1236

На отечественных заводах цветной металлургии наиболее рас­ пространены рукавные фильтры Гипроцветмета типа РФГ. Филь­ тры РФГ выпускаются преимущественно в виде 10-секционного аппарата с поверхностью фильтрации 280 м2 и в виде сдвоенного аппарата с 20 секциями.

Недостатком рукавных фильтров является возможность заби­ вания их влажной пылью, если в фильтр поступают газы с боль­ шой концентрацией паров воды. Происходит также значительный износ ткани, если газы поступают с высоким содержанием паров кислоты.

Для предупреждения загорания рукавов надо тщательно кон­ тролировать температуру поступающих газов. В настоящее время на многих фильтрах контроль температуры автоматизирован. При хорошем качестве рукавов степень очистки достигает 99—99,5 % (содержание пыли при поступлении составляет 3—5 г/м3, на вы­ ходе 0,03—0,05 г/м3). Степень очистки и к. п. д. фильтра снижа­ ются при наличии одного или нескольких порванных или сорвав­ шихся рукавов.

§ 5. Скрубберы

Скрубберы представляют собой вертикальные башни, полые или с насадкой, по которым проходит газ и в которые вводят жид­ кость. В полых скрубберах, часто используемых для охлаждения газов с целью их подготовки перед очист­ кой от пыли в сухих или мокрых электро­ фильтрах или батарейных циклонах газы вводят снизу и выводят сверху (рис. 44).

Для охлаждения газов в полых скрубберах используют воду, которую впрыскивают форсунками под высоким давлением ( ^ 2 МПа и более). Расход воды зависит от входной и выходной температуры газов й колеблется от 0,3 до 0,5 м3 и более на 1000 м3 газов. В'полом скруббере высотой 24—30 м и диаметром 7,25 м улавливают до 15—25 % пыли. Крупная пыль (размер частиц 5 мкм) улавливается до 70%.

Рис. 44. Скруббер для охлаждения газов:

1 — выход газов; 2 — форсунка для распыления воды; 3 —

футеровка скруббера; 4 — вход газа; 5 — бункер для пыли

Скрубберы с насадкой по конструкции сходны с полыми скруббе­ рами. В качестве насадки применяют кусковые материалы: кокс, кварц, керамические или фарфоровые кольца и др. Плотность оро­ шения скрубберов с насадкой составляет 5—20 м3/ч на 1 м2 сече­ ния скруббера.

За последнее время на отечественных заводах нашли применение струйно-пенные пылеуловители (рис. 45). Запыленный газ попа­ дает через входной патрубок аппарата и распределяется спрям­ ляющим устройством по его сечению. Газ проходит через пода­ ваемый на решетки слой жидкости. Образуется газожидкостная пена, в которой и происходит очистка запыленного газа. Пыль улавливается в виде пульпы, протекающей через отверстия реше­ ток. Очищенные газы проходят каплеотбойник, очищаются от ка­ пель жидкости и выбрасываются в атмосферу.

Нормальный режим аппарата устанавливается лишь при оп­ тимальных количестве отверстий в решетке и скорости газов: ско-

Рис. 45. Схема струйно­ пенного пылеуловителя:

спрямляющие устройства для ввода газа; 6 — штуцер для слива жидкости или пульпы; 7 — съемные дверцы

рость газов в отверстиях решеток диаметром 4—7 мм составляет 6—13 м/с, свободное (живое) сечение всех отверстий верхней ре­ шетки 23 %, нижней 40 % от площади сечения аппарата. На ре­ шетке поддерживают слой пены высотой до 100—200 мм. Нор­ мальный режим работы аппарата обеспечивается накоплением на верхней решетке жидкости высотой 20—50 мм. Жидкость подают в количестве, обеспечивающем снижение температуры газов на выходе до 60 °С и удаление пыли в виде пульпы с определенной концентрацией твердого.

Струйно-пенные аппараты имеют гидравлическое сопротивле­ ние порядка 490—980 Па и коэффициент полезного действия 90— 96 %.

