炭浆设备的选择与计算

     根据工艺特点，炭浆厂主要特殊设备有炭吸附槽、解吸柱、电解槽和炭再生窑等。由于我国炭浆厂生产历史不长，在设备选型、设计和计算等方面处于积累经验的阶段，还有待于不断总结提高。    炭吸附槽，浸出槽也能作为炭吸附槽，但应选择炭磨损程度小、功率消耗低的设备。 一般选用双叶轮中空轴进气的机械搅拌槽，其计算方法与浸出槽相同。    为实现矿浆与炭逆向运动，在吸附槽中设置中间筛。其作用是使矿浆与活性炭分离，国内一般采用固定桥式筛。其筛网长度可根据吸附槽通过的矿浆量计算。一般单位长度筛网通过的矿浆量为6.5L/(m·s).    为防止堵塞，桥式筛需要用低压风清理筛面。低压风计示压力为35kPa，单位长度筛网所需要的低压风量为1.0m³/(m·min)。    解吸柱，截金炭的解吸方法很多，我国一般都采用高浓度的氰化钠(温度为95℃)在解吸柱内进行解吸。解吸柱通常设计为圆柱体，其炭床高度Ho与直径D之比6:1，解吸液的流速应小于3.4m/s，其流量(m³/h)一般为两个炭床的容积，以使炭不产生流动。根据每天所需解吸的截金炭数量即可按上述条件计算出所需解吸柱的直径和高度。之衙对所选择的解吸柱进行流速验算。解吸柱技术性能见表1。表1          解吸柱技术性能

规格/mm	容积/m3	设计压力/kPa(kg/cm2)	设计温度/℃
ф900×4200	3	490(5.0)	135
ф700×3800	1.5	245(2.5)	100
ф500×2500	0.5		98

    电解槽，载金炭解吸后的贵液常采用电沉积法来得到高品位的金泥。所用设备即电解槽。其主要参数有：电流密度、溶液温度、流速和槽电压等。在正常条件下，电流密度决定阴极金属沉积速度和沉积量。通常使用的电流密度为20~50A/m²。实践表明，电流密度由20 A/m²增加至60 A/m²范围内，贵金属在阴极的沉积速度与电流密度的增加成正比关系，当电流密度超过60 A/m²时，电流效率出现下降，并大大增加电能和阴阳极材料的消耗。适当提高电流密度、溶液温度和流速，可提高金的沉积速度。正常条件下金在阴极析出的电位为+0.2V。电解槽一般是根据贵液中含金量和电积时间进行设计和选取。金电解槽技术性能见表2。表2          金电解槽技术性能

规格长×宽×高mm

阴极板尺寸/mm

阴极板间距/mm

阴极板数目

阴极板尺寸/mm

阴极板间距/mm

阴极板数目

电解液量/L

电解液流量/L/s

电解液温度/℃

阴极板电流密度/A·m-2

电流强度/A

电压/V

2440×750×610

620×610

111

20

620×610

111

21

1116

0.45

120

53.8

1000

1.5~3

    计算实例：电解处理载金炭解吸贵液V_G=1000L/d,其品位β=81g/L,通电时间t=24h,计算所需电解槽尺寸。    根据现厂操作经验确定：阴极板电流密度ρ₁=40A/m²;阴极板电流效率η=90%；槽电压3V；金电化当量j=7.359/(A·h)。     (1)根据m=jItη计算需要的总电流量I。    式中   m——电解金量，g.                                 m=V_Gβ             I=V_Gβ/(Jtη)=[81000/(7.35×24×0.9)]A=510.2A    (2)根据阴极板电流密度计算阴极板总面积A.                               A=I/ρ_I=(510.2/40)m²=12.8m²    (3)每公斤金的直流电能消耗W。                              W=V×10³/(jη)                             W/kW·h=3×10³/(7.35×0.9)=454    根据上述数据选择电解槽规格为2440×750×610可满足阴极板总面积15m².若无合适电解槽，也可根据上述数据进行设计。    炭再生窑，炭浆吸附过程中炭粒还吸附有各种无机物和有机物，经过解吸它们不可能被除去，污染了炭粒、降低吸附活性。因此在返回使用前必须使其再生。再生分两步：即用酸洗除去碳酸钙及大部分贱金属络合物；加热活化除去其它无机和有机杂质。加热活化是在回转窑中隔绝空气将炭加热到650~750℃保持30min，然后水淬冷却，筛出细炭(＜20目)后返回再用。目前国内炭浆厂使用的炭再生窑有两种：一种是TS-20型回转式再生窑，处理量为20kg/h，另一种是北京有色冶金设计研究总院的直接加热式回转窑，规格ф460×5800,给料量为0.47kg/s(湿料0.94kg/s).