Аппарат шахтного типа для обработки серной кислотой сернистых руд в измельченном состоянии Советский патент 1937 года по МПК C22B3/02 

Сущность известного процесса сульфатизации по методу проф. Маковецкого заключается в том, что при действии серной кислоты на необожженный цинкосодержащий продукт, в интервале температур 120-180 серная кислота взаимодействует с сульфидом цинка (и свинца) по реакции вида:

MeS + H,,SO4 MeSO4 + Н, + Cal

Одновременно образуется некоторое количество серы и SO.,.

Полученный сульфат цинка затем выщелачивается водой. Из раствора цинк извлекается электролизом.

Этот метод был предложен давно и не применяется в промышленности лишь потому, что не проработан вопрос об аппаратуре для осуществления процесса сульфатизации.

Настоящее изобретение имеет целью дать аппарат, годный для промышленного осуществления способа сульфатизации по методу Маковецкого.

На чертеже фиг. 1 схематически представляет общий вид аппарата и фиг. 2-устройство форсунки.

Предлагаемый аппарат (фиг. 1) состоит из чугуцного цилиндрического со сферическим дном котла 7, герметически закрытого сверху крышкой 2.

Наверху, с боковой поверхности, в цилиндрическую часть котла / введены форсунки 3 и 4. На фиг. 2 показан разрез одной из форсунок, литая I конструкция которой позволяет осу: ществить централизованную подачу в распыленном виде руды и кислоты в ; котел /. Против каждой форсунки i внутри котла помещены быстровра шающиеся рифленые чугунные коj вусы 5 и б, приводимые через шкивы 7 и 5 во вращательное движение в направлении, противоположном друг I другу.

. Форсунки (фиг. 2) состоят из общей загрузочной полости 9, в центре которой проходит чугунная трубка 0, предназначенная для подачи (под I давлением) подогретого воздуха. На I трубку JO надет чугунный цилиндр I /3, снабженный винтовым нарезом 7, предназначенный для подачи кислоты. Отводы 17 подают воздух в трубки JO форсунок 3 и 4.

Работа аппарата происходит слеj дующим образом. Тонко измельченная руда или концентрат, подаваемый шнеком J8, поступает по течкам 20, снабженным шнберами 27 в полость форсунок 9, откуда напором нагретого воздуха, подаваемого по трубам I 5 и J6, вдувается в котел 7.

Одновременно серная кислота, подаваемая из освинцованного деревянного бачка 11 по свинцовым трубам 72, поступает в цилиндр 13 и, проходя его под определенным давлением по винтообразной нарезке 14 получает вращательное движение, способствующее лучшему опрыскиванию руды при выходе ее из форсунки.

Нагретый воздух при выходе из трубки 10 в котел / увлекает за со бой кислоту и руду. Расширяясь, струя воздуха смешивает и распыляет всю массу и в распыленном виде факелом направляет ее на быстро вращающиеся конуса 5 vi 6. Последние, быстро вращаясь в противоположном друг другу направлении, производят в полости котла сильное завихрение подаваемых материалов, что обеспечивает лучшее перемешивание последних.

Так как нагретый воздух создает необходимые температурные условия для реакции между сульфидом цинка и серной кислотой, то при смешивании происходят процесс сульфатизации.

Прореагировавшая масса через люк 22 поступает в нижний кожух 23, по которому продвигается шнеком 24.

Для окончательной просушки массы, проходящей по кожуху 23, последний устроен с двойным дном, между стенками которого вдоль кожуха проходит змеевик 25, подающий из воздухонагревателя, на чертеже не изображенного, нагретый воздух по трубам 15 к 16 ъ форсунки 3 v( 4.

Для удаления газов, выделяющихся в процессе сульфатизации и паров воды, закрытый кожух 23 снабжен отводом 26, идущим к вентилятору.

При таком устройстве аппарата достигается непрерывность процесса сульфатизации и высокие степень извлечения и скорость реакции, так как площадь соприкосновения реагирующих веществ будет большая (известно, что в гетерогенных реакциях скорость реакции пропорциональна площади соприкосновения реагирующих веществ).

На увеличение степени извлечения сернокислого металла будет также

влиять и вдувание воздуха. Так, работы Уралгинцветмета установили, что при прочих равных условиях процент извлечения при пропускании воздуха выше, чем без пропускания (см. книгу „Гидроэлектрометаллургин цинка и меди статья А. Л. Цефта „Селективное выщелачивание цинка из комплексных медно- цинковых

руд)Так как в отходящих газах будет утилизироваться, то концентрация отходящих газов по должна быть не ниже 10 объемных про центов.

На первый взгляд может показаться, что вдувая воздух, мы разбавляем газ ниже заданной концентрации. Однако, даже при грубых расчетах, это оказывается не так. Допустим, что выделяется от взаимоI действия только сульфида цинка с серной кислотой. Тогда:

ZnS + HaSO, ZnSO4 + H.S 97,4-f ,4 + 34

Отсюда: из 1 кг ZnS выделяется 0,4 кг H,S или 0,2667 .и (1 литр HgS весит - 1,5 г).

При бедной руде с содержанием 10% ZnS из 1 тонны руды выделится I 0,4 . 100 40 кг НгЗ или 26,667 м/. Отсюда следует, что, придержи1 ваясь заданной концентрации HgS в отходящих газах, мы можем вдувать до 360 кг воздуха на 1 тонну руды или 276,923 м (1 литр воздуха весит 1,3 г),-количество, вполне I достаточное для ведения процесса. Детали аппарата, соприкасающиеся : с кислотой, должны быть выполнены из высококремнистого чугуна (свинец при данной температуре будет размягчаться и деформироваться), хорошо зарекомендовавшего себя при производстве сульфата натрия на Константиновском заводе, где поваренная соль обрабатывается серной кислотой в чугунных чашках при температуре выше 200.

j Аппарат занимает немного места, I благодаря чему возможна компактная. I установка целой батареи таких аппаратов.

Подача воздуха может быть осуществлена воздуходувкой.

Подогрев воздуха можно производить в воздухонагревателе (рекуператор, воздушный экономайзер и т. п.), используя тепло отходящих газов металлургических или других тепловых установок.

Предмет изобретения.

Аппарат шахтного типа для обработки серной кислотой сернистых руд

в измельченном состоянии, отличающийся применением для достижения тесного перемешивания обрабатываемой руды с серной кислотой и распыления полученной смеси, снабженной загрузочной для руды полостью 9 форсунки Л, по оси реакционного пространства которой пропу щена трубка JO для подачи нагретого воздуха, на каковую трубку надет чугунный цилиндр 75 с винтовой канавкой для подачи кислоты.

г