книги из ГПНТБ / Добыча и переработка серных руд Роздольского месторождения

а— точки 1 —4; б — точки 5 —8. *

Вуказанных пробах а не приводится из-за отсутствия в них жидкой фазы

Как видно из вышеизложенного, в процессе автоклавной вы­ плавки серы установлены неизвестные ранее особенности поведения

ная по серосодержанию жидкая пульпа, остаток серы в товарном виде после окончания операции по ее выпуску.

Для детального изучения процесса при постановке опытов изменялись расположения концов пробоотборных трубок, последо­ вательность отбора проб и разрабатывалась индивидуальная мето­ дика опробования на каждый эксперимент.

В результате анализа многочисленных опытов нам удалось глу­ боко исследовать процесс автоклавной выплавки серы, выявить ранее неизвестные явления и дать рекомендации по повышению эффективности данного процесса. Некоторые результаты исследо­ вания излагаются ншке.

Во время подачи пара в автоклав происходит образование и рост продукционного плотного слоя серы и породы в нижней части авто­ клава по высоте, содержащего серы больше, чем в концентрате, с предпочтительным размещением ее снизу вверх по мере опуска­ ния слоя до низа автоклава к концу набора пара. Нижняя и верх­ няя границы этого слоя отчетливо прослеживаются отобранными пробами.

Для уточнения процесса образования продукционного слоя про­ ведены серия отбора проб — опыты № 6 и № 9 — в первоначальный период времени набора пара, предшествующий образованию про­ дукционного слоя. Характеристика исходного концентрата и резуль­ таты опробования плавки в этот период времени (при изменении показаний термопар вверху автоклава от 14 до 76° С и внизу — от 110 до 114° С) приведены в табл. 58.

В точках № 2, 3, 4 загрузка в автоклаве характеризуется повы­ шенным содержанием в ней твердого и серы по сравнению с исход­ ным концентратом, а гранулометрическая характеристика проб — увеличенным выходом крупных классов и уменьшением выхода класса <0,074 мм. В верхней точке № 7 проба по содержанию твер­ дого и серы близка к концентрату, так как температура здесь ниже температуры расплавления серы, но количество твердого уменьши­ лось за счет снижения выхода крупных классов. Эта картина сви­ детельствует о происходящем в автоклаве типичном процессе оса­ ждения крупных частиц, который сочетается с процессом отделения серы от пустой породы. Повышенное содержание серы в зоне обра­ зования продукционного слоя можно объяснить преимуществен­ ными условиями достижения этой зоны частицами серы (большими скоростями осаждения по сравнению с частицами породы) и вымы­ ванием частиц породы восходящими потоками воды.

Таким образом, создание продукционного слоя в автоклаве про­ исходит в результате разделения неоднородной системы (вода— порода—расплавленная сера) в сочетании с наличием стесненного

2. Осаждение в восходящих потоках перегретой воды частиц серы и пустой породы при наличии больших скоростей осаждения у частичек серы в сочетании с ее коалесценцией. Это гидродинами­ ческий процесс, сочетающий физико-химические особенности серы и породы.

3. Формирование продукционного слоя в условиях стеснен­ ного осаждения серы и породы, при этом сера продолжает коалесци­ ровать. Преобладающее значение имеет гидродинамический процесс.

4. Выделение товарной серы из продукционного слоя, или, вернее, вытеснение смоченных частиц породы в верхнюю часть про­ дукционного слоя на основе разницы удельных весов серы и породы. Частицы породы всплывают в расплавленной сере, так как плотность их со смоченной пленкой воды меньше плотности серы. В этом про­ цессе физико-химические и гидродинамические явления играют одинаковую роль.

Рассмотрение процесса автоклавной выплавки серы в предло­ женном нами четырехстадиальном аспекте развивает теоретические основы этого процесса и позволяет наметить новые направления в совершенствовании. Первая стадия автоклавного процесса изу­ чена достаточно, общепризнана и споров у исследователей не вызы­ вает. Четвертая стадия процесса (выделение товарной серы из про­ дукционного слоя за счет удаления вверх смоченных частиц породы капельками воды) освещена в работах В. М. Борисова, особенно в исследованиях по выплавке серы методом флотации несульфид­ ных минералов в жидкой сере.

Проведенные нами опыты позволяют расширить и конкретизи­ ровать теоретические основы автоклавной выплавки серы в части второй и третьей стадий. Для этого рассмотрим подробнее процесс осаждения частиц расплавленной серы и породы в воде с образова­ нием продукционного слоя — основы результатов выплавки.

Выше указывалось, что образование продукционного слоя про­ исходит из-за разности скоростей осаждения частиц серы и породы. Способность к осаждению этих частиц бесспорна, так как в составе концентрата они уже прошли процесс осаждения в сгустителях. Поэтому нельзя рассматривать автоклавный процесс как эмульсион­ ный, не учитывая предварительную операцию сгущения концентрата. В автоклаве условия осаждения несколько иные, чем в сгустителях, жидкого здесь меньше. Но, во-первых, пульпа концентрата не дово­ дится в сгустителях до возможно максимального сгущения, во-вто­ рых, в автоклаве улучшаются условия для осаждения твердой фазы суспензии: коэффициент вязкости воды с 1 спз (при температуре 20° С) снижается до 0,23 спз (при температуре 120° С), что обеспе­ чивает увеличение скорости осаждения твердой фазы в автоклаве примерно в пять раз, так как скорость осаждения частиц обратно пропорциональна коэффициенту вязкости (см. формулу 93).

