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载金炭解吸过程中热电偶位置及其设定值的确定
2011-07-27
本文通过载金活性炭解吸电解工业性试验和理论计算分析, 认为温控 仪的设定值若选定在正好等于载金炭解吸作业所要求的温度, 那么热电偶 无论安装在解吸柱上的任何位置都不合适。若把热电偶安装在解吸柱的最 下方或电加热器中的任何位置, 都将使加热器启动频繁, 这在生产中也不可 取。热电偶位置及其设定值的合理确定与解吸作业的许多条件有关, 只有通 过工业试验或理论计算才能最终确定。
第 49 卷第 3 期 有色金属 NON FERROU SM ETAL S Vol1491 No13 A ugust  1997 1 997 年 8 月 载 金 炭 解 吸 过 程 中 热 电 偶 位 置 及 其 设 定 值 的 确 定 林 国 梁王 成 功仲 崇 波 ( 东 北 大 学 黄 金 学 院 , 沈 阳 110015) 摘要   本 文 通 过 载 金 活 性 炭 解 吸 电 解 工 业 性 试 验 和 理 论 计 算 分 析 , 认 为 温 控 仪 的 设 定 值 若 选 定 在 正 好 等 于 载 金 炭 解 吸 作 业 所 要 求 的 温 度 , 那 么 热 电 偶 无 论 安 装 在 解 吸 柱 上 的 任 何 位 置 都 不 合 适 。 若 把 热 电 偶 安 装 在 解 吸 柱 的 最 下 方 或 电 加 热 器 中 的 任 何 位 置 , 都 将 使 加 热 器 启 动 频 繁 , 这 在 生 产 中 也 不 可 取 。热 电 偶 位 置 及 其 设 定 值 的 合 理 确 定 与 解 吸 作 业 的 许 多 条 件 有 关 , 只 有 通 过 工 业 试 验 或 理 论 计 算 才 能 最 终 确 定 。 关 键 词金 , 活 性 炭 , 热 电 偶 , 设 定 值 , 解 吸 温 度   目 前 , 处 理 载 金 活 性 炭 普 遍 采 用 解 吸 电 1 影 响 解 吸 作 业 的 因 素 解 工 艺 。 从 炭 浸 槽 中 提 出 的 炭 浆 , 用 分 炭 筛 与 矿 浆 分 离 , 并 用 压 力 水 将 载 金 炭 冲 洗 干 净 , 载 金 炭 自 流 到 储 炭 槽 内 , 矿 浆 自 流 返 回 到 炭 浸 槽 , 根 据 解 吸 柱 的 体 积 储 存 炭 量 , 本 次 工 业 试 验 每 批 处 理 载 金 炭 700kg, 并 用 射 流 器 将 储 炭 槽 内 的 载 金 炭 射 流 输 送 进 入 解 吸 柱 。 解 吸 液 用 1% 的 N aOH 和 2% 的 N aCN 配 制 , 储 存 在 储 液 槽 中 , 由 耐 腐 泵 进 行 输 送 循 载 金 炭 解 吸 率 的 高 低 与 许 多 因 素 有 关 , 在 保 证 一 定 的 解 吸 温 度 和 解 吸 时 间 的 条 件 下 , 载 金 炭 品 位 愈 高 , 获 得 的 解 吸 率 愈 高 ; 提 高 解 吸 温 度 , 一 般 可 缩 短 解 吸 时 间 , 反 之 , 在 一 定 的 解 吸 温 度 条 件 下 , 延 长 解 吸 时 间 ; 也 可 提 高 解 吸 率 。 此 外 , 解 吸 液 的 药 剂 浓 度 和 流 动 速 度 对 解 吸 率 也 会 产 生 影 响 。 # # 环 。 解 吸 液 电 解 之 前 先 经 1 、 2 电 加 热 器 进 行 预 热 小 循 环 , 当 解 吸 液 达 到 设 定 值 (本 次 工 业 试 验 定 为 95℃ ) 后 , 打 开 电 解 槽 前 的 进 液 阀 门 , 解 吸 贵 液 进 入 电 解 槽 开 始 电 解 , 并 进 行 大 循 环 。 电 解 槽 用 聚 丙 烯 制 作 , 阳 极 采 用 不 锈 钢 网 , 阴 极 采 用 新 型 材 料 — — 碳 纤 维 , 贵 液 中 的 金 和 银 沉 积 在 阴 极 上 , 当 电 解 结 束 时 , 再 进 行 反 向 电 解 , 金 泥 便 脱 落 于 槽 底 , 用 急 水 冲 出 进 行 过 滤 。 在 解 吸 液 温 度 达 到 解 吸 作 业 要 求 并 保 持 恒 定 的 条 件 下 , 累 计 解 吸 率 随 累 计 解 吸 时 间 的 增 加 而 增 大 。当 解 吸 时 间 达 到 一 定 值 时 , 解 吸 率 基 本 不 变 , 说 明 该 批 载 金 炭 已 解 吸 完 毕 。 长 期 的 生 产 实 践 证 明 , 只 要 解 吸 温 度 和 解 吸 时 间 满 足 解 吸 作 业 要 求 , 就 可 保 证 获 得 较 高 的 解 吸 率 。 