Устройство смесительной камеры позиция 24.

Смесительно измельчительная камера (фотомашина) из двух, прямоугольной формы, отделений, разделенных перегородкой с окном в нижней части. Камерный продукт с ленточного конвейера поступает в первую часть и смешивается с частью маточника в соотношении 1:1. Смесь (пульпа) через нижнее окно поступает во второе отделение, измельчается и сливается в первый по ходу выщелачиватель, позиция 28. Часть камерного продукта очищается ножом с ленты конвейера в лоток и маточным раствором смывается в выщелачиватель.  В позиции 24 происходит измельчение комков камерного продукта и частичное растворение веществ (борной кислоты и солей).

Уравнение химической реакции процесса разложения:

Датолит: 2CaO ∙ B₂O₃ ∙ 2SiO₂ ∙ H₂O + 2H₂SO₄ → 4H₃BO₃ + 2H₂SiO₃ + 2CaSO₄ ∙ nH₂O

Степень разложения 97 ± 2%.

Волостонит: CaSiO₃ + H₂SO₄ → H₂SiO₃ + CaSO₄ ∙ nH₂O

Кальцит: CaSO₄ + H₂SO₄ → H₂O +SO₂ + CaSO₄ ∙ nH₂O

Гиденвердит: CaOFeO2SiO₃ + 2H₂SO₄ → FeSO₄ + CaSO₄ ∙ nH₂O + 2SO₄SiO₃

Гранат: 3CaOFe₂O₃SiO₂ + 6H₂SO₄ → 3CaSO₄ ∙ nH₂O+ Fe₂(SO₄)₃H₂SiO₃

n = число молекул Н2О от 0 до 2х, в молекуле сульфата безводный, полуводный, двуводный.

Кварц: SiO₂ не разлагается

 

Нерастворимые сульфаты: Ca, Pb, Si

Гель H₂SiO₃ – это ядро окруженное другими веществами (H₂O, H₃BO₃, CaSO₄ и т.д.) при t^o более 120^оС. Разрушается с образованием кристаллической H₂SiO₃ и термическая коагуляция в суперкамере идет примерно на 70%. Из всех минералов концентрата выделяется борная кислота и образуются сульфаты металлов присутствующих в концентрате по степени разложения этих минералов, т.е. в продукте имеются не прореагировавшие остатки минералов.

Контроль: визуально (все было в исправности) за количеством дозируемых компонентов по приборам и по качеству продукта в камере. Контроль камерного продукта визуально не менее 1 раза в час, химический анализ на содержание H₂SO₄ избыточной. По среднесменной пробе 8 раз по 1 ч определяем содержание: В₂О₃ в кислотно растворимой форме примерно 0,3%. Влажность, сушим t^o 120^оС 30мин, взвешиваем и считаем вес сырого минус сухой и делим, получаем влажность 16-19%. По результатам химических анализов изменяем плотность, t^o пульпы и количество H₂SO₄ для получения нормативного камерного продукта.

Пульпа с фабрики согласно СП (стандарт предприятия):

Степень перехода дк по В₂О₃ более 97%

Содержание H₂SO₄ избыточной 1,5-3,5%

Влажность 16-19%.

 

Назначение узла выщелачивания (процессы происходящие):

1. Растворение борной кислоты

2. Осаждение металлов из растворимых солей в осадок в виде гидроокиси. Пренебрегая малыми количествами растворимых веществ в ходе выщелачивания, можно считать, что все вещества находятся в твердом виде в осадке, а в растворимом находятся только борная кислота и рН который около 5ед.

Fe₂(SO₄) + CaOB₂O₃ ∙ nH₂O → 2Fe(OH)₃↓ + 3CaSO₄ ∙ 2H₂O↓ ∙ 2H₃BO₃

3. Окисление Fe из 2-х валентного в 3-х валентные. Производится для полного осаждения Fe в виде Fe(OH)₃ из-за того что гидроокись Fe(OH)₂ растворима значительно больше, и в условиях узла выщелачивания не осаждается полностью, особенно если недостаточно осадителя (бората кальция).

4. Измельчение. Смесительно измельчительная камера, позиция 24.1, 24.2. выдержать соотношение твердого к жидкому 1:1. Самое важное измельчение, эффективность происходит при высокой плотности пульпы. Измельчение и контакт всех веществ между собой и с водой происходит при принудительном перемешивании (мешалок) при высокой плотности от 50 до 28% твердого. Важно поддерживать во взвешенном состоянии все частицы твердого и равномерно расположить во всем объеме аппарата.

Выщелачиватели – это емкости объемом 50м³ диаметр и высота 4000мм. Дополнительное перемешивание происходит за счет подачи сжатого воздуха под давлением 0,3-0,35 кг/см³ (избыточное). Скорость вращения мешалки 180-200 оборотов в минуту. При уменьшении объема в выщелачивателе за счет осадка, уменьшается время пребывания смеси в этом узле и не все процессы могут пройти полностью. Для полноты проведения процессов используются поэтапное дробление растворов, разбавление на узел выщелачивания.

