بررسی ارتباط بین توزیع زمان ماند و توزیع ابعادی ذرات جامد در مدلسازی لیچینگ مخزنی

فروتن, عبدالرحیم; نادری, حجت; خالصی, محمدرضا; دهقان, رضا

doi:10.30479/jmre.2021.13751.1427

بررسی ارتباط بین توزیع زمان ماند و توزیع ابعادی ذرات جامد در مدلسازی لیچینگ مخزنی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد

² استادیار، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد

³ استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

⁴ دانشیار، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد

10.30479/jmre.2021.13751.1427

چکیده

در مهم‌ترین مدل‌های ارایه شده برای فرآیند لیچینگ همزنی پیوسته، دو تابع توزیع زمان ماند و توزیع ابعاد ذرات به صورت مستقل از یکدیگر در نظر گرفته می‌شوند. در این تحقیق ضمن مطالعه ارتباط بین اندازه ذرات و زمان ماند آن‌ها در تانک همزنی، یک روش تجربی برای تعیین تابع توزیع زمان ماند بر اساس ترکیب دانه‌بندی خوراک ورودی به تانک همزنی ارایه شده است. رابطه بین اندازه متوسط یک بخش ابعادی از ذرات و زمان ماند آنها در تانک، به وسیله میانگین زمان ماند و پارامتر (شیب نموداری که محور افقی آن زمان ماند بدون بعد و محور عمودی آن لگاریتم طبیعی نسبت غلظت جامد در خروجی رآکتور در زمان t به غلظت اولیه درون رآکتور است) به دست آمد. نتایج نشان داد که با افزایش اندازه ذرات از 38- میکرون تا دامنه 150-125+ میانگین زمان ماند از 1_/59 دقیقه به 93 دقیقه افزایش و مقدار پارامتر از 95_/0 به 30_/0 کاهش پیدا می‌کند. همچنین با استفاده از پارامتر محاسبه شده برای هر بخش ابعادی، تابع توزیع زمان ماند برای خوراک‌هایی با توزیع ابعاد ذرات متفاوت تعیین شد. به علاوه، تاثیر تغییر پارامتر بر روی نتایج حاصل از مدل لیچینگ جریان گسسته بررسی شد. نتایج نشان داد که با کاهشاز مقدار 1 به 7_/0، میزان تبدیل (Conversion) یا به عبارتی بخش واکنش داده ذرات، از 71_/0 به 78_/0 افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.25385143.1401.7.1.7.2

عنوان مقاله [English]

Investigation of Relationship Between Residence Time Distribution and Size Distribution of Solid Particles in Tank Leaching Modelling

نویسندگان [English]

A. Foroutan ¹
H. Naderi ²
M.R. Khalesi ³
R. Dehghan ⁴

¹ Ph.D student, Dept. of Mining & Metallurgical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran

² Assistant Professor, Dept. of Mining & Metallurgical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran

³ Assistant Professor, Dept. of Mining Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

⁴ Associate Professor, Dept. of Mining & Metallurgical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran

چکیده [English]

While many studies have confirmed the effect of particle size distribution on the residence time in a reactor, the most employed models of continuous tank leaching process consider the residence time and particle size distributions as independent variables. In minerals processing field, no systematic study has been conducted on this issue yet. In this research, the relationship between the particles size and their residence time in a mixing tank has been studied. An empirical method for the determination of the residence time distribution function based on the inflow particles size distribution has been proposed. The relationship between the average size of one size fraction of particles and its residence time was obtained by mean residence time and parameter (an empirical coefficient). Results showed that increasing the particle sizes resulted in a 50% increase in the mean residence time while decreased from 0.95 to 0.3. Using the evaluated values of the residence time distribution function of the inflow stream was determined. Including this function in the segregated flow model, the effect of the variations of the value on the leaching performance was evaluated. Results showed that smaller values of resulted in higher conversion value.

کلیدواژه‌ها [English]

Leaching
Residence time distribution
Particle size distribution
Conversion

مراجع

Levenspiel, O. (1999). “Chemical reaction engineering”. Industrial & Engineering Chemistry Research.
Crundwell, F. (1995). “Progress in the mathematical modelling of leaching reactors”. Hydrometallurgy, 39(1-3): 321-335.
Dixon, D. G. (1995). “Improved methods for the design of multistage leaching systems”. Hydrometallurgy, 39(1): 337-351.
Kotsiopoulos, A., Hansford, G. S., and Rawatlal, R. (2008). “An approach of segregation in modeling continuous flow tank bioleach systems”. AIChE journal, 54(6): 1592-1599.
Gao, Y., Fernando, J., and Marianthi, G. I. (2012). “A review of the Residence Time Distribution (RTD) application in solid unit operation”. Powder Technology, 228: 416-423.
Vignes, A. (2013). “Extractive metallurgy 3. Process operations and routs”. John Willy & Sons.
Crundwell, F., Preez, N. D., and Lloyd, J. M. (2013). “Dynamics of particle-size distributions in continuous leaching reactors and autoclaves”. Hydrometallurgy, 133: 44-50.
Oldeshue, J. Y. (1969). “Suspending solids and dispersing gases in mixing vessels”. Industrial & Engineering Chemistry, 61.
Kuwata, M., and Martin, S. T. (2012). “Particle size distributions following condensational growth in continuous flow aerosol reactors as derived from residence time distributions: Theoretical development and application to secondary organic aerosol”. Aerosol Science and Technology, 46(8): 937-949.
Dull, M., Ozcoban, H., and Leopold, C. (2018). “Analysis of the powder behavior and the residence time distribution within a production scale rotary tablet press”. European Journal of Pharmaceutical Sciences, 125: 205-214.
Murphy, T. (2002). “Residence time distribution of solid particles in CSTR”. McGill University Libraries.
Baldi, J. R., and Sharma, R. N. (1978). “Continuous removal of a solid suspension from stirred tanks”. Proceedings of International Symposium on Mixing, Mons (France), 1-B5.
Tojo, K., and Miyanami, K. (1982). “Solids suspension in mixing tanks”. Industrial& Engineering Chemistry Fundamentals, 21: 214-220.
Sheoran, M., Chandra, A., Bhunia, H., Bajpai, P. K., and Pant, H. J. (2018). “Residence time distribution studies using radiotracers in chemical industry-A review”. Chemical Engineering Communications, 205(6): 739-758.
Fogler, H. S. (2006). “Distributions of residence times for chemical reactors”. Elements of Chemical Reaction Engineering, 4.