Введение к работе
Актуальность темы. Окисленные никелевые руды на Кубе перерабатываются по аммачно-карбонатной и сернокислотной схемам.
Анализ показателей завода имени Педро Сотто 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 Высшим 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. Моа, а также в рамках договора о взаимном сотрудничестве между Высшим горнометаллургическим институтом (г. Моа, Куба), "Объединением никель" (г. Моа, 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 н 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 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;
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 эффек
тивности работы автоклава, а также даны рекомендации по со
вершенствованию 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. Моа.
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 и 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 brtemacional Sobre Tecnologia de Lixiviacion Acida de Minerales Lateriticos, Cuba, Moa, 10-17 Nov. 1991; l-ra Conferencia brtemacional de Mineria Geologia у 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; 4-ом 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