Файл: Фурмер, И. Э. Общая химическая технология учеб. пособие.pdf

производстве стали, шлаки медеплавильных заводов, пыль цементных

Следует стремиться применять сырье, в котором велико содержание (концентрация) тех или иных веществ. Использование такого сырья удешевляет и упрощает его переработку, а также позволяет получать продукты высокого качества. К сожалению, потребляемое в химической промышленности сырье не всегда является концентрированным и поэтому, прежде чем оно подвергнется переработке, его «о б о г а щ а- ю т» на обогатительных фабриках или же в течение самого , процесса получения из него продуктов.

З а м е н а п и щ е в о г о с ы р ь я н е п и щ е в ы м . До по­ следнего времени многие химические продукты и материалы выраба­ тывали из пищевого сырья, на что расходовались миллионы тонн зер­ на, картофеля, растительного масла, животных жиров. Например, для производства синтетического каучука необходим этиловый спирт, для получения 1 т которого нужно переработать около 10—11 т картофеля или 4 т зерна.

Приведенный пример показывает, что химическая промышленность отнимает огромные количества пищевых продуктов. В связи с этим понятно, как важна и необходима замена в химической и других отраслях промышленности пищевых продуктов непищевыми. Стои­ мость продуктов, полученных из непищевого сырья, ниже, чем про­ дуктов из пищевого сырья. В производстве каучуков, красителей, лаков, лекарственных веществ, многих пластических масс и ряда других материалов растительное и животное пищевое сырье уже в основном вытеснено синтетическим.

Сейчас на очереди стоит задача получения из непищевого сырья основных продуктов питания — крахмала и сахара, а также искусст­ венное получение составных частей источника жизни — белка.

§ 2. Подготовка сырья к переработке

Применение концентрированного сырья позволяет сделать более совершенным процесс его переработки, так как с повышением концен­ трации полезного компонента в сырье возрастает скорость его хими­ ческого превращения, упрощается переработка сырья, уменьшается расход энергии.

Кроме того, концентрируя (обогащая) сырье на месте добычи, получают экономию транспортных расходов на перевозку его к месту потребления, потому что в обогащенном сырье содержится значитель­ но меньше ненужных (неиспользуемых) компонентов, чем в необогащенном.

И, наконец, обогащение позволяет перерабатывать в промышлен­ ности бедные по содержанию полезного компонента виды сырья, ко­ торые без предварительного концентрирования не поддаются пере­ работке. Это особенно важно, если учесть, что запасы концентриро­ ванного сырья в природе постепенно истощаются.

21

Все это обусловило широкое применение обогащения сырья в нашей стране и строительство обогатительных фабрик в местах добы­

22

них сырье можно разделить на ряд частей (фракций). На каждом сите остаются частицы определенной величины и, следовательно, различ­ ной твердости. Поэтому с каждого сита получают фракцию, обогащен­ ную тем или иным минералом.

Для обогащения сырья пользуются разной скоростью падения частиц в зависимости от их плотности и крупности в потоке жидкости или газа. На этом свойстве основан метод г р а в и т а ц и о н н о г о о б о г а щ е н и я . На рис. 1 показана схема мокрого гравитацион­ ного обогащения, при котором осаждение твердых частиц производят в потоке жидкости (чаще всего воды). Измельченное сырье смешивает­ ся с водой в баке с мешалкой и в виде пульпы (взвеси твердого измель­ ченного материала в жидкости) подается в осадительные камеры (корыта) I, II, I I I с конусообразными днищами (бункерами), после­ довательно проходя через них. Для оседания наиболее крупных и тяжелых частиц требуется наименьшее время, поэтому они оседают в камере I. Средняя фракция оседает в камере II и легкая (мелкозер­ нистая) — в камере I I I .

Для разделения можно применять аппараты с одной, двумя, тре­ мя и большим числом камер, в зависимости от того, на сколько фрак­ ций необходимо разделить материал. Выгружают фракции из бунке­ ров 1, 2 и 3 через отверстия.