2解 吸 温 度 控 制 在 解 吸 过 程 中 , 人 们 利 用 各 种 各 样 的 手 收 稿 日 期 : 1996— 07— 26; 修 改 稿 : 1996— 10— 09 林 国 梁 : 男 , 40 岁 , 副 教 授 。 段 来 控 制 解 吸 温 度 , 其 中 最 常 见 的 是 利 用 自   56 有色金属 第 49 卷 动 电 子 式 温 度 指 示 调 节 仪 , 使 其 达 到 解 吸 作 业 要 求 并 保 持 恒 定 。 与 温 度 仪 配 套 的 感 温 元 件 选 用 W R KT - 2202 型 压 簧 固 定 式 镍 铬 - 考 铜 热 电 偶 , 其 外 壳 套 有 不 锈 钢 保 护 管 , 分 度 号 为 EA - 2, 测 试 温 度 范 围 为 0~ 200℃ 。 温 控 仪 与 热 电 偶 之 间 采 用 补 偿 导 线 连 接 。 仪 表 的 控 制 过 程 为 , 当 解 吸 柱 的 温 度 , 也 就 是 热 电 偶 所 探 测 的 温 度 低 于 仪 表 的 设 定 值 实 际 生 产 中 , 为 了 保 证 足 够 的 有 效 解 吸 时 间 , 以 获 得 较 高 的 解 吸 率 , 通 常 不 得 不 延 长 总 的 解 吸 时 间 。 这 样 电 解 时 间 也 要 相 应 增 加 , 其 结 果 必 然 造 成 电 力 消 耗 增 加 , 而 且 降 低 设 备 利 用 率 和 劳 动 生 产 率 ( 约 50% )。 由 此 可 见 , 把 热 电 偶 安 装 在 解 吸 柱 上 方 , 并 且 把 仪 表 的 设 定 值 选 在 正 好 等 于 解 吸 作 业 所 要 求 的 温 度 上 是 不 合 理 的 。 下 面 通 过 理 论 计 算 进 一 步 验 证 不 合 理 的 原 因 。 ( 可 根 据 解 吸 作 业 所 要 求 的 温 度 设 定 ) 时 , 仪 本 次 工 业 试 验 , 采 用 的 解 吸 柱 直 径 表 绿 灯 亮 , 电 热 器 自 动 接 通 , 解 吸 液 温 度 逐 渐 上 升 ; 当 解 吸 温 度 高 于 仪 表 的 设 定 值 时 , 仪 表 红 灯 亮 , 加 热 电 源 自 动 切 断 , 解 吸 温 度 逐 渐 下 降 。 降 至 仪 表 设 定 值 时 , 加 热 电 源 又 自 动 接 通 , 这 样 周 而 复 始 , 可 使 解 吸 温 度 保 持 在 设 定 值 附 近 , 实 现 解 吸 温 度 的 自 动 恒 温 控 制 。 Υ 1 = 700mm , 高 H 1 = 4800mm , 电 加 热 器 直 = 1400mm , 解 吸 液 循 径 Υ = 400mm , 高 H 2 2 3 环 时 的 流 量 Q = 3m öh, 热 电 偶 安 装 在 解 吸 柱 上 方 , 设 定 值 选 在 95℃ 。 则 : 解 吸 柱 内 的 液 体 向 上 流 动 的 速 度 Q S Q 3 V 1 = = = Πr 2 1 = 3114作 0135 2 3 工 业 性 试 验 与 理 论 计 算 分 析 718 (m öh) (1) 2 1 式 中 S — — 解 吸 柱 截 面 积 , m r1 — — 解 吸 柱 半 径 , m 本 次 工 业 试 验 , 把 热 电 偶 安 装 在 解 吸 柱 的 上 方 , 所 要 求 的 解 吸 温 度 为 95℃ , 即 把 仪 表 的 设 定 值 定 在 95℃ 。 当 热 电 偶 探 测 的 温 度 达 到 设 定 值 时 , 电 控 柜 里 的 继 电 器 自 动 断 开 , 液 体 从 解 吸 柱 下 方 进 液 口 流 到 上 方 出 液 口 所 需 的 时 间 # = HV 1 作 60= 1 418 加 热 器 停 止 加 热 。 此 时 , 1 加 热 器 进 液 口 前 718作 60≈ 37 (m in) 电 加 热 器 内 的 液 体 流 动 速 度 (2) t 1 的 液 体 经 过 热 交 换 器 、 电 解 槽 、 过 滤 器 、 储 液 槽 散 热 后 , 温 度 降 至 80℃ 左 右 , 而 加 热 器 进 液 口 后 的 液 体 仍 然 保 持 较 高 的 温 度 。 工 业 试 验 中 发 现 , 解 吸 柱 下 方 的 最 高 温 度 可 达 到 = SQ2 = Q Πr 3 V 2 2 2 = 3114作 012 2 2 4 (m öh) 2 — — 电 加 热 器 截 面 积 , m — — 电 加 热 器 半 径 , m (3) 1 10℃ 。 