Факторы влияющие на процесс автоклавно- окислительного выщелачивания

Факторы, влияющие на процесс автоклавно- окислительного выщелачивания

Факторы, влияющие на процесс автоклавноокислительного выщелачивания: Ø температура; Ø давление; Ø окислительно-восстановительный потенциал; Ø аэрационные характеристики перемешивающего устройства; Ø отношение Т : Ж в пульпе Ø время пребывания пульпы в автоклаве Ø секционирование автоклавного агрегата Ø крупности и химико-минералогического состава пирротинового концентрата.

Температура Ø При нагревании жидкой серы от 120 до 150 ºС уменьшается ее вязкость. С повышением температуры вязкость серы растет, достигая максимума при 187 ºС, после чего снова понижается. Ø Такое поведение серы обусловлено наличием кольцевой молекулы S 8 с образованием цепей с некомпенсированными зарядами.

С повышением температуры: Ø уменьшается вязкость пульпы; Ø увеличивается тепло- и массообмен; Ø повышается скорость процесса выщелачивания. Повышение температуры благоприятно влияет на скорость процесса до определенной температуры. Т. к. при выщелачивании протекают в основном экзотермические реакции, то избыток тепла отрицательно сказывается на скорости их протекания. Избыток тепла отводится с протекания. помощью встроенных в автоклав теплообменников.

В случае нарушения технологического режима или длительной работы автоклавов отвод тепла затрудняется образованием на поверхности теплообменников автоклавов настылей, снижающих значение КТП (коэффициента теплопередачи).

Настыли образуются в ходе процесса АОВ представляют собой сплошные гидроксидные и гипсовые (гипсогидроксидные) или серные (серосульфидные) корочки, обладающие достаточно высокой механической прочностью и низкой теплопроводностью. Образование гидроксидных настылей для процесса ВТВ не характерно.

Возникновение серных и серосульфидных настылей при ВТВ происходит при недостатке ПАВ, предотвращающих смачивание поверхности сульфидов расплавленной серой.

2. Влияние давления: Концентрация растворенного в жидкости газа и скорость растворения пропорциональны парциальному давлению кислорода. С повышением парциального давления быстрее протекают химические реакции взаимодействия сульфидов с кислородом. Повышение давления кислорода в автоклаве приводит к интенсификации процесса автоклавного окислительного выщелачивания пирротинового концентрата.

Промышленный процесс реализуют на кислородовоздушной смеси (КВС) с массовой долей кислорода до 80 % при общем давлении в автоклаве до 1, 5 МПа (15 кг/см 2). Массовая доля кислорода в отработанном газе (абгаз), сбрасываемом из автоклавов, достигает 40 %. Совокупность этих параметров обеспечивает достаточно высокое парциальное давление кислорода и интенсивность процесса в режиме ВТВ.

Дальнейшее увеличение парциального давления кислорода (повышение его содержания в абгазе) не приводит к заметной интенсификации процесса, но значительно увеличивает выделение тепла в головных секциях агрегата, вызывая трудности с его отводом, а также снижает степень использования кислорода.

3. Окислительно-восстановительный потенциал где φ – величина равновесного потенциала, В; φ0 – стандартный потенциал системы, В; Т – температура системы, 0 К; R – газовая постоянная (8, 313 Дж/моль∙ 0 К); n – число электронов, участвующих в реакции; F – число Фарадея (96500 Кл/моль); [окисл] – активность окисленной формы ионов, г/ион∙л; [восст] – активность восстановленной формы ионов, г/ион∙л.

Для пульпы значение ОВП определяют соотношением окисленной и восстановленной форм железа в растворе, находящихся в равновесии по реакции: Для этой реакции уравнение Нернста :

Измерение ОВП (Eh) в пульпе после автоклавного выщелачивания производят с помощью хлорсеребряного электрода сравнение. Для обеспечения степени разложения пирротина равной (92 – 98) % необходимо поддерживать ОВП в пределах: - (450– 480) м. В относительно хлорсеребряного электрода при автоклавной переработке ПК с отношением: - (435 – 450) м. В при соотношении 5, 8 ÷ 6, 7 и 7, 3 ÷ 8, 3 соответственно.

Аэрационные характеристики перемешивающего устройства При работе на густых пульпах скорость процесса выщелачивания зависит от транспортировки кислорода из газовой фазы в раствор, которая ограничивается аэрационными возможностями перемешивающих устройств (ПУ). Аэрационные способности ПУ определяются их конструктивными особенностями.

6. Соотношениу Т: Ж Отношение Т: Ж в пульпе равное 1: (1, 1÷ 1, 2) позволяет обеспечить необходимую производительность при выбранных объемах аппаратуры.

Секционирование автоклавного агрегата, т. е. число автоклавов (секций): Секционирование автоклавного агрегата производят путем: - его дробления на несколько аппаратов, устанавливаемых каскадно; - деление на секции самого аппарата. Секционирование необходимо: - для повышения скорости химических реакций; - для исключения проскока реагирующих частиц.

Скорость любого химического процесса возрастает с увеличением градиента концентрации. В аппаратах идеального смешения концентрация по объему аппарата выравнивается очень быстро, что приводит к падению скорости процесса. Время пребывания частицы в каждом аппарате (каждой секции) носит вероятностный характер.

Одна частица может находиться в аппарате (секции) бесконечно длительное время, а другая – не прореагировав, может сразу выйти из него. Такое явление называют проскоком. Расчеты показывают, что наличие 6 ÷ 8 секций оказывается достаточным, чтобы обеспечить минимально приемлемый, с технологической точки зрения, проскок недовыщелоченного материала.

Влияние крупности и химикоминералогического состава пирротинового концентрата Для обеспечения стабильной работы аппаратуры и достижения высокой степень разложения пирротина – 92 -98 % необходимо поддержание постоянства состава: - минералогического; - химического; гранулометрического.

Для стабильного протекания процесса выщелачивания и обеспечения степени разложения пирротина 92 -98 % в нем: – массовая доля никеля – не менее 1, 5 %; – массовая доля меди – не более 1, 2 %; – массовая доля серы – не более 28 %. Класса минус 0, 044 мм в питании должно быть ≥ 85 %.

Пирротиновые концентраты с высоким содержанием серы проявляют при автоклавном выщелачивании повышенную склонность к гранулообразованию. При переработке ПК, содержащих более 70 % пирротина и значительное количество минералов меди, в автоклаве при высокотемпературном выщелачивании образуются серосульфидные агрегаты (гранулы, “пески”), предрасположенные к неконтролируемому укрупнению.

В более “лёгких” случаях это значительно ухудшает кинетику процесса выщелачивания, поскольку экранирование поверхности сульфидов плёнкой расплавленной серы препятствует поступлению окислителя в зону реакции и вызывает торможение процесса.

В более “тяжелых” случаях происходит полная аварийная остановка процесса вследствие формирования в автоклаве сплошного серосульфидного плава (“козла”). Данное свойство материала усиливается в случае недостаточной тонины помола ПК и низкого содержания в нём пустой породы, играющей роль минерального стабилизатора серных эмульсий.