이중 스테이지 복합 임펠러 시스템이 황화물 침출에 어떤 이점을 제공합니까? 가스 분산 및 고체 현탁 최적화

이중 스테이지 복합 임펠러 시스템은 가스 분산 및 고체 현탁 메커니즘을 분리하여 황화물 침출 효율을 극적으로 향상시킵니다. 구체적으로, 평판 터빈을 사용하여 산소 기포를 분해하는 데 필요한 높은 전단력을 생성하는 반면, 별도의 프로펠러는 무거운 황화물 입자가 침전되는 것을 방지하는 데 필요한 축 방향 순환을 구동합니다.

방사형 전단력과 축 방향 흐름을 통합함으로써 이 시스템은 다상 반응기의 이중 과제, 즉 가스-액체 접촉 면적을 최대화하는 동시에 고밀도 고체를 균일하게 현탁시키는 문제를 해결합니다.

흐름 분포의 물리학

이 시스템이 효과적인 이유를 이해하려면 두 가지 다른 임펠러 유형이 수행하는 고유한 역할을 분석해야 합니다.

가스 분산을 위한 방사형 흐름

평판 터빈은 높은 전단력을 특징으로 하는 방사형 흐름을 생성하도록 엄격하게 설계되었습니다.

주요 기능은 주입된 산소 기포가 들어오자마자 더 작은 단위로 물리적으로 분쇄하는 것입니다.

이 분쇄는 산화 침출 반응의 제한 요소인 총 가스-액체 접촉 면적을 크게 증가시킵니다.

고체 현탁을 위한 축 방향 흐름

대조적으로, 프로펠러 임펠러는 강력한 축 방향 순환을 통해 필요한 수력학적 리프트를 제공합니다.

황화물 입자는 본질적으로 밀도가 높고 빠르게 침전되는 경향이 있습니다.

프로펠러는 이러한 입자가 현탁 상태를 유지하고 순환하도록 하여 반응 용기 바닥에 축적되는 것을 방지합니다.

황화물 침출이 이 시너지를 요구하는 이유

표준 단일 임펠러 시스템은 종종 전단력과 흐름의 균형을 맞추는 데 어려움을 겪지만, 이중 스테이지 접근 방식은 다상 산화 침출의 특정 요구를 충족합니다.

균일한 반응 환경 조성

효율적인 침출을 위해서는 고체, 액체 및 기체상이 지속적으로 상호 작용해야 합니다.

이중 스테이지 시스템은 산소가 액체 전체에 존재하고 고체가 반응할 수 있도록 하는 효율적인 흐름장 분포를 생성합니다.

이를 통해 산화 반응이 국부적인 영역에서 발생하는 대신 균일하게 진행됩니다.

상 분리 극복

프로펠러의 축 방향 힘이 없으면 무거운 황화물은 층을 이루어 위쪽의 산소 풍부한 액체와 분리됩니다.

터빈의 전단력이 없으면 산소는 큰 기포로 남아 반응기에서 효율적으로 반응하지 않고 통과합니다.

이 조합은 어느 임펠러도 단독으로 달성할 수 없는 반응의 물리적 기반을 만듭니다.

운영 역학 이해

이 시스템은 우수한 성능을 제공하지만 에너지 및 균형과 관련하여 특정 운영 고려 사항을 도입합니다.

전단력과 순환의 균형

시스템의 효과는 두 스테이지의 상호 보완적인 작동에 달려 있습니다.

시스템은 기포를 분쇄하는 에너지(전단력)와 고체를 들어 올리는 에너지(순환) 사이의 균형을 맞추는 능력만큼만 효과적입니다.

운영자는 한 가지 요인(예: 전단력)을 개선하기 위해 속도를 높이는 것이 총 전력 소비에 기여한다는 것을 이해해야 하며, 이는 유체를 불필요하게 과도하게 교반하는 것을 피하는 설계를 필요로 합니다.

반응기를 위한 올바른 선택

황화물 침출을 위한 반응기를 설계하거나 최적화할 때 이중 스테이지 시스템을 통해 대상 조정을 할 수 있습니다.

• 산화 속도 극대화에 중점을 두는 경우: 평판 터빈 설계를 우선시하여 기포 크기를 최소화하기에 충분한 전단력을 생성하도록 하십시오.
• 침전물 축적 방지에 중점을 두는 경우: 프로펠러가 황화물 광석의 특정 밀도를 들어 올리기에 충분한 축 방향 속도를 생성하도록 위치와 크기를 조정하십시오.

궁극적인 목표는 정밀한 기계적 교반을 통해 물질 전달 제한을 최소화하는 균질화된 환경입니다.

요약 표:

구성 요소	임펠러 유형	주요 흐름 패턴	침출 시 핵심 기능
스테이지 1 (터빈)	평판 터빈	방사형 흐름 (높은 전단력)	가스-액체 접촉 면적을 늘리기 위해 산소 기포를 분쇄합니다.
스테이지 2 (프로펠러)	프로펠러	축 방향 흐름 (높은 리프트)	무거운 황화물 입자를 현탁 상태로 유지하기 위해 수력학적 리프트를 제공합니다.
시스템 시너지	이중 스테이지 복합	통합 흐름장	균일한 산화 반응을 보장하고 상 분리를 방지합니다.

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참고문헌

1. Hiroshi Kobayashi, Masaki Imamura. Selective Nickel Leaching from Nickel and Cobalt Mixed Sulfide Using Sulfuric Acid. DOI: 10.2320/matertrans.m2018080

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