Сгущение серосульфидного концентрата Пенный продукт серосульфидной флотации

Сгущение серосульфидного концентрата

Пенный продукт серосульфидной флотации перекачивается в сгуститель = 50 м. Сгущенный продукт перекачивается на операцию приготовления серосульфидного концентрата в реактор-подогреватель. Слив сгустителя насосами подается в процесс серосульфидной флотации.

Параметры операции сгущения ССК Наименование Величина Плотность пульпы поступающей в сгуститель, т/м 3 Плотность разгрузки сгустителя, т/м 3 Расчетная нагрузка на сгуститель по твердому, т/ч 1, 20 1, 50 52, 0

Сгуститель П-50: Диаметр – 50 м; глубина чана – 4, 5 м; площадь осаждения – 1800 м 2;

Приготовление пульпы ССК

Сгущённый серосульфидный концентрат ПГС серной плавки ОМТ, ДП-4 Гранулированная зола отстоя серы Приготовление пульпы ССК Приготовленная пульпа ССК Оборотная вода ОМТ, ДП-4 “Острый” пар “Известковое молоко” Дезинтеграция ПГС дезинтеграции На очистку от сероводорода На операцию охлаждения

Пульпу сгущенного ССК подают на предварительную обработку в смесительподогреватель. Назначение операции предварительной обработки ССК: -усреднение; - подогрев; - обработка парогазовой смесью серной плавки; - предварительной обработки ССК щелочным реагентом; - дозировка серного концентрата.

В качестве щелочного реагента (реагента-гидрофилизатора) может быть использована: - известь; - нефелиновый (белитовый) шлам (БШ); - слив сгущения сульфидного концентрата; - их смесь.

Комбинация реагентов технической извести и нефелинового шлама получила название известково-белитового реагента-гидрофилизатора (ИБГ).

Пульпа «известкового молока» плотностью 1, 15÷ 1, 20 г/см 3 поступает из ЦПСи. Ш в приемный пачук «известкового молока» ЦПЭС-1, где в условиях перемешивания при 20÷ 40 °С осуществляют её обработку сливом сгущения сульфидного концентрата. Из пачука пульпа “известкового молока” перекачивается в приемный смесительподогреватель, откуда дозируется на операцию предварительной обработки и дезинтеграции ССК.

Приготовление ИБГ

Выбор соотношения ингредиентов смеси известкового молока и БШ осуществляют в зависимости от: - массовой доли и активности оксидного железа в исходном ССК; - состава сульфидного концентрата; - стабильности процесса серной плавки. Должно обеспечиваться массовое отношение гидроксида кальция к кремнезему - 1: (0, 05÷ 2).

Для проявление белитовым шламом (БШ) свойств реагента-гидрофилизатора требует его специальная механохимическая активация. Активационная подготовка к процессу дезинтеграции ССК включает: - совместное мокрое измельчение технической извести и нефелинового (белитового) шлама в шаровой мельнице; - гидравлическую классификацию.

Пески возвращаются в мельницу в виде циркулирующей нагрузки. Слив направляют на подготовку известково-белитового реагентагидрофилизатора.

В слив классификации вводят кальциевый слив сгущения СК, содержащий непредельные сернистые соединения (тиосульфат, гидросульфид, полисульфид) в количестве, обеспечивающем соотношение непредельных сернистых соединений к белиту в пределах (0, 001÷ 0, 02) : 1.

Смесь кондиционируют при непрерывном перемешивании в пачуке в течение 4 - 6 часов при температуре 20 - 40 0 С. В результате механохимической активации белитового шлама, он начинает активно проявляет свойства “мягкого” реагентагидрофилизатора, дополняя действие технической извести.

Вместо белитового шлама для приготовления реагентагидрофилизатора могут быть использованы: - породы, обогащённые опалом (диатомит, трепел); - доменные и электротермофосфорные гранулированные шлаки; - зола (унос) и др.

Предварительная обработка ССК

Предварительную обработку ССК проводят при: - р. Н = 9, 5 - 10, 5; - Еh = -400 ÷ -480 м. В. - температура 40÷ 70 °С. Продолжительность операции составляет 20 - 30 мин. Интенсификация процесса достигается перемешиванием пульпы.

Для подогрева пульпы ССК в операции ее предварительной обработки щелочным реагентом используют абгазы процесса автоклавной выплавки серы и (или) "острый" пар.

