Перфильева Н.С. Расчеты процессов и технологических схем в металлургии благородных металлов

Подождите немного. Документ загружается.

Имея в виду, что конической части колонны

кон

Н =0,5·D·tg б,а общий объём

колонны:

раб

аппар

=(р/4)·DІ([

кон

НН − ]+

кон

Находим её диаметр по уравнению:

( )

απ tgDН

раб

аппар

−⋅

⋅

;

( )

455,2314,3

2,4512

tg−⋅

⋅

=2,95 м

Рабочая высота колонны: Н

=2,5·D; Н

=7,38 м.

Геометрическую высоту колонны конструктивно принимаем выше

примерно на 1 м, чем рабочую высоту чана:

=Н

+1; Н

=8,4 м.

6.2.2 Расчёт аппаратов сорбционного цианирования

Цель расчёта сорбционных установок чаще всего состоит в определении

типа и реального числа аппаратов, обеспечивающих требуемую

производительность установки по пульпе.

В общем случае при расчёте сорбционных процессов необходимое число

аппаратов может быть принято равным числу теоретических ступеней. Но,

применительно к расчёту сорбционного процесса, осуществляемого в каскаде

аппаратов с перемешиванием, данный метод не применим, так как сорбент и

раствор, выходящие из аппарата, далеки от равновесия. Известные методики

расчёта числа реальных аппаратов в сорбционном каскаде отличаются

сложностью и мало пригодны для случаев сорбционного выщелачивания

золота в цианистом растворе, вследствие относительно малого количества

смолы в потоке и небольшой величины её проскока. В связи с этим число

аппаратов часто находят как число теоретических ступеней, отнесённое к

коэффициенту полезного действия аппарата:

N = , (6.9)

где N-число сорбционных аппаратов в каскаде;

n -число теоретических ступеней сорбции;

-коэффициент полезного действия сорбционного аппарата.

Как следует из выражения (6.9), число сорбционных аппаратов в каскаде

зависит от типа аппарата и степени приближения процесса в нём к

теоретической ступени сорбции. Так, при использовании сорбционных

пачуков каждый аппарат соответствует 0,3-0,5 теоретических ступеней, т.е.

пачука

η =0,3-0,5. В случае пульсационных колонн с насадками КРИМЗ один

аппарат соответствует 0,7-0,8 теоретической ступени. Тогда, например, при

n =4 число сорбционных пачуков в каскаде при

пачука

η =0,35 составит

..кп

N =4/0,35=12, а число пульсационных колонн с насадками КРИМЗ при

..кп

η =0,8 будет равно

..кп

N =

8,0

=5.

Число аппаратов типа сорбционных пачуков в каскаде сорбционного

выщелачивания можно также определить по эмпирической формуле:

(

)

СC

коннач

/lg

= , (6.10)

где m-коэффициент снижения концентраций золота в растворе

при прохождении пульпы через один аппарат сорбции.

Для пачуков m=1,5-2,0.

Формулой (6.10) можно воспользоваться и при расчёте числа

пульсационных колонн в сорбционном каскаде, но для этого необходимо по

данным испытаний знать величину "m".

Необходимый объём аппаратов сорбции при известном их количестве

определяют исходя из часового объёма пульпы (

) и продолжительности

сорбции (

.сорбц

Сначала определяют суммарный рабочий объём аппаратов сорбции:

. сорбц

раб

аппар

VV τ⋅=∑

, м

. (6.11)

Общий объём аппаратов сорбции с учётом их заполнения пульпой на 80-

85% составит:

kVV

раб

аппараппар

∑=∑

, (6.12)

где

- коэффициент заполнения аппарата, равный 0,8-0,85.

