книги из ГПНТБ / Пирометаллургия меди Л. М. Газарян. 1960- 13 Мб

периодически встряхиваются и пыль падает в бункеры, из кото­ рых удаляется шнековым транспортером. При встряхивании пыль также отдувается потоком воздуха или газов. Аппараты гермети­ зированы, чтобы газы не выходили наружу. Диаметр мешков

200—300 мм, длина 2,8—3,5 м, производительность 1,0—2,5 м3

газа в 1 мин. на 1 м2 поверхности фильтрующей ткани.

Поток газов поступает в нижнюю, бункерную часть фильтра,

поднимается, проходит через мешки из фильтрующей ткани и из верхней части фильтра отсасывается эксгаустером и выбрасы­ вается в дымовую трубу. Каждая ячейка мешков встряхивается поочередно. При этом соответствующая ячейка автоматически

отключается от всей системы и в нее в обратном направлении вдувается воздух, отдувающий пыль от фильтрующей ткани. Встряхивание и отдувка повторяются через каждые 3—5 мин. и

продолжаются в течение 5—8 сек.

Чаще этот метод очистки газов от пыли применяется при размерах пылинок от 0,001 до 0,01 мм. Коэффициент полезного действия мешочных фильтров достигает 99%. Этот метод дает

высокую степень очистки газов даже при размерах частиц <Д мк. Электрическая очистка газов. Электрическая очистка газов наиболее часто применяется в металлургии меди,

так как ею можно достигнуть высокой степени улавливания, ча­

сто недостижимой иными способами.

Полнота очистки в электрофильтрах определяется экономиче­ скими соображениями. Расход энергии на очистку обычно неве­ лик вследствие малого потребления установкой электроэнергии.

В медной промышленности применяют электрофильтры с трубчатыми или с пластинчатыми осадительными электродами.

Схема работы электрофильтров с трубчатыми осадительными электродами показана на рис. 101. Всякий электрофильтр состо­ ит в основном из двух частей: из осадительной камеры, через ко­ торую проходят подлежащие очистке газы, и из высоковольтного аппарата, преобразующего переменный ток низкого напряжения (220—500 в) в постоянный ток высокого напряжения (до 90000 в), который подается в камеру электрофильтра.

ческие пластины, между которыми натянуты тонкие проволоки, либо трубы (диаметром 150—300 мм), по оси которых натянуты также тонкие проволоки. К проволокам и пластинам (либо к проволокам и трубам) подводится постоянный ток высокого на пряжения. Вокруг проволок, присоединенных к отрицательному полюсу, образуется область ионизированного газа, заполненная отрицательными и положительными ионами. Так как провод заряжен отрицательно, то положительные ионы к нему притяги­ ваются, а отрицательные отталкиваются к стенкам труб и пла­ стин. На пути ионизированные частички заряжают взвешенные в газе пылинки и увлекают их с собой. Ионизированный слой газа у проволок светится и издает слабый шипящий звук. Этот слой называется «областью короны» или просто «короной». Про­

вод, вокруг которого образуется «корона», называется коронируюшим электродом, а пластины и трубы, на которых оседает основная масса пыли — осадительными электродами.

Схемы движения газов и включения секций промышленных электрофильтров приводятся на рис. 102 и 103.

Все частицы пыли или' тумана, входящие в электрофильтр,

движутся вместе с газовым потоком, увлекаются в беспорядоч­

ное движение электрическим ветром, заряжаются и направля­ ются к осадительным электродам. Ничтожное количество пыли или тумана, попавшее в область короны, частично оседает на

коронирующем проводе. Подойдя к осадительному электроду, частицы отдают свои заряды.

Если твердая частица хорошо проводит ток и контактное со­ противление (т. е. сопротивление прохождению тока в месте контакта частиц друг с другом и частицы с электродом) невели­ ко, то заряд отдается мгновенно, частица получает заряд элек­ трода и отталкивается от него в газовый поток. Там частица снова получает заряд, снова подходит к осадительному электро­ ду, разряжается, отталкивается и т. д., пока не выносится пото­ ком газа из электрофильтра.

При подходе к осадительному электроду полностью непрово­ дящей пыли картина изменяется.

Вследствие непроводимости пыли заряды прочно закреплены в тех точках поверхности частицы, в которых они осели. При ка­ сании пылинки осадительного электрода заряды не стекают с ча­

стицы, поэтому она непрерывно поджимается силой поля к элек­ троду, образуя плотный слой.