На стадии предварительной обработки пульпы ССК известью происходит нейтрализация свободной кислоты согласно реакциям:

При поступлении ССК с содержанием элементной серы менее 40% в смесительподогреватель добавляют сгущенный серный концентрат, в количестве 3 – 10 % от массы ССК.

Увеличение серосодержания способствует: - эффективному укрупнению серы при дезинтеграции; - стабилизирует работу передела серной плавки; - снижает содержание элементной серы в сульфидном концентрате.

Предварительная обработка ССК предназначена для пассивации присутствующих в ССК оксидов железа, с целью снижения степени их сульфидизации на операции дезинтеграции.

Оксиды железа, представленные в ССК на 75 ÷ 90% кристаллическими формами, в основном гематитом ( ), и магнетитом.

Образующийся при дезинтеграции полисульфид кальция частично расходуется на: 1. Осаждение цветных металлов и железа из раствора пульпы ССК. Этот процесс протекает по уравнению: где: Me – 2. Сульфидирование твердофазных оксидов железа:

Взаимодействия, приводящие к сульфидированию оксидов железа, нежелательны: - вызывают непроизводительный расход извести; - приводят к потерям элементной серы, снижая ее извлечение в товарный продукт.

Предварительная обработка ССК кальциевым реагентом: - снижает реакционную способность твёрдофазных оксидов железа, уменьшаят степень их сульфидирования при дезинтеграции; - сокращает расход реагента-гидрофилизатора; - улучшает показателей серной флотации; - стабилизирует автоклавную выплавку серы; - снижает потери элементной серы с камерным продуктом (сульфидным концентратом); - сокращает выбросы диоксида серы в атмосферу при пирометаллургической переработке сульфидного концентрата.

Смеситель-подогреватель: Емкость полная – 40 м 3; габариты аппарата (без перемешивающего устройства): диаметр – 3600 мм; высота – 5300 мм; перемешивающее устройство турбинного типа; число оборотов в минуту – 196; электродвигатель: мощность – 100 к. Вт; число оборотов в минуту – 1500.

Дезинтеграция ССК

Пульпа сгущенного ССК после предварительной щелочной обработки поступает на дезинтеграцию, где ее нагревают "острым" паром до температуры 120÷ 130 °С. Дезинтеграция - высокотемпературная обработка ССК, обеспечивающая разрушение сростков сульфидов цветных металлов и железа с элементной серой.

Назначение дезинтеграции: - выделение серы и сульфидов из их мелкодисперсных конгломератов в самостоятельные частицы; - агрегация капель выделенной серы до размеров, обеспечивающих высокие показатели последующих операций серной флотации и автоклавной выплавки серы.

Массовая доля элементной серы в ССК составляет 30÷ 50 %. Сера должна быть выделена в продукт, пригодный для серной плавки, массовая доля серы в котором - не менее 70%. Сульфиды необходимо сконцентрировать в сульфидном концентрате с массовой долей в нем элементной серы не более 5%.

Главными факторами, определяющими характер и глубину процесса, являются: - щелочность пульпы; - температура; - состав среды; - содержание растворенных продуктов.

Разделение серы и сульфидов в операции дезинтеграции достигается обработкой водной пульпы ССК реагентом - гидрофилизатором, обеспечивающим присутствие в растворе сульфид-иона. Элементная сера при температуре 120 ÷ 130 °С расплавляется и образует капли, удерживающиеся на поверхности сульфидных частиц силами смачивания.

Раствор, содержащий сульфид-ионы, лучше смачивает поверхность твёрдых сульфидов, чем расплавленная сера, в результате чего сера вытесняется с поверхности сульфидов и образует свободные капли.

Свободный гидроокисид кальция ИБГ взаимодействует с элементной серой ССК с образованием гидросульфид- и полисульфид-ионов : Реагент-гидрофилизатор дозируют, поддерживая содержание сульфид-иона в дезинтегрируемой пульпе в пределах 1 - 4 г/л.

Нефелиновый шлам добавляют к извести в качестве кремнезёмсодержащих активных минеральных добавок (АМД), эффективно регулирующих скорость генерации сульфид-ионов. Нефелиновый шлам, содержит в своем составе до 30 % двухкальциевого силиката (белита).

Белитовый шлам выполняет две функции: - регламентирует скорость эмиссии в раствор свободного гидроксида кальция, обеспечивая тем самым оптимизацию концентрации сульфид-ионов при дезинтеграции; - наряду с известью является источником образования свободного гидроксида кальция.

