книги из ГПНТБ / Добыча и переработка серных руд Роздольского месторождения

производства такого цемента. Физико-механические испытания полученных образцов показали, что цемент соответствует маркам «500» и «600».

§ 2. УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛА ПРИ АВТОКЛАВНОЙ ВЫПЛАВКЕ СЕРЫ

Промежуточный продукт процесса автоклавной выплавки серы, называемый хвостами плавки, представляет собой пульпу (суспен­ зию), состоящую из твердых частиц пустой породы, перегретой воды и мелких частиц жидкой серы, не попавших в продукционный слой. Хвосты плавки, содержащие до 40% серы, спускают из авто­ клава в специальные емкости, откуда они поступают на повторное обогащение, которому предшествует охлаждение их и сгущение в радиальных сгустителях.

Первую стадию охлаждения хвосты проходят в момент выпуска их из автоклава в открытые (сообщающиеся с атмосферой) емкости. Перегретая пульпа хвостов, находившаяся в автоклаве под давле­ нием 3,5 кгс/см2 (с температурой 135° С), попадая в емкости с ат­ мосферным давлением, самопроизвольно охлаждается до темпера­ туры, соответствующей температуре кипения воды при атмосферном давлении, т. е. до 98—99° С. Такое охлаждение сопровождается выделением значительного количества вторичного водяного пара. В связи с высокой загрязненностью и агрессивностью этот пар долгое время не находил практического применения и сбрасывался в хвостохранилище после конденсации.

Было определено, что нагревание серного концентрата, посту­ пающего на плавку, является единственным процессом, где можно использовать вторичный пар в качестве теплоносителя.

На комбинате была построена опытная полупромышленная установка для изучения влияния примесей вторичного пара (H2S, SOg, керосина, шламов) на процесс автоклавной выплавки серы и на работоспособность в специфических условиях основных ап­ паратов установки — испарителя, и конденсатора. Результаты этой установки легли в основу проектирования промышленных объектов по утилизации тепла на серных предприятиях.

Полупромышленная установка состояла из основных аппара­ тов — испарителя и конденсатора, автоклава емкостью 50 м3, двух контактных чанов КЧ-40 емкостью 40 м3 и насоса 8Гр-8.

После слива серы горячие хвосты плавки из автоклава посту­ пали по трубопроводу в испаритель, где с помощью конденсатора поддерживалось давление 0,5 кгс/см2 (вакуум). Здесь в разрежен­ ном пространстве из хвостов выделялся вторичный пар в количе­ стве 3,5 т с одной плавки. Хвосты при этом охлаждались до тем­

равлялся из испарителя в струйный конденсатор. Туда же одновре­ менно подавался насосом 8Гр-8 холодный флотационный концен­ трат из чана КЧ-40. При контактировании с концентратом вторич­

Количество тепла Q мояшо найти при совместном решении урав­ нений теплового и материального балансов автоклава и испарителя:

Как видно из уравнений (96) и (97), для определения количества вторичного пара необходимо знать целый ряд величин. Из них V, G, а, ß, taDa указываются в нормах технологического режима авто­ клавного процесса или известны из опыта работы.

Объемный вес пульпы концентрата, если он не указан в нормах технологического режима, может быть определен по монограмме или

гДе Y B , YC > Yn — объемный вес воды, твердой серы, пустой породы, кг/м3.

Температура хвостов в испарителе tw зависит от поддерживаемого в нем давления, последнее в свою очередь зависит от количества холодного концентрата, подаваемого в конденсатор в качестве охлаждающей жидкости. В нашем случае это количество строго

где: tn — температура подогретого концентрата, °С;

Ориентируясь на применение струйного конденсатора и учи­ тывая результаты работы опытной установки, для практических расчетов можно принимать іи — 80° С, при этом недогрев будет

Расчет геометрических размеров барометрических конденсаторов разработан достаточно подробно, а поэтому в настоящей работе не приводится. При расчете струйного конденсатора в качестве ре­ комендации можно указать, что скорость струи концентрата, вы­ текающей из сопла, была в наших условиях в пределах 2—5 м/с.