Характерные недостатки пенно-струйных аппаратов: неполно улавливаются частицы пыли менее 2 мкм; недопустимы большие колебания в количестве очищаемого газа, так как это может на­ рушить режим пенообразования; при прохождении агрессивных газов наблюдается быстрая коррозия корпуса аппарата.

Струйно-пенные аппараты применяют для очистки технологи­ ческих газов и вентиляционных выбросов от промышленных печей.

Принцип действия скоростного пылеуловителя заключается в сле­ дующем. В поток газов, движущихся с большой скоростью (70— 100 м/с), вводят воду, которая дробится потоком на мелкие капли. При этом частицы пыли осаждаются на каплях орошающей жид­ кости. Крупные капли вместе с частицами пыли улавливаются

впростейших пылеуловителях, например в циклонах, и выводятся

ввиде пульпы. После отстаивания и фильтрации кек (пыль) на­ правляют на переработку. Такие пылеулавливающие установки называют скоростными (СПУ).

Чтобы получить газовый поток большой скорости, в газоход встраивают конически сужающуюся трубу, называемую конфузором. Конфузор переходит в небольшой участок цилиндрической

Рис. 46. Скоростной распылитель с периферийной подачей жидкости

формы — горловину, где газы движутся с наибольшей скоростью. Далее горловина плавно расширяется до первоначального сече­ ния (диффузор). Газы в диффузоре расширяются, их скорость снижается.

Конфузор, горловина и диффузор образуют скоростной распы­ литель, или трубу Вентури (рис. 46). Скоростной распылитель и циклон составляют СПУ. Распылитель изготовляют литым из чу­ гуна или сварным из листовой стали. Распылители обычно уста­ навливают вертикально с ходом газа сверху вниз, что удобно в эксплуатации. Форсунки для подачи воды устанавливают чаще всего на поверхности конфузора под прямым или близким к пря­ мому углом к направлению движения газов.

В практике работы СПУ в цветной металлургии горячие га!зы перед входом в трубу-распылитель охлаждают в полом скруббере. Удельный расход воды в горловине распылителя составляет 0,6— 1,5 л на 1 м3 газа, гидравлическое сопротивление распылителя равно 4,9 кПа.

Скоростные пылеуловители применяют для улавливания тон­ кой пыли, в частности возгонов, уносимых из плавильных печей. Они очень просты в изготовлении и эксплуатации. Их коэффи­ циент полезного действия составляет 95—99 % (выходная запы­ ленность— порядка 0,1 —0,2 г/м3).

Установки СПУ наряду с электрофильтрами и тканевыми фильтрами являются наиболее эффективными пылеуловителями

впрактике очистки газов цветной металлургии.

§8. Технологические схемы пылеулавливающих установок

При ^ выборе пылеулавливающих установок для промышленных печей и агрегатов учитывают многие факторы: полноту улавли­ вания пыли, ее дисперсность (крупность), присутствие агрессив­ ных компонентов в газах, количество и температуру их.

Технологическая схема очистки от пыли газов отражательных печей медеплавильных заводов включает отражательную печь, котел-утилизатор, скруббер, элект­ рофильтр, дымосос. Котел-утилиза­ тор устанавливают за отражатель­ ной печью.. В нем помимо охлаж­ дения газов, осаждают крупную пыль. Далее газы очищаются в

скруббере и электрофильтре.

В современной практике работы шахтных печей свинцовых заводов чаще всего применяют схему: шахт­ ная печь—циклон—скруббер—ру-

Рис. 47. Схема пылеулавливающей уста­ новки для очистки от пыли газов шахтных печей:

кавный фильтр—дымосос. Запыленность газов шахтных печей свинцовых заводов после рукавных фильтров невелика и ко­ леблется от 0,02 до 0,04 г/м3, а после очистки по схеме нюхтная печь—циклон—каплеуловитель—дымосос составляет 0,10 — 0,20 г/м3.

