Введение к работе
Актуальность темы.
Завод Р. Р. Латоур в г. Никаро перерабатывает смесь лимонитовой и серпентиновой руды в отношении 3:1. Общее извлечение никеля и кобальта из руды по технологической схеме завода достигает соответственно 75-78% и 15-20%.
Анализ показателей завода им. Рене Рамос Латоур в городе Никаро показал, что действующая технология имеет следующие недостатки: имеет место относительно низкий уровень комплексного использования минерального сырья; недостаточно высока степень восстановления оксидов никеля и кобальта при действующих условиях восстановления смеси лимонитовой и серпентинитовой руд; имеет место загрязнение окружающей среды пылью из сушильных и восстановительных цехов; имеет место относительно низкое извлечение никеля и кобальта при аммиач-но-карбонатном выщелачивании независимо от условий восстановления, которое определяется несовершенством конструкции работающих турбоаэраторов, недостаточно высокой степенью аэрации пульпы, низкой растворимостью двухвалентного кобальта в аммиачно-карбонатном растворе проектного состава, повышенным со осаждением кобальта с оксидами и гидрооксидами железа, осаждающимися на первой стадии выщелачивания. Следует также отметить, что аппаратура передела выщелачивания физически и морально устарела.
Из сказанного выше следует актуальный характер проведения исследований, направленных на дальнейшее совершенствование технологии и конструктивного оформления процесса аммично-карбоантного выщелачивания окисленных никелевых руд.
Выполненная диссертация работа является составной частью комплексных исследований проводимых Высшим
горно-металлургическим институтом (г.Моа, Куба), по теме
усовершенствования технологии аммиачно-карбонатного
выщелачивания окисленных никелевых руд Республики Ку
ба, в которой также принимает участие завод Р. Р. Латоур в
г. Никаро, завод имени Эрнесто Че Гевара и Центр исследо
ваний латеритовых руд в г. Моа, а также договора о взаим
ном сотрудничестве между Высшим горно
металлургическим институтом (г.Моа, Куба),
"Объединением никель" (г.Моа, Куба) и Санкт-
Петербургским государственным горным институтом
(техническим университетом) (г. Санкт-Петербург, Россия).
Задачи исследования. Основными задачами исследования являлось дальнейшее совершенствование конструкции реакторов, применяемых для аммиачно-карбонатного выщелачивания окисленных никелевых руд, а также методов математического описания основных закономерностей этого процесса.
Для решения поставленных задач необходимо:
создать и опробывать модель турбоаэратора с целью получения информации для совершенствования конструкции промышленного аппарата;
исследовать влияние конструкций мешалок, режима перемешивания и конструкции аппарата на время перемешивания потока в объеме реактора;
исследовать влияние конструкций мешалок, режимов перемешивания на закономерности распределения времени пребывания элементов потока в реакторе;
разработать зависимости для описания закономерностей времени пребывания элементов потока в исследуемом реакторе со сложной структурой потока с учетом явления запаздывания частиц при прохождении каскада промышленных аппаратов
разработать систему уравнений для расчета параметров работы реактора, применяемого для проведения процес-
сов растворения и выщелачивания при использовании симплексно-интервального метода; провести оценку эффективности работы реакторов, применяемых для проведения процесса аммиачно-карбонатного выщелачивания.
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 теории математического и физического моделирования, а также системного анализа процессов. Правильность полученных выводов и уравнений проверена сопоставлением теоретических результатов с данными укрупненно-лабораторного эксперимента и показателями работы действующих промышленных реакторов выщелачивания. Для проведения анализа и расчета параметров работы оборудования использовались цифровые вычислительные машины.
Научная новизна работы.
На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований в работе были получены следующие результаты:
предложены модели для определения величины
предельного времени перемешивания элементов в объеме
реактора и описания закономерностей процессов перемеши
вания и времени пребывания элементов потока в реакторе
со сложной структурой потока в отстутствии и при наличии
запаздывания при прохождении потоком каскада промыш
ленных аппаратов, применяемых для проведения аммиачно-
карбоантного выщелачивания окисленной никелевой руды;
аналитическим путем получены симплексно-крите-
риальные уравнения, описывающие закономерности прове
дения процесса выщелачивания осуществляемого в аппара
тах непрерывного действия, позволяющие существенным
образом сократить и упростить процедуру расчетов параметров и констант, входящих в эти зависимости;
предложены зависимости и произведена оценка эф
фективности работы реактора выщелачивания, а также да
ны рекомендации по совершенствованию конструктивных
элементов турбоаэраторов.
Практическая значимость работы. На основании проведенных исследований были сделаны следующие практические рекомендации:
предложено оптимальное конструктивное оформление узла перемешивания и диспергирования воздуха для реактора выщелачивания, которые рекомендованы для реализации на заводе Рене Рамос Латоур в г. Никаро;
разработаны симплексно-критериальные зависимости позволяющие упростить и ускорить процедуру расчета параметров и констант, входящих в зависимости, описывающие закономерности процесса аммиачно-карбонат-ного выщелачивания.
Положения, выносимые на защиту.
Совершенствование технологических параметров и аппаратурного оформления исследуемых процессов на основании использования закономерностей перемешивания и времени пребывания элементов потока в реакторах, применяемых для проведения аммиачно-карбонатного выщалачи-вания окисленных никелевьіх руд;
Аналитическая модель расчета конструктивных и технологических параметров процесса аммиачно-карбонатного выщелачивания окисленных никелевых руд
Апробация и публикации. По теме диссертации опубликовано 26 печатных работ.
Результаты работы докладывались на 12 российских и международных конференциях: Юбилейной конференции, посвященной 60-летию становления отечественной
никелевой промышленности "Уфалей - родина российского никеля" Челябинск, 1993; Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная информатика" РИ-93, 11-14 мая, 1993, Санкт-Петербург; Международной конференции "Новые направления в минеральных процессах" Университет Лауренции, Онтарио, Канада, 6-8 июня, 1994; Европейском международном конгрессе "Инженерная химия и биотехнология" АХЕМА-94, Франкфурт на Майне, Германия, 5-11 нюня, 1994; Международном форуме информатизации, Москва, 25-28 ноября, 1993; 1-ом Международном симпозиуме "Проблемы комплексного использования руд", СПГГИ ТУ, Санкт-Петербург, 14-20 мая, 1994 г.; Международном симпозиуме "Топливноэнергетические ресурсы России и других стран СНГ" СПГГИ ТУ, Санкт-Петербург 24-26 апреля 1995; 1-ой Международной конференции "Экология и развитие Северо-Запада", Санкт-Петербург, 4-6 октября, 1995; Международном форуме информатизации. Всемирный конгресс IPTS-95.; Межународ-ном семинаре "Горно-металургическая промышленность Республики Кубы (проблемы, технологии и инвестиции)", 27 марта- 2 апреля 1996 г.; Конференции "Полезные ископаемые России и их освоение.", СПГГИ ТУ, Санкт-Петербург, 24-25 апреля 1996; 2-ом Международном симпозиуме "Проблемы комплексного использования руд", СПГГИ ТУ, Санкт-Петербург, 19-24 мая, 1996 г.
Объем и структура диссертации.