Г л а в а XIV

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРНЫХ РУД И ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

ПРОИЗВОДСТВА

§ 1. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРНЫХ РУД РОЗДОЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

На серных предприятиях, перерабатывающих серосодержащие руды, действует обычно единый метод производства природной серы, включающий в себя добычу, дробление, измельчение, флотацию руд и выплавку серы из флотационных концентратов.

При проектировании и строительстве Роздольского горно-хими­ ческого комбината были впервые применены новые конструктивные решения в аппаратурном оформлении производства серы, преду­ смотрено высокопроизводительное технологическое оборудование, внедрены новые элементы в технологию переработки серной руды и выплавки серы. В сотрудничестве с работниками ряда научно-ис­ следовательских и проектных институтов коллектив комбината достиг значительных результатов в совершенствовании технологи­ ческих процессов производства серы, что позволило досрочно ос­

гическая схема первой очереди включала совместную флотацию исходной руды и хвостов автоклавной плавки (рис. 67). Как пока­ зал опыт работы обогатительной фабрики, флотация по этой схеме проходила нестабильно, нарушался технологический процесс. Вы­ звано это было главным образом тем, что хвосты плавок имели вы­ сокую температуру (до 90° С) и высокое содержание серы (до 50%), они содержали также сероводород и остаточные реагенты (керосин, триполифосфат натрия и др.), подавались в процесс неравномерно вследствие цикличности автоклавного процесса. В связи с этим возникла необходимость выделения флотации хвостов автоклавной плавки в отдельный цикл. Однако осуществить это мероприятие

стало возможным лишь после внедрения предварительного сгущения и охлаждения хвостов плавок в отдельном сгустителе, в результате чего температура их снизилась до 40° С. Были осуществлены частич­ ная отмывка реагентов и рав­

производительности, неэффективности перечистных операций и необ­ ходимость введения контрольной флотации. Параллельно проведен­ ные лабораторные работы указали на возможность исключить из схемы контактные чаны, всле­

рики по исходной руде за счет расширения фронта флотации, что позволило улучшить качество концентрата (серосодержание его повысилось на 3%). Для увеличения производительности флотаци­ онного отделения разводка песковых трубопроводов была заменена на больший диаметр за счет поворота блок-импеллеров. Это устра-

нило необходимость применения значительного количества керосина,

воздуха внедрено сводообрушение руды, зависающей в бункерах, что стабилизировало работу дробилок и другого оборудования. При расширении и реконструкции комбината на удвоенную мощ­ ность принята оптимальная схема флотации. Взамен дефицитного и дорогостоящего соснового масла стал применяться окисленный уайт-спирит, а затем Т-66.

Большая работа проведена коллективом научно-исследователь­ ского цеха комбината совместно с работниками института ГИГХС по разработке и испытанию оптимальной схемы переработки серных руд с преобладающим содержанием в них тонкорассеянной разно­ видности серы. Добыча таких руд увеличивается по мере отработки действующих карьеров, особенно после ввода в эксплуатацию Подорожненского карьера. Эти исследования ставили своей целью раз­ работать схемы, предусматривающие классификацию хвостов фло­ тации с последующим доизмельчением крупных классов и их фло­ тацией; вывод промежуточных продуктов в самостоятельный цикл обогащения и т. д. При проверке этой двухстадиальной схемы в по­ лупромышленных условиях на рядовой руде Роздолъского место­ рождения получен концентрат с серосодержанием 79,2% при из­ влечении серы 94,3% вместо 73 и 93% по действующей схеме. Но­ вая схема была рекомендована для внедрения при дальнейшем расширении и реконструкции обогатительной фабрики. Данные о промышленных испытаниях и полученных результатах обогащения

