Разработка способов повышения извлечения германия при пирометаллургической переработке продуктов сжигания углей
| Вид материала | Автореферат |
- Xiv переработка каменноугольной смолы, 270.44kb.
- Влияние различных способов повышения питательности зерна пшеницы и продуктов его переработки, 450.28kb.
- Положение о лицензировании деятельности по переработке нефти, газа и продуктов их переработки, 135.35kb.
- Демонстрационная версия рабочей программы по дисциплине: дс., 40.47kb.
- Viii. Очистка коксового газа от цианистого водорода, 227.98kb.
- Методические указания по обеспечению требований радиационной безопасности при добыче, 991.03kb.
- Ия твердых топлив, по отношению к жидким и газообразным, возрастает главным образом, 422.59kb.
- Технологическая линия по переработке сильнозагрязненных отходов полиэтиленовой и полипропиленовой, 183.92kb.
- Разработка способов повышения эффективности свеклоперерабатывающего отделения свеклосахарного, 288.49kb.
- Комплексный подход к проблеме утилизации опасных медицинских отходов при помощи паровых, 72.7kb.
| Таблица 2 | ||||||||||||
| | Химический состав сырья котельной пос.Новошахтинский (Приморский край) | |||||||||||
| Материал | химлаборатория | С о д е р ж а н и я на сухую массу, %% | ||||||||||
| Ge, г/ т | SiO2 | CaO | Feобщ | Al2O3 | MgO | S | С | As | Na2O | K2O | ||
| ВТ | УГМК | 18540 | 49,5 | 5,09 | н/а | н/а | н/а | н/а | 12,9 | н/а | н/а | н/а |
| ММСК | 12262 | 42,1 | 4,30 | 6,01 | 10,75 | 0,47 | 1,40 | н/а | 0,10 | н/а | н/а | |
| ИМЕТ | н/а | 43,4 | 3,80 | 6,77 | 10,82 | 0,90 | 1,40 | 14,3 | н/а | 0,44 | 1,69 | |
| БЦ | УГМК | 2822 | 48,8 | 5,71 | н/а | н/а | н/а | н/а | 9,6 | н/а | н/а | н/а |
| ММСК | 2019 | 46,4 | 5,24 | 3,61 | 12,61 | 0,46 | 1,00 | н/а | 0,13 | н/а | н/а | |
| ИМЕТ | н/а | 49,1 | 5,79 | 6,47 | 15,04 | 1,29 | 1,00 | 10,0 | н/а | 0,56 | 1,98 | |
| Таблица 3 | ||||||||||
| Гранулометрический состав сырья котельной г.Корсаков (о.Сахалин) | ||||||||||
| Материал | В ы х о д ч а с т и ц (%%) с о с р е д н и м р а з м е р о м (мм) | |||||||||
| 2,43 | 1,79 | 1,25 | 0,69 | 0,39 | 0,25 | 0,18 | 0,13 | 0,084 | 0,067 | |
| ВТ | 0,25 | 2,61 | 3,30 | 10,18 | 7,37 | 4,36 | 13,32 | 10,62 | 4,22 | 43,77 |
| БЦ | 0,10 | 0,61 | 5,63 | 19,33 | 26,19 | 10,19 | 23,28 | 5,05 | 3,20 | 6,42 |
| Таблица 4 | | |||||||||||
| Гранулометрический состав сырья котельной пос.Новошахтинский (Приморский край) | ||||||||||||
| Материал | В ы х о д ч а с т и ц (%%) с о с р е д н и м р а з м е р о м (мм) | |||||||||||
| 2,43 | 1,79 | 1,25 | 0,69 | 0,39 | 0,25 | 0,18 | 0,13 | 0,084 | 0,067 | 0,032 | ||
| ВТ | 0,25 | 0,16 | 0,31 | 0,85 | 3,49 | 11,28 | 7,62 | 32,25 | 22,54 | 6,72 | 14,53 | |
| БЦ | 0,55 | 0,13 | 1,51 | 8,37 | 22,94 | 36,36 | 18,45 | 9,26 | 0,26 | 0,30 | 1,87 | |
Установлено, что как тонкие пыли сжигания (ВТ), так и грубые пыли, уловленные в батарейных циклонах (БЦ), отличаются повышенным содержанием крупных фракций. Так, в ВТ частицы крупнее 200 мкм составляют 15 - 24%, а в БЦ – 52 - 61% по массе. Рентгенофазовый анализ проб ВТ и БЦ из таблиц 1 и 3 показал присутствие α-кварца, а из таблиц 2 и 4 – дополнительно анортита и оксида железа (III). Высокое содержание грубых фракций в продуктах сжигания и присутствие в них α-кварца с низкой реакционной способностью является возможной причиной снижения извлечения германия при получении концентрата пирометаллургическим способом.
