В работе представлены результаты разработки математической модели процесса выщелачивания золота, полученной на основе анализа химизма протекающих реакций с учетом массообменных процессов. На основе созданной кинетической модели экстракции и гидродинамической модели полного смешения была создана математическая модель процесса тиосульфатного выщелачивания в реакторах различного типа периодического действия, проточного аппарата полного смешения, каскада реакторов полного смешения с различным числом аппаратов в каскаде. Исследовано влияние числа реакторов в каскаде и выбрана оптимальная степень секционирования. На основании исследования процесса с использованием его математической модели разработана структура системы управления, обеспечивающая максимальную конверсию на выходе из каскада реакторов.
В современной металлургии все больше внимания уделяется безопасности химических процессов как по отношению к работающему персоналу, так и окружающей среде. Одной из опаснейших отраслей металлургии является цианирование золотоносных руд. Последние 30 лет активно ведутся исследования возможности замены цианидов на другие растворители. Конкуренцию цианидам составляют тиосульфат и тиомочевина. В рамках программы сотрудничества между Горным университетом и Лаппеенрантским технологическим университетом проводятся исследования по совершенствованию выщелачивания золота с помощью тиосульфата. Основные усилия сосредоточены на химии процесса, однако не последнюю роль играют и массообменные процессы гетерогенных систем. Их оптимизацию планируется достичь за счет компьютерной модели, основанной на данных, полученных с помощью лазерной методики изучения полей скоростей.
Представлена кинетическая модель выщелачивания золота, основанная на методе сокращающегося ядра. Описанная модель учитывает эффект внутренней диффузии, поверхностной реакции и количество непрореагировавшего золота в ходе периодического процесса. Параметры модели рассчитаны путем минимизации рассогласования между экспериментальными данными и результатами численного расчета полученной кинетической модели с использованием программного комплекса ReactOp.
Компьютерное моделирование прочно укрепило свои позиции в разработке оборудования, особенно уникального, отвечающего заданным параметрам конкретного производства или предприятия металлургии. Это объясняется экономической целесообразностью, практически полным отсутствием ограничений в построении геометрии, а также возможностью всестороннего и оперативного исследования оборудования на прочность и, конечно, виртуальным тестированием изделия в рабочем режиме. Одним из наиболее используемых и непрерывно совершенствуемых программных пакетов для работы с жидкостями и газами является Fluent, продукт компании ANSYS. Данный пакет используется для создания физической, а в дальнейшем и химической модели, способной с высокой точностью описывать и прогнозировать процессы и реакции, имеющие место в газожидкостном реакторе при выщелачивании золота с помощью тиосульфата.
