ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМА ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ПУЛЬПЫ В АППАРАТЕ ДЛЯ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ

Авторы
Резюме
Файлы
Ключевые слова
Литература

Дьяконова В.Я. 1 Косолапова С.А. 1 Калиновская Т.Г. 1 Дьяконов М.Н. 2

1 ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет»2 ООО «М2М Телематика Сибирь» Работа посвящена методике расчетов электромеханического привода мешалки, установленной вертикально в аппарате для выщелачивания ёмкостью около 500 м3. Определены геометрические параметры вала и лопастей мешалки. Показана зависимость между скоростью вращения вала мешалки и мощностью. Установлены величины минимальной и рабочей частоты вращения для поддержания твердой фазы пульпы во взвешенном состоянии и пусковой момент двигателя привода мешалки. Статья в формате PDF 349 KB механизммешалкаперемешиваниеплотностьскоростьмощность 1. Лащинский А.А. Основы конструирования и расчет химической аппаратуры / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский. – М.: Машгиз, 1963. – 470 с. 2. Набойченко С.С. Расчеты гидрометаллургических процессов / С.С. Набойченко, А.А. Юнь. – М.: МИСиС, 1995. – 428 с. 3. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для вузов / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.

Перемешивание жидких сред с целью интенсификации физико-химических процессов широко применяется в металлургическом производстве. Так, для проведения непрерывного процесса сорбционного выщелачивания тонкоизмельчённых сульфидных концентратов применятся специальные аппараты, работающие в условиях стабилизации температуры при постоянном аэрировании. Для ускорения процесса выщелачивания в таких аппаратах необходимо непрерывное перемешивание пульпы. В настоящее время наибольшее распространение получил механический способ перемешивания с помощью устройств – мешалок, устанавливаемых в химических аппаратах.

Настоящая работа посвящена разработке параметров перемешивающего устройства – мешалки с электромеханическим приводом, установленной вертикально на раме в верхней части ёмкости аппарата для выщелачивания золотосульфидных концентратов (рисунок).

Известные методы расчета и конструирования большинства типов металлургических механизмов не позволяют достаточно полно учитывать все явления, происходящие во время технологических процессов, т.к. при проектных расчетах отдельные детали обычно выделяются из сложной механической системы технологического аппарата, при этом влияние некоторых факторов работы опускается. В данной работе определены кинематические и геометрические параметры мешалки с учетом влияния физико-химических процессов, проходящих при выщелачивании золотосульфидных концентратов в условиях равномерного распределения твердых частиц пульпы по всему объему и максимальной интенсивности перемешивания при минимальных энергозатратах.

Аппарат для выщелачивания золотосульфидных концентратов:1 – емкость аппарата; 2 – привод мешалки; 3 – вал с мешалкой

Рассматриваемое перемешивающее устройство относится к механизмам с тяжелым режимом работы. Сложность и особенность расчетов разработанного аппарата состояла в том, что он имеет весьма значительные размеры (объем емкости аппарата составляет около 500 м3), в то время как в технической литературе имеются справочные материалы для аппаратов с объемом емкости только до 50 м3

Как известно, для механических мешалок, при прочих равных условиях, хаpaктерна сильная зависимость между требуемой мощностью и скоростью вращения, которая, в свою очередь, определяет интенсивность перемешивания и продолжительность технологического процесса. Рабочая частота вращения мешалки при перемешивании пульпы должна быть выше минимальной (nmin), требуемой для поддержания твердой фазы во взвешенном состоянии.

Перемешиваемая пульпа является агрессивной сернокислотной средой (РН = 1,5), с соотношением твердой и жидкой фаз 1:4, при плотностях твердого и жидкого компонентов ρт = 3,5∙103 кг/м3кг/м3 и ρж = 1,05∙103 кг/м3 кг/м3 соответственно. С учетом этого определена плотность перемешиваемой среды, которая составила ρс = 1,221∙103 кг/м3 кг/м3.

На основании опытных данных и данных [1,3], для рассматриваемого аппарата была выбрана наиболее оптимальная конструкция мешалки, а именно – четырехлопастная (крестообразная) с наклонными, под углом 45°, лопастями. Проведенные с учетом основных параметров перемешиваемой пульпы расчеты показали, что минимальная частота вращения вала мешалки для рассматриваемого аппарата nmin = 0,25 с–1, а принятая рабочая частота, необходимая для проведения технологического процесса выщелачивания, n = 0,83 с–1 (50 об/мин).

