Файл: Басов, А. И. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов учебник.pdf

Я лава XUУ

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ВЫ Щ ЕЛАЧИВАНИЯ , ЭЛ ЕКТРОЛ ИЗА И РАФ ИНИРОВАНИЯ

§ 81. Общие сведения

Металлы, полученные в плавильных печах, и конвертерах, содержат большое количество различных примесей, поэтому их называют чер­ новыми. Черновая медь содержит железо, цинк, серу, золото, се­ ребро и др. В черновом никеле содержится железо, медь, кобальт, сера, платина, платиноиды и др. Черновой свинец включает медь, цинк, кадмий, висмут, золото, серебро, сурьму, серу, мышьяк и др. Чтобы получить из чернового металла чистый высококачественный

дальнейшейсложной металлургической переработке — рафиниро­ ванию.

Процесс рафинирования меди, никеля и свинца осуществляют двумя способами: огневым и электролитическим (электрохимиче­ ским). Огневое рафинирование достигается нагревом (плавлением) при высоких температурах. Электролитическое рафинирование (электролиз) происходит при воздействии постоянного электриче­

Технология получения металлического цинка отличается от тех­ нологии получения меди, никеля и свинца. Металлический цинк производят пирометаллургическим и гидрометаллургическим спо­ собами.

При пирометаллургическом способе обожженный концентрат, сме­ шанный с углем, нагревают в дистилляционных печах. Под воздей­ ствием высокой температуры цинк улетучивается (возгоняется) в виде паров, которые улавливают и охлаждают в специальных кон­ денсаторах, где пары цинка превращаются в жидкий цинк.

Полученный дистилляционным методом металлический цинк содержит вредные примеси (железо и др.), снижающие его каче­ ство.

Гидрометаллургическим способом металлический цинк получен впервые в 1909 г. русским инженером Лещинским. Этот метод нашел широкое применение, особенно в странах, располагающих дешевой электроэнергией. В нашей стране все цинковые заводы, кроме одного, работают по новой прогрессивной технологии — используют гидро­ металлургию. Гидрометаллургический способ позволяет достичь высокой степени комплексного извлечения металлов из концентрата, получить цинк высокой чистоты, механизировать производственные операции и резко улучшить санитарно-гигиенические условия труда;

471

§ 82, Оборудование для выщелачивания

В гидрометаллургии цинка выщелачиванием называют техноло­ гический процесс растворения обожженного концентрата (огарка) в слабом растворе серной кислоты (90— 100 г/л). В результате этого процесса получают чистый раствор сульфата цинка, поступающий на электролиз. Применяют непрерывное и периодическое выщела­ чивание. Непрерывный процесс характеризуется тем, что пульпа и растворы циркулируют между аппаратами выщелачивания и об­ жиговыми печами КС непрерывно. К обжиговым печам подают кис­ лые растворы, с которыми транспортируется огарок, а на выщела­ чивание поступает нейтральная пульпа, прошедшая мокрую класси­ фикацию. Непрерывный процесс применяют при переработке кон­ центратов высокого качества с постоянным химическим составом.

При периодическом выщелачивании осуществляется периоди­ ческая загрузка в аппараты огарка и кислоты, сравнительно точными дозами на каждую операцию. Этот процесс годен для переработки концентратов пониженного качества, различного химического со­ става и из различных месторождений. На новых заводах предусма­ тривают периодическое выщелачивание огарка.

Огарок, вышедший из печей КС, классифицируют. Фракцию с частицами до 0,3 мм подают на выщелачивание, а крупную — на­ правляют на доизмельчение в стандартную шаровую мельницу. При непрерывном процессе выщелачивания применяют мокрую клас­ сификацию, в конусных классификаторах, а при периодическом — сухую, на вибрационных грохотах и в аэросепараторах.

Сепаратор (рис. 252) воздушно-циркуляционного типа (аэро­ сепаратор) состоит из внутреннего 5 и наружного 6 кожухов ци­ линдро-конической формы. Пустотелый вал 2 вращается со ско­ ростью около 250 об/мин от электродвигателя 3 через клиноремеи-

ную передачу. Вал установлен на двух подшипниках качения, смонтированных в жестком стакане, установленном на раме сепара­ тора. На валу закреплены вентилятор 4 и приемная тарелка 10 (11 — регулировочная заслонка).

Работает сепаратор следующим образом. Измельченный огарок поступает по трубе 1, вставленной внутрь приводного вала, на при­

емную тарелку. Наиболее тяжелые частицы огарка. сбрасываются центробежной силой к стенке внутреннего конуса, спускаются по стенке вниз и удаляются из сепаратора через патрубок 8 на вторич­

ное измельчение. Мелкие частицы огарка подхватываются восходя­ щим потоком воздуха, создаваемым лопастями вентилятора 4. Цир­

кулирующий внутри сепаратора воздушно-пылевой поток, проходя через поворотные лопатки 9, изменяет свое направление и скорость.

Вследствие этого (а также удара о лопатки) из потока выпадают остав­ шиеся крупные частицы, которые также выводятся через патрубок 8.

