2. Общие сведения

В зависимости от физических свойств поступающего на выщелачивание материала, процесс может быть организован агитационным или проточным (перколяционным) способами. При агитационном способе выщелачиваемый материал интенсивно перемешивается в растворителе; при проточном способе через неподвижный слой выщелачиваемого материала проходит растворитель. Выбор аппаратов и схем выщелачивания зависит от кинетики растворения, характеризующейся тремя основными стадиями:

1. внешнедиффузионной, определяемой скоростью отвода продуктов от поверхности частицы через пограничный слой;

2. внутридиффузионной, определяемой скоростью отвода продукта реакции от поверхности растворяющегося вещества;

3. химической, определяемой скоростью химического взаимодействия продуктов реакции.

Как правило, для пористых материалов, содержащих легко растворимые вещества, наиболее приемлемо проточное выщелачивание, для трудновскрываемых - агитационное.

Проточное выщелачивание осуществляется в диффузорах и ленточных выщелачивателях. Процесс выщелачивания в этих аппаратах организовывается по противоточной схеме. Особенность его состоит в изменении концентрации и температуры растворителя по длине аппарата. Кроме того, применяются так называемые перколяционно-агитационные. Первый тип аппаратов предусматривает проточное выщелачивание с одновременным перемешиванием материала. Выщелачивание в них организуется методом противотока. К таким аппаратам относятся трубчатый и вертикальный выщелачиватели.

Агитационное выщелачивание предусматривает интенсивное перемешивание выщелачиваемого твердого материала с растворителем. Агитационное выщелачивание может осуществляться одновременно с мокрым размолом в шаровых или стержневых мельницах, а также различного типа мешалках и автоклавах.

В гидрометаллургии широкое распространение нашли различные типы механических мешалок, состоящие из одной или нескольких пар лопастей различной формы, закрепленных на валу, который вращается через привод от электродвигателя.

При выборе мешалки следует учитывать два основных фактора: расход энергии и эффективность перемешивания.

Цепные мешалки конструктивно очень просты и широко распространены на гидрометаллургических заводах. Они применяются для поддержании равномерного отношения Ж:Т различных пульп; осуществления химических процессов при наличии значительных количеств твердого вещества в пульпах; суспендирования твердых веществ значительной плотности, взмучивания осадков и др.

Устройство лопастных мешалок наиболее простое. Они выполняются из полосовой или угловой стали. Лопасти устанавливаются перпендикулярно или наклонно к направлению их движения. Такие мешалки бывают одно- и многолопастные, рамные планетарные с отражательными перегородками или без них.

При необходимости создания интенсивной циркуляции перемешиваемой жидкости применяются пропеллерные мешалки. Они обычно имеют три лопасти, изогнутые по профилю судового винта; в зависимости от высоты слоя жидкости на вертикальном валу устанавливается один или несколько пропеллеров.

Турбинные мешалки применяются для создания весьма интенсивной циркуляции жидкости или суспензии, для тонкого диспергирования и в сочетании с барботером для процессов взаимодействия газа с жидкостью.

Также широко распространены барабанные, дисковые, якорные и ленточные мешалки.

Промышленные пульпы или суспензии - это неоднородные, или гомогенные, системы, состоящие из двух или нескольких фаз. Фазы, составляющие систему, могут быть отделены одна от другой механически. Как правило, все технологические процессы связаны с разделением жидких неоднородных систем. Выбор метода их разделения обуславливается главным образом размерами частиц, разностью плотностей дисперсной и жидкой фаз, а также вязкостью жидкой фазы.

В зависимости от размеров твердых частиц суспензии или пульпы условно подразделяют на грубые (размер частиц более 100мкм), тонкие (100-5мкм) и мути (0,5-0,1 мкм).

В настоящее время для процесса разделения суспензии или промывки шлама широко применяются непрерывно действующие гребковые сгустители. Они снабжены тихоходной гребковой мешалкой, работающей со скоростью 0,1-1,0 об/мин. Диаметр таких сгустителей обычно не превышает 18 м. Гребковые отстойники позволяют получать осадки равномерной плотности, регулируемой в некотором диапазоне путем изменения производительности. Обезвоживание осадка улучшается вследствие

медленного перемешивания сгущенной суспензии гребками. Основным недостатком подобных сгустителей является громоздкость конструкции, что требует значительных затрат на возведение больших зданий. С целью экономии производственных площадей в промышленности внедрены многокамерные (многоярусные) сгустители. Очень часто в гидрометаллургических процессах слив сгустителя собирается в буферную емкость, откуда насосами подается в теплообменник для нагрева. Теплообменники конструктивно подразделяются на двух-, четырех-, шестиходовые.