随 着 耐 腐 泵 的 不 停 运 转 , 解 吸 柱 下 面 2 式 中 S 的 热 液 体 将 继 续 向 上 面 流 动 , 使 整 个 解 吸 柱 内 的 液 体 温 度 保 持 在 95℃ 以 上 长 达 35m in。 同 样 , 解 吸 柱 下 方 的 冷 液 体 (大 约 80℃ ) 也 跟 着 向 上 流 动 , 当 达 到 解 吸 柱 上 方 时 , 热 电 偶 所 探 测 的 温 度 骤 然 下 降 , 继 电 器 自 动 接 通 , 加 热 器 开 始 加 热 。 冷 液 体 从 解 吸 柱 的 下 方 流 到 解 吸 柱 上 方 的 时 间 , 同 样 需 要 35m in 钟 左 右 。 在 这 段 时 间 里 , 整 个 解 吸 柱 的 解 吸 温 度 低 于 设 定 值 , 使 解 吸 效 果 明 显 变 差 。 为 此 , 在 r 2 液 体 从 加 热 器 进 液 口 流 到 出 液 口 所 需 的 时 间 = HV 2 作 60= 12144作 60≈ 315 (m in) 2 (4) t 2 # # 本 次 工 业 试 验 , 1 、 2 加 热 器 串 联 使 用 , 每 个 加 热 器 由 6 个 6kW 电 阻 丝 的 U 型 电 热 元 件 组 成 , 每 两 个 串 联 为 一 相 , 电 源 采 用 三 相 四 线 按 Y 连 接 , 如 图 1 所 示 。 则 第 3 期 林 国 梁 等 : 载 金 炭 解 吸 过 程 中 热 电 偶 位 置 及 其 设 定 值 的 确 定 57 柱 上 、 下 方 的 温 度 变 化 理 想 曲 线 大 至 如 图 2 和 图 3 所 示 。 图 1  电 加 热 器 接 线 图 F ig. 1  W iring diagram of electric heating apparatus 每 相 电 功 率 P A = P B = P C = 12 (kW ) = V = 220 每 相 电 阻 丝 端 电 压 V A = V B C 图 2  解 吸 柱 上 方 温 度 变 化 的 理 想 曲 线 (V ) F ig. 2Ideal curves of temperature changing 每 相 电 阻 丝 上 电 流 强 度 I= VP at top of deso rp tion co lum n 3 = I B = I C = 1 2作 10 = 54155 (A ) I A 2 20 = VI A A B C 每 相 电 阻 丝 的 电 阻 值 R = R = R A 2 4155 20 = 5 ≈ 4 (8 ) A B 每 个 电 加 热 器 的 电 功 率 P = P = P = = 12+ 12+ 12= 36 (kW ) 在 一 个 电 加 热 器 中 , 液 体 温 度 每 升 高 0℃ , 所 需 的 时 间 t 由 下 式 算 出 : 加 热 器 的 液 体 吸 收 热 量 Q = 加 热 器 通 电 时 放 出 的 热 量 Q = 加 热 器 内 水 的 重 量 作 水 的 比 热 作 P C 1 3 图 3  解 吸 柱 下 方 温 度 变 化 的 理 想 曲 线 F ig. 3  Ideal curves of temperature changing at bo ttom of deso rp tion co lum n 1 2 Q 1 从 以 上 理 论 计 算 和 理 想 曲 线 分 析 , 可 以 看 出 , 如 果 把 热 电 偶 安 装 在 解 吸 柱 上 方 , 并 把 设 定 值 选 在 正 好 等 于 解 吸 作 业 所 要 求 的 温 度 95℃ 。 那 么 , 加 热 器 从 切 断 到 接 通 的 一 段 时 间 周 期 里 , 有 一 半 时 间 解 吸 温 度 高 于 设 定 值 ; 另 一 半 时 间 则 低 于 设 定 值 。 一 个 时 间 周 期 大 约 为 70m in。 这 期 间 有 效 解 吸 时 间 大 打 折 扣 。 水 升 高 的 温 度 2 6 Q 1 = Πr 1 作 H 2 作 10 作 4118作 10 2 6 = 3114作 012 作 114作 10 作 418作 10 6 = 7136作 10 (J) = I R t (5) 2 2 = 54155 作 4作 3作 t (J) Q 2 3 3 4 = 3158作 10 t 3 (6) 6 Q 1 = 7136作 104 4 158作 10 315作 10 t 3 = 3 如 果 把 热 电 偶 安 装 在 解 吸 柱 中 间 , 设 定 值 仍 然 选 在 正 好 等 于 解 吸 作 业 所 要 求 的 温 度 95℃ , 那 么 , 同 样 在 加 热 器 断 开 与 接 通 的 一 段 时 间 周 期 里 , 解 吸 柱 内 的 解 吸 温 度 有 一 半 时 间 高 于 设 定 值 , 另 一 半 时 间 则 低 于 设 定 值 。 