Основные технологические операции

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Процесс производства соединений вольфрама состоит из следующих операций:

1. Сушка и размол составляющих шихты.

2. Приготовление шихты.

3. Спекание шихты.

4. Выщелачивание спека, фильтрация пульпы.

5. Очистка растворов вольфрама натрия от мышьяка и фосфора.

6. Очистка раствора вольфрама натрия от кремнекислоты.

7. Осаждение искусственного шеелита.

8. Приготовление раствора хлористого кальция и магнезиальной смеси.

9. Разложение искусственного шеелита, промывка технической

вольфрамовой кислоты, репульпация.

10. Растворение пульпы вольфрамовой кислоты в аммиачной воде.

11. Фильтрация и упаривание растворов вольфрамита аммония,

кристаллизация паровольфрамата аммония, фильтрация и

промывка.

12. Сушка, просев, фасовка и упаковка паровольфрамата аммония.

2.2. Приготовление шихты

При нормальном спекании шихта должна иметь сухие и размолотые составляющие. Отвалы от выщелачивания спеков просушивают в специальной 10 – ти метровой барабанной печи, до влажности не более 2 %. В эту печь отвалы поступают с дисковых вакуум фильтров ДВФ – 2 посредством ленточного транспортера. Сухие стволы используют для снижения WO₃ в шихте до 20 %. Шихта состоит из вольфрамового концентрата марки КВГ, соды NaCO₃ и отвалов.

Отвалы содержат так же уловленную в рукавных фильтрах и циклонах оборотную пыль. Необходимое количество каждого элемента составляющих шихты определяется расчетом. Составляющие шихты взвешивают на автоматических весовых дозаторах по расчетным величинам.

Далее посредством транспортирующих средств шихта поступает в трубчатую вращающуюся печь для спекания.

2.3. Спекание шихты

Спекание шихты производят с целью перевода вольфрамата в растворимом в воде соединении – вольфрамат натрия. При спекании сода Na₂CO₃ взаимодействует с вольфраматом по реакциям:

CaWO₄ + Na₂CO₃ + 1/2 SiO₂ ^. Na₂WO₄ + CO₂ + CaO * SiO₂

N₂CO₃ + SiO₂ ^. Na₂SiO₃ + CO₂ ^. 7 %

CaWO₄ + Na₂SiO₃ ^. Na₂WO₄ + CaO ^. SiO₂

2 Fe(Mn)WO₄ + 2NaCO₃ + 1/2 O₂ ^. NaWO₄ + Fe(Mn)₂ ^. O+ 2CO₂

Температура в печи развивается за счет горения топлива природного газа. Печь работает по противоточной схеме. Газовые горелки установлены на нижней половине печи и развивают в ней температуру 800 – 950⁰ С, температура спекания шихты. При горении топлива образуются газы СО₂ и Н₂О (пар).

Спек, вышедший из печи, проходит дробильные волны, мельницу мокрого помола и отправляется в реактор с мешалкой.

2.4. Разложение вольфрамовых концентратов щелочными реагентами

Спекание с содой.

Спекание с содой самый распространенный промышленный способ разложения вольфромата и мышьяка.

Спекание вольфрамата с содой.

Вольфрамат взаимодействует с кальцинированной содой в присутствии кислорода по следующим реакциям

2FeWO₄ + 2 Na₂CO₃ + 1/2O₂ 2Na₂WO₄ + Fe₂O₃ + 2O₂

3MrWO₄ + 3Na₂CO₃ + 1/2 CO₂ 3Na₂WO₄ + Mr₃O₄ + 3CO₂

Эти реакции практически необратимы, поскольку СО₂ удаляются на сверхреакции и происходит окисление двухвалентного железа и марганца. Процесс происходит при 800-900⁰ С. Избыток соды, равный 10 – 15 % сверхтеоретически необходимого количества, обеспечивает достаточно полное разложение концентрата (степень разложения – 99,5%). Для ускорения окисления железа и марганца в шихту иногда добавляют окислитель - селитру в количестве 1 – 4 % от массы концентрата.

