Opublikowano: 31.X.1970 KI. 1 c, 11 MKP B 03 d, 1/08 UKD Wspóltwórcy wynalazku: Ryszard Rys, Aleksandra Manasterska Wlasciciel patentu: Biuro Projektów Kopalnictwa Surowców Chemicz¬ nych „Biprokop", Chorzów (Polska) Sposób stapiania i rafinacji materialów siarkonosnych, zwlaszcza flotacyjnych koncentratów rud siatki i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób stapiania ma¬ terialów siarkonosnych a zwlaszcza zawilgoconego koncentratu siarki otrzymanego przez wzbogacenie rud siarki metoda flotacji oraz rafinacji metoda fidtracji sitopniowej siarki. Wynalazek dotyczy tak¬ ze urzadzenia sluzacego do zmniejszenia zawilgo¬ cenia koncentratu siarki oraz stapiania koncentra¬ tu siarki.Dotychczas znany sposób stapiania i rafinacji koncentratów siarki jest procesem powfienzchniowo- czastkowym przebiegajacym miedzy dwoma fazami cieklymi to jest woda i stopiona siarka oraz faza stala, która stanowia czastki zloza. Jednym z glów¬ nych czynników dla normalnego przebiegu procesu jest siarkofobowosc czastek zloza, gdyz po stopieniu koncentratu powinny sie one znajdowac w warstwie wody nad siarka.Koncentrat flotacyjny rud siarki zgodnie z tym sposobem poddaje sie zageszczeniu w skrzyniach osadowych do stosunku ciecz — cialo stale wy¬ noszacym 1:1, po czym spuszcza sie go do auto¬ klawu. Po wstepnym podgrzaniu do temperatury 100°C autoklaw zamyka sie i podgrzewa dalej az do osiagniecia cisnienia od 3,5 do 4 atm, co odpo¬ wiada temperaturze od 150 do 155°C, w której lep¬ kosