книги из ГПНТБ / Добыча и переработка серных руд Роздольского месторождения

растрескивание потеряла свой металлический блеск, потемнела, заметных невооруженным глазом коррозионных язв на ней не об­ наружено.

Высокая стойкость коррозионному растрескиванию деталей с бе­ лым слоем объясняется благоприятным структурно-напряженным состоянием металла поверхностных слоев деталей. Белый слой в поверхностных слоях деталей препятствует проникновению водо­ рода в металл, тем самым защищает его от коррозионного растре­ скивания.

Таким образом, с помощью термической и механической обработок углеродистой стали 40Х можно изменить в желаемом направлении физико-механическое состояние металла поверхностных слоев дета­ лей и тем самым добиться повышения надежности и долговечности оборудования при его эксплуатации в агрессивных средах серного производства.

§ 5. РЕАГЕНТНОЕ ХОЗЯЙСТВО

В реагентном хозяйстве комбината предусмотрено хранение и приготовление реагентов, расходуемых в технологических процес­ сах обогатительной фабрики и сероплавильного цеха. Вначале реагентное хозяйство относилось к обогатительной фабрике, а с 1969 года его подчинили сероплавильному цеху. На обогатитель­ ную фабрику подаются реагенты: керосин, окисленный уайт-спирит, жидкое стекло и крахмал; в сероплавильный цех — кальцинирован­ ная сода, триполифосфат натрия, керосин, полиакриламид, хлори­ стый магний.

Жидкие реагенты хранятся в емкостях специального склада, расположенного в 40 м от здания реагентного отделения. Имеются две емкости по 100 м3 и одна 300 м3 для хранения керосина, две емкости по 50 м3 для хранения вспенивателя. Силикат-глыба хра­ нится на специальной площадке, примыкающей к зданию автоклавов, оборудованной приямком для разгрузки вагонов грейферным кра­ ном. Емкость площадки рассчитана на хранение 500 т силикатглыбы. Кальцинированная сода и триполифосфат натрия хранятся в трех равных по объему силосных башнях, загрузка и разгрузка которых осуществляется системой пневмотранспорта. Каждая силос­ ная башня рассчитана на хранение 300 т реагентов. Крахмал содер­ жится в отдельном закрытом помещении емкостью 30 т. Полиакрила­ мид хранится на открытой бетонной площадке.

Силикат-глыба, или силикат натрия растворимый (Na2S i03), представляет собой твердый аморфный сплав растворимого стекла. Применяется для приготовления жидкого стекла. В зависимости от исходных материалов, употребляемых для варки силиката, последний подразделяется на содовый, содово-сульфатный и суль­ фатный. Растворимость этих разновидностей значительно умень­ шается от содового к сульфатному, поэтому применение содового силиката значительно увеличивает производительность автоклавов

для приготовления жидкого стекла. Состав силиката натрия характе­ ризуется модулем

S i 0 2 = 2,65-3,0.

N a 20

10%-ный раствор жидкого стекла готовится путем варки сили­ ката в вертикальных автоклавах емкостью 10 м3 каждый. Разовая загрузка автоклава состоит из 6,3 м3 воды и 3 м3 силиката. Разо­ грев ведется при помощи змеевиков, в которые подается пар при температуре 130—140° С. После растворения 35—40%-ный рас­ твор жидкого стекла выдувается в цистерну емкостью 50 м3, откуда ведется его дозировка в растворные емкости для доведения его концентрации до 10%. Применяемые вертикальные автоклавы имеют существенный недостаток — отсутствует перемешивание твер­ дого силиката при растворении, вследствие чего поверхность нагре­ вательных элементов быстро заплавляется труднорастворимыми примесями, теплопередача резко уменьшается и производитель­

экстракционной ортофосфорной кислоты, полученной на основе апатитового концентрата, с примесью орто -и пирофосфатов на­ трия, сульфата натрия, хлористого натрия и других. Внешний

готовится в трех баках с мешалками емкостью 15 м3 каждый на холодной или подогретой до температуры 65° С воде, в зависимости от качества реагента.

Сода кальцинированная (Na2C 03), или углекислотный натрий, представляет собой мелкокристаллический порошок белого цвета. Она перевозится в бумажных мешках, контейнерах или специаль­ ных цистернах. Разгрузка цистерн производится в силосные башни системой пневмотранспорта. Из башен сыпучие реагенты — сода и триполифосфат — при помощи пневмокамерных насосов подаются в растворные емкости. Система пневмотранспорта оборудована для очистки запыленного воздуха от примесей реагентов рукавными фильтрами. Раствор кальцинированной соды готовится в баках емкостью 15 м3. Кроме автоклавного процесса кальцинированная сода применяется для приготовления поглотительной суспензии, используемой для очистки парогазовых выбросов сероплавильного цеха и вентиляционного воздуха от сероводорода и сернистого ангидрида, по железо-содовому методу:

Na2C03 + H2S -* NaHS + NaHC03,

Na2COs + S02 -> Na2S03 + C021 .

