа	1,10-1,22 1 0,76-0,92 0,69-0,90

Следует отметить, что Н_о  для сосудов без отражательных перегородок равен 110, а для сосудов, имеющих отражательные пере­городки - 80 (отклонение составляет ±10%).

Таким образом критерии гомохронности - величина постоянная и универсальна для мешалок, работающих в режиме  развитой турбу­лентности при Re ³4,5^.10⁴. Следовательно, в ряде случаев можно найти время растворения в зависимости от конструкции меша­лок.

Пневматическое и  пневмомеханическое перемешивание  применяется в гидрометаллургии очень широко. Пневматические мешалки или смесители бывают двух видов: аппараты с перемешиванием при помощи барботажа и аппараты, снабженные аэролифтными устройствами.

Барботажное перемешивание применяется для реакторов малой и средней емкости. Наиболее простым аппаратом этого типа является емкость, в которую опущена труба с отверстиями для выхода газа. Для более равномерного перемешивания на дно реактора укладываются барботеры - горизонтальные трубы или кольцо с мелкими отверстиями. Барботаж может осуществляться воздухом, реакционным или инертным газом; в случае необходимости нагрева при перемешивании применяется пар. Газ или пар выходит из отверстий барботера, пробулькивает через жидкость, производя перемешивание. Диаметр отверстий барботер обычно принимается в пределах 3-6 мм. Для лучшего перемешивания и уменьшения потерь напора отверстия в трубах располагают по винтовой линии.

Более совершенной конструкцией  является установка, состоящая из реактора с коническим или параболическим днищем, в котором уста­новлен барботер типа колокола с зазубренными краями для дробления воздуха или газа на мелкие пузырьки.

Барботеры бывают различной формы. Барботажное перемешивание целесообразно применять в тех случаях, когда одним из реагентов в процессе является газ или пар, а также для перемешивания сред с большой химической активностью, в которых механические мешалки быстро разрушаются.

Аэролифтное перемешивание эффективно применять в емкостях большого объема, одновременно с аэролифтным  перекачиванием пульпы. Пе­ремешивание в подобных аппаратах осуществляется путем циркуляции пульпы за счет сжатого воздуха, который подается в центральную трубу. Пульпа, смешиваясь с воздухом, образует газо-пульповую смесь с удельным весом значительно меньшим, чем у пульпы, и, в силу этого, смесь поднимается по межтрубному пространству и выливается  в верхней части аппарата.

В аппаратах с переменным уровнем пульпы целесообразно уста­навливать секционные аэролифты, у которых вместо наружной трубы установлены секции. В случае снижения уровня пульпы, подъем газо-пульповой смеси  осуществляется только на высоту секции, выступающей из пульпы, что позволяет снизить расход электроэнергии, который весьма значителен при пневматическом перемешивании. Аэролифтное перемешивание очень широко применяется в аппаратах большой емкости