222 Использование отходов медеплавильных заводов

Новые заряженные частицы, оседающие на первый слой, еще больше уплотняют его. Однако по мере увеличения толщины слоя пыли в нем накапливаются большие отрицательные заряды, которые начинают отталкивать вновь подходящие частицы, заря­ женные также отрицательно. Иначе говоря, заряженный слой

пыли, осевший на электродах, начинает противодействовать осаждению пыли, и постепенно осаждение ее прекращается.

На самом деле не существует пыли, у которой сопротивление равняется нулю, и пыли, сопротивление которой бесконечно

большое. Поэтому практически очистка не прекращается, но по­ степенно ухудшается.

Бороться с вредным влиянием заряженного слоя пыли на оса­

дительном электроде можно, непрерывно удаляя с электрода

этот слой (главным образом стряхиванием) или меняя проводи­ мость слоя. Только одно стряхивание на практике не дает до-

статочно удовлетворительных результатов, поэтому даже при не­ прерывном стряхивании необходимо заботиться об уменьшении

величины заряда в слое.

Проще всего влиять на проводимость слоя, изменяя его влажность: даже небольшое повышение влажности пыли резко

увеличивает проводимость слоя. Поэтому в горячий газ до его

поступления в электрофильтр вводят распыленную форсунками воду. Температура газа при этом понижается, относительная влажность увеличивается. Температура газа не должна быть снижена ниже точки росы в электрофильтре и в газовом тракте, чтобьи электроды и стенки газоходов не залипли грязью.

Если в газе содержится серный ангидрид, например при пере­

работке сульфидных руд и концентратов, то проводимость слоя пыли увеличивается за счет адсорбции SO3.

С целью улучшения к. п. д. электрофильтра на медеплавиль­ ных заводах часто проводят предварительную подготовку газов, для чего, кроме воды, применяют также крепкую серную кислоту. Такую искусственную подготовку обычно применяют для кон­ вертерных газов.

На риде заводов для этой цели применяют трубчатую печь

небольшого размера, футерованную шамотным кирпичом, в ко­ торой сжигают нефть. С боков установки в нескольких местах

подводится серная кислота, падающие капли которой подхваты­

ваются сжатым воздухом и вводятся в топку. Пары серной кис­ лоты вместе с газами идут в боров конвертерного цеха и смеши­ ваются с его газами. Недалеко от места смешения этих газов в главных боровах вводится распыленная вода. С этой целью по обеим сторонам борова расположены брызгалы. При помощи таких установок иногда вводится в боров газохода в течение су­

ток до 2 т крепкой серной кислоты и до 5 т воды.

Кроме искусственной подготовки газов, улучшающей показа­ тели пылеулавливания, важное значение имеет увязка техноло­

гических процессов с работой электрофильтров. Прежде чем

применить искусственную подготовку газов, надо изыскать все ресурсы технологического процесса, благодаря которым можно намного уменьшить или совсем ликвидировать расходы на эту подготовку. Так, газы обжиговых печей медеплавильных заводов с высоким содержанием влаги и некоторым количеством серной кислоты целесообразно во многих случаях смешивать с газами конвертеров. При таком смешении увеличивается к. п. д. элек­ трофильтров иногда даже без искусственной подготовки.

При высоких температурах пирометаллургических процессов некоторые соединения редких металлов возгоняются и концент­ рируются в пыли. Таким образом, заводская пыль представляет собой своеобразный концентрат редких металлов, а электро­ фильтр можно превратить в обогатительный аппарат для полу­

собность улетучиваться и концентрироваться в пыли при обжиге. С целью максимального возгона кадмия в пыль в шихту обжиго­

вых печей прибавляют поваренную соль, способствующую обра­

зованию легко улетучивающихся хлористых соединений кадмия.

Практикой установлено, что при расходе примерно 5 кг соли на тонну шихты практически весь свинец и кадмий можно сконцен­ трировать в пыли.

В тех случаях, когда первоначальная концентрация метал­ лов в пыли невелика, многократным возвращением этой пыли в

металлургический цикл достигают значительной концентрации.

Обогащенную пыль раздельной переработкой доводят до кон­ центрации, позволяющей извлечь из этой пыли ценные металлы. Чтобы использовать сырье не только для получения основного

металла, но и для попутного извлечения редких и рассеянных металлов, важно следующее:

1)превратить пылеуловительную систему в своеобразную обогатительную фабрику, где в пыли концентрировались бы все ценные элементы, теряющиеся подчас безвозвратно;

2)приспособить технологию пирометаллургических процес­ сов к созданию условий лучшего и более полного перехода не­ которых металлов из шихты в пылеуловительную систему;

3)во всех случаях, когда это целесообразно, широко при­ менять повторную переработку пыли с шихтой в целях поднятия концентрации редких металлов в пыли, прибегая иногда (при особо малых содержаниях редких металлов в пыли) к раздельно­ му улавливанию этой пыли;

4)широко использовать возможность подготовки газов до вступления в электрофильтры, правильно смешивая газы раз­ личных металлургических агрегатов с целью создания оптималь­ ных условий для их улавливания.