Исходя из необходимого общего объёма аппаратов, а также рассчитанных

ранее числа теоретических ступеней сорбции и реального числа аппаратов

(N), находят полный объём одного аппарата:

аппар

∑

, (6.13)

Рабочий объём одного аппарата:

раб

аппар

раб

∑

= (6.14)

По каталогам выбирают пачуки или пульсколонны сорбционного

выщелачивания заданного объёма. Основные типоразмеры сорбционных

пачуков, установленных на действующих золотоизвлекательных фабриках

приведены в табл. 6.3 пачуков с близким к расчётным объёмом, их основные

геометрические размеры рассчитывают [3].

Пример. Определить число пачуков для для сорбционного цианирования

золотосодержащей руды с использованием смолы АМ-2Б при следующих

исходных данных: суточная производительность передела по руде-1500

т/сут; отношение Ж:Т при цианировании 1:1; продолжительность

сорбционного выщелачивания-12 ч; содержание золота в растворе,

поступающим на сорбцию-5,8 мг/л; остаточное содержание золота в растворе

после сорбции-0,02 мг/л.

Число пачуков для сорбционного цианирования находим по уравнению 6.10

(

)

7,1lg

02,0/8,5lg

==N .

По формуле 6.1 определим суточный объём пульпы, поступающий на

передел:

( )

222211

7,2

1500

=+=

сут

пульпы

V м

/сут.

Часовой поток пульпы составит:

сут

пулпы

V =

;

6,92

2222

/ч.

Суммарный рабочий объём аппаратов в соответствие с выражением 6.11

составит:

1111126,92

=⋅=∑

раб

аппар

Общий объём аппаратов сорбции с учётом их заполнения пульпой на 85%

будет равен:

2,1307

85,0

1111

==∑

аппар

V м

Полный и рабочий объёмы одного аппарата, найденные из уравнения 6.13 и

6.14 составят соответственно:

100

1111

8,118

2,1307

раб

По табл.6.2 выбираем пачук с рабочим объёмом 100 м

. Там же приведены

его характеристики:

диаметр-3500 мм;

высота-16500 мм;

площадь сеток дренажа-0,7 м

;

количество сеток-2;

масса колонны-17 т.

6.2.3 Расчёт регенерационных колонн

В отделениях регенерации насыщенного ионита АМ-2Б для десорбции и

промывок используют колонны движущего слоя (КДС). Расчёт промывок и

регенерационных колонн проводят исходя из часового потока смолы

(

)

..смнаб

V ,

расхода промывных вод и элюирующих растворов

(

)

, числа колонн на

каждой операции десорбции или промывки

(

)

, продолжительности контакта

ионита с растворами

(

)

τ и скорости подачи раствора

(

)

ω на каждой операции

схемы регенерации сорбента.

Расчёт колонн ведут в следующем порядке.

Сначала, исходя из заданной восходящей скорости движения элюирующего

раствора определяют расчётное сечение

(

)

S и расчётный диаметр

(

)

колонны:

рсмнаб

⋅

(6.15)

где

-расход элюирующего раствора, объём / на объём сорбен

та;

..смнаб

V -часовой поток сорбента, м

/ч;

ω -линейная скорость раствора в колонне, м/ч.

π/2

рр

Sd = , м (6.16)

По табл. 6.4-6.5 принимают к установке колонну с диаметром, ближайшим к

расчётному, и определяют сечение принятой к установке колонне

(

)

S .

Далее по заданной продолжительности операции (времени контакта

сорбента с раствором-

) находят расчётный объём колонны

(

)

и её

расчётную высоту

(

)

смнаб

τ⋅

, м

(6.17)

кV

⋅

= , м (6.18)

где

-число колонн на операции

-коэффициент разрыхления смолы, равный обычно 1,3-1,4.

Количество устанавливаемых колонн на операции регенерации

соответствует числу ступеней десорбции.

По табл. принимают к установке колонну с высотой

(

)

Н , ближайшей к

расчётной.

В заключение, исходя из диаметра принятой колонны, определяют

фактическую скорость раствора в колонне

(

)

.факт

факт

ω == , (2.19)

где

W -расход элюирующего раствора, м

/ч.