Массообмен системы в условиях принудительного движения при перемешивании мешалкой хаpaктеризуется критерием Рейнольдса:

где μс – динамическая вязкость суспензии, определенная по формуле Бачинского [2]

μс = μж(1 + 2,5φ) = 0,94∙10–4 кг∙с/м2,

где μж = 0,8∙10–4 Па∙сПа·с – вязкость жидкой фазы при рабочей температуре t = 30 °C; φ – объемная концентрация твердой фазы.

Так как полученное число Рейнольдса 107 > Re > 4∙104, то можно сделать вывод о том, что движение суспензии в аппарате имеет турбулентный хаpaктер, при котором она перемещается вверх, что благоприятно сказывается на процессе выщелачивания.

Теоретический анализ и результаты опытов показывают, что мощность, затрачиваемая на перемешивание жидкости зависит от динамического коэффициента вязкости μ и плотности ρ жидкости, частоты вращения мешалки, диаметра ее лопастей dм и геометрических параметров аппарата (внутреннего диаметра емкости Dв, высоты заполнения, высоты расположения мешалки над дном). Таким образом, процесс перемешивания жидкости может быть описан множеством принципиально равноценных, но различных по форме критериальных уравнений.

Мощность, необходимая для перемешивания пульпы в установившемся режиме определяется по известной формуле [1]:

где S – коэффициент мощности, который, в случае использования четырехлопастной (крестообразной) мешалки определяется по обобщенному критериальному уравнению [3]:

где с = 5,05 и m = 0,2 – постоянные для четырехлопастной мешалки с лопастями, наклоненными под углом 450, при соотношениях Dв/dм = 3; n/dм = 0,38.

В случаях перемешивания, когда не образуется воронка, критерий Фруда не оказывает влияния на величину мощности. Поэтому, при невозможности установки отражательных перегородок на стенке сосуда, вдоль его образующей, чтобы воронка не образовывалась, ось мешалки необходимо расположить эксцентрично.

При выборе электродвигателя необходимо, чтобы в период пуска аппарата был обеспечен достаточный крутящий момент, так как наибольшая нагрузка приходится на пусковой момент мешалки. Как показывает опыт, пусковой момент во многих случаях оказывается в 2,5–4,5 раза выше номинального. Поэтому определение мощности, необходимой для приведения мешалки в движение, проводили для момента пуска с учетом поправочных коэффициентов:

где f1 = 1,3 – коэффициент, учитывающий пусковой момент; f2 = 1,1…1,21 – коэффициент, учитывающий наличие в аппарате шероховатых стенок без отражательных перегородок; f3 = 2…3 – коэффициент, учитывающий наличие в аппарате змеевика; f4 = (H/Dв)0,5 – поправочный коэффициент при высоте суспензии в аппарате H = 9,5 м; η – кпд передаточного механизма.

В результате мощность электродвигателя составила Nдв = 115 кВт, а крутящий момент на валу перемешивающего устройства – 22 кНм. Размеры кольцевого сечения вала мешалки с отношением внутреннего диаметра к наружному – 0,8 были определены из условия прочности вала при кручении. С учетом коррозии и минусового допуска наружный диаметр вала составил 210 мм.

Геометрические параметры лопастей мешалки (толщина – 22 мм, высота – 640 мм, длина – 1125 мм), изготовленных из стали Х18Н10Т, были определены из условия прочности при изгибе.

Вал мешалки ввиду его значительной длины (7,8 м) и консольного закрепления без дополнительных опор был проверен на крутильные колебания. Результаты расчета вала, проведенного по стандартной методике, показали, что частота собственных колебаний вала значительно превышает частоту вынужденных колебаний.

Полученные результаты были использованы при проектировании и изготовлении аппарата для выщелачивания концентратов. В результате пpaктического использования спроектированного механизма была подтверждена корректность выбранных параметров аппарата для данного химического процесса.

ПРИРОДА И ДРЕВНИЕ ЦИВИЛИЗАЦИИ (учебно-методическое пособие)

Статья в формате PDF 108 KB...

28 04 2024 12:13:44

ПРОБЛЕМЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В СОВРЕМЕННОМ КИТАЕ

Статья в формате PDF 314 KB...

27 04 2024 18:51:12

ОСОБЕННОСТИ МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ КРОВИ ЖЕРЕБЦОВ

Новым методом в диагностике болезней и оценке физиолого-биохимического статуса организма животных является определение динамического поверхностного натяжения (ПН) сыворотки крови. У лошадей разного пола, возраста и породы ПН имеет ряд особенностей. Установлено, что у жеребцов разных пород наблюдаются отличия в изменениях ПН сыворотки крови с возрастом, наиболее выраженные в возрасте 7–8 лет. Наиболее специфичным показателем породы и возраста является угол наклона начального и конечного участка тензиограммы, что может быть использовано в пpaктике в качестве экспресс-контроля возраста и породы лошадей по пробам крови. При проведения измерений были получены высокие значения ПН при малых временах существования поверхности для некоторых групп животных, что может быть связано с особым соотношением компонентов (белки, липиды, соли и др.) в сыворотке крови. ...