дительности технологического оборудования, улучшения технико­ экономических показателей процесса автоклавной выплавки серы внедрен комплекс организационно-технических мероприятий, направ­ ленных на достижение стабильности технологической схемы цеха. Во время освоения первой очереди комбината осуществлена само­ течная подача серы из автоклавов на склад, зумпфы хвостов пла­ вок вынесены из здания цеха, реконструирована система перекачки концентрата. Неработоспособная схема дозировки сыпучих реа­ гентов (пирофосфата натрия и кальцинированной соды) была заме­ нена более совершенной системой подачи реагентов в жидком виде, что позволило автоматизировать их дозировку. Выполнение этих мероприятий сыграло важную роль в налаживании и освоении автоклавного процесса. За счет замены футеровки автоклавов и при­ менения перегретого пара удалось довести полезный объем авто­ клава с 36 до 39 м3, т. е. увеличить производительность основного оборудования. Разработанная и освоенная схема автоматической загрузки автоклавов концентратом с помощью электронных сигна­ лизаторов уровня, внедрение щелевых расходомеров серы для определения производительности каждого автоклава значительно

стабилизировали процесс плавки, так как резко уменьшили перегрузы автоклавов концентратом, сократили потери серы с выбросами при продувке автоклава, создали необходимые условия для соблю­ дения режима плавки и контроля за ходом технологического про­ цесса. По рекомендациям института ГИГХС, в процессе автоклав­ ной выплавки серы применен триполифосфат натрия взамен пиро­ фосфата натрия. При промышленном использовании этого реагента установлено, что он более эффективен, повышает извлечение серы при плавке в среднем на 12%.

В лабораторных условиях определено, что использование обо­ ротной воды в автоклавном процессе на ранее проводившемся реа­ гентном режиме снижает извлечение серы при плавке до 10% и уменьшает концентрацию триполифосфата натрия в результате его взаимодействия с ионами кальция, содержание которого в оборот­ ной воде постепенно увеличивается. В связи с этим после перевода комбината на оборотное водоснабжение в процесс автоклавной выплавки серы внедрен новый реагентный режим, обеспечивший стабильность работы сероплавильного цеха. В 1967 году освоена раздельная дозировка в концентрат кальцинированной соды и три­ полифосфата натрия. Это сделано с целью предварительного умяг­ чения жидкой фазы пульпы концентрата содой до подачи в нее три­ полифосфата натрия. При этом ионы кальция, содержащиеся в обо­ ротной воде, взаимодействуют с кальцинированной содой и трипо­ лифосфат не расходуется на побочные реакции. Внедрение данного режима дозировки реагентов позволило стабилизировать автоклав­ ный процесс выплавки серы, сократить расход дорогостоящих реа­ гентов и увеличить извлечение серы из концентрата на 4%.

Для ускорения осаждения твердых частиц при сгущении флота­ ционного концентрата применен крахмал, чю дало положительные результаты: содержание твердого в сливе сгустителей уменьши­ лось с 1 до 0,2%. В дальнейшем вместо дорогостоящего крахмала применен полиакриламид.

За последние годы осуществлен комплекс мероприятий для повышения качества серы. В частности, использованы колонны

сситчатыми тарелями для отгонки органических примесей из рас­ плавленной серы и применен способ очистки серы от золы в меха­ низированных отстойниках непрерывного действия. Осваивается новый метод производства серы путем фазового обмена, отличающийся большой стабильностью, не требующий применения дорогостоящих реагентов и обеспечивающий получение серы повышенного ка­ чества.

Совершенствование технологических процессов позволило наряду

сулучшением качества продукции (табл. 52) систематически нара­ щивать производительную мощность технологического комплекса

§ 2. ИЗЫСКАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ СХЕМ ОБОГАЩЕНИЯ ТОНКОРАССЕЯННЫХ СЕРНЫХ РУД ПОДОРОЖНЕНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

С 1971 года комбинат приступил к переработке серных руд Подорожненского месторождения, отличающихся по вещественному составу от руд Роздольского месторождения. Эти руды характери­ зуются повышенным содержанием труднообогатимых разновидностей серы. С увеличением в шихте обогатительной фабрики процентного соотношения руд Подорожненского месторождения содержание серы в концентрате снизилось (табл. 53).

Содержание серы

вконцентрате,

При обогащении одной Подорожненской руды по действующей схеме обогатительной фабрики получаемый концентрат характери­ зуется низким качеством. Содержание серы в нем составляет — 59,85%, концентрат из руды Роздольского месторождения содер­ жит 69,16% серы (рис. 69, 70).