Mathematical modelling of the transient behaviour of cstrs with reactive particulates: Part 2 — Application to pyrite pressure oxidation

Authors

  • Dmitri H. Rubisov,

    1. Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 3E5
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  • Vladimiros G. Papangelakis

    Corresponding author
    1. Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 3E5
    • Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 3E5
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Abstract

A population balance based transient reactor model is applied to a particulate process employed in the hydrometallurgical industry. The process is the pressure oxidation of pyritic concentrates, pertinent to the treatment of refractory gold materials. The chemical reaction system involves first an oxygen gas to aqueous mass transfer step, followed by a chemical reaction on the surface of mineral particles. The chemical reactor stimulated is a multi-stage continuous autoclave with variable compartment size. The model accounts for recycling oxidized solids, as well as for venting the gas phase. A complex system of partial and non-linear ordinary differential equations is rendered dimensionless and solved by a method developed previously using the Mathematica® software. The transient response of the reactor to different modes of reactor start-up, as well as the response to a step change of a key variable, are examined. The validity of the steady-state solution is assessed by comparing it to previous modelling attempts.

Abstract

Un modèle de réacteur transitoire basé sur un bilan de population est appliqué à un procédé de particules employé par l'industrie hydrométallurgique. Le procédé de consiste en l'oxydation sous pression de concentrés de pyrites, et est utilisé durant le traitement de matériaux aurifères réfractaires. Le système de réaction chimique implique d'abord une réaction de transfert de matière d'oxygène gazeux à une solution aqueuse, suivie d'une réaction chimique sur la surface de particules minérales. Le réacteur chimique simulé consiste en un autoclave continu multiétagé de tailles de compartiment variables. Le modèle tient compte du recyclage des solides oxydés ainsi que de l'aération de la phase gazeuse. Un système complexe d'équations différentielles non linéaires ordinaires et partielles est d'abord mis sous forme adimensionnelle puis est résolu par une méthode mise au point antérieurement en utilisant le logiciel Mathematica®. On étudie la réponse transitoire du réacteur aux différentes modes de démarrage aussi bien que la réponse à un changement en escalier d'une variable clé. La validité de la solution en régime permanent est évaluée par comparaison à des tentatives de modélisation antérieures.

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