Способ управления процессом переработки пульпы серосульфидного материала Советский патент 1991 года по МПК C01B17/06 G05D27/00 

1

(21)4740226/26 (22) 26.09.89 (46)30.09.91, Бюл. №36

(71)Государственный научно-исследовательский институт цветных металлов

(72)М.Н.Нафталь, ЮФ.Марков, А.Ф.Гаври- ленко, С.И.Ройтберг, Ж.И.Розенберг, А.К.Обеднин, Ю.Я.Сухобаевский и В.Б.При- былев

(53)66.012-52(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 778130, кл. С 01 В 17/06, 1979.

Технологическая инструкция цеха по производству элементарной серы № 1. На- деждинский металлургический завод НГМК, № ТИ 0401.14.109-11-16-85. Надеждинск, с. 30.69, 1984.

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРЕРАБОТКИ ПУЛЬПЫ СЕРОСУЛЬФИД- НОГО МАТЕРИАЛА

(57)Изобретение относится к автоматизации технологических процессов в цветной металлургии, может быть использовано при управлении процессом гидрометаллургической переработки сульфидных концентраИзобретение относится к автоматизации процессов гидрометаллургической переработки сульфидных материалов и может быть использовано в цветной металлургии для управления процессами получения серы в автоклавной технологии переработки пир- ротиновых концентратов.

Целью изобретения является повышение снижение расхода исходных реагентов и повышение степени извлечения серы.

Сущность способа управления состоит в следующем.

тов на базе автоклавной технологии с получением элементарной серы и позволяет снизить расход исходных реагентов и повысить степень извлечения серы в товарную. Сущность заявляемого способа управления состоит в том, что при переработке пульпы серосульфидного материала последовательным проведением ее кондиционирования, флотации и выплавки серы впервые предложено дозировать ПАВ в головной реактор каскада кондиционирования в зависимости от величины разности текущего и заданного значений отношения расхода ПАВ к массовому содержанию элементарной серы в серосульфидном материале, а во второй и последующие - в зависимости от гранулометрического состава и последующие - в зависимости от гранулометрического состава пенного продукта флотации, при этом расход ПАВ увеличивают при содержании частиц класса (-630+74) мкм менее 20% и уменьшают при содержании частиц класса +630 мкм более 10% прямо пропорционально величине отклонения крупности пенного продукта флотации от указанных значений, 1 ил.,2 табл.

При подаче ПАВ в пульпу ССМ при температуре выше точки плавления элементарной серы протекают одновременно два процесса: первый -дробление глобул серо- сульфидного плава, смачивание сульфидных частиц, находящихся ранее в объеме глобул, раствором, содержащим сульфид- ион, и их отрыв от элементарной серы - начинается сразу после разрушения молекулами ПАВ оболочки, состоящей из повер- хностно-дифильных шламов и молекул стабилизаторов; второй - коалесценция уже

сл

с

о

00

о

ON 00

освобожденных от бронирующей оболочки, но еще не полностью освобожденных от сульфидов глобул. Чем крупнее образующиеся в головном реакторе глобулы, тем требуется большее число раз дробить ее по ходу кондиционирования для полного разделения компонентов.

Опытным путем установлено, что в головном реакторе необходимо создать такую концентрацию ПАВ, чтобы обеспечить разрушение бронирующей оболочки и максимальное разделение серы и сульфидов без укрупнения серосульфидных глобул. Количество ПАВ здесь вводится такое, чтобы было достаточно только для разрушения бронирующих глобулы оболочек, т.е. процесс ведут при дефиците ПАВ. Таким путем получают-мельчайшие капли серы, окаймленные тонкодисперсными шламами стаби- лизаторов. К числу стабилизаторов относятся, например, сульфит-целлюлозный щелок, применяемый при выделении ССМ из пирротинового концентрата; тонкодисперсные сульфиды железа, образующиеся при взаимодействии гидрофилизатора с оксидами железа; сульфаты кальция и пр. При использовании кальцийсодержащих реагентов-гидрофилизаторов последний играет доминирующую роль.

В последующих реакторах каскада необходимо подать количество ПАВ, необходимое для удаления шламов стабилизаторов с поверхности вновь образуемых капель серы, что является необходимым условием их слияния до размеров, наиболее благоприятных для флотации и автоклавной выплавки серы. Опытным путем найдено, что эти условия достаточно полно характеризуют гранулометрический состав пенного продукта флотации, а именно: содержание классов частиц +630 и (-630+74) мкм. Наличие частиц класса +630 мкм сверх определенного количества указывает на чрезмерное укрупнение, что вызывает снижение извлечение серы в ходе флотации и ухудшение качества сульфидного концентрата. Снижение частиц класса (-630+74) мкм сверх определенного уровня приводит к затруднениям при выплавке серы из пенного продукта флотации.

