Способ выделения серы из серосульфидного материала

(9)17/О ПАТЕНТУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-производственное объединение по защите атмосферы, водоемов, использованию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии "Энергосталь"(72) А,М, Касимов, Л,В. Костенко, С.А, Морозов, А,К. Обеднин, В,А, Линдт; Т.Л. Цукано-. ва, А.М, Рыбин, А,К, Риб и Ю,А, Ширшов (73) Научно-производственное объединение по защите атмосферы, водоемов, использова.- нию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии "Энергосталь"(56) Горячкин В.И, и др. Гидрометаллургическая переработка медноникелевых пирротиновых концентратов на основе автоклавного окислительного выщелачивания. М.: Наука, 1976, с, 48 - 59.Авторское свидетельство СССР М 990644, кл. С 01 В 17/027, 1980. Изобретение относится к переработкесеросодержащих материалов, например,промпродуктов цветной металлургии, в частности, получаемых после окисления никелькобал ьт-железосодержащего сульфидного .сырья, и может быть использовано при производстве элементарной серы,Целью изобретения является повышение экономичности процесса за счет снижения удельного расхода гидрофилизаторэ ипара.Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе выделения серы из серосодержащих материалов, включающемобработку водной пульпы материалов в интервале температур между точками плавле(54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ СЕРЫ ИЗ СЕРОСУЛЬФИДНОГО МАТЕРИАЛА(57) Изобретение относится к технологии очистки серосодержащих растворов от серы и может быть использовано при производстве элементарной серы, Способ включает обработку водной пульпы серосодержащих материалов гидрофилиэатором в интервале температур между точками плавления ромбической и моноклинной серы. С целью повышения экономичности процесса за счет снижения расхода гидрофилизатора и пара, обработку пульпы гидрофилиэатором ведут в струйном реакторе путем диспергирования паром при массовом соотношении рас.твор-пар равном 0,10-0,25 и скорости капельной смеси в реакторе 10-25 м/с.2 табл.С: ния ромбической и моноклинной серы реа- . О гентом - гидрофилизатором, охлаждениеО пульпы и выделение серного концентрата, ( ) согласно заявляемому изобретению, абра- О ботку водной пульпы серосодержащего ма, териала реагентом-гидрофилизатором ведут в струйном реакторе путем диспергирования паром при массовом соотношении, ф раствор-пар равном 0,10-0,25 и скорости 4 А капельной смеси в реакторе 10 - 25 м/с.В основу изобретения положена задача изменения кинетики процесса.дезинтеграции путем улучшения условий теплообмена за счет увеличения поверхности контакта реагирующих фэз (пульпы, гидрофилизатора и пара) в результате чего появилась возможность снижения расхода гидрофилизатора и пара,Эффективность процесса дезинтеграцииопределяется возможностью поддержанияэмульсии (водной пульпы серосодержащегоматериала) в динамическом равновесии, которое обеспечивается за счет выполнениядвух условий: удерживания капель серы вовзвешенном состоянии и предотвращенияпреждевременного укрупнения капель серы 10(когда они еще не успели освободиться оттвердых частиц примесей) за счет дробления крупных капель, Для создания такихусловий необходимо энергичное перемешивание. Укаэанный эффект (дробление и 15энергичное перемешивание) достигается взаявляемом способе путем диспергирования смеси серосодержащей пульпы и гидрофилизатора паром,Использование энергии кавитационных 20явлений и гидравлических ударов, возникающих при диспергировании растворов паром, позволяет создать оптимальныеусловия тепломассообмена, предотвратитьобразование застойных очаговых зон с градиентом концентраций и температур, обес печить максимальную полноту протеканияреакции.Проведение процесса дезинтеграциипутем диспергирования смеси серосодержащей пульпы и гидрофилизатора паром,который одновременно используется какгреющий агент и обеспечивает кроме тогоза счет кинетической энергии интенсивноеперемещивание пульпы и гидрофилизатора, 35а также непрерывное удаление из зоны реакции обработанной пульпы на дальнейшуюпереработку (охлаждение и выделение серного концентрата).В табл.1 приведены данные по оптимизации диапазона заявляемых параметров соотношения раствор - пар и скорости капельнойсмеси в реакторе. Критерии оптимизации -расход гидрофилизатора и расход пара.Косвенными показателями, характеризующими 45изменение расхода гидрофилизатора является диаметр капель потока и температура смеси, которая должна быть не ниже точкиплавления ромбической серы.Как показывают данные, приведенные в 50табл.1, проведение обработки пульпы за нижним пределом скорости 5 м/с не позволяетдостичь поставленной цели изобретения снижения расхода гидрофилизатора, т.к. при низких скоростях не обеспечиваются условия .55организации развитой поверхности (малогодиаметра капель) и, как следствие, не обеспечивается интенсивный массообмен.Обработка пульпы при скорости смеси в зонереакции со скоростью свыше 25 м/с не зффективна, т.к, требует значительных энергозатрат (расхода пара), а снижение удельного расхода гидрофилизатора незначительно,Необходимую температуру процесса можно достичь только при определенном массовом соотношении раствор: пар - 0,10- 0,25. При массовом соотношении более 0,25 не достигается температура плавления ромбической серы. что отрицательно сказывается на последующих операциях отделения серного концентрата от пульпы. При снижении массового соотношения менее 0,1 повышается температура смеси вышеточки плавления моноклинной серы возрастает расход гидрофилизатора на побочные взаимодействия.