26 04 2024 4:16:26

МОББИНГ И БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА

Статья в формате PDF 271 KB...

25 04 2024 10:25:19

СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ С-НИТРОЗО-N-ГИДРОКСИТРИАЗЕНОВ С МЕТАЛЛАМИ

Статья в формате PDF 113 KB...

24 04 2024 2:50:34

ВЛИЯНИЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНОГО МОДИФИКАТОРА НА ПРОЧНОСТЬ КЕРАМЗИТОБЕТОНА

Статья в формате PDF 443 KB...

23 04 2024 9:54:44

ОТОЖДЕСТВЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ФУНКЦИИ ВЕЙЕРШТРАССА-МАНДЕЛЬБРОТА ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ МИКРОУСКОРЕНИЙ

Статья в формате PDF 120 KB...

22 04 2024 14:30:43

ОСОБЫЕ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ГИПЕРТЕНЗИИ ПАЦИЕНТОВ С ИЗБЫТОЧНЫМ ВЕСОМ

Статья в формате PDF 112 KB...

21 04 2024 22:58:48

КОРРЕКЦИЯ ЛИМФАТИЧЕСКОГО ДРЕНАЖА КОЖИ В УСЛОВИЯХ ТЕРМИЧЕСКОГО ОЖОГА И СОСТОЯНИЕ ГОМЕОСТАЗА ОРГАНИЗМА

Статья в формате PDF 111 KB...

20 04 2024 17:14:21

СОВРЕМЕННЫЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА В ТАБЛЕТОЧНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Таблетки должны быть без таких дефектов, как отколотые края, трещины, изменение окраски и загрязнения. В настоящее время в таблеточном производстве применяют следующие вспомогательные вещества: наполнители, связующие, разрыхляющие, и др. Наполнители (Авицел) предназначены для получения таблеток необходимого размера при малом содержании действующего вещества. Связующие (Плаздон, коллидон) добавляются в сухом виде или жидком состоянии в качестве вспомогательных веществ для осуществления грануляции или для сцепления частиц при прямом прессовании. Разрыхляющие (Плаздон XL, коллидон CL) добавляют к таблеткам для улучшения их распадаемости при контактировании со средой ЖКТ. ...

19 04 2024 2:28:59

КОМПЛЕКСНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

В статье приведен комплексный анализ антропогенного воздействия на природную среду Иркутской области, приводящего к изменению не только количественных, но и качественных хаpaктеристик природной среды как системы. В частности, приведена общая экологическая ситуация, указывающая на значительное загрязнение и качественные изменения во всех компонентах окружающей среды: в почве, атмосферном воздухе, водных ресурсах. Комплексная химическая нагрузка влияет также на медико-демографические показатели здоровья населения. Необходим переход от технократического подхода к технологическому, что позволит избежать дальнейшей деградации природной системы. В качестве универсальной, независимой от экономической ситуации, единицы оценки экологического риска предложено использовать время. Основанная на современных представлениях о времени технология позволит установить границы антропогенного воздействия на природную систему, а так же рассчитать предполагаемый ущерб, наносимый природной системе каким-либо видом воздействия, выявить области с наложением различных типов воздействий, рассчитать совокупный ущерб в границах таких областей, и, следовательно, разработать комплекс превентивных мер для исключения качественных изменений природной среды. ...

18 04 2024 23:31:15

Способ измерения и анализа динамики объемного расхода водотока родника

Способ относится к гидрологии суши и инженерной экологии, может быть использовано при экологическом мониторинге антропогенных воздействий на загрязнение родников. Выявлены биотехнические закономерности динамики в реальном режиме времени по суткам два основных показателя (как и в прототипе, период наполнения мерного сосуда и объемный расход родниковой воды), но применительно не к роднику в целом, а только к его отдельным водотокам. Разделение родника на естественные водотоки позволяет расширить функциональные возможности способа и повысить точность измерений.Впервые способ позволяет проводить фундаментальные гидрометрические измерения родника в гидрологической структуре его водотоков. Повышение точности измерений по времени наполнения мерного сосуда секундомером и расчета объемного расхода воды каждым водотоком родника обеспечивается измерениями в реальном режиме времени. ...