Блок-схема одного из возможных способов реализации предлагаемого способа управления показана на чертеже,

Объект управления - последовательно включенные операции кондиционирования пульпы ССМ (А), флотации кондиционированной пульпы (Б) и автоклавной выплавки серы (В). Пульпа поступает в головной реактор каскада кондиционирования, куда подается также реагент-гидрофилизатор, ПАВ

подают в головной и последующие реакторы. Дезинтегрированная пульпа поступает на флотацию, где выделяют сульфидный концентрат (камерный продукт) и пенный

продукт - серный концентрат. Последний подается на выплавку серы, где получают товарную серу (на склад) и хвосты плавки (возвращают на флотацию).

Система управления содержит датчики

1-5 объемного расхода пульпы ССМ, ее плотности, плотности раствора и твердого пульпы, содержания элементарной серы в ССМ, блок 6 вычисления массового содержания серы с потоком исходной пульпы

ССМ, датчик 7 расхода ПАВ в головной автоклав, блок 8 вычисления величины отношения ПАВ - расход серы, блок 9 сравнения текущего и заданного значения указанного соотношения, регулятор 10, исполнительный орган 11, изменяющий расход ПАВ в головной реактор, датчики 12 содержания частиц класса +630 и (-630+74) мкм в пенном продукте флотации, блок 13 сравнения текущих значений классов +630 и (-630+74) мкм

с заданными величинами, регулятор 14. исполнительный орган 15, регулирующий подачу ПАВ в последующие реакторы.

Способ осуществляют следующим образом.

Сигналы с датчиков 1-5 поступают в блок 6, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный величине массового расхода элементарной серы с ССМ. Этот сигнал и сигнал с датчика 7 в блоке 8

образует сигнал, пропорциональный величине отношения ПАВ - сера в ССМ, который в блоке 9 сравнивается с заданием, их разность поступает в регулятор 10, изменяю- щий через исполнительный орган 11 расход

ПАВ в головной реактор. Сигналы с датчиков 12, пропорциональные, соответственно, содержаниям частиц класса +630 и (- 630+74) мкм сравниваются с заданиями в блоках 13 сравнения. Сигналы рассогласования подаются на регулятор-14, который через исполнительный орган 15 изменяет расход ПАВ в последующие реакторы каскада.

Данный способ управления применяли при переработке пульпы ССМ, полученной

при автоклавном окислительном выщелачивании пирротиновых концентратов,

В первой серии опытов (см. табл.1) определили оптимальные режимы переработки при управлении по способу-прототипу и

предлагаемому. ССМ в этих опытах получен из пирротинового кЬнцентрата крупностью 81,2% класса - 44 мкм и содержал, %: никель 6,12; медь 1,42; железо 27,1; сера 52, в т.ч. элементарная 41,6.

Водную пульпу ССМ плотности 1,5-1,6 т/м3 нейтрализовали известью до рН 8 и закачивали в головной автоклав кондиционирования. Последнее вели при 122-127°С в присутствии реагента-гидро- филизатора (смесь .СаО и №28) нефтеорга- нического ПАВ (моторное топливо по ГОСТ 1667-68). Пульпа проходила каскад реакторов из трех автоклавов с мешалками на 196 об/мин. Реагент-гидрофилизатор вводили в первый автоклав центробежным насосом в количеств, обеспечивавшем окислительно- восстановительный потенциал (ОВП) кондиционированной пульпы на уровне 460-480 мВ относительно хлорсеребряного электрода. Этому уровню соответствовал расход реагентов-гидрофилизаторов, равный 3,9% по отношению к весу ССМ при соотношении CaO:Na2S 4:1. Указанный расход гидрофилизатора поддерживался во всех опытах неизменным. ПАВ в первый (по способу-прототипу) или первый и второй (по предлагаемому способу)автоклавы подавали дозаторными насосами. Пульпу после кондиционирования смешивали с хвостами от выплавки серы, охлаждали до 60-70°С и флотировали в двенадцатикамерной машине ФМР-бЗк. Флотацию вели при конечной концентрации сульфид-иона в камерном продукте на уровне 1-3 г/л. Пенный продукт поступал на выплавку серы в автоклавах, где в качестве реагента использовали сернистый натрий. Выплавленная сера после отделения твердых примесей поступала на склад; хвосты плавки, содержащие недоиз- влеченную в продукционный слой серу и сульфиды, возвращали на флотацию совместно с кондиционированной пульпой.

Результаты опытов приведены в табл.1. Как видно, при управлении по способу-прототипу лучшие результаты получены при расходе ПАВ соответственно 0,5 и 1,0 кг/т ССМ (опыт 8).

В табл.2 сопоставлены результаты переработки пульпы ССМ при управлении в соответствии с прототипом и по предполагаемому способу. ССМ получен из пирроти- нового концентрата крупностью 76,1% частиц класса - 44 мкм и содержал, %: никель 5,83; медь 1,42; железо 28,2; сера 53,6, в т.ч-. элементарная 39,2. Состав дан средний, в ходе сопоставления содержание элементарной серы в ССМ колебалось в пределах 36-47%,

При управлении по прототипу расход ПАВ в первый автоклав поддерживали в соотношении ПАВ - твердое ССМ, равном 1,0 кг/т ССМ (опыт 3 в табл.1).