Третья глава посвящена характеристике аппаратуры и методик подготовки образцов, модельных и технологических исследований. Для выполнения работ использовали набор стандартной аппаратуры для измельчения, окускования способами окомкования и брикетирования, сушки с определением механических свойств (гранулометрического состава, прочности, плотности, насыпной массы, влажности) исходных материалов и образцов для термических исследований. Термообработку модельных и технологических образцов проводили на установке (рисунки 1 и 2), позволяющей воспроизвести в лаборатории условия промышленного процесса получения концентрата, включающего нагревание с постоянной скоростью до заданной температуры и выдержку при конечной температуре с заданной продолжительностью.
В четвертой главе приведены результаты изучения фазообразования и химизма высокотемпературных взаимодействий в системе CaSO42H2O-Ca(OH)2-Al(OH)3-SiO2-C, отвечающей по макрокомпонентам составу шихт пирометаллургической переработке продуктов сжигания углей на германиевый концетрат. Анализ литературы показал, что по этой системе в целом данные отсутствуют.
Рис.1. Схема установки
1 – тигель с окускованной шихтой; 2 – печь Таммана; 3 – водоохлаждаемая крышка; 4 - манометр для контроля разрежения; 5 – рукавный фильтр; 6 – потенциометр для контроля и записи температуры; 7 – дымосос. 
Рис.2. Конструкция лабораторного тканевого фильтра
1- передняя крышка с входным патрубком запыленного газа; 2 – алундовый рассекатель газового потока; 3 – фильтроткань с осадком возгонов; 4 – сборник отфильтрованного газа.
Имеются лишь сведения по частным двойным и тройным системам входящих в нее компонентов. Химизм превращений при взаимодействиях в системе CaSO42H2O-Ca(OH)2-Al(OH)3-SiO2-C, а также сульфидирования диоксида германия по ходу повышения температуры можно описать тремя группами процессов. Первый из них включает реакции дегидратации (1–3), вторая - реакции синтеза оксидных и оксидно-сульфидных композиций (8–11, 16) и реакции восстановления и сульфидирования (4, 6, 12, 13–15).
| Ca(OH)2 = СaO +H2O | (250 – 8000C) | (1) |
| 2Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O | (500 – 11000C) | (2) |
| CaSO4··2H2O = CaSO4+2H2O | (250 – 6000C) | (3) |
| CaSO4+2 C = CaS + 2 CO2 | (600 – 8000C) | (4) |
| CaS + GeO2 + С(CO)= GeS + CaO + СО(CO2) | (800 – 10000C) | (5) |
| CaS + H2O = CaO + H2S | (250 – 5000C) | (6) |
| 2H2S + GeO2 = 2H2O + GeS + 0.5S2 | (250 – 5000C) | (7) |
| mCaO + nSiO2 = CamSinO(2n+m) | (900 – 12000C) | (8) |
| CaO + 2Al2O3 = CaAl2O4 | (600 – 10000C) | (9) |
| 3Al2O3 +2 SiO2 = Al6Si2O13 | (1500 – 16000C) | (10) |
| mCaO + nAl2O3 + q SiO2 + p CaS = (mCaO·nAl2O3·q SiO2·+ CaS) | (1000 – 13000C) | (11) |
| Fe2O3 + С FeO + СO(CO2) | (300 – 8000C) | (12) |
| FeO + CaS = FeS +CaO | (800 – 10000C) | (13) |
| C + CO2 = 2 CO | (800 – 10000C) | (14) |
| FeO + C(CO) Fe + CO(CO2) | (800 – 10000C) | (15) |
| mFeO +n SiO2 =FemSinO(m+2n) | (1000 – 12000C) | (16) |
Протекание реакций (1-6, 12-15) сопровождается получением газовой фазы, содержащей оксид и диоксид углерода, пары воды, сероводород и элементарную серу, а также моносульфид германия. Из приведенных данных вытекает важность реакций высокотемпературной дегидратации (1-3), обеспечивающих образование газообразного сульфидизатора H2S (реакция 6) для перевода диоксида германия в газообразный моносульфид (реакция 7).