В процессе взаимодействия извести с водой происходит гидратация свободного оксида кальция, описываемая уравнением: Образующийся свободный гидроксид кальция является растворимым соединением.

Растворение протекает до образования насыщенного раствора, после чего гидроксид кальция выделяется из водной фазы в виде коллоидного осадка. Устанавливается равновесное состояние системы “известь-вода”:

При введении в систему минеральной добавки, содержащийся в ней активный кремнезём, вступает во взаимодействие с растворённым гидроксидом кальция, прочно связывая его в труднорастворимый комплекс: По мере протекания процесса происходит снижение концентрации Са(ОН)2 в водной фазе, и равновесие в системе смещается влево. Происходит растворение твёрдого гидроксида кальция.

При определённом соотношении извести и АМД можно практически полностью перевести свободный гидроксид кальция в адсорбированное и химически связанное состояние. Вследствие низкой растворимости, образующегося комплекса, равновесие сильно смещается вправо и щелочность системы, содержащей АМД, будет ниже, чем в бинарной системе “известь-вода”.

В получаемой смеси массовое отношение гидроксида кальция к кремнезему находится в пределах 1: (0, 05÷ 2). По сравнению с индивидуальным применением извести ИБГ обеспечивает: - сокращение расхода реагента-гидрофилизатора; - увеличение извлечения элементарной серы в товарную; - снижение расхода кварцевого флюса в пирометаллургическом производстве; - уменьшение загрязнения воздушного бассейна выбросами сернистых соединений.

Акт дезинтеграции протекает при наличии одновременного контакта трех фаз: - твердого сульфида; - жидкой серы; - раствора, содержащего сульфидионы.

Обработка пульпы ССК осуществляется при перемешивании. Капли расплавленной серы соударяются, сливаются и вновь дробятся. Частицы сульфидов, оказавшиеся при расплавлении серы внутри капель, при переформировании капель попадают на поверхность, смачиваются раствором и отделяются от серы.

В итоге обработки содержимое автоклава представляет собой эмульсию капель серы в водной пульпе сульфидов. Коалесценции капелек серы при дезинтеграции препятствуют, находящиеся в обрабатываемой пульпе и образующиеся в ходе обработки, стабилизаторы эмульсии.

К стабилизаторам эмульсии относятся: - производные лигносульфоната, применяемого в операции выщелачивания; - тонкодисперсные сульфиды железа, образующиеся при взаимодействии гидрофилизатора с оксидами железа, массовая доля которого в ССК составляет 10 - 20 %.

Применение в качестве реагентагидрофилизатора при дезинтеграции ИБГ, внесло на дезинтеграцию дополнительные стабилизаторы эмульсии: - карбонат кальция- примесь извести (Са. СО 3); - различно гидратированный сульфат кальция (где n - принимает значение от 0 до 2).

Сульфат кальция образуется при взаимодействии гидрофилизатора с сульфатами, присутствующими в пульпе дезинтегрируемого ССК. Препятствуя коалесценции серы, стабилизаторы, препятствуют переформированию капель при соударениях и снижают степень разделения серы и сульфидов, т. е. качество дезинтеграции.

Блокируя поверхность раздела фаз, стабилизаторы способны резко повысить ошламованность серы в дезинтегрируемой пульпе. Результатом действия стабилизаторов является: - низкое качество получаемого сульфидного концентрата (высокое содержание серы); - значительная циркуляционная нагрузка, снижающая технико-экономические показатели переработки ССК (повышенные расходы реагентов и энергоресурсов, трудозатраты, потери серы); - выход сульфидов в пенный продукт флотации, последующая плавка которого становится нестабильной.

Устраняют влияние стабилизаторов добавкой на дезинтеграцию ССК специальных углеводородных ПАВ, обладающих по отношению к серным эмульсиям деэмульгирующим действием.

В качестве ПАВ на дезинтеграции используют нефтепродукты: - моторное топливо марки ДТ по ГССТ 1667; - смесь нефтепродуктов отработанных (СНО), получаемая Норильской нефтебазой на основе отработанных трансмиссионных масел, мазутов и других высококипящих нефтеорганических продуктов. Расход углеводородного ПАВ на дезинтеграцию составляет 0, 5÷ 3, 5 кг на 1 т ССК.