5. Разогрев. Пар подается в регистры. Сохранить площадь теплопередач, t^o пульпы 60-65^оС.

6. Нейтрализация избыточной H₂SO₄ и одновременно разложение всех солей борной кислоты для выделения чистой борной кислоты. H₂SO₄ + CaO ∙ B₂O₃ ∙ nH₂O → CaSO₄ ∙ 2H₂O↓ + 2H₃BO₃

7. Обводнение безводного гипса CaSO₄ ∙ nH₂O, где n = 0 или 0,5, до 2-х → CaSO₄2H₂O

8. Химическая коагуляция H₂SiO₃. Для растворения нужна вода, маточный раствор, промывной раствор первой стадии (с содержание В₂О₃ менее 5%). Для окисления Fe подается сжатый воздух от турбовоздуходувок машинного зала, через барбатеры в каждый выщелачиватель. Осаждение и нейтрализация ведется при добавлении смеси пульпы, спека и бората кальция. В процессе коагуляции участвуют H₂SO₄, борат кальция, поочередно разрешающие внешний слой ядра. При низкой степени разложения датолита, содержание В₂О₃ в кислото-растворимой форме называется кислото-растворимые потери, выше плана.

γ – 1.65-1.73, что соответствует 62% твердого.

Для полноты осаждения всех примесей рН пульпы нужно выдерживать от 4.7 до 5.2 ед.

Идеал: рН 4.80-4.90 ед.

В абсолютно чистой воде рН борной кислоты 3.8-4.0 ед.

Реально в жидкой фазе содержится Са в виде соли полиборных кислот в количестве до 0,2% и наличие Са в растворе дает величину рН около 5ед.

Растворение борной кислоты (Н₃ВО₃) и содержание В₂О₃ в воде должно быть от 5.2 до 6.5% концентрация регулируется изменением количества растворов добавляемых на узел выщелачивания.

Схема узла выщелачивания.

Две линии:

24₁ → 28₁ → 28₂ → 28₃ → 28₄ → 1-1₁

24₂ → 28_5,6,7,8,9,10 → 32_1,2,3

Везде сжатый воздух, пар в позициях 28.7, 28.8, 28.9 в том числе острый пар в 28.9.

Для выработки цеха (освобождение емкости от растворов) через стадию осаждения боратов кальция. Для разложения этих боратов (28₅) на узел выщелачивания подается H2SO4, в результате чего бораты разлагаются с образованием солей и борной кислоты. Отходящие газы от емкостей и от ленточных конвейеров, содержащие аэрозоли борной и серной кислот, воду и пыль поступают в АПКН для мокрой очистки. Контактируют с маточным раствором борной кислоты от позиции 65.3 и сливаются в позицию 28.10 или 28.4, очищенный газ вентилятором выбрасывается в атмосферу.

Контроль процесса выщелачивания: t^o – 28.9, 28.10, 28.4 – автоматически; стеклянные термометры – t^o 60-65^оС.

Контроль плотности: мерный цилиндр с известным весом заполняем пульпой и взвешиваем. Масса емкости + пульпы – масса емкости = масса пульпы, делим на объем пульпы и получаем плотность.

Расход исходных растворов: щелевые расходомеры.

Проверка: очистить щель, пьезо-трубки, ящик, сливную трубу.

рН: проба в химическую лабораторию.

Концентрация В₂О₃ и других веществ: не менее 4р за смену.

Концентромеры – приборы.

Схема регулирования рН: смесь спека и бората с раствором борной кислоты насосом, позиция 12, нагнетается к емкостям  позиции 28.1, 28.5 через пробковые краны, поворот стержня, которого изменяет количество смеси. Вращение клипа (стержня) осуществляется с помощью пневмосилового привода (ПСП). Шток ПСП рычагами соединен с пробкой (краном). Пневматический сигнал ПСП поступает от датчика рН-метра. Чем ниже рН, тем больше должен открываться кран, если рН высокий, кран должен быть закрыт. рН ниже 4.8 ед. избыток H₂SO₄, рН больше 5 ед. избыток бората.

Причины невыдерживания рН:

1. Неправильно показывает рН-метр.

2. Не движется кран.

3. Износ пробкового крана (пропускает).

4. Нет подачи или большая подача от насоса, поз. 13.

5. Недостаток твердого в смеси.

При падении рН ниже 4.5 ед. необходимо остановить супер камеру.

Избыток H₂SO₄ приводит к тому, что в пульпе увеличивается количество растворимых веществ (что может привести к ухудшению продукции).