只 不 过 是 时 间 周 期 缩 短 为 30m in。 热 电 偶 安 装 离 解 吸 柱 下 方 越 近 , 其 时 间 周 期 越 = 20516 (s) ≈ 3143 (m in) 同 样 , 液 体 在 加 热 器 中 温 度 升 高 20℃ , 所 需 的 时 间 t = 6186 (m in); 若 升 高 30℃ , 所 需 时 间 t = 10129 (m in)。 假 设 液 体 的 循 环 流 动 是 有 序 的 , 且 它 们 之 间 不 产 生 热 交 换 , 那 么 , 从 加 热 器 断 开 到 接 通 的 一 段 时 间 周 期 (大 约 70m in) 内 , 解 吸 4 5   58 有色金属 第 49 卷 # 短 。 95℃ , 需 要 求 出 2 加 热 器 中 大 于 95℃ 的 液 体 # 如 果 把 热 电 偶 安 装 在 解 吸 柱 最 下 方 或 加 体 积 V 3 , 由 图 5 的 2 加 热 器 温 度 变 化 曲 线 , 热 器 内 的 任 何 位 置 , 则 无 论 把 设 定 值 选 在 何 值 , 加 热 器 都 将 频 繁 动 作 , 即 时 间 周 期 近 似 为 零 , 这 在 实 际 生 产 中 也 不 可 取 。 可 以 大 致 求 出 大 于 95℃ 的 液 体 所 占 的 高 度 h 3 = 114- 013= 111 (m ) , 则 2 V 3 = Πr 2 分 h 3 = 3114作 0122作 111 3 = # 01138 (m ) (7) 4 热 电 偶 位 置 及 其 设 定 值 的 确 定 3 当 解 吸 液 循 环 时 的 流 量 为 3m öh 时 , 由 当 2 加 热 器 内 大 于 解 吸 温 度 95℃ 的 液 4 体 流 进 解 吸 柱 , 它 所 占 的 解 吸 柱 高 度 h 即 为 热 电 偶 安 装 高 度 , 则 上 述 计 算 知 , 液 体 自 加 热 器 进 口 流 到 出 口 需 要 315m in, 加 热 器 内 的 液 体 温 度 升 高 10℃ , 需 要 加 热 3143m in。 所 以 当 加 热 电 源 接 通 时 , = VΠr 3 2 01138 h 4 = 3114作 0135 2 = 0136 (m ) (8) # # 温 度 为 80℃ 的 冷 液 体 从 1 加 热 器 的 进 液 口 切 断 加 热 电 源 时 , 2 加 热 器 出 口 的 温 度 流 到 出 液 口 , 温 度 将 升 高 到 大 约 92℃ (工 业 即 为 仪 表 的 设 定 值 (104℃ )。 这 样 , 加 热 器 从 断 开 到 接 通 的 一 段 时 间 周 期 里 , 可 保 证 整 个 解 吸 柱 内 的 温 度 始 终 大 于 95℃ , 其 时 间 周 期 # 试 验 观 测 值 )。 流 到 2 加 热 器 出 口 时 , 温 度 将 # # 升 高 到 大 约 104℃ (图 4)。 相 应 的 1 、 2 加 热 器 上 下 温 度 变 化 曲 线 见 图 5。 6 为 t 。 h 4 = 2V 1 作 60= 2作 0136作 60 6 718 t = 5154 (m in) (9) 载 金 炭 解 吸 过 程 中 , 热 电 偶 及 其 设 定 值 的 合 理 确 定 , 可 以 保 证 在 整 个 时 间 周 期 里 都 能 有 效 解 吸 。从 而 大 大 地 缩 短 了 解 吸 时 间 , 降 低 消 耗 , 提 高 了 设 备 利 用 率 。 图 4  加 热 时 不 同 点 温 度 显 示 F ig. 4  Temperature show s at different po ints in heating 5 结 论 ( 1) 热 电 偶 安 装 在 解 吸 柱 上 方 或 中 间 以 上 位 置 , 并 且 把 仪 表 的 设 定 值 选 在 正 好 等 于 解 吸 作 业 所 要 求 的 解 吸 温 度 。 那 么 , 加 热 器 从 断 开 到 接 通 的 一 段 时 间 周 期 里 , 解 吸 柱 内 的 液 体 温 度 有 一 半 时 间 高 于 设 定 值 , 另 一 半 时 间 则 低 于 设 定 值 。 所 不 同 的 是 , 热 电 偶 安 装 离 解 吸 柱 下 方 越 近 , 其 时 间 周 期 越 短 。 ( 2) 热 电 偶 安 装 在 解 吸 柱 最 下 方 或 加 热 # # 图 5  1 、 2 加 热 器 上 下 温 度 变 化 曲 线 # 器 内 的 任 何 位 置 , 无 论 仪 表 的 设 定 值 选 在 何 值 , 加 热 器 都 将 频 繁 启 动 , 即 时 间 周 期 近 似 为 零 。 