Спосіб вилучення германію з золи-виносу

1. Спосіб вилучення германію з золи-виносу, який включає обробку золи-виносу концентрованою сірчаною кислотою з одержанням сірчанокислої пульпи, наступне багатостадійне солянокислотне вилуговування сірчанокислої пульпи з U 2 (19) 1 3 31484 4 клад, вміст вуглецю в золі-виносу, одержаній при операцій і нових умов здійснення відомих операцій спалюванні алевролітів, досягає 8-12% мас. Для забезпечується оптимізація умов проведення конвидалення вуглецю з золи-виносу здійснюють її денсації парогазової фази, що дозволяє підвищити повернення в топкові пристрої для повторного ступінь вилучення германію з високовуглецевих спалювання. Однак при цьому суттєво знижуються зол-виносу при одночасному зниженні собівартості техніко-економічні показники роботи котлоагрегаодержуваного тетрахлориду германію. тів. Тому в металургійній практиці для вилучення з Поставлена задача вирішується тим, що у візоли-виносу германію її, як правило, попередньо домому способі вилучення германію з золипіддають окислювально-відновному випалюванню виносу, який включає обробку золи-виносу концеабо циклонній плавці, що обумовлює додаткові нтрованою сірчаною кислотою з одержанням сіренерговитрати і призводить до підвищення собівачанокислої пульпи, наступне багатостадійне соляртості германію. Крім того, необхідність проведеннокислотне вилуговування сірчанокислої пульпи з ня попередньої пірометалургійної обробки обумовідбором на кожній стадії парогазової фази і видівлює додаткові втрати германію при його ленням з неї тетрахлориду германію ступінчастою вилученні з золи-виносу, тому що, наприклад, при конденсацією з рециркуляцією конденсату соляної циклонній плавці золи-виносу вилучення германію кислоти, одержаного на другому ступені конденсане перевищує 80%, що призводить, навіть з урахуції, на першу стадію солянокислотного вилуговуванням високого ступеня вилучення германію при вання, новим, відповідно до корисної моделі, що гідрометалургійній переробці (97%), до сумарного заявляється, є те, що солянокислотне вилуговувилучення германію не більше 77,6%. вання на першій стадії проводять при співвідноВиконати переробку золи-виносу з вмістом вушенні соляної кислоти до рідкої фази сірчанокисглецю вище 0,5% мас. відомим способом без полої пульпи, рівному 1:(1,2-3,5), а відібрану з переднього окислювально-відновного випалюванпершої стадії солянокислотного вилуговування ня або циклонної плавки вкрай важко у зв'язку з парогазову фазу перед конденсацією пропускають дією наступних факторів. через буферну ємність для виділення з парогазоПри взаємодії сірчанокислої пульпи, яка місвої фази пульпи, яку потім направляють на податить сульфа ти баластових елементів, діоксид крельші стадії солянокиелотного вилуговування. мнію, діоксид германію, вуглець, а також летучі та Новим також є те, що в буферній ємності підсмолисті речовини, із соляною кислотою відбуватримують надлишковий тиск. ється бурхливе виділення газів (СО2, SO2), формуНовим також є те, що в буферній ємності підється поверхневий шар з низьким поверхневим тримують температуру 55-95°С. натягом, який перекриває шар солянокислого розПричинно-наслідковий зв'язок між сукупністю чину з більш високим поверхневим натягом, що суттєвих ознак корисної моделі, що заявляється, і обумовлює появу піни (ефект Марангоні - Гіббса). технічним результатом, що досягається, полягає в Піна являє собою дисперсну систему, сформовану наступному. безліччю комірок-пухирців газу (пари), розділених Введення нових технологічних операцій і нові тонкими плівками рідини. Піноутворювачами є, умови здійснення відомих дій, а саме: очевидно, поверхнево-активні речовини, які утво- проведення першої стадії солянокислотного рюються в результаті складних хімічних реакцій, вилуго вування при співвідношенні соляної кислоти що протікають у системі «сірчана кислота-соляна до рідкої фази сірчанокислої пульпи, рівному кислота-вуглець-летучі та смолисті речовини». 1:(1,2-3,5); Піна, що утворюється, характеризується стійкістю, - пропущення парогазової фази, відібраної з що обумовлено як хімічним складом піноутворюпершої стадії солянокислотного вилуговування, вачів, так і мінералізацією піни дрібнодисперсними перед конденсацією через буферну ємність для частками золи-виносу, які прилипають до пухирців виділення з парогазової фази пульпи; газу і виносяться з ними в піну. Оскільки відомий - подача виділеної пульпи на подальші стадії спосіб здійснюється в безперервному режимі, то й солянокислотного вилуговування в сукупності з піноутворення на першій стадії солянокислотного відомими ознаками корисної моделі забезпечують вилуго вування також відбувається безперервно. оптимізацію умов проведення конденсації парогаВідібрана з першої стадії солянокислотного вилузової