Примерная схема пылеулавливающей установки для очистки газов от шахтных печей, перерабатывающих окисленные никеле­ вые руды, приведена на рис. 47. Установка смонтирована для очи­ стки газов от двух шахтных печей по схеме: газоход—скруббер батарейный циклон — дымосос—дымовая труба.

Наружный диаметр газохода 3,5—5,0 м. В нижней его части имеются бункера и течка для удаления пыли. В газоходе осаж­ дается более крупная пыль — 40—50 % от общего ее количества. Из газохода газы поступают в скруббер, где их охлаждают с 500 до 250 °С. При охлаждении в скрубберах используют воду, впрыс­ киваемую форсунками. Расход воды поддерживают таким, чтобы

вся поступившая вода испарилась. Часть пыли (15—30 %) улав­ ливают в скрубберах.

Затем газы с температурой 250 °С поступают для более тонкой очистки в четыре батарейных циклона. На каждой пыле­ улавливающей нитке установлен дымосос производительностью 270 тыс. м3/ч газа при напоре 2,9 МПа. Общий коэффициент по­ лезного действия установки 94—96 %.

Способ очистки газов шахтной плавки определяют не только по ценности извлекаемой пыли, но и по дальнейшему использо­ ванию газов, содержащих SO2.

При переработке в шахтных печах медных руд в газы, кроме пыли, переходит значительное количество серы в виде SO2. В пыль

фракции оксидов. Поэтому на всех медных заводах, кроме уста­ новок грубой очистки газов, должны быть установки для тонкой

Хорошо налаженное пылеулавливание позволяет улучшись са­ нитарное состояние воздушного бассейна, повысить комплексность использования сырья и снизить себестоимость выпускаемой про­ дукции.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Опишите принцип действия и устройство осадительных камер.

2.Опишите принцип действия и устройство циклонов и батарейных Цик­

лонов.

3.Объясните принцип действия и устройство электрофильтров.

4.Каков принцип действия и устройство тканевых фильтров?

5.Какие существуют аппараты для охлаждения газов и как они охлаждают

газ?

6.Каков принцип действия и устройства пенного уловителя?

7.Объясните устройство скоростного пылеуловителя.

8.Опишите технологические схемы пылеулавливающих установок для шахт­

ных печей.

9. Каких повреждений следует опасаться во время обслуживания электро­ фильтра, при выпуске пыли?

в чистом виде в 1804 г.

Мировое производство никеля в 1875 г. составляло всего 500 т,

В России до революции производства никеля не было. В годы индустриализации в Советском Союзе была создана никелевая промышленность.

Свойства никеля и его сплавов. В периодической системе эле­ ментов Д. И. Менделеева никель располагается в VIII группе. По своим химическим свойствам он занимает промежуточное ме­ сто между железом, кобальтом и медью.

Температура плавления никеля при чистоте металла 99,99 %

келя свидетельствует о том, что в процессе получения он практи­ чески не улетучивается.

Плотность (г/см3) твердого литого никеля 8,8, электролитного плотного 8,9, жидкого при 1500 °С 7,76. Очень важное свойство никеля — его химическая инертность. Разбавленные кислоты (сер­ ная, соляная, уксусная), а также щелочи на него заметно не дей­ ствуют. Никель при обычных температурах не окисляется на воз-

духе. Заметное окисление начинается выше 800 °С. Оксид никеля (ЬПгОз) — неустойчивое соединение, при нагревании разлагается с образованием NiO. Никель имеет большое сродство к сере. Его

Никель относится к основным элементам, улучшающим свой­

прочные стали. Широкое распространение получили сплавы кон­ стантен (40% Ni и 60 % Fe) и никелин (32% Ni и 6 8 % Си). О ни отличаются высоким электросопротивлением и применяются в качестве нагревательных элементов в электропечах сопротив­ ления.

В настоящее время известно более 3000 составов никелевых сплавов. Много металлического никеля расходуется на покрытия (никелирование) других металлов. Никелируют различные части машин и хирургические инструменты.