рсмнаб

QVW ⋅=

Приведённые выше расчёты проводят для каждой операции схемы

регенерации сорбента.

Расчёт колонн для каждой операции и техническую характеристику

выбранных колонн сводят в таблицу.

Пример. Выбрать и рассчитать регенерационную колонну для десорбции

золота с насыщаемой смолой АМ-2Б.

Исходные данные: часовой поток смолы

..смнаб

V - 45 л/ч; расход элюирующего

раствора- 4 объёма на один объём смолы; число колонн-3;

продолжительность контакта ионита с раствором

-90 ч; расчётная скорость

подачи раствора

ω -1 м/ч.

Определяем по уравнениям 6.15-6.16 расчётное сечение и диаметр колонны:

180,0

4045,0

⋅

== 14,3/18,02

0,479 м

По табл.6.3 принимаем колонну с диаметром 500мм и определяем сечение

принятой к установке колонны:

;

Таблица 6.4

Основные типы установленных на ЗИФ регенерационных колонн

Диаме

тр.

мм.

Высота,

м.

Общий

объём,м

Рабочий

объём,м

Площадь

сетки

дренажн.

Масса,т

Устройство

для

нагрева

раствор

225 4383 0,48 0,445 Нет 0,3 Рубашка

500 5000 1,0 0,963 Нет 0,392 Рубашка

530 7400 1,55 1,45 0,5 0,9 Змеевик

530 10000 2,7 1,95 0,5 1,12 Рубашка

560 8310 2,0 1,8 0,55 0,86 Рубашка

600 5000 1,45 1,408 Нет 1,172 Рубашка

630 7000 2,18 1,81 0,47 0,9 Змеевик

820 10000 5,31 4,74 0,8 1,995 Рубашка

820 10000 5,4 5,0 0,6 1,55 Змеевик

1020 7000 5,53 4,63 0,6 1,5 Змеевик

Таблица6.5

Основные типы установленных на ЗИФ промывочных колонн

Диаметр,

мм.

Высота,мм

Общий

объём,м

Рабочий

объём,м

Площадь

сетки

дренажн.,м

Масса,т

170 2163 - 0,04 0,025 0,098

250 10950 0,6 0,55 0,06 0,85

400 5000 0,653 0,616 - 0,2

500 5000 1,0 0,964 - 0,25

530 7000 1,5 1,4 0,8 1,0

530 10000 2,73 2,15 0,8 1,12

600 5006 1,455 1,408 - 0,742

630 6650 2,18 1,81 0,47 1,2

760 13300 7,0 - 0,78 1,87

860 10000 5,41 4,82 0,8 1,48

1060 6685 5,53 4,63 0,7 1,627

196,0

25,014,3

⋅

=S м

По заданной продолжительности операции по формулам 6.17 и 6.18

находим расчётный объём и расчётную высоту колонны:

35,1

90045,0

⋅

V м

64,9

196,0

4,135,1

⋅

Н м.

По табл.6.3 принимаем колонны с высотой ближайшей к расчётной Н=10 м.

По формуле 6.19 определяем фактическую скорость раствора в колонне:

92,0

196,0

4045,0

⋅

факт

ω м/ч.

6.2.4 Расчёт расхода сжатого воздуха

Расход воздуха на перемешивание пульпы находят по формуле:

SqQ

пвозд

⋅=

, м

/мин (6.20)

где

q -удельный расход воздуха на перемешивание пульпы,

/мин на 1м

сечения пачука. В зависимости от характе

ристики руды и плотности пульпы

q принимают в пределах

0,4-0,6 м

/мин на 1м

сечения пачука.

S - площадь сечения пачука, м

Необходимое давление воздуха при перемешивании зависит от плотности

пульпы и глубины погружения циркулятора:

h ρρ ⋅⋅= 1,0 ,

где

-давление воздуха, атм;

-расстояние от уровня пульпы до циркулятора, м;

ρ -плотность пулпы.