фази, що дозволяє підвищити ступінь вилуговування парогазова фаза по суті являє собою чення германію з золи-виносу з вмістом вуглецю піну, що обумовлює погіршення умов конденсації. більше 0,5 % мас. при одночасному зниженні собіНа першому ступені конденсації при руйнуванні вартості одержуваного тетрахлориду германію за піни відбувається виділення пульпи, з неї випадає рахунок зниження питомих норм витрат основних тверда фаза (частки золи-виносу, сульфати бала(сірчана, соляна кислоти), допоміжних (вапно, рустових елементів), що в сполученні з рідкою факави фільтруючі та ін.) матеріалів та енерговитрат зою, що накопичується, суттєво зменшує перетин (пара технологічна, електроенергія та ін.), у тому трубопроводів і погіршує умови проведення кончислі за рахунок виключення попередньої піромеденсації. Це призводить до зниження ступеня виталургійної обробки золи-виносу для зниження лучення германію з золи-виносу. Так, при переровмісту вуглецю. бці відомим способом золи-виносу з вмістом На першій стадії солянокислотного вилуговувуглецю 9-10% ступінь вилучення германію не вання сірчанокислої пульпи, одержаної після обперевищує 60%. робки золи-виносу з підвищеним вмістом вуглецю, В основу корисної моделі поставлена задача летучи х і смолистих речовин, внаслідок утворення удосконалення способу вилучення германію з зоповерхнево-активних речовин (піноутворювачів) і ли-виносу, в якому за рахунок виконання нових бур хливого виділення газів відбувається активне 5 31484 6 піноутворення. При заявленому співвідношенні Прискорення руйнування піни в буферній ємсоляної кислоти до рідкої фази сірчанокислої ності може бути також досягнуте за рахунок підпульпи на першій стадії солянокислотного вилуготримки в ній температури 55-95°С. В цьому випадвування піна, що утворюється, характеризується ку руйн ування пухирців газу відбувається за слабкою стійкістю. Це, очевидно, пояснюється рахунок випарювання рідини з пінних плівок. утворенням слабких піноутворювачів, які концентЗаявлений спосіб вилучення германію з золируються, в основному, в поверхневих шарах пульвиносу здійснюють таким чином. пи і змінюють поверхневий натяг рідини на межах Високовуглецеву золу-виносу, одержану при двосторонніх плівок, внаслідок чого піна, що форспалюванні германійвмісного вугілля, наприклад мується, має нестійку легкоруйнуєму структур у. алевролітів, з місткістю вуглецю 6,5-8,5 % мас. При пропущенні через буферну ємність парошнековим живильником з бункера дозовано подагазової фази, відібраної з першої стадії солянокиють у сульфатизатор, споряджений мішалкою. слотного вилуговування, яка захоплює з собою Одночасно з напірного бака в сульфа тизатор допіну, що утворилася, відбувається руйнування піни зовано подають концентровану сірчану кислоту. В з виділенням парогазової фази та пульпи, захопрезультаті протікання хімічних реакцій з утворенленої піною. Дрібнодисперсні частки золи-виносу, ням сульфатів баластових елементів, що були винесені разом з піною з першої стадії солянокисприсутні у золі-виносу у вигляді оксидів, темпералотного вилуговування, виділяються при руйнутура в сульфатизаторі підвищується до 70-100°С. ванні піни і разом з пульпою направляються на Одержану сірчанокислу пульпу піддають багаподальші стадії солянокислотного вилуговування, тостадійному вилуговуванню концентрованою соа очищена від піни парогазова фаза направляєтьляною кислотою з відбором парогазової фази на ся на ступінчасту конденсацію. Це обумовлює підкожній стадії. Солянокислотне вилуговування здійвищення ступеня вилучення германію з золиснюють у трьох-шести послідовно з'єднаних перевиносу, а також поліпшує умови проведення наливними патрубками реакторах, підтримуючи на ступної конденсації парогазової фази для виділенпершій стадії солянокислотного вилуговування ня з неї тетрахлориду германію. співвідношення соляної кислоти до рідкої фази Заявлене співвідношення соляної кислоти до сірчанокислої пульпи, рівне 1:(1,2-3,5). рідкої фази сірчанокислої пульпи на першій стадії Розігрів сірчанокислої пульпи і соляної кислоти солянокислотного вилуговування забезпечує таздійснюють гострою парою з температурою 125кож повну хімічну взаємодію між компонентами 150°С і тиском 2,5-4,0атм, при цьому гостру пару системи «сірчана кислота-соляна кислота-вуглецьподають під шар пульпи таким чином, щоб в об'ємі летучі і смолисті речовини», що обумовлює форреактора забезпечити інтенсивне перемішування мування піни тільки на першій стадії солянокислопульпи з формуванням однорідного температурнотного вилуговування і виключає її утворення на го поля. наступних стадіях. В процесі солянокислотного вилуговування Заявлене співвідношення установлено експевідбувається утворення тетрахлориду германію і риментально і є оптимальним. відгін його парів