Полиакриламид (CH2CHCONH2) — синтетическое высокомоле­ кулярное вещество. Его водный раствор является коллоидом. Цвет меняется от прозрачного или молочно-белого до желтого. Концен­ трация чистого полиакриламида составляет б—9%. Получают его путем омыления нитрилакриловой кислоты в серной кислоте, ней­ трализации омыленного продукта известью и полимеризации рас­ твора акриламида в щелочной среде. Для приготовления раствора полиакриламида имеются два бака емкостью по 1,8 м3. Растворение осуществляется путем подачи в бак, при работающей мешалке, перегретого пара при нагреве раствора до температуры 60° С. Кон­ центрация полиакриламида в готовом растворе составляет 0,12— 0,15%. С целью повышения активности полиакриламида произ­ водится гидролиз его при помощи каустической соды.

Крахмал картофельный — органическое вещество, цвет от белого с кристаллическим блеском до белого с сероватым оттенком. Его транспортируют в мешках по 25; 50 и 60 кг. При перевозке и хра­ нении продукт должен быть защищен от атмосферных осадков. Хранится на стеллажах в сухих, хорошо проветриваемых помеще­ ниях. Раствор крахмала готовится в двух связанных между собой баках объемом 1,5 и 5 м3 при нагреве воды до кипения. Концентра­ ция крахмала в готовом растворе составляет 1,4—1,5%.

Реагенты, поступающие в жидком виде в реагентное отделение, перекачиваются в сероплавильный цех и на обогатительную фаб­ рику. Жидкими реагентами являются окисленный уайт-спирит (ФР-1), керосин и хлористый магний.

Окисленный уайт-спирит, содержащий 4,5—5,5% оксикарбоновых кислот, представляет собой горючую жидкость желтого цвета с резким запахом, обладающую токсическими свойствами и способную накапливать заряды статистического электричества. Кис­ лотное число — не менее 35 мг КОН. Плотность 0,82—0,9 г/см3. Приготовляется на специальной установке из уайт-спирита — высококипящей фракции бензина прямой перегонки нефти.

В качестве катализаторов при окислении уайт-спирита при­ меняются канифоль С20Н 30О2 и пиролюзит Мп02.

Керосин осветительный получается прямой перегонкой нефти. Плотность его должна быть в пределах 0,81—0,83 г/см3. Увеличение плотности керосина ухудшает качество серы во флотационном кон­ центрате — повышает содержание в ней тяжелых органических веществ. Уменьшение плотности керосина отрицательно сказы­ вается на процессе выплавки серы — снижается температура кипе­ ния керосина и увеличивается его летучесть.

Хлористый магний (MgCl2) применяется в процессе фазового метода выплавки серы в виде 30%-ного раствора плотностью 1,28— 1,32 г/см3. Доставка хлористого магния в реагентное отделение производится в железнодорожных цистернах.

Дозировка реагентов в процессе флотации осуществляется при помощи дисковых питателей (уайт-спирит), скиповых питателей (керосин, крахмал, жидкое стекло). Дозировка кальцинированной

соды производится при помощи ротаметров в сгущенный концентрат по количеству твердого. Дозировка керосина и триполифосфата натрия в автоклавы сероплавильного цеха ведется путем откачки насосом определенного объема реагента из дозировочных баков; подача—периодическая, по мере загрузки автоклавов.

Реагентное отделение оснащено современным оборудованием. Перевозка реагентов осуществляется с помощью электрокар. Кон­ троль за температурой растворов, количеством их в емкостях и аппа­ ратах определяется автоматически при помощи специальных при­ боров и устройств.

Г л а в а X

ОЧИСТКА СЕРЫ ОТ ПРИМЕСЕИ

§ 1. ОЧИСТКА СЕРЫ ОТ ЗОЛЫ

Сера, выплавляемая в автоклавах из серных концентратов, содержит механические примеси в виде частиц пустой породы, называемых золой. Содержание ее в сере составляет 0,5—1%, допу­ скается в высшем сорте серы не более 0,05 и в 1 сорте — не более 0,2% золы.

Очистка расплавленной серы от золы до 1964 года производилась путем отстоя ее в мерных баках емкостью 10 м3, которые устанавли­ вались на каждую пару автоклавов. Баки периодически очищались от золы вручную, для этой работы требовалось содержать специаль­ ный персонал. Получить серу высшего сорта по золе из-за значи­ тельного ее количества в исходной сере не удавалось.

В практике отечественной и зарубежной серной промышлен­ ности широко применяется очистка расплавленной серы от золы

сложное и дорогостоящее оборудование. Метод прерывен, не исклю­ чает тяжелого физического труда и требует для обслуживания оборудования значительного количества персонала.