Расход воздуха на подьём пульпы аэрлифтом определяют по формуле:

мин

пвозд

VqQ ⋅=

, м

/мин (6.21)

где

-удельный рас ход воздуха, м

/м

пульпы;

мин

-объём пульпы, проходящей через все пачуки сорбции (ре

генерации) в минуту, м

/мин.

Количество пульпы, проходящей через все пачуки сорбции (регенерации) в

минуту, находят по формуле:

1440

mnV

сут

мин

⋅⋅

где

мин

-количество пульпы, проходящей в минуту через все

пачуки сорбции, м

/мин;

сут

-суточный объём пульпы, м

/сут;

-количество пачуков сорбции (регенерации);

-коэффициент неравномерности работы эрлифтов и час-

тичного сброса пульпы в пачуках. Можно принимать

=1,2.

Удельный расход воздуха на подъём пульпы-

зависит от плотности

пульпы, динамической высоты подъёма пульпы, абсолютного давления в

системе (суммы избыточного и атмосферного) и возможных колебаний в

пачуке уровня пульпы. При расчётах

можно принимать равным 2-4 м

/м

пульпы.

6.2.5 Расчёт расхода реагентов

Расход реагентов на переделе сорбционного выщелачивания

золотосодержащей руды определяют исходя из объёмов переработки сырья и

значений норм удельного расхода каждого из реагентов, принятых либо по

материалам научно-исследовательских работ и испытаний, либо практики

работы предприятий-аналогов. Кроме того, расчёт расхода цианида и

защитной щёлочи при сорбционном цианировании по методике, описанной в

первой части методических указаний по курсу [4].

Расчёт суточного и годового расхода серной кислоты, тиомочевины,

щёлочи, воды при регенерации насыщенной смолы проводят исходя из

часового или суточного потока смолы, объёмов промывных и элюирующих

растворов на один объём смолы, концентрации растворов по расчётному

компоненту.

Например. Найти расход щёлочи (NaOH) при щелочной обработ

ке регенерируемого сорбента. Часовой поток сорбен

та-0,05 м

/ч. Расход раствора 5 объёмов на один объём

сорбента. Концентрация NaOH в растворе-4%.

На обработку сорбента потребуется щелочного раствора:

0,05·5=0,25 м

/ч или 0,25·24=6 м

/сутки.

Для создания 4% концентрации NaOH в растворе при плотности раствора

1,05 необходимо щёлочи:

229,004,0

05,1

=⋅ т/сут.

Время работы фабрики в год с учётом ППР составляет 330 дней. Тогда

годовой расход NaOH будет равен:

0,229·330=75,6 т/год.

Если в процессе промывные или элюирующие растворы используются

многократно (в обороте), то с учётом числа циклов оборотов вводится

поправка на годовой расход реагента. Так при трёхкратном обороте

щелочных растворов годовой расход реагента NaOH составит:

2,25

6,75

т/год.

С учётом расхода потерь NaOH при обороте, принятых равными 20%,

годовой расход NaOH будет равен:

25,2·1,2=30,24 т.

6.2.6 Расход обезвреживания цианистых пульп

Расчёт отделения обезвреживания цианистых пульп сводится к расчёту

расхода реагентов и необходимого оборудования.

Методика расчёта расхода реагентов рассмотрена на примере расчёта

технологии обезвреживания хлорной известью, которая в настоящее время

является наиболее распространённой и надёжной.

Расчёт ведётся на основании уравнений химических реакций в следующем

порядке.

Записывают уравнения химических реакций обезвреживания жидким

хлором.

В общем виде суммарную реакцию нейтрализации простых цианидов

жидким хлором можно представить в виде:

MeCN+CaOCl

+2H

O=CaCO

+NH

Cl+MeCl.