Во время перехода воздушно-пылевого потока из кожуха 5 в ци­ линдрическую часть кожуха 6 мелкие твердые частицы огарка, стре­

мящиеся сохранить направление своего движения, выделяются из потока и опускаются по стенке наружного кожуха к шлюзовому

472

950

Рис. 252. Аэросепаратор

затвору 7. Отсюда мелкая фракция огарка пневматическим транс­ портом подается в бункера и далее на электролиз.

Огарок — высокоабразивный и пылящий материал. Поэтому для

а в центрально расположенную воронку. В этом случае вал защищают

Рис. 253. Механическая мешалка:

/ — электродвигатель; 2 — редуктор; 3 — стойка; 4 — труба, подводящая отработанный электролит; 5 — пароподводящая труба; 6 — воздухопроводная труба; 7 — разгрузочная труба; 8 — диффузор; 3 — винт; 10 — паровой обогревающий змеевик; 11 — чан; 12 — вал; 13 — люк для загрузки огарка; 14 — подшипник; 15 — муфта

от истирания с наружной стороны. Для повышения срока службы рабочие части сепаратора изготовляют из износостойких материалов и футеруют. Особое внимание обращают на герметичность соедине­ ний во избежание выброса пыли из аппарата.

Мешалка (рис. 253) служит для первичной стадии выщелачива­ ния и представляет собой стальной цилиндрический чан 11 с кони­ ческим днищем, в центре которого вращается двухлопастной винт 9. Приводной механизм мешалки состоит из электродвигателя 1 и специального редуктора 2. Для ускорения процесса растворения цинка установлен диффузор 8 с двумя рядами окон. Это способствует

интенсивному перемешиванию суспензии. По внутренней поверх­

474

ности корпуса расположены свинцовые трубы змеевика 10, пред­

назначенного для подогрева суспензии паром. Подогрев также ускоряет выщелачивание огарка. Для защиты рабочих поверхностей от агрессивного воздействия суспензии их тщательно футеруют кислотостойкими материалами.

Работа мешалки протекает следующим образом. Вначале запол­ няют мешалку примерно на 2/3 ее емкости смесыо отработанного электролита и оборотных кислых растворов. Затем загружают требуемую порцию огарка, время выщелачивания которой соста­ вляет около 5—6 ч. Огарок загружают с применением специальных вагон-весов или дозаторов (из бункеров). После окончания операции мешалка разгружается через трубу 7; пульпа направляется на сгу­ щение в сгустители диаметром 9— 18 м с центральным приводом стан­ дартной конструкции. Для повышения надежности и герметичности на разгрузочной трубе устанавливают два кислотостойких запорных вентиля; рабочий вентиль действует от отдельного реверсивного электродвигателя.

Винт мешалки 9 состоит из двух лопастей, закрепленных на пусто­

телой ступице при помощи резьбы и контр-гайки. Крышки сфери­ ческой формы плотно закрывают ступицу и консоль вала, защищают их от агрессивного и абразивного износа и придают конструкции обтекаемую форму. Рабочие поверхности и особенно места сопряже­ ний деталей тщательно покрывают специальной резиной. Лопасти и другие металлические детали отливают из кислотостойкой стали.

Рассматриваемая мешалка имеет емкость 100 м3, диаметр винта 1200 мм, мощность электродвигателя 16 кВт, скорость винта 100 об/мин. Длина консоли вала достигает 3,5 м, поэтому во избежа­ ние чрезмерных вибраций винт в сборе проходит статическую балан­ сировку.

Во время эксплуатации следят, чтобы вместе с огарком не попа­ дали посторонние предметы, которые могут забить выпускное отвер­ стие и вызвать аварию. При заиливании в загрузочный патрубок подают сжатый воздух. Во избежание несчастных случаев загрузоч­ ный люк держат постоянно закрытым, а перекрытие (настил) — в исправном надежном состоянии. Появление ненормальных вибра­ ций показывает на большой дебаланс, нарушенную центровку вала

ичрезмерный износ подшипников. Для обеспечения нормальной работы следует иметь в неснижаемом запасе 1—2 собранных винта. Над мешалками устанавливают грузоподъемные устройства. Вни­ мательно наблюдают за состоянием футеровки корпуса и винта. Работа с нарушенной футеровкой не допускается. Работа мешалок

исгустителей протекает согласованно; для контроля устанавливают сигнальную аппаратуру с цветными лампами. Щит управления всеми выпускными вентилями мешалок вынесен на площадку сгу­ стителей.

Впневматических мешалках — пачуках суспензия перемеши­

вается сжатым воздухом.

Пачук (рис. 254) состоит из цилиндро-конического корпуса (чана) 2,

внутри которого установлена центрально труба 5. В нижнюю часть

475

трубы подается сжатый воздух под давлением 20—25 Н/см2 (2—

ника. Пульпа, смешиваясь с поступающим сжатым воздухом, под­

находят применение автоклавы. Автоклавное выщелачивание внед­ рено взамен существующего метода получения раствора сульфата никеля в ваннах растворения.

Автоклавная установка состоит из восьми последовательно со­ единенных одна с другой колонн. Колонна (рис. 255) представляет собой толстостенную титановую трубу диаметром 325 мм и высотой 5 м. Фланцевые соединения в колоннах — накидные стальные.

476