Себестоимость никеля зависит от затрат на добычу и подго­ товку руды, плавку и рафинирование металла. В нее входит стои­ мость флюсов, топлива (кокса), электроэнергии, воды, заработная плата, расходы на ремонт механизмов. Большую часть себестои­ мости никеля, выплавляемого из окисленных никелевых руд, со­ ставляют расход на кокс (40 % всех затрат). Себестоимость ни­ келя, выплавляемого из сульфидных руд, зависит от содержания и извлечения из них металлов-спутников (из сульфидных руд из­ влекают медь, кобальт, золото, серебро, редкие металлы и ме­ таллы платиновой группы). В табл. 14 приведены эксплуатацион­ ные расходы на производство никеля из окисленных и сульфид­ ных руд.

В настоящее время никелевые заводы перерабатывают два типа руд: окисленные никелевые руды и сульфидные медно-никелевые руды.

Понятие о добыче и происхождении никелевых руд. В соответ­ ствии с большим разнообразием условий образования и залегания никелевых руд в земной коре в Советском Союзе и за рубежом руды добывают открытым и подземным способами.

Окисленные никелевые руды образовались путем физического выветривания и химического преобразования серпентипитовы* по­ род, содержащих до 0,2 % Ni. В результате процессов выветри­ вания и разрушения серпентинитов никель переходил в раствор* осаждался в другом месте, образуя участки с повышенным содер­ жанием никеля. Образование никелевых руд происходило т^кже за счет выщелачивания других компонентов из первичной породы,, которая обогащалась никелем.

Окисленные руды залегают чаще всего горизонтальными пла­ стами близко к поверхности земли и добываются в настоящее время открытым способом. Применение открытых горных работ определяется неглубоким залеганием рудных залежей, большими масштабами добычи и возможностью полной механизации про­ цесса добычи руд.

На руднике выемка руды происходит под руководством руд­ ничного геолога. Геолог уточняет форму рудного тела, качества руды путем проходки горных выработок или бурения по опреде­

определенной мощности. Вынутая из скважины проба породы считается средней пробой руды в данном блоке. По ходу добычи иногда ведется позабойное опробование для уточнения качества- добываемой руды.

На основании опробования рудничный геолог определяет, ка­ кие участки должны быть выработаны в зависимости от содержа­ ния никеля и шлакообразующих оксидов.

Для усреднения состава руды добычу ее ведут, как правило,, одновременно из многих забоев.

Для того чтобы добыть окисленную'руду, необходимо, прежде всего, удалить верхний слой пустой породы. Работы по удалению покрывающей руды пустой породы называются вскрышными. Пер­ вый слой вскрытой руды обычно бывает железистым и может быть использован для производства чугуна. Затем производят выемку руд, поступающих на переработку на никелевые заводы. Вскрышные работы и добычу ведут экскаваторами с погрузкой руды в железнодорожные вагоны или автомобили-самосвалы.

Сульфидные руды являются магматическими и гидротермаль­ ными образованиями. Поднявшись из глубины земли, расплав­ ленная магма, содержащая сульфиды железа, никеля и меди, при кристаллизации выделила эти сульфиды. Заполняя трещины, они

образовали сплошные сульфидные руды или застыли в массе магмы в виде мелких кристаллов (вкрапленные руды).

Сульфидные руды залегают в виде жил или мощных рудных тел, которые могут располагаться с крутым наклоном (почти вер­ тикально) и полого (почти горизонтально). Поэтому верхняя часть месторождения иногда выходит на поверхность земной коры,

анижняя — уходит в глубь земли.

Впротивоположность окисленным рудам сульфидные руды до­ бывают открытым способом лишь на глубине до 500 м. С большей

глубины руды добывают, как правило, подземным способом. На некоторых месторождениях сульфидных руд открытые и под­ земные горные работы ведут одновременно. В настоящее время сульфидные медно-никелевые руды добывают как в Советском Союзе, так и за рубежом преимущественно подземным способом.