Комплекс указанных мероприятий настолько повысит цен­ ность улавливаемой пыли, что станет экономически целесообраз­ но широко применять искусственную подготовку газов, когда она

нужна.

Использование SO2

Извлечение SO2 из газов предприятий цветной металлургии и, в частности, из газов медеплавильных заводов, имеет большое хозяйственное значение. Однако как у нас, так и за рубежом

эти газы используются в ограниченном количестве.

Так, например, на Среднеуральском медеплавильном заводе

ежемесячно теряется в виде SO2 6500—7000 т серы с отходящи­ ми газами. Используя эти газы, можно получить ежемесячно

226Использование отходов медеплавильных заводов

3)получение 100%-ного SO2 из абсорбентов, сушка этих га­ зов и ожижение;

4)получение элементарной серы из концентрированных га­

зов.

Подготовка газов.

Имеющиеся в газах металлургического завода твердые взве­ шенные частички и сера являются нежелательными примесями,

так как они способствуют окислению SO2 в SO3 при пропускании газов через поглотители. SO3 соединяется с реагентами-поглоти­ телями, образуя трудно или вовсе не разлагаемые при регенера­ ции соли, отчего увеличиваются безвозвратные потери применяе­ мого поглотителя.

Если SO3 образуется слишком много, процесс может стать экономически невыгодным. Кроме того, при окислении SO2 в ЗОз. уменьшается общий выход серы из газов.

Для очистки газов применяют обыкновенные пылевые каме­ ры, для улавливания серы и SO3 — электрофильтры; при этом га­ зы охлаждают до точки росы серы и SO3.

Абсорбция SO2 различными поглотителями

Для улавливания SO2 применяют водные растворы самы?:

разнообразных поглотителей (абсорбентов). В литературе имеет­ ся ряд сведений о различных патентах на новые поглотители.

Кроме того, исследователями широко изучаются свойства уже применяемых абсорбентов и выясняются оптимальные условия

их применения.

Процесс абсорбции представляет собой замкнутый цикл, со­ стоящий из поглощения SO2 растворами различных абсорбентов при сравнительно низкой температуре (35—50°), подогрева кон­ центрированного по содержанию сернистого газа раствора, в результате чего 'выделяется SO2 в газообразном состоянии, и регенерации абсорбентов, снова идущих в цикл. Для регенера­ ции различных абсорбентов существует различный оптимальный температурный режим, от которого зависит также расход пара на нагревание раствора.

На практике нашли широкое применение три метода обогаще­ ния сернистых газов: аммиачный метод, сульфидин-процесс и процесс с применением основного сульфата алюминия.

Основным аппаратом для поглощения SO2 при всех трех ме­ тодах служит скруббер, несколько видоизмененный для каждого процесса.

Аммиачный метод. В качестве поглотителя SO2 приме­ няется раствор аммиака. Реакция поглощения протекает по уравнению

NH3 + SO2 + Н2О -> NH4HSO3.

228 Использование отходов медеплавильных заводов

вается в пределах 25—30°, а затем в скруббер 2, в котором газы

промываются серной кислотой с целью улавливания паров кси­ лидина, и оттуда — в атмосферу. Содержание SO2 в выбрасывае­ мых газах колеблется от 0,05 до 0,1%. Концентрированные рас­ творы (130—180 г/л SO2), выходя из скруббера 2, направляются

разделения ксилидина и воды; 9—насосы для перекачивания абсор­ бента; 10— распределители абсорбента; 11— резервуар для хранения серной кислоты; /2 — резервуар для отработанной воды; 13 — дефлег­

матор с насадкой из колец Рашига

в колонку 13, состоящую из дистилляционного аппарата 7, нагре­

ваемого паровым змеевиком, дефлегматора с насадкой из колец

Рашига и холодильника 6 для 100%-ного SO2.

Температура в колонке поддерживается в пределах 95—100°. Выделившийся SO2 пропускают через абсорбционную башню 2, где газы промывают серной кислотой, чтобы высушить их и уло­ вить ксилидин. Сернистый газ из этой башни (почти 100% SO2) направляется на ожижение; абсорбент же, пройдя холодильник 5, возвращается в питательный резервуар 4.

Регенерация сульфата ксилидина, полученного в результате