Промывная фильтрация. Назначение.

Извлечение борной кислоты в виде раствора методом противотока твердой фазы в виде кека. Основной стадии функции и промывной воды по стадийно (5 стадий). Каждая стадия состоит из дк с репульпатором, сборником пульпы, насосов, трубопроводов, б/я, вакуум приемника.

Цель: мокрое разделение жидкой и твердой фаз.

Остаточная влажность твердой фазы 33-35%, остальное – влага, содержащая растворенную борную кислоту, т.е. раствор H₃BO₃ разной концентрации.

 

Учет отходов: берется среднесменная проба на поз. 37.9. из репульпатора поз. 39.9.10 пульпа проходит щелевой расходомер, где измеряется количество пульпы за 1 час, проходит делитель отм. 10.50 и часть пульпы направляется на пробоотборник, проходя через сенгерево колесо, часть пульпы по отдельному патрубку колеса направляется в сборник среднесменной пульпы. В среднесменной пробе определяют ТЖ (твердое и жидкое) 1-2:1-1,2, содержание В₂О₃ в соляной кислоте (кислото растворимое количество В₂О₃) и определяют содержание SO₄^-2, которое должно быть 38-41% норма. По содержанию SO₄ высчитывается количество твердых отходов цеха, по содержанию В₂О₃ высчитывается количество полезных отходов цеха, т.е. веществ содержащих бор в виде борной кислоты, т.е. водорастворимые и в виде остатков датолита + соли борной кислоты (бораты) кислото растворимая форма.

Водорастворимая форам потерь – это потери от недоотмывки.

Кислоторастворимая форма – это недоразложение.

Плановые потери: водорастворимые потери до 4%, кислоторастворимые потери 3-4%. Водорастворимые потери + кислоторастворимые + прочие должны быть менее 7-8% от количества В₂О₃ введенного в производство. Количество введенного в производство В₂О₃ считается по расходу датолита умноженного на него. В₂О₃ = Σ В₂О₃ введенного.

К.И.С. плановый 31,3%. Количество готового продукта должно составлять не менее 91,3% от количества борной кислоты поступившего с исходным сырьем, остальное можно отправить в хвостохранилище (допустимые потери).

Ежемесячный контроль: содержание В₂О₃ водорастворимого в фильтрациях всех стадий, содержание в кеке последней стадии в пробе поступающей в пробоотборник. 24 пробы кек + фильтрат и 12 проб пробоотборника.

Норма: содержание В₂О₃ в сухой пробе кека должно быть менее 0,5%.

 

Основная фильтрация:

Кек репульпируется и сбрасывается в поз.37.1, подается в 39.1.2. фильтрат 1-й стадии 1-й промывной раствор собирается в поз. 34.2, пульпа направляется и участвует в репульпации, а растворенным является маточный раствор от поз. 65.3.

Фильтрат 2-й промывной раствор направляется в 37.1, т.е. через б/я, кек репульпируется в поз. 37.3, подается на ДК. 3-й стадии фильтрат направляется в поз.43.1 и далее в корпус №4 или в поз.1.27 корпус №3. Кек репульпируется и сливается 37 и поступает в 37.8, фильтрат направляется в поз. 37.3. 4-й промывной раствор сода же добавляется H₂SO₄, кек 4-й стадии разбавляется промывной водой от 38.2, сливается в 37.5 качаем на 5-ю стадию и сливается в 37.9.

Промывной раствор 3-й стадии выводится на контакт со спеком датолитовой руды и дальнейшее осаждение гексобората кальция. Содержание В₂О₃ при этом должно быть поз. 41 от 1-5% до 1-9% В₂О₃. При выпуске готового бората кальция цехом №6 концентрация поз. 41 должна быть 1,8-2,2%, поэтому в поз. 41 направляется 2-й промывной раствор и репульпация в сборнике 37.1 ведется маточным раствором, а репульпация в сборнике 37.2 ведется 3-м промывным раствором. Из 41 в 1.27 раствор перекачивается в случае ведения осаждения бората кальция в цехе №7. В сборник поз.41 могут быть направлен дополнительно маточный раствор из поз.72, 1-й промывной раствор из поз. 34.2 для повышения концентрации, а маточный раствор при выработке цеховой схемы. Содержание твердой фазы в сборнике поз. 41 должно быть менее 15г/л.