На современных подземных никелевых рудниках для добычи руды применяют различные системы горных работ с закладкой выбранного пространства.

Добытую руду убирают скреперами, по рудоспускам спускают в бункера откаточного горизонта, из бункеров поднимают подъем­ ником на поверхность и затем отвозят электровозами на метал­ лургический завод.

В капиталистических странах более 80 % сульфидной никеле­ вой руды добывают на рудниках Канады. Большая часть этой руды добывается подземным способом на глубине от 500 до

2000 м.

Никелевые руды и их обогащение. В окисленных рудах никель находится в соединении с кислородом в виде гидратированных силикатов, в сульфидных рудах никель связан с серой и железом.

Окисленные никелевые руды по внешнему виду представляют собой землистоглинистую массу с включением кварцита. Пустую породу трудно отличить от руды, содержащей никель. Руда хо­ рошо впитывает влагу, вследствие чего ее влажность колеблется от 25 до 35 %. Из-за высокого содержания влаги в зимних усло­ виях руда смерзается, что затрудняет ее транспортировку и пе­ реработку.

Никель в окисленных рудах находится, как правило, в виде минералов ревдинскита [никелевый силикат; 3(Ni, Mg)О • 2Si02X X 2Н20] и гарниерита (nNiSi0 3 -mMgSi0 3 -H20 ). В этих рудах содержится также кобальт и в незначительных количествах медь. Главная часть руды — пустая порода — никеля не содержит; она в основой представлена глиной (каолинитом, А120з-25Ю2-2Н20),

дятся в СССР на Среднем и Южном Урале, а также на Украине. Окисленные никелевые руды до сих пор в промышленности не •обогащают, за исключением механического отбора крупных квар­ цевых глыб, бедных по никелю. Ниже приведен состав некоторых окисленных руд, %: 0,9Ni; 38Si02; 26Fe20 3; 6,OMgO; 4,0А12О3;

Сульфидные никелевые руды являются сложными; они содер­ жат значительное количество меди и поэтому называются медноникелевыми. Кроме указанных металлов, в них имеются кобальт и металлы платиновой группы (платина, палладий, родий, руте­ ний, осмий, иридий), теллур и другие элементы. Основным никельсодержащим минералом является пентландит [(NiFe)S].

содержание в пустой породе MgO обусловливает тугоплавкость сульфидных медно-никелевых руд.

Содержание никеля в сульфидных рудах колеблется в преде­ лах 0,3—5,5 °/о, меди 0,6—10 %, кобальта 0,02—0,2 %.

В сплошных сульфидных рудах сумма железа, серы, меди, ни­ келя и кобальта составляет 90—92 %, на долю оксидов пустой породы приходится 8— 10 %.

Богатые сульфидные медно-никелевые руды (более 1,5 % Ni) направляют непосредственно в плавку. Бедные руды (менее 1,5 % Ni) подвергают флотационному обогащению. В результате обогащения получают коллективный концентрат, называемый медно-никелевым. Ниже приведен химический состав, %, медно­

В Советском Союзе месторождения сульфидных медно-нике­ левых руд находятся в северных районах страны: на Кольском полуострове и на полустрове Таймыр, а в зарубежных странах — в Канаде и Австралии.

Окисленные и сульфидные никелевые руды не залегают вме­ сте. Они образуют самостоятельные месторождения, а добытые руды перерабатывают на металлургических предприятиях по раз­ ным технологическим схемам. Поэтому вопросы переработки окис­ ленных и сульфидных никелевых руд в книге изложены раздельно..

§ 3. Переработка окисленных никелевых руд

Окисленные никелевые руды в настоящее время в Советском Со­ юзе перерабатывают на штейн в шахтных печах и на ферроникель (сплав никеля с железом) в руднотермических печах. На рис. 48 приведена схема производства никеля из окисленных никелевых руд на штейн.