Сухое гравитационное обогащение основано на том же принципе, что и мокрое, но отличается от него тем, что твердые частицы оседают не в потоке жидкости, а в потоке газа (чаще всего — воздуха). На рис. 2 показана схема аппарата для разделения — воздушного сепаратора центробежного типа. Он представляет собой цилиндр 5, снабженный конусом 6 (внешний цилиндр и конус). В основном цилиндре концен­ трически расположен второй цилиндр 2 с конусом 1. Во внутренний цилиндр через крышку сепаратора входят тарелка 3 и крыльчатка вентилятора 4, приводимые во вращательное движение электродви­ гателем, расположенным над крышкой сепаратора. При вращении тарелки и крыльчатки вентилятора внутри сепаратора образуются воздушные потоки (показанные на схеме стрелками). Измельченный материал, поданный на тарелку, при ее вращении разбрасывается по сечению внутреннего цилиндра. Мелкие частицы увлекаются воздуш­ ным потоком, создаваемым крыльчаткой вентилятора, и попадают в пространство между внешним и внутренним цилиндрами, где, ударяясь о стенки (теряя скорость движения), опускаются вниз и выводятся из внешнего конуса 6 в виде тонко измельченной фракции. Крупные частицы преодолевают сопротивление воздушного потока и падают вниз внутреннего конуса 1, откуда они выводятся.

Э л е к т р о м а г н и т н о е р а з д е л е н и е ( с е п а р а ц и ю ) применяют в тех случаях, когда сырье состоит из магнитовосприим­ чивых материалов (способных притягиваться к полюсу магнита) и немагнитных (не притягивающихся к магниту). Таким образом мож­ но отделять магнитный железняк, хромистый железняк (магнитные материалы) от пустой породы (немагнитной части сырья). На рис. 3 показана принципиальная схема электромагнитного сепаратора. Из­ мельченный материал подается на ленточный транспортер 1, который

23

имеет барабан 2 с установленным внутри электромагнитом 3. Когда лента транспортера соприкасается с поверхностью вращающегося барабана, частицы материала, не обладающие магнитной восприим­ чивостью, не притягиваются к магниту и потому ссыпаются с ленты в бункер 4. Частицы же магнитного материала притягиваются магнитом и как бы прилипают к поверхности ленты. Частицы продолжают дви­ гаться таким образом до тех пор, пока лента не пройдет область дей­

и медный колчедан, свинцовый блеск, золото, серебро (вещества с хорошей электропроводностью) от известняка, гипса, песка (не про­ водящих ток).

(чаще всего водой) зерен отдельных минералов. Если поместить, как показано на рис. 4, на поверхности жидкости тонко измельченные частицы несмачиваемого (гидрофобного) минерала А и смачиваемого (гидрофильного) Б, то гидрофобная частица будет как бы выталки­ ваться из жидкости, оставаясь окруженной воздушной пленкой, а гидрофильная частица быстро обволакивается пленкой жидкости.

24

Поэтому, если предназначенное для флотации сырье предварительно измельчить до пылевидного состояния, затем взмутить его в воде (создать пульпу или суспензию) и через полученную суспензию про­ пустить в виде мелких пузырьков воздух, то частицы минералов с несмачивающейся поверхностью будут прилипать к пузырькам воз­ духа и увлекаться ими к поверхности воды (всплывать), образуя на поверхности пену. (Отсюда и название метода — «флотация», что в переводе на русский язык значит «всплывание».)

Гидрофильные, смачивающиеся водой частицы, в отличие от гидро­ фобных легко обволакиваются жидкостью и потому не прилипают к

перегородки 2, между которыми расположены трубки 3. По этим труб­ кам под давлением из коллектора 5 в камеру 1 подается воздух. Воз­ дух перемешивает водную взвесь, и пузырьки его увлекают за собой частицы гидрофобного минерала, всплывающего на поверхность жид­ кости. Одновременно воздух создает циркуляцию суспензии в камере (показано на рис. 5 стрелками).

Для лучшего удержания на поверхности жидкости всплывших частиц гидрофобного минерала в суспензию добавляют небольшое

Пену, состоящую из пузырьков воздуха и прилипших к ним мине­ ральных частичек, снимают с поверхности жидкости через борт ка­ меры в желоб 4, откуда ее направляют в специальные сосуды, где она разрушается (пузырьки лопаются), а на дне сосудов остаются увле­

25