Способ возможно реализовать следующим образом.Пульпу серосульфидного концентрата одновременно с гидрофилизатором, например, раствором сернистого натрия, непрерывно подают в струйный реактор. Туда же подают пар с заданными энергетическими параметрами, При этом в зоне реакции происходит диспергирование смеси пульпы и гидрофилизатора, т.е, дробление ее на мельчайшие капли. Образуется развитая поверхность контакта фаз при одновременном нагреве каждой частицы. Обработанная таким образом пульпа за счет кинетической энергии пара непрерывно удаляется из зоны реакции на дальнейшую переработку, а именно, охлаждение и отделение серного концентрата известными способами.Реактор для реализации указанного способа представляет собой проточную камеру специальной конструкции, снабженную трубопроводами для подвода пульпы гидрофилизатора и пара. Причем паровой трубопровод заканчивается соплом определенной конструкции, которое расположено внутри камеры, кроме того, реактор имеет трубопровод для отвода из камеры обработанной пульпы на дальнейшую переработку,Для лучшего понимания настоящего изобретения приводятся следующие конкретные примеры,П р и м е р 1. Пульпу аросульфидного концентрата, содержащую,; никеля 7,9; меди 2,2; железа 24,1; серы 53,1; в том числе элементарной 39,0 и раствор сернистого натрия непрерывно подают в струйный реактор, в котором осуществляют их диспергирование паром, Пар задают при массовом соотношении раствор: при = 0.15. Скорость смеси в камере 20 м/с. Проведение процесса дезинтеграции таким образом по сравнению с традиционным способом позволило достичь температуры 120 С и снизить расход гидрофилизатора на 12и расход пара на 28 ф(см, опыт 3 табл,1).,5 10 20 25 30 10 10 10 10 10 0,150,10 0,08 0,07 0,07 0,09 0,09 0,09 0,09 0,12 66666,8975,554,5 0,18 0,16 0,15 0,15 0,15 0,17 0,16 0,15 0,15 018 0.15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,05 0,10 0,20 0,25 0,30 1 2 3 4 5 6 8 910 По п ототип 114-118 0,17 Данные примеров конкретного выполнения заявляемого способа приведены вопытах 2 - 4 и 7 - 9 табл,1,Способ выделения серы из серосодержащих материалов прост в технологическом исполнении, позволяет достичь поставленнойцели, что подтверждено промышленными испытаниями, проведенными на Норильскомгорно-металлургическом комбинате.Результаты испытаний свидетельствуют о том, что использование заявляемогоспособа позволяет снизить удельный расход гидрофилизатора, не ухудшает показа телей последующих операций и позволяетполучить продукты, удовлетворяющие регламентным требованиям,Проведение процесса дезинтеграциипутем диспергирования смеси пульпы и гидрофилизатора паром позволяет отказаться оттакого громоздкого, металлоемкого сложногореакционного оборудования, как автоклавы,снабженные механическими мешалками идросселирующими клапанами, схема процесса дезинтеграции в автоклаве способна рабо-.тать только в периодическом режиме,Струйные же реакторы малогабаритные, просты в изготовлении, монтаже и эксплуатации, не содержат движущихсячастей, не требуют затрат электроэнергиина перемешивание и удаление обработанной пульпы иэ зоны реакции на дальнейшуюпереработку, Процесс осуществляется в непрерывном режиме.В табл.2 приведены данные, характеризующие преимущества заявляемого способа перед прототипом,Технико-экономические преИмуществаот использования изобретения по сравнеОптимизируемые параметы11 Периодиче,30-0,40 ский и оцесс нию с прототипом в народном хозяйстве следующие:- сокращение расхода гидрофилиэатора на 10 - 205 - сокращение расхода пара на нагрев на20-306- исключение использования электроэнергии на перемешивание полностью- проведение процесса дезинтеграции 10 в непрерывном режиме- использование малогабаритных, простых в изготовлении, монтаже и эксплуатации реакторов, отвечающих экономическим требованиям, герметичны, не содержат дви жущихся частей- высвобождение производственныхплощадей- снижение материальных и трудовыхзатрат за счет простоты аппаратурно-техно логической схемы процесса.Формула изобретения Способ выделения серы из серосульфидного материала, включающий обработку водной пульпы его реагентом-гидрофилиза тором в интервале температур между точками плавления ромбической и моноклинной серы, охлаждение пульпы и выделение серного концентрата, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности процесса за счет снижения расхода реагента-гидрофилиэатора и пара, а также обеспе.чения непрерывности процесса, обработку водной пульпы исходного материала реагентом-гидрофилизатором осуществляют в Струйном реакторе путем диспергирования паром при массовом отношении пульпа/пар, равном 0,10 - 0,25, и скорости капельной смеси в реакторе 10-25 м/с,Показатели эффективности процесса1806086 Таблица 2 Обоснование улучшения показателей в предложенном решенииПоказатели Наименование улучшенных предложенным решением свойств, их размерностьпрототип За счет увеличения поверхности контакта реагирующих компонентов при их диспергировании,т.е, улучшение массообменаЗа счет использования для перемешивания кинетическойэнергии пара За счет диспергирования паром обрабатываемой смеси, т.е. достижение эффективного тепломассообмена Расход гид рофиризатЬра,г/дм0,17 0,15 Расход электроэнергии на неремешивании,100 100 Расход пара на нагрев,72 Составитель А. КасимовРедактор Т.Коляда Техред М.Моргентал Корректор А.Мотыль Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 960 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5