F ig. 5  Curves of temperature change fo r 1 # and 2 heater from top to bo ttom 合 理 的 热 电 偶 位 置 及 其 设 定 值 , 可 通 过 计 算 大 致 确 定 。 (3) 热 电 偶 位 置 及 其 设 定 值 的 合 理 确 定 , 取 决 于 液 体 循 环 时 的 流 量 大 小 、 解 吸 作 业 所 要 求 的 温 度 高 低 , 电 加 热 器 的 功 率 大 若 已 知 解 吸 作 业 要 求 的 解 吸 温 度 为 第 3 期 林 国 梁 等 : 载 金 炭 解 吸 过 程 中 热 电 偶 位 置 及 其 设 定 值 的 确 定 59 小 、 系 统 的 热 交 换 效 果 等 。 只 有 通 过 计 算 或 工 业 试 验 才 能 正 确 确 定 热 电 偶 的 位 置 , 一 般 应 安 装 在 靠 近 解 吸 柱 的 下 方 。 仪 表 设 定 值 最 好 选 在 正 好 等 于 最 后 一 个 加 热 器 出 口 液 体 的 温 度 , 其 设 定 值 一 定 要 高 于 解 吸 作 业 所 要 求 的 温 度 , 但 不 可 设 定 太 高 , 否 则 会 影 响 电 解 槽 使 用 寿 命 。 此 外 , 液 体 温 度 太 高 , 蒸 发 速 度 快 , 损 失 量 大 。 参考文献 1 2 3 M arsden J O , House C I. The Chem istry of Go ld Extraction. England 1992 V egter N M , Sendenbergh R F. Hydrom etallurgy, 1992, 28 (2) 杨 立 等 , 沈 阳 黄 金 学 院 学 报 , 1992, 11 (4) F IXATION OF THERMOCOUPL E’ S SITE AND ESTABL ISHED VAL EU IN D ESORPTION OF GOLD BEAR ING CARBON L IN Guoliang , W A N G Chenggong , ZH ON G Chongbo ( Institute of Gold T echnology , N orthestern U niversity , S hengy ang 110015) ABSTRACT   Industrial experim ents and analysis of theo retical calculation show that it is alw ays un2 suitable fo r a thermocoup le to be fixed at any site of the deso rp tion co lum n if the established value of temperature- contro lling apparatus is just the sam e temperature as is required fo r deso rp tion of carbon loading w ith go ld. W hen the thermocoup le is fixed at the dow nmo st part of the deso rp tion co lum n o r at any site of the heating apparatus, the apparatus would sw itch on frequently, w hich should be avo ided in the p roduction concerned. The site of the thermocoup le and its established value can be only determ ined finally through industrial tests and theo retical calculation because they are connected w ith m any conditions necessary to the deso rp tion operation. KEY WORDS go ld; carbon; thermocoup le; established value; deso rp tion
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