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 3MrWO4 + 3Na2CO3 + 1/2 CO2
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:
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:
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:
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.
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.
|
2Na2WO4 + Fe2O3 + 2O2
3Na2WO4 + Mr3O4 + 3CO2
(2.1)
(2.2)
(2.3)
2.7. Схема цепи аппаратов