Рис.3.Зависимость степени дегидратации брикетированных смесей от температуры при скорости нагревания 10 град/мин при размере частиц кварца
0,26 мм.
1- CaSO4·2H2O - SiO2; 2 - Ca(OH)2 - SiO2; 3 - Ca(OH)2 - Al(OH)3 - SiO2 ;
4 - Al(OH)3 - SiO2
Изучение дегидратации двойных и тройной смеси с соотношениями компонентов по СaO/SiO2, Al2O3/SiO2 и СaO/Al2O3, равным соответственно 0,75, 0,35 и 2,12, в условиях программированного нагревания (рисунок 3) показало, что около половины воды из смесей кварца с гидроксидами кальция и алюминия выделяется в интервале от 600 до 13000С. Твердыми продуктами дегидратации первой смеси являются нерастворимый ангидрид и α-кварц. При повышении температуры до 16000С в смесях последних трех составов содержатся соответственно CaО, SiO2 и CaSiO3; SiO2, Al2O3 и Al6Si2O13; SiO2, CaSiO3, CaAl2Si2O8 и рентгеноаморфная фаза (стекло).
Нагреванием смесей CaSO42H2O-Ca(OH)2-Al(OH)3-SiO2-C (таблица 5) изучено влияние содержания серы, размера частиц кварца, основности, продолжительности выдержки при конечной температуре и введения в смесь до 18,6% оксида железа на выход и состав образующихся конденсированных фаз.
| Таблица 5 | | |||||||||
| Составы модельных смесей для исследований (%%) | ||||||||||
| №№ | Соединения | CaO SiO2 | S | Feобщ | ||||||
| Ca(OH)2 | Al(OH)3 | CaSO42H2O | SiO2 | Fe2O3 | C | |||||
| 1 | 39,15 | 21,35 | - | 39,51 | 0 | - | 0,75 | 0 | 0 | |
| 2 | 24,85 | 16,29 | 20,2 | 33,65 | 0 | 2,82 | 0,75 | 1 | 0 | |
| 3 | 18,2 | 16,87 | 29,59 | 31,22 | 0 | 4,13 | 0,75 | 2 | 0 | |
| 4 | 14,36 | 16,05 | 35,01 | 29,70 | 0 | 4,38 | 0,75 | 3 | 0 | |
| 5 | 11,86 | 15,51 | 38,55 | 25,71 | 0 | 5,38 | 0,75 | 4 | 0 | |
| 6 | 11,69 | 19,59 | 26,5 | 38,25 | 0 | 3,98 | 0,50 | 3 | 0 | |
| 7 | 12,86 | 18,04 | 30,46 | 34,28 | 0 | 4,02 | 0,60 | 3 | 0 | |
| 8 | 14,79 | 15,48 | 36,16 | 28,55 | 0 | 4,65 | 0,80 | 3 | 0 | |
| 9 | 15,54 | 14,47 | 37,9 | 26,79 | 0 | 5,29 | 0,90 | 3 | 0 | |
| 10 | 13,23 | 14,79 | 32,27 | 27,37 | 7,16 | 5,19 | 0,75 | 3 | 2,5 | |
| 11 | 12,27 | 13,71 | 29,92 | 25,37 | 13,28 | 5,45 | 0.75 | 3 | 5 | |
| 12 | 11,44 | 12,78 | 27,89 | 23,65 | 18.56 | 5,68 | 0.75 | 3 | 7,5 | |