В ходе дезинтеграции молекулы углеводородного ПАВ: - адсорбируются на поверхности твердых эмульгаторов; - разрушают бронирующий слой на поверхности капель серосульфидного плава; - создают условия для коалесценции капель серы и переформирования их при соударениях; - облегчают воздействие гидрофилизатора на сульфиды; - обеспечивают более полный вывод сульфидных частиц из плава в самостоятельные от серы частицы.

В головном автоклаве дезинтеграции при подаче ПАВ параллельно протекают два процесса: - разрушение бронирующей оболочки из молекул стабилизатора и переформирование капель серосульфидного плава под влиянием сульфид-ионов (собственно акт дезинтеграции); - коалесценция освобождённых от бронирующей оболочки капель серосульфидного плава и их агрегация.

Соотношение скоростей протекания рассматриваемых процессов определяется количеством ПАВ, вводимым на начальной стадии дезинтеграции. При высоком расходе ПАВ доминирующим становится агрегация капель расплава. Это снижает качество дезинтеграции, поскольку разделение компонентов, агрегированных в крупные конгломераты, требует значительно большего времени и затрат энергии.

Для предотвращения агрегации капель серосульфидного плава на начальной стадии дезинтеграции углеводородный ПАВ в пульпу ССК вводится рассредоточено в две точки: в головной и следующий за ним автоклавы цепочки дезинтеграции.

При неверно выбранной точке подачи и чрезмерно высоком расходе ПАВ процесс протекает в режиме сваривания, результатом которого является наличие в дезинтегрированной пульпе большого количества серосульфидных или серных гранул нефлотируемого класса.

Последующая переработка такого материала характеризуется: - повышенной (до 10 -20%) массовой долей элементной серы в сульфидном концентрате; - низким извлечением серы в товарную; - нестабильными показателями процесса серной плавки.

При дефиците ПАВ подавляющая доля элементной серы в дезинтегрированной пульпе может быть представлена шламистыми классами (-74 мкм). Наблюдаются повышенные потери элементной серы с сульфидным концентратом и высокий процент "срыва" процесса серной плавки.

Подача ПАВ во второй автоклав обеспечивает: - удаление кальцийсодержащих шламов стабилизатора с поверхности свободных капель серы. - способствует коалесценции и укрупнению капель серы до размеров +630 (-630 ÷ +74) мкм.

Для кристаллизации серы в пульпе дезинтегрированного ССК в последний автоклав цепочки подается "острая" вода в количестве, обеспечивающем поддержание температуры пульпы в диапазоне 90 - 105 0 C.

Схема цепи аппаратов операции дезинтеграции может быть реализована в двух вариантах: - "короткой" цепочки, состоящей из 3 автоклавов; - "длинной" цепочки, состоящей из 6 автоклавов.

Качество дезинтеграции ССК, расход реагентагидрофилизатора и показатели автоклавной выплавки серы в значительной степени зависят от интенсивности перемешивания пульпы в автоклавах дезинтеграции.

С целью улучшения технологических показателей дезинтеграция проводится в режиме двухступенчатого перемешивания: - в головном автоклаве цепочки дезинтеграции за счет повышенной интенсивности перемешивания пульпы создаются условия для эффективного разделения серы и сульфидов; - во втором автоклаве путем организации более "мягких" условий перемешивания достигаются наиболее благоприятные условия для коалесценции и оптимизации гранулометрического состава свободных капелек серы.

Перемешивание пульпы ССК в головном автоклаве дезинтеграции осуществляется двухярусной мешалкой. Во втором автоклаве цепочки дезинтеграции пульпу перемешивают одноярусной мешалкой, имеющей рабочее колесо турбинного типа, установленное в нижнем ярусе мешалки.

Автоклав дезинтеграции

Частота вращения - 125 мин-1. Емкость полная – 50 м 3; давление в корпусе – до 0, 4 МПа; габариты аппарата (без перемешивающего устройства): диаметр – 3600 мм; высота – 6000 мм;

Охлаждение пульпы дезинтеграции и хвостов серной плавки

Перед серной флотацией пульпа дезинтеграции и хвостов серной плавки должна быть охлаждена. Охлаждение пульпы осуществляется в две стадии: - самоиспарение; - теплопередача через стенку теплообменника. Пульпа из автоклавов дезинтеграции поступает в самоиспаритель непрерывно, пульпа хвостов серной плавки – периодически.

Пульпа дезинтеграции Содержание: - сульфид-иона в жидкой фазе пульпы должно быть 1 -4 г/л; - класса +0, 074 мм должно быть не более 50%.