разом з парами хлористого водЗбільшення частки рідкої фази сірчанокислої ню, хлориду миш'яку і водяними парами з одерпульпи вище заявленої межі (наприклад, провежанням парогазової фази, яку направляють на дення першої стадії солянокислотного вилуговуступінчасту конденсацію з рециркуляцією конденвання при співвідношенні, рівному 1:3,6) обумовсату соляної кислоти, одержаного на другому стулює формування більш стійкої піни, що збільшує пені конденсації, на першу стадію солянокислотнотривалість її р уйнування. При цьому не виключаго вилуговування. З останнього реактора ється можливість потрапляння піни в систему конвідпрацьовану пульпу зливають і направляють на денсації, що ускладнює умови виділення тетрахнейтралізацію вапняним молоком. лориду германію з парогазової фази. Це Відібрану з першого реактора солянокислотнопризводить до зниження ступеня вилучення герго вилуговування парогазову фазу, яка по суті явманію з золи-виносу і, як наслідок, до збільшення ляє собою піну, що містить пухирці парогазової собівартості тетрахлориду германію. Крім того, фази, розділені тонкими прошарками пульпи, пропри цьому збільшуються витрати сірчаної кислоти, пускають перед конденсацією через буферну ємщо також призводить до підвищення собівартості ність. У буферній ємності відбувається руйнування тетрахлориду германію. піни з виділенням парогазової фази і пульпи. Для Зменшення частки рідкої фази сірчаної кислоприскорення руйнування піни в буферній ємності ти нижче заявленої межі (наприклад, проведення підтримують надлишковий тиск (наприклад, (1першої стадії солянокислотного вилуговування при 5)·104Па) або підтримують температуру в межах співвідношенні, рівному 1:1,1) обумовлює знижен55-95°С. Виділену з піни парогазову фазу направня кількості германію, що поступає з пульпою на ляють на ступінчасту конденсацію, а пульпу повепершу стадію вилуговування, внаслідок чого зросртають на подальші стадії солянокислотного вилутають питомі норми витрат соляної кислоти, зниговування. жується продуктивність процесу та підвищується На першому ступені конденсації в теплообмінсобівартість тетрахлориду германію. нику, охолоджуваному водою, з парогазової фази В буферній ємності, через яку пропускають виділяють соляну кислоту, забруднену хлоридом парогазову фазу, відібрану з першого ступеня сомиш'яку, яку направляють на нейтралізацію. Паролянокислотного вилуговування, можливе підтригазову фаз у після першого ступеня конденсації мання надлишкового тиску, що прискорює процес разом з парогазовою фазою, що відбирається на руйнування піни. наступних стадіях вилуговування, направляють на 7 31484 8 другий ступінь конденсації в теплообмінник, оховитрат, у тому числі за рахунок виключення попелоджуваний і зрошуваний водою. Одержаний в редньої пірометалургійної обробки золи-виносу результаті цього конденсат соляної кислоти з кондля зниження вмісту вуглецю. центрацією 10-12Н рециркулюють на першу стадію Заявлений спосіб був випробуваний у дослідсолянокислотного вилуговування. Таких ступенів но-промислових умовах. Для дослідів використоконденсації може бути виконано декілька і одервували золу-виносу з вмістом вуглецю 6,5-8,5% жаний в результаті цього конденсат соляної кисмас, одержану при спалюванні алевролітів. лоти також рециркулюють на першу стадію соляПроведення технологічного процесу способом, нокислотного вилуговування. Після відділення що заявляється, дозволило підвищити ступінь висоляної кислоти ступінчастою конденсацією тетралучення германію з високовуглецевих зол-виносу хлорид германію конденсують при температурі (до 80-85% і знизити питомі норми витрат основних 8)-(-12)°С у теплообміннику, охолоджуваному розі допоміжних матеріалів на 10-15% і 15-20% відпосолом. Одержаний технічний тетрахлорид гермавідно, а також знизити енерговитрати, зокрема нію являє собою прозору рідину з вмістом гермавитрати пари технологічної на 30-35%, що дозвонію не нижче 33,3% мас., миш'яку - не вище0,5% лило знизити собівартість одержуваного тетрахмас., органічних домішок - не вище 1,5% мас. лориду германію на 30-35%, в тому числі і за раПроведення технологічного процесу способом, хунок виключення з технологічного циклу що заявляється, дозволяє оптимізувати умови циклонної плавки. проведення конденсації парогазової фази, що заЗаявлений спосіб вилучення германію з золибезпечує підвищення ступеня вилучення германію виносу здійснюють на загальновідомому устаткуз високовуглецевих зол-виносу при одночасному ванні з використанням відомих матеріалів і засозниженні собівартості одержуваного тетрахлориду бів, що підтверджує промислову придатність об'єкгерманію за рахунок зниження питомих норм вита. трат основних і допоміжних матеріалів та енерго Комп’ютерна в ерстка М. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601