Однако, способность осаждения в рассматриваемой дисперсной системе еще не означает возможность создания продукционного слоя с объективным наличием увеличенного содержания в нем серы

по сравнению с концентратом. Необходимо еще создать условия для возникновения опережающей скорости осаждения частиц серы,

ане породы. Эти условия создаются в автоклаве тремя путями.

1.Скорость осаждения частиц в любом потоке зависит при про­ чих условиях от их формы. Вполне естественно, что расплавленные частицы серы, в форме шариков, имеют скорость осаждения большую, чем угловатые частицы породы. Это видно из следующего выражения:

в более крупные шарики (для этого в автоклав подается керосин), при этом скорость укрупняемых частиц серы увеличивается с повы­ шением температуры в автоклаве.

3. Реагентами-стабилизаторами (жидкое стекло, триполифосфат натрия) гидрофилизируется поверхности частиц породы, создаются условия для стабилизации суспензии вода—порода, благодаря чему скорость осаждения частиц породы снижается.

Описанный процесс осаждения твердой фазы в автоклаве носит динамический характер, обусловленный температурным градиентом

grad t = в неустановившемся режиме теплопередачи от пара

к воде. При достижении температуры плавления серы в элементар­ ном объеме начинается осаждение серы и породы с разными скоро­ стями. По мере перемещения изотермической поверхности в объеме автоклава количество элементов быстро увеличивается. При этом отдельные элементы продукционного слоя, осаждаясь в автоклаве, сталкиваются, сера в них коалесцирует, частицы породы и серы могут флокулировать. Процесс превращается в лавинообразное осаждение твердой фазы и серы в восходящих потоках воды при наличии больших скоростей у частиц серы, чем у породы.

Лабораторные анализы проб, взятых из формируемого продук­ ционного слоя в различные этапы плавки и с разных плавок, пока­ зали обязательное присутствие в слое частиц породы, перемеща­ ющихся от нижней границы слоя к верхней по мере опускания его в нижнюю часть автоклава. Нет четкой границы между серой и пустой породой даже при подходе слоя к зоне пара, нет ее и при прекраще­ нии подачи пара. Однако наблюдается уменьшение количества породы в слое в направлении к нижней границе и увеличение ее к верхней.

без наслоений прослойков с резким уменьшением серы, так как продукционный слой в этом случае расслоится и часть товарной серы остается в автоклаве. Последнюю можно выделить только применением специальных методов.

Исследования промышленного автоклавного процесса позволяют выбрать новые направления его оптимизации и модернизации аппа­ ратуры. Становится очевидным, что для более эффективной выплавки серы можно изменить ведение автоклавного процесса без реконструк­ ции автоклавов, а также реконструировать аппараты с целью более полного изменения технологии выплавки.

§ 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРЫ ИЗ РУДЫ И НА ОТДЕЛЬНЫХ СТАДИЯХ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА

В настоящей работе ставится цель аналитическим путем опре­ делить зависимость общего извлечения серы из руды от извлечения ее на отдельных стадиях технологического процесса переработки

Р У Д Ы .

Д л я а в т о к л а в н о г о процесса производства серы дан­ ную зависимость можно определить следующим образом. Обозначим через Ej, е2, е3 — извлечение серы (в долях единицы) соответственно при флотации руды, автоклавной выплавке серы из флотационного концентрата и перефлотации хвостов плавки, е — общее извлечение серы из руды. Примем, что на флотацию поступает 1 т серы в исход­ ной руде. В этом случае количество серы в концентрате, полученном

при флотации руды, составит І-е ^ а количество готовой продукции g

(товарной серы) 1 • е. На автоклавную плавку поступает — серы е2

в концентрате, полученном при флотации руды и перефлотации хво-

е

стов;-------е — количество серы в хвостах автоклавной плавки, е2

направляемых на перефлотацию. При перефлотации хвостов, коли­

чество серы в концентрате составит -е3. Следовательно,

от извлечения серы при автоклавной плавке более сложная. При­ няв 8! = 90%, мы легко можем определить зависимость е от е2. В пределах фактических показателей автоклавного процесса, т. е. при е2 = 70-f-90%, общее извлечение серы мало зависит от пока­

ний серы на отдельных стадиях технологического процесса при усло­ вии, что на второй стадии нет циркуляционного продукта, обога­ щаемого на дополнительной стадии. При аналогичном условии, т. е. при е3 = 0, общее извлечение серы при фазовом методе произ­ водства серы исходя из уравнения (109) выражается следующей зависимостью:

более сложные, схемы производства серы. Например, в случае подачи продукта А й (см. рис. 78) на дополнительную стадию обогащения (е5) и подаче получаемого продукта Ç10 в переработку совместно с про­ дуктами Ç2 и Q3 будем иметь более сложную схему производства серы. Однако во всех случаях, пользуясь формулой (109) и изложен­ ной выше методологией, мояч’но всегда определить зависимость общего извлечения серы от извлечения ее на отдельных стадиях технологического процесса.

§ 5. ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Контроль качества осуществляется путем опробования продук­ тов и материалов, являющихся объектами контроля.

Опробованием называют операции отбора, обработки и иссле­ дования проб контролируемого объекта. Опробованию подлежат исходные продукты, поступающие в переработку, промежуточные продукты переработки руды и концентратов технологических цехов, готовая продукция. Результаты опробования могут быть использованы для характеристики всей массы опробуемого материала, лишь в том случае, когда при отборе и разделке проб сохраняются свойства и качества материала. Выполнить это условие можно в том случае, когда все операции опробования проводятся в соответствии с при­ нятыми методиками и правилами.

Отбор проб

Отбор проб серной руды, поступающей из дробильного цеха на обогатительную фабрику, производится по секциям на конвейе­ рах путем пересечения потока руды методом поперечных сечений. Проба отбирается совком через каждый час. Из отдельных порций