Окисление комплексных растворимых ядовитых цианидов хлорной

известью протекает по реакциям:

2[Cu(CN)

]

−

+7OCl

−

+2OH

−

O=2CNO

−

+7Cl

−

+2Cu(OH)

[Zn(CN)

]

−

+4OCl

−

+2OH

−

=4CNO

−

+4Cl

−

+Zn(OH)

В случае присутствия в пульпе роданидов окисление их активным хлором

происходит по реакции:

CNS

−

+4OCl

−

+2OH

−

=CNO

−

+SO

−

+4Cl

−

+ H

Далее рассчитывают расход хлорной извести, необходимый на протекание

реакций. Расчёт ведётся по хлору, содержащемуся в CaOCl

По реакции на один г-ион циана (молекулярная масса равна 26) требуется 2

г-иона хлора (молекулярная масса-71).

Тогда для нейтрализации

мг простых ядовитых цианидов, согласно

реакции потребуется:

ААх ⋅=⋅= 73,2

, мг

активного хлора хлорной извести.

Аналогично, по реакции для окисления комплексных цианидов меди на 6 г-

ионов CN

−

требуется 14 г-ионов хлора (или 7 г-молей хлора), а на

нейтрализацию

мг комплексных цианидов меди необходимо:

ВВх ⋅=⋅

⋅

= 18,3

717

,мг

активного хлора хлорной извести.

По реакции на нейтрализацию

мг комплексных цианидов цинка

потребуется:

Сх ⋅=

⋅

= 73,2

714

,мг активного хлора.

На разрушение одного г-иона роданида (молекулярная масса 58) потребуется

4 г-иона хлора, а на Д мг роданид-ионов необходимо:

ДДх ⋅=⋅

⋅

= 89,4

714

мг активного хлора.

Теоретический расход активного хлора хлорной извести для окисления

простых и комплексных растворимых цианидов и роданидов можно

подсчитать по формуле:

.89,473,218,373,2 ДСВАх

теор

⋅+⋅+⋅+⋅=

Ввиду того, что товарная хлорная известь содержит до 33% активного хлора,

необходимое теоретическое количество товарного реагента находят по

формуле:

33,0

теор

реагента

х = .

Для обезвреживания цианидов всего объёма пульпы

(

)

Q теоретически

необходимое количество хлорсодержащего реагента составит:

33,030,0 +

теор

реагента

Практический расход окислителя существенно выше расчётного, так как

хлор взаимодействует и с другими компонентами жидкой и твёрдой фаз

пульпы, не содержащими циан-ионов. Особенно много хлора расходуется на

взаимодействие с сульфидными минералами, достигая иногда величин,

соизмеримых с расходом активного хлора на окисление цианидов.

Коэффициент избытка реагента принимается в зависимости от состава

пульпы равным 1,1-2,0.

Практически необходимое количество реагента с учётом избытка для

обезвреживания всего объёма пульпы подсчитывают по формуле:

(

)

21,1 ÷⋅=

теор

реагента

практ

реагента

хх

Выбор числа и типа аппаратов для обезвреживания осуществляется по

времени пребывания пульпы в аппарате. Задаваясь значением числа

аппаратов

(

)

п , коэффициентом их заполнения

(

)

к , продолжительностью

контакта пульпы с CaOCl

(

)

, необходимый объём агитатора

(

)

для

обезвреживания пульпы с часовым расходом

(

)

V рассчитывают по

формуле:

⋅

Число аппаратов обезвреживания хлорной известью должно быть не менее 2-

3, а время контакта пульпы с раствором хлорной извести – не менее 15 мин.

(

)

Список литературы

1. Металлургия благородных металлов. Учебник для вузов /

И.Н.Масленицкий, Л.В.Чугаев, В.Ф.Борбат и др. / Под ред. Л.В.Чугаева–2-

е изд., перераб. и доп.-М.:Металлургия, 1987.-432 с.

2. Барченков В.В. Основы сорбционной технологии извлечения золота и

серебра из руд.-М.:Металлургия, 1982.-128 с.

3. Шиврин Г.Н., Стрижко В.С. Технологические расчёты процессов и

оборудования золотоизвлекательных заводов. КИЦМ.-Красноярск, 1976.-

92 с.