Способ выделения серы из серосульфидного материала Советский патент 1993 года по МПК C01B17/27 

Изобретение относится к переработке серосодержащих материалов, например, промпродуктов цветной металлургии, в частности, получаемых после окисления никель- кобальт-железосодержащего сульфидного сырья, и может быть использовано при производстве элементарной серы.

Целью изобретения является повышение экономичности процесса за счет снижения удельного расхода гидрофилизатора и пара.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе выделения серы из серосодержащих материалов, включающем обработку водной пульпы материалов в интервале температур между точками плавления ромбической и моноклинной серы реагентом - гйдрофилизатором, охлаждение пульпы и выделение серного концентрата, согласно заявляемому изобретению, обработку водной пульпы серосодержащего материала реагентом-гидрофилизатором ведут в струйном реакторе путем дисперги- рования паром при массовом соотношении раствор-nap равном 0,10-0,25 и скорости 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 фаз (пульпы, гидрофилизатора и пара) в результате чего появилась воз00

о

О

О

00

о

со

можность снижения расхода гидрофилиза- тора и пара.

Эффективность процесса дезинтеграции определяется возможностью поддержания эмульсии (водной пульпы серосодержащего материала) в динамическом равновесии, которое обеспечивается за счет выполнения двух условий: удерживания капель серы во взвешенном состоянии и предотвращения преждевременного укрупнения капель серы (когда они еще не успели освободиться от твердых частиц примесей) за счет дробления крупных капель. Для создания таких условий необходимо энергичное перемешивание. Указанный эффект (дробление и энергичное перемешивание) достигается в заявляемом способе путем диспергирова- ния смеси серосодержащей пульпы и гидро- филизатора паром.

Использование энергии кавитационных явлений.и гидравлических ударов, возникающих при диспергировании растворов паром, позволяет создать оптимальные условия тепломассообмена, предотвратить образование застойных очаговых зон с гра- диентом концентраций и температур, обеспечить максимальную полноту протекания реакции.

Проведение процесса дезинтеграции путем диспергирования смеси серосодер- жащей пульпы и гидрофилизатора паром, который одновременно используется как греющий агент и обеспечивает кроме того за счет кинетической энергии интенсивное перемешивание пульпы и гидрофилизатора, а также непрерывное удаление из зоны реакции обработанной пульпы на дальнейшую переработку (охлаждение и выделение серного концентрата).

В табл. 1 приведены данные по оптимиза- ции диапазона заявляемых параметров соотношения раствор - пар и скорости капельной смеси в реакторе. Критерии оптимизации - расход гидрофилизатора и расход пара.-Косвенными показателями, характеризующими изменение расхода гидрофилизатора является диаметр капель потока и температура смеси, которая должна быть не ниже точки плавления ромбической серы.

Как показывают данные, приведенные в табл. 1, проведение обработки пульпы за нижним пределом скорости 5 м/с не позволяет достичь поставленной цели изобретения снижения расхода гидрофилизатора, т.к. при низких скоростях не обеспечиваются условия организации развитой поверхности (малого диаметра капель) и, как следствие, не обеспечивается интенсивный массообмен.

Обработка пульпы при скорости смеси взоне реакции со скоростью свыше 25 м/с не эффективна, 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 6,25 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 выше точки плавления моноклинной серы возрастает расход гидрофилизатора на побочные взаимодействия.

Способ возможно реализовать следующим образом.

Пульпу серосульфидного концентрата одновременно с гидрофилизатором, например, раствором серниртого 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 тэким образом по сравнению с традиционным способом позволило достичь температуры 120°С и снизить расход гидрофилизатора на 12%, и расход пара на 28% (см, опыт 3 табл.1).

Данные примеров конкретного выполнения заявляемого способа приведены в опытах 2-4 и 7-9 табл.1.

Способ.выделения серы из серосодержа- щих материалов прост в технологическом исполнении, позволяет достичь поставленной цели, что подтверждено промышленными испытаниями, проведенными на Норильском горно-металлургическом комбинате.

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что использование заявляемого способа позволяет снизить удельный расход гидрофилизатора, не ухудшает показателей последующих операций и позволяет получить продукты, удовлетворяющие регламентным требованиям.

Проведение процесса дезинтеграции путем диспергирования смеси пульпы и гидрофилизатора паром позволяет отказаться от такого громоздкого, металлоемкого сложного реакционного оборудования, как автоклавы, снабженные механическими мешалками и дросселирующими клапанами, схема процесса дезинтеграции в автоклаве способна работать только в периодическом режиме.

Струйные же реакторы малогабаритные, просты в изготовлении, монтаже и эксплуатации, не содержат движущихся частей, не требуют затрат электроэнергии на перемешивание и удаление обработанной пульпы из зоны реакции на дальнейшую переработку. Процесс осуществляется в непрерывном режиме.

В табл.2 приведены данные, характеризующие преимущества заявляемого способа перед прототипом.

Технико-экономические преимущества от использования изобретения по сравнению с прототипом в народном хозяйстве следующие:

- сокращение расхода гидрофилизатора на 10-20%

- сокращение расхода пара на нагрев на 20-30%

- исключение использования электроэнергии на перемешивание полностью

- проведение процесса дезинтеграции 0 в непрерывном режиме

- использование малогабаритных, простых в изготовлении, монтаже и эксплуатации реакторов, отвечающих экономическим требованиям, герметичны, не содержат дви- 5 жущихся частей

- высвобождение производственных площадей

- снижение материальных и трудовых затрат за счет простоты аппаратурно-техно- 0 логической схемы процесса.

Формула изобретения Способ выделения серы из серосуль- фидного материала, включающий обработку водной пульпы его реагентом-гидрофилиза- 5 тором в интервале температур между точками плавления ромбической и моноклинной серы, охлаждение пульпы и выделение серного концентрата, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности процесса за счет снижения расхода реаген- та-гидрофилизатора и пара, а также обеспечения непрерывности процесса, обработку водной пульпы-исходного материала реа- гентом-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.

Таблица

Т а б лица 2

Изобретение относится к технологии очистки серосодержащих растворов от серы и может быть использовано при производстве элементарной серы. Способ включает обработку водной пульпы серосодержащих материалов гидроФили затором в интервале температур между точками плавления ромбической и моноклинной серы. С целью повышения экономичности процесса за счет снижения расхода гидрофилизатора и пара, обработку пульпы гйдрофилизатором ведут в струйном реакторе путем диспергирова- ния паром при массовом соотношении раствор-пар равном 0,10-0,25 и скорости капельной смеси в реакторе 10-25 м/с. 2 табл. (Л