» » Автоклавы для процессов, протекающих с участием газовой фазы
01.06.2015

Ориентировочные расчеты показывают, что если устранить диффузионное торможение, то длительность выщелачивания может быть сокращена примерно в 5—15 раз и соответственно уменьшен общий объем автоклавной аппаратуры. Однако при решении этой задачи перед конструкторами возникают весьма большие трудности. Достаточно напомнить, например, что для полного окисления 1 кг сульфидного концентрата расходуется 500—700 г кислорода, тогда как в растворе, приходящемся на это количество концентрата, в условиях автоклавного выщелачивания растворяется всего 0,05—0,20 г кислорода. Это означает, что необходимо, как бы тысячи раз насытить раствор кислородом до предела его растворимости, чтобы обеспечить подвод заданного количества окислителя к концентрату. Поэтому автоклавы для процессов, протекающих с участием газов, должны иметь специальные устройства, обеспечивающие постоянное насыщение раствора газом.
Следует отметить, что ни на одном из иностранных предприятий, осуществляющих автоклавные процессы с участием газовой фазы, нет автоклавов, в которых достигалась бы столь высокая интенсивность процесса.
Окислительное выщелачивание, — как правило, сильно экзотермический процесс. При обжиге сульфидного концентрата на воздухе продуктами являются окислы металлов и сернистый газ. При автоклавном выщелачивании образуются растворы солей, чаще всего содержащих серу в сульфатной форме, что отвечает выделению в 1,5—2 раза большего количества тепла. Тепловые балансы процессов окислительного выщелачивания обычно резко положительны: в ряде случаев от 50 до 75% тепла экзотермических реакций оказывается избыточным и для поддержания постоянства теплового режима должно различными путями отводиться из автоклавов.
Автоклавы для процессов, протекающих с участием газовой фазы

Для окислительного выщелачивания руд и концентратов в США и Канаде применяются обычно горизонтальные автоклавы объемом от 20 до 120 каждый с 3—6 вертикально установленными мешалками с сальниковым уплотнением вала и индивидуальным электроприводом. Мешалки делают от 80 до 140 об/мин — тем больше, чем меньше диаметр их лопастей.
Некоторые автоклавы (рис. 25) имеют по концам мешалки для поддержания твердого во взвешенном состоянии, а в центре — турбоаэратор для насыщения раствора кислородом. Часто автоклавы разделены по длине на несколько камер, так что на каждую камеру приходится по одной мешалке (рис. 26). В этом случае пульпу подают насосом в первую камеру, из которой она самотеком через регулируемый по высоте порог переливается во вторую и т. д., а из последней камеры переливается в первую камеру следующего автоклава данной серии. Из последней камеры последнего автоклава пульпу с помощью регулирующего уровень автоматического устройства выпускают в теплообменник или в самоиспаритель и далее направляют на фильтрацию.
Наиболее слабым местом конструкции автоклавов, требующим к себе постоянного внимания, являются сальники, уплотняющие валы мешалок.
Выше было указано, что выбор материала для изготовления автоклавов зависит от состава жидкой среды; обычно для щелочных сред это цельнометаллические аппараты, для кислых — металлические с керамической футеровкой. В соответствии с этим изменяют и систему отвода избыточного тепла. В цельнометаллических автоклавах (см. рис. 26) для этого имеются водяная рубашка и змеевики, иногда конструктивно совмещаемые с диффузором (см. рис. 24). В автоклавах с керамической футеровкой отвод избытка тепла через стенку невозможен; в этом случае прибегают к выпуску из автоклавов соответствующего количества водяного пара (вместе с некоторым количеством окислителя — воздуха или кислорода). Испарение воды в количестве, необходимом для восстановления нарушенного равновесия между жид костью и ее насыщенным паром, охлаждает пульпу до заданной температуры.
Автоклавы для процессов, протекающих с участием газовой фазы

Отходящий из автоклава влажный газ, содержащий, по объему, до 35% водяного пара, может использоваться для подогрева растворов или для энергетических целей, в последнем случае газ очищают от капель раствора и твердых частичек в скруббере, орошаемом раствором соды, и после некоторого перегрева в теплообменнике направляют в турбину, изготовленную из нержавеющей стали. Иногда количество электроэнергии, получаемой таким путем, на 30—40% превышает расход ее на сжатие воздуха, используемого для окислительного выщелачивания.
В настоящее время не существует смазок, устойчивых при высоких температурах и высоких парциальных давлениях кислорода. Это обстоятельство мешает применению в качестве окислителя чистого кислорода или воздуха, обогащенного кислородом, использование которых позволило бы значительно уменьшить общее рабочее давление. Оно препятствует и сколько-нибудь значительному увеличению числа оборотов вала мешалок, без чего невозможно создание эффективных аэраторов для насыщения выщелачивающего раствора кислородом. Стремление устранить эти затруднения привело к созданию автоклавов без мешалок, так называемого колонного типа. Многоколонный автоклав с перемешиванием и транспортированием пульпы реакционным газом, сконструированный в Гинцветмете (рис. 27), является одной из перспективных конструкций.
Автоклавы для процессов, протекающих с участием газовой фазы