ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Интенсификация электрохимического растворения металлов из "Растворение твёрдых веществ" Классификация основных способов интенсификации процесса растворения дисперсной твердой фазы (см. разд. 2 гл. III) приведена на рис. III.1. [c.127] Обычно для Г обеспечения приемлемых скоростей растворения твердый материал измельчают. Чем труднее растворяется данный материал, тем более высокой должна быть степень измельчения. На практике применяют оптимальную степень измельчения, соответствующую получению минимальных приведенных затрат. [c.127] Под способами развития поверхности контакта фаз будем понимать те пз них, которые обеспечивают в процессе растворения максимально возможную поверхность при заданной степени измельчения. В случае растворения, не осложненного экранированием реакционной поверхности, максимальная поверхность контакта фаз достигается разобщением частиц одной от другой на расстояния, значительно превышающие толщину пограничного гидродинамического слоя. Такое разобщение можно осуществить при механическом, пуль-сационном или вибрационном перемешивании, а также при взвешивании твердой фазы жидкостью. [c.127] Мы уже видели, что наиболее простыми и экономичными методами (взвешивание твердых частиц жидкостью или механическое перемешивание) можно достичь приемлемых скоростей обтекания (скольжения) только для достаточно тяжелых и крупных частиц. [c.127] На рис. П1.3 представлено графическое решение этого уравнения при р = 1. Пересечение кривой 2 = I/ [1+ р (1 — у )] с прямой 2 = т дает две точки, отвечающие различным значениям у. Однако лишь точка, отвечающая большим значениям у, соответствует устойчивому вращению частицы. Это связано с изменением центробежной и гидродинамических сил по разным законам при изменении положения частицы. [c.129] Экспериментальная проверка этого уравнения показала, что по сравнению с естественной конвекцией процесс растворения неэлектропроводных частиц диаметром 1 см ускоряется на 20—30%. Так как, согласно (III.8), эффект должен существенно уменьшаться с уменьшением диаметра частиц, использование этого метода для интенсификации физического растворения нецелесообразно. [c.131] Весьма эффективным представляется использование постоянного тока для таких процессов химического растворения, на которые существенно влияют продукты электролиза. Примером таких процессов может быть электрохимическое растворение окисленных минералов марганцевых руд [59]. При величине потенциала на графитовых электродах, находящихся в суспензии, порядка 0,8 В скорость растворения возрастает в 2,5—3 раза и увеличивается степень извлечения марганца. При добавлении в раствор двухвалентных ионов железа эти показатели возрастают на порядок, что обусловлено каталитическим действием железа. [c.131] Имеются сведения об увеличении скорости (на б—40%) растворения солей КС1 и Na l в воде и водных растворах [61] при наложении магнитных полей напряженностью 0,1—0,5 МА/м (300—1500 Э) или использовании жидкостей, прошедших магнитную обработку. Наши опыты по растворению тех же солей в воде при напряженности магнитного поля до 1 ]VIA/m не дали основания сделать вывод о ка-ком-либо влиянии магнитного поля на скорость растворения. [c.131] Из выражения (III.9) следует, что электропроводная жидкость плотностью р = 1000 кг/м может стать невесомой при легко достижимых значениях плотности тока li = 10 кА/м и магнитной индукции В = 1 Тл. Если скрещенное поле охватывает только часть сосуда с электропроводной жидкостью, то последняя начинает циркулировать, что обусловлено разностью ее удельных весов. Очевидно, скорость циркуляции тем выше, чем больше высота столба утяже.яен-ной или облегченной жидкости, т. е. чем больше отношение длппы канала в скрещенном поле к общей его длине I. [c.131] На циркуляционные течения расходуется часть электромагнитной энергии, поэтому эффект утяжеления или облегчения и, следовательно, выталкивающая сила жидкости уменьшаются. Отношение реальной выталкивающей силы к той же силе, рассчитанной по выражению (III.9) в предположении отсутствия вихревых течений, получило назваппе коэффициента электромагнитного выталкивания а [30, 31J. Для частиц, форма которых близка сферической, а = 0,55—0,65, для острогранных тел (пирамиды, конуса) а = 0,7 [321. [c.132] Параметр А играет роль определяющего критерия его малым значениям соответствует вязкое течение, большим — инерционное. [c.134] При инерционном течении