На Роздольском горно-химическом комбинате в результате иссле­ дований и конструкторских разработок удалось освоить непрерыв­ ный способ очистки серы от золы и комплексно механизировать эту операцию. Прежде всего был изучен гранулометрический состав

можно рассматривать как смесь сильно разжиженных грубых и тон­ ких шламовых суспензий. Из практики обогащения известно, что

Гранулометрический состав золы

подобные суспензии могут быть осветлены путем расслоения и оса­ ждения взвешенных в них частиц под действием силы тяжести и от­ деления их в виде осадка — сгущенного продукта от жидкости (слива). Выявилась возможность использовать принцип непрерыв­ ного устройства и аппаратов, применяемых в практике обогащения, на операциях сгущения.

Расчетным путем по формулам Стокса и Аллена нельзя было определить скорость осаждения частиц, поскольку вязкость жидкой серы изменяется в широких пределах в зависимости от конкретных условий. Поэтому проведены опыты по изучению изменения содер­ жания золы в сере в зависимости от времени осаждения. Экспери­ менты на сере, получаемой из автоклавов, показали, что основная масса золы (60—70%) осаждается в течение первых двух часов. За по­ следующие два часа содержание золы в сере снижается примерно на 90—95% против исходной. Дальнейший отстой практически не сказывается на уменьшении содержания золы в сере, поскольку остаток частиц находится в состоянии броуновского движения.

В результате изучения процесса отстоя золы в жидкой сере произведены расчеты отстойных аппаратов необходимой произво­ дительности. При проектировании отстойников принято во внима­ ние, что на дно их оседает сгущенный продукт — смесь известняка с серой в соотношении 1 : 1 , более вязкий, чем жидкая сера, не теряющий своих свойств текучести при температуре выше 120° С. Для удаления осадка предусмотрен механизм непрерывного дей­ ствия, позволяющий производить очистку конического днища от­ стойника по всей его площади с выгрузкой осадка в центре нижней части отстойника. Также предусмотрена паровая рубашка для обогрева серной пульпы. Форма отстойника принята цилиндриче­ ская. Серная пульпа загружается в центре отстойника и расходится по периферии, очищенная сера удаляется через верхний перелив по типу цилиндрических одноярусных сгустителей, применяемых для сгущения хвостов флотации.

В процессе отстаивания серы, содержащей 0,3% золы, в течение четырех часов образуется осадок в количестве 2% от исходной серы, который при выпуске наружу застывает, превращаясь в монолит. Для комплексной механизации процесса проведены дальнейшие

исследования по механизации удаления осадка. Опытным путем установлено, что осадок способен гранулироваться при условии равномерного истечения его на непрерывную струю воды давлением 4—6 кгс/см2. При этом получаются гранулы крупностью < 2 мм,

Р и с. 52 . С хем а очи стки серы о т золы :

1 — отстойник; 2 , 3 — грануляторы; 4 — зумпф; 5 — насос песковый

которые с водой образуют пульпу, способную транспортироваться насосами для доизвлечения из нее серы. Общая схема процесса очистки серы от золы показана на рис. 52.

§2. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПРИМЕСИ

ВПРОДУКТАХ ПРОИЗВОДСТВА СЕРЫ

Главными вредными примесями природной серы являются орга­ нические вещества. Их количественный и качественный состав в то­ варном продукте зависит от загрязненности серной руды органи­ ческими минералами, способа извлечения серы из руды, удельного расхода и состава органических реагентов, применяемых в произ­ водстве серы и др.

Нами проведены аналитические и экспериментальные исследо­ вания группового состава органического вещества и закономерно­ стей распределения его компонентов в серных рудах основных оте­ чественных месторождений и материальных потоках процессов сер­ ного производства на Роздольском горно-химическом комбинате с целью изыскания возможных путей повышения качества авто­

Принципиальная схема варианта химико-битуминологической методики исследования группового состава органического вещества

серных руд, полупродуктов их переработки и готовой серы, в основу которой взята геохимическая схема анализа битумов и рассеянного органического вещества горных пород, представлена на рис. 53. Усредненные результаты анализов по этой схеме серных руд и про­ дуктов их переработки представлены в таблицах 47, 48.

Во флотационном концентрате руды и в хвостах автоклавной плавки содержание битумоида А более высокое, чем в питании флотации (в 1,2—1,8 раза), содержание же остальных групповых

Порода ( класс <■ 0, 16мм)

-=т — - =

компонентов органического вещества (битумоида С, гуминовых кислот и остаточного органического вещества) в хвостах флотации выше, чем в питании флотации и в концентрате. Это явление объяс­ няется ассоциацией с серой преимущественно битумоида А, частич­

Хвосты автоклавных плавок сильно загрязняют общий концен­ трат битуминозными веществами группы битумоида А, содержание которого в них в 10 раз выше, чем в серной руде.

Битумоид А флотационного концентрата проявляет активные собирательные свойства в автоклавном процессе и является глав­ ным источником загрязнения серы битуминозными веществами.

В результате исследований показано, что в зависимости от типа серных руд и реагентного режима плавки содержание групповых

Группопой состав органического вещества серных руд и продуктов их переработки на Роздольском горно-химическом комбинате

“