2.5. Обычные примеси в вольфрамовом концентрате

Обычные примеси в вольфрамовом концентрате – соединения кремния, фосфора, молибдена и др. При спекании с содой образуют растворимые натриевые соли.

NaSi₃, Na₃PO₄, Na₃AlO₄

При выщелачивании продукт спекания ферит водой разлагается с образованием щелочи:

2NaFeO₂ + H₂O = 2NaOH + Fe₂O₃

При 800 – 900⁰ C реакционная масса в зависимости от температуры представляет собой полурасплавленный материал или жидкотекущий расплав. Применение вращающихся печей для спекания требует соответствующей непрерывной подготовки шихты. Составляющие шихты (концентрат сода и селитра) с помощью дозирующих устройств (автоматических весов) и системы транспортеров подают из бункеров в шнековый смеситель транспортер.

2.6. Расчет шихты

При переработке вольфрамовых концентратов марки КВГ, соду добывают из расчета 180% от теоретически необходимого количества.

Молекулярная масса соединений:

NaCO – 106

CaO – 56

WO – 231,8

Определим теоретически необходимое количество соды:

(2.1)

В концентрате марки КВГ содержится 60 % WO и с учетом избытка 180% получим необходимое количество соды на 100 т концентрата в кг

100 ^. 0,6^. 0,457 ^. 1,8 = 49,356 кг.

Определим процентное содержание WО в смеси:

(2.2)

где: 60 – процентное содержание WO в концентрате.

В 149,356 кг смеси содержится 40,17 WO.

Так как содержание 40,17 WO в шихте должно быть 20 %, то черными отвалами необходимо скомпенсировать WO

40,17 – 20 = 20,17

т.е. довести 40,17 до 20 % WO добавляем черных отвалов.

Черные отвалы содержат 3WO, тогда необходимое количество черных отвалов от количества смеси соды с концентратом соответствует:

(2.3)

где: 20 – необходимое содержание WO в шихте

3 – содержание WO в отвалах

Тогда всего шихты с содержанием 20 % WO будет

149,356 + 177,206 = 326,56 кг (2.4)

Таблица 2.1

Материальный баланс спекания шихты.

Поступает	т/год	содержание WO3	Выходит	т/год	содержание WO3
т/год	%	т/год	%
Концентрат Сода Отвалы	1823.63 6504.03	2203.2 - 195.12	-	Спек Пыль оборотная Потери общие	74,9	2.62	20.1     3.5
Итого шихты	11999.67	2398.32		Итого		1811.62

2.7. Схема цепи аппаратов

1. элеватор;

2. мельница сухого помола с периферической разгрузкой;

3. воздушный сепаратор;

4. рукавный фильтр;

5. бункера для составляющих шихты;

6. шнековый конвейер (смеситель).

Схема принята по данным преддипломной практики. Составляющие шихты (песок, концентрат, отвалы) элеватором подаются в приемную воронку мельницы сухого помола с периферической разгрузкой (МШР2700-1450). После размола сырье элеватором подается в воздушный сепаратор, где разделяется на фракции. Фракция идет на приготовление шихты, а крупнее отправляется на дополнительное измельчение. Рукавный фильтр улавливает пыль, образующуюся в результате размола и собирает в бункер.

Шихта состоит из вольфрамового концентрата марки КВГ, соды NaCO₃ и отвалов.

Отвалы содержат так же уловленную в рукавных фильтрах и циклонах оборотную пыль. Необходимое количество каждого элемента составляющих шихты определяется расчетом. Составляющие шихты взвешивают на автоматических весовых дозаторах по расчетным величинам.

Далее по средствам транспортирующих средств шихта поступает в трубчатую вращающуюся пыль для спекания.

Дата добавления: 2015-04-25