 

Схема корпуса №3. Промывная вода постадийно обогащается, кек постадийно объединяется, фильтрат постадийно обогащается. Содержание борной кислоты в жидкой фазе от 5-й стадии к 1-й увеличивается за счет уменьшения содержания борной кислоты в твердой фазе при нормальной репульпации. В отдельно взятой стадии содержание борной кислоты в твердой и жидкой фазах одинакого.

Репульпация – это смешивание кека (большое количество твердого) с фильтратом (с малым содержанием твердого, в идеале без твердой фазы) до однородного состояния, т.е. в любой точке пульпы в данном сборнике содержание В₂О₃ и содержание твердых частиц должно быть одинаково.

 

Узел приготовления промывной воды находится в корпусе №2. В качестве промывной воды используется подкисленная смесь маточного раствора бората кальция с технической водой, паровым конденсатом и пульпой 5-й стадии.

В смеситель поступает маточный раствор бората кальция, содержащий от 0,15 до 0,32% В₂О₃ – это раствор солей борной кислоты различных боратов кальция и других металлов. В зависимости от химического состава этих солей, содержание В₂О₃ в растворе меняется. Наибольшее содержание при получении бората кальция. В случае прорыва фильтроткани на узле бората кальция, на стадии контрольной фильтрации маточника, а также в случае неполного осаждения твердой фазы в цехе №6 в поступающем маточном растворе будет находиться твердое вещество – соль бората кальция дополнительно растворенной соли. Наличие боратов кальция в схеме промывной фильтрации не желательно, т.к. ведет к увеличению кислото-растворимых потерь. Подкисление ведется для разложения солей борной кислоты и высвобождения бора в раствор в виде борной кислоты.

CaO ∙ B₂O₃ ∙ nH₂O + H₂SO₄ → CaSO₄ ∙ 2H₂O↓ + 2H₃BO₃

Подача кислоты ведется в автоматическом режиме с помощью рН-метров, датчик которого находится в емкости 58.1. рН всей смеси должен быть 2,5-3,5 ед. Подача в смеситель заданного количества пульпы для введения центров кристаллизации, на которых будет вновь осаждаться образуемое вещество – сульфат кальция (гипс). t^o промывной воды должна быть 45-55^оС, количество твердой фазы определяется количеством ретура и количеством кальция поступившего с маточным раствором и должно быть минимально, менее 2%. Контроль 4 раза в смену, рН и содержание В₂О₃. Попутно, чем меньше содержание В₂О₃ тем эффективнее будет отмываться кек. Сброс маточного раствора в поз. 37.9 вместо поз. 58.1 приводит к прямому увеличению водорастворимых + кислоторастворимых потерь. Количество В₂О₃ уходящие на хвосты будет равна количеству маточного раствора умноженное на количество В₂О₃ деленное на 100%, т.е. 70кг борной кислоты в час. Введенная свежая вода в итоге превратиться, через промывные растворы, в маточный раствор бората кальция и часть борной кислоты из схемы пойдет на увеличение содержания В₂О₃ от 0 до 0,25% в итоговом маточнике, т.е. дважды водорастворимые потери увеличатся. Некоторое снижение количества В₂О₃в хвостовом шламе не компенсирует потерь связанных со сбросом маточного раствора бората кальция.

Сброс маточного раствора бората кальция разрешается в 2-х случаях:

1. При увеличении содержания сульфатов в основном растворе.

2. При освобождении схемы для остановки цеха.

Содержание примесей в растворе сильно возрастает в случаях ввода известкового молока вместо бората кальция при его недостатке. Рост содержания SO4 в основном растворе идет за счет магния, марганца и др. металлов содержащихся в известковом молоке, соли которых (сульфаты) растворимы в воде и не уходят в отходы с твердой фазой.

 

Плотность пульпы на промывной фильтрации:

Твердой фаза – 25-28%; жидкой – 72-75%.

	рН	Концентрация
1	5-5,1	2
2	5,2-5,1	3,7-3,2
3	5,2-5,6	1,7-1,5
4	5,6-5,8	0,8-0,6
5	6,0-6,1	0,4-0,35
Промывная вода	2,50-3,50	0,12-0,16
Кек	6-6,20	0,35-0,30 (3,5-4,5)

При таких показателях потери будут малые. Заданное количество промывной воды должно пройти через каждую стадию в том же количестве, только будет называться промывной раствор 1,2,3,4,5-й стадии. Откачка с «0» в репульперы поз. 37.1.2 корпуса №2 поз. 37.9 и корпуса №3 1-1₁, 1-1₂, 1-5₁, 1-5₂ поз. 1-22. Откачка с «0» по содержанию В₂О₃. Чем выше концентрация основной пульпы, тем хуже будет производиться отмывка. Откачка в середину схемы концетр. раствор – увеличиваются потери.