Избыток бората приводит к увеличению потерь борной кислоты (уменьшается выработка продукции). Произойдет осаждение боратов, гидроокиси на поверхности фильтроткани и металлических деталях дк. При низком рН кремниевая кислота не переводится в золь и фильтруемость пульпы будет плохая. Продукт 2-й и 3-й супер камеры после выщелачивания перерабатывается в корпусе 2 на дк поз. 32 1-2-3. Продукт 1-й супер камеры в основном перерабатывается после выщелачивания в корпусе 3 т.е. из поз. 28.4 пульпа перекачивается в сборник 1-1, смешивается с промывным раствором 1-й стадии, корпуса 3.

Нормы технологического режима выщелачивания:

1. рН – 4.7-5.2 (4.8-4.9).

2. концентрация В₂О₃ в растворе от 5.2-6.5% не ниже 5.2%.

3. t^o 55-65^оС (чем больше концентрация В₂О₃ тем больше t^o). Чтобы исключить кристаллизацию борной кислоты на оборудовании (дк, фильтр сгуститель, фильтр прессы).

4. Плотность пульпы. Количество твердого вещества в соотношении с жидкой 1:3(3.5). Одна часть твердого и 3-3.5 жидкого или 25-28% твердой фазы в пульпе.

Время выщелачивания не менее 1 часа.

После получения основной пульпы на узле выщелачивания ведется фильтрация с получением основного раствора и кека.

Кек – это сумма твердых веществ с остатками раствора. Влажность кека зависит от свойств пульпы, от разряжения, от состояния фильтроткани. Нормальной считается влажность кека 33-34%.

Грязные растворы – это растворы с наличием твердой фазы. Для очистки основного раствора отправляют на 1-ю контрольную фильтрацию. Которая ведется на ФГ. Насосами поз. 35 корпуса 2 и поз. 1.8 корпуса 3, раствор подается на пульподелитель поз. 1.14.2 из которого распределяется в фильтр поз 1.3.3, 1.3.4, избыток из фильтров через перекат перелива сливается в емкость 1.7. твердая фаза, осаждаясь, выгружается вместе с частью раствора к насосам поз 1.34ВГ и откачивается в поз 28.8 либо на репульпацию кека узла бората кальция, либо возвращается в сборник 1.7. с кеком бора, растворы возвращаются на узел выщелачивания.

ДК бораты из 3.67 (1, 2, 3) → репульпатор ДК 1-34ВГ → 1-5-6 → 12 → 28.5 и 28.1.

Фильтрат 1-й контрольной фильтрации направляется на узел подкисления 1-33-1, 1-33-2.

Считается нормальное содержание твердого по 3г в метре.

Если через фильтроткань твердая фаза проходит, то содержащиеся там вещества могут быть изменены из-за взаимодействия с H₂SO₄.

Fe(OH)₃ + H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₂ + H₂O

CaSiO₃ + H₂SO₄ → CaSO₄2H₂O↓ + H₂SiO₃ – соль

CaB₂O₃nH₂O + H₂SO₄ → CaSO₄2H₂O (формула гипса) + 2H₃BO₃

Происходит перевод металлов и гидроокиси в соли растворимые (увеличивается количество примесей в растворе), что может привести к получению некачественной продукции. Содержание металлов в пересчете на железо 3-х валентное должно быть менее 0,02%, содержание H₂SO₄ должно быть менее 1%. Наличие силикатов в осадке 1-й контрольной фильтрации при подкислении приводит к образованию свободной кремниевой кислоты в виде геля, уменьшается фильтруемость раствора, т.е. уменьшается производительность 2-й и 3-й контр. фильтрации. Для удаления геля вынужденно приходится увеличивать промывку фильтр прессов, возвращать раствор из 1-3_1,2 в п.28.5.

Бораты кальция в растворе перед подкислением содержатся в растворенном состоянии, если рН больше 5.1 ед. – это избыток бората кальция.

Подкисление нужно для перевода бора в кислоту. Это основное назначение узла подкисления, а разложение силикатов и гидроокисей – это вынужденные процессы, отрицательно влияющие на качество растворов и производительность цеха.

В результате подкисления твердым веществом является гипс, двуродный сульфат кальция (гипс). Для отделения гипса и других твердых веществ пришедших с раствором в фильтрате 1-й контр. фильтрации после узла подкисления проводится 2-я контр. фильтрация, назначение которой освободить раствор борной кислоты от всех твердых веществ и направить на 3-ю контр. фильтрацию. 1-я и 2-я контр. фильтрация на Ф/СГ (фильтр-сгустители) марки М70, 3-я на фильтр прессах.

Давление на фильтр прессы создается насосами и должно быть 2-3 кг/см³. Скорость фильтрации зависит от количества твердых веществ, жидкости, геля кремниевой кислоты, t^o и концентрации В₂О₃, вязкости раствора, от разряжения, давления, от состояния фильтроткани. Кроме производительности, нужно заниматься и качеством раствора.