на поверхности крупных частиц диаметром несколько сантиметров скорости циркуляционных течений могут достигать 30—45 см/с [32]. [c.134] Изложенные сведения о гидродинамике суспензий в скрещенных полях позволяют ожидать существенного ускорения процесса растворения. Экспериментальная проверка этого предположения выполнена авторами совместно с Л. Н. Гавришкевич. Для оценки влияния вихревых течений на скорость физического и химического растворения неэлектропроводных (KNOg) и электропроводных (медь) закрепленных образцов сферической формы последние растворяли в кювете (рис. III.7,а) при небольшой скорости циркуляции жидкости (Zj, г = 1 12). [c.134] Кювета представляла собой прямоуго.чьпый сосуд 1 (200 X 200 X X 25 мм), изготовленный из органического стекла, с плоскими металлическими электродами 2. Объем жидкости, заключенной между электродами, находился в магнитном поле электромагнита 3. При подаче выпрямленного тока на электроды жидкость между электродами перемещалась вверх или вниз, вызывая циркуляцию в кювете. Для охлаждения порций жидкости, нагреваемых электрическим током, длину контуров циркуляции увеличили перегородками 4. Температуру жидкости в скрещенных полях контролировали по ртутному термометру 5. Исследуемый образец 6 помещали в жидкость на держателе 7. В такой кювете обеспечивалось интенсивное вихревое движение жидкости на поверхности образцов при небольшой скорости обтекания их циркуляционным потоком. [c.134] К нестационарным относятся поля, напряженность которых меняется во времени. К ним принадлежат поля акустических колебаний, возбуждаемых в жидкости или суспензии при передаче им колебательного движения твердыми, жидкими или газообразными, телами. В зависимости от характера изменения частоты и амплитуды во времени акустические колебания можно разделить на две группы гармонические и импульсные. [c.137] Гармонические колебания, частота которых постоянна, а амплитуда изменяется по определенному закону, в свою очередь делятся на низко- и высокочастотные (звуковые и ультразвуковые). Низкочастотные колебания (пульсации) жидкости или суспензии возникаюг при сообщении колебаний аппарату или его внутренним устройствам. К высокочастотным относятся колебания, частота которых составляет сотни герц и выше. Амплитуда низкочастотных колебаний обычно не превышает нескольких сантиметров, а высокочастотных — несколько десятков микрометров. Таким образом, низкочастотные колебания являются пульсациями крупного масштаба, а высокочастотные — малого. В связи с этим первые целесообразно использовать для интенсификации растворения крупных частиц, а вторые — мелких. Высокочастотные колебания могут ускорять и растворение крупных частиц, однако в связи с большой диссипацией энергии более выгодно для этих целей использовать низкочастотные колебания. [c.137] К импульсным относятся колебания широкого спектра частот, амплитуды которых быстро затухают. Они возбуждаются в жидкости прп очень высоких (взрывных) скоростях преобразования одного вида энергии (механической, тепловой, электрической или электромагнитной) в другой или перехода ее от одного тела к другому. В завпсимости от скорости преобразования или перехода энергии различают мягкий, средний и жесткий режимы. При мягком режиме потенциальная энергия преобразуется в кинетическую без образования ударной волны — некоторой движущейся в жидкости поверхности, характеризуемой резким увеличением давления и плотности. [c.137] При среднем режиме часть потенциальной энергии (до 15%) преобразуется в энергию ударной волны. Жесткий режим характеризуется существенной долей энергии (20—50%), расходуемой на образование ударной волны. При этом режиме происходит интенсивное измельчение твердых частиц в жидкости. Как при гармонических, так и мягких импульсных колебаниях основную роль в переносе массы от поверхности твердых частиц в жидкость играет скорость обтекания их потоком жидкости. [c.137] Шлихтинг [214] обнарунчил, что вокруг цилиндра, колеблющегося в среде с круговой частотой u и амплитудой смещения А, которая меньше диаметра частицы цилиндрической формы d, возникают ламинарные вихревые течения (рис. III.9), толщина динамического пограничного слоя которых составляет бд = (2v/ u)°. . Для случая A/d i 1 характер течения более сложен, что объясняется поочередным отрывом пограничного слоя. При A/d 1 поле скоростей в каждый момент времени подчиняется закономерностям стационарного обтекания. [c.138] Вернуться к основной статье