При управлении по предлагаемому способу расход ПАВ в первый автоклав конди

ционирования поддерживали в зависимо сти от содержания элементарной серы г- ССМ. С изменением последнего расход ПАР корректировали по соотношению

у 1 4

xi xi-i-ki(----ai),(1)

gf

где xi - расход ПАВ в первый автоклав в 1-й интервал времени (,2,...);

gsi - содержание элементарной серы в ССМ на 1-м интервале времени;

, ,0011 - коэффициенты пропорциональности.

Расход ПАВ во второй реактор поддерживали в зависимости от гранулометрического состава пенного продукта флотации по соотношениям

Х| X | - 1

+

К2 (а2 - У i - 1 КЗ ( аЗ - У | - 1

,/

)приу | - 1 10;,ъ

) 20; U

где х i - расход ПАВ во второй реактор в 1-й интервал времени;

у | - содержание (по массе) частиц класса +630 мкм в пенном продукте флотации,

%

у i - то же, частиц класса - 630+74 мкм;

,07, ,10 - коэффициенты пропорциональности;

аз 20-заданные содержания частиц класса -630+74 мкм соответственно в пенном продукте флотации.

Значения коэффициентов ki,k2,k3 и ai

определены экспериментально по результатам опыта 8 в табл. 1.

Данные в табл.2 представлены средними за сутки показателями. При управлении по предлагаемому способу они получены

следующим образом.

При существующем режиме подачи ПАВ (пятые сутки работы в табл.2 - (И)-й интервал времени) определяли содержание элементарной серы в ССМ (gsi), содержание

частиц классов +630 и (-620+74) мкм в пенном продукте флотации (ум и у и) и расход ПАВ (х и). За величину g i принимали содержание элементарной серы в ССМ в пробах, отобранных в последние 3 ч интервала

времени (1-1). Полученные значения под- ставляли в соотношения (1) и (2), при этом х и и устанавливали, равными расходу ПАВ в 1 и 2 автоклавы в опыте 8 (см. табл,1). В результате находили величины x i и , которые поддерживали в течение суток на неизменном уровне. Величины x i, , g i, y i, , характеризующие режим работы в i-м интервале времени, а также значения g 1+1 в конце этого интервала являлись исходными данными для корректировки расхода ПАВ на следующий (1+1)-й интервал времени.

Длительность интервала времени, равного суткам, принята, чтобы получить представительные оценки показателей флотации и автоклавной выплавки серы. Фиксировались расход сернистого натрия на выплавке серы, извлечение элементарной серы в товарную, содержание элементарной серы в камерном (должно быть меньше 5%) и пенном (должно быть больше 70%) продуктах флотации, содержание органики в выплавленной сере (должно быть ниже 0,25%). Перечисленные показатели характеризуют эффективность предлагаемого способа управления по сравнению со способом управления по прототипу.

Как видно из данных табл.2, при управлении по предлагаемому способу извлечение серы примерно на 12% выше, а расход сернистого натрия на 6,5% ниже, чем при управлении подачей ПАВ в способе-прототипе; лучше качество конечных продуктов: содержание элементарной серы в камерном продукте ниже на 1,17 абс.%, содержание органики в выплавленной сере меньше jt-ia 0,04 абс.%.

Формула изобретения Способ управления процессом переработки пульпы серосульфидного материала (ССМ), включающий его кондиционирование в каскаде реакторов с последующей флотацией пульпы и выплавкой серы из пенного продукта флотации, путем регулирования расхода поверхностно-активных веществ (ПАВ) в реакторы кондиционирования в зависимости от содержания твердого в пульпе ССМ, отличающийся тем, что,

с целью снижения расхода исходных реагентов и повышения степени извлечения серы, дополнительно измеряют плотность пульпы ССМ, плотность раствора, содержание элементарной серы в пульпе ССМ и содержание частиц классов +630 и (-630+74) мкм в пенном продукте флотации, по измеренным значениям расхода пульпы ССМ, ее плотности, содержания твердого и элементарной серы в пульпе ССМ и плотности раствора определяют значение массового содержания элементарной серы в пульпе ССМ, вычисляют величину отношения расхода ПАВ в головной реактор к значению массового содержания элементарной серы

в пульпе ССМ, определяют разность между вычисленным и заданным значениями указанного отношения и при положительном значении этой разности уменьшают, а при ее отрицательном значении увеличивают

расход ПАВ в головной реактор прямо пропорционально величине полученной разности, увеличивают расход ПАВ в последующие реакторы каскада при содержании частиц класса (-630+74) мкм в пенном

продукте флотации менее 20% (по массе) и уменьшают расход ПАВ в последующие реакторы каскада при содержании частиц класса +630 мкм более 10% (по массе) прямо пропорционально величинам отклонения

измеренного содержания частиц от указанных заданных значений.