Кратковременное отсутствие растворов приводит к увеличению потерь. При увеличении концентрации пульпы из-за недостатка раствора разбавления приводит к увеличению концентрации в кеке В₂О₃, который будет получен из этой пульпы.

1. Неправильное показание приборов – расходомеров. 1-н раз в смену линейкой измерять фактический расход и сравнивать с показаниями приборов. Высота щели 630мм.

2. Наличие твердой фазы в корыте ДК.

3. t^o уменьшается. Это ведет к ухудшению растворения, к снижению производительности ДК по жидкой и твердой фазам. t^o должна быть 50-55^оС по схеме. Чем больше жидкой фазы участвует в ходе репульпации на отдельно взятой стадии, тем больше будет эффективность отмывки. Количество жидкой фазы сверх прямого потока работающего на выкуп называется рециклом, возврат (круговорот) на стадии промывной фильтрации. Всего фильтрата 120, из них 30 возвращается в ту же емкость, откуда поступает пульпа для фильтрации.

4. Уменьшение производительности ДК, ухудшение показателя отмывки. Происходит от возврата твердой фазы вместе с фильтратом. Причина – прорыв фильтроткани. Это приводит к дополнительной нагрузке по твердой фазе. Наличие твердой фазы в промывном растворе, поступающем в цех №6 через корпус №4, приводит к увеличению нагрузки на узле выщелачивания по твердой фазе и по жидкой. Что приводит к перерасходу известкового молока, H₂SO₄, электричества и т.д. Норма: количество твердой фазы в промывном растворе поз. 41 не более 15 г/л.

5. Вакуум, разряжение глубже, лучше отфильтровывается.

6. Отдувка.

7. Скорость вращения вала 2,4 оборота в минуту максимум.

8. Механическое состояние фильтра. Отсутствие подсосов, чистота каналов.

Подкисление пульпы в середину схемы промывной фильтрации производится для разложения боратов кальция и других металлов с целью более полного извлечения борной кислоты из шлама.

CaSO₄ + H₂SO₄ → CaSO₄ + H₂SiO₃ (кремниевая кислота)

Избыток H₂SO₄ приводит в вскрытию H₂SiO₃ из солей, в виде геля и пульпа получается плохо фильтрованная. рН пульпы после подкисления долен быть 5,4-5,6 ед. H₂SO₄ подается в корпус №2 в поз. 37.3, в корпус №3 1-5-2 б/я. Контроль рН ведется в корыте 1-21-3, 39.5.6 или в репульпере 1-5-2 или 37.3. Контроль в автоматическом режиме нужно вести с помощью рН-метра в следующей стадии поз. 1-27.

Схема подкисления: от поз. 20 по трубопроводу H₂SO₄, там есть вентиль регулирующий подачу H₂SO₄, в нижней части тоже вентиль там находится сетка, через которую H₂SO₄ фильтруется, далее установлен регулирующий клапан, труба по которой течет H₂SO₄ установлена в б/я где находится рН-метр. Подача кислоты производится по сигналу от датчиков рН-метра через преобразователь на клапан (пневматический сигнал), сжатый воздух поступает на клапан, клапан открывает подачу H₂SO₄ в б/я. Если отсутствует пневмосигнал клапан закрывается самостоятельно. Принцип работы – открытие воздуха. При ежечасном контроле схемы промывной фильтрации, проверяем рН и вносим корректировку. При отборе пробы нужно зафиксировать показания приборов.

рН пульпы как на выщелачивании, так и в схеме промывной фильтрации 4,8-5,1 ед. Понижение рН ведет к получению пульпы с плохой ф-ю за счет кремниевой кислоты, нет коагуляции, в растворах получится избыток растворимых солей, что скажется на качестве готовых продуктов борной кислоты и боратов кальция. Высокий рН ухудшает состояние ткани и фильтрующих элементов на ДК, т.к. соли борной кислоты осаждаются на этих поверхностях.

Экстрагирование – это процесс (экстракция) извлечения какого-либо компонента из одной фазы в другую при контакте этих фаз. В нашем случае экстракция борной кислоты из твердой фазы в жидкую – вводный раствор. Условия: перекачивание, измельчение твердых частиц, длительность оп времени, при заданных t^o-х и рН среды с последующим разделением жидкой и твердой фазы на фильтрующем оборудовании с целью извлечения борной кислоты.