Анализ процессов растворения в урановой технологии

Анализ процессов массопередачи при растворении твердого материала в жидкости в геометрически подобных аппаратах обычно приводит к уравнениям типа

где k — коэффициент массопередачи; d — линейный размер; D — коэффициент молекулярной диффузии; w — скорость движения; v — кинематическая вязкость среды; А, m, n — постоянные, определяемые экспериментально.

Например, для случая растворения таблеток твердого материала диаметром 6 мм в жидкости в аппарате без перегородок с механической мешалкой получено выражение

где Nug — диффузионный критерий Нуссельта; nэ — эквивалентное число оборотов мешалки.

Изучая растворение твердых частиц в жидкостях при перемешивании механическими мешалками, Хиксон получил критериальные уравнения

где dм — диаметр мешалки; d — диаметр аппарата; Re — критерий Рейнольдса; n — число оборотов мешалки в минуту.

В дальнейшем уравнения (6.22) и (6.23) были уточнены японскими исследователями с учетом влияния размера, формы и плотности растворяющихся частиц.

При обработке экспериментальных данных по растворению твердого материала в непрерывно действующем аппарате с механической мешалкой были получены следующие критериальные уравнения:

При исследовании кинетических закономерностей растворения в вертикальных трубах было получено выражение

где W — скорость потока жидкости; d — диаметр трубы, внутренняя поверхность которой покрыта растворяющимся материалом.

Обрабатывая экспериментальные данные, полученные при изучении растворения зерен твердого материала во взвешенном слое, Вертешев получил следующую критериальную зависимость (при Re =1,7—300):

где o — удельная поверхность твердого материала; Reз = 2dзw/3v(1-e) (здесь dз — диаметр зерен материала); А — коэффициент, учитывающий влияние формы зерен, который для дробленого материала равен А = 0,060, а для шарообразных частиц А =0,022; Рrд = v/D — диффузионный критерий Прандтля; е — пористость слоя.

Сопоставление всех приведенных уравнений показывает, что, несмотря на различия в условиях процесса растворения, при обработке экспериментальных данных получаются весьма близкие общие критериальные закономерности. Уравнения типа (6.20), очевидно, можно получить и при исследовании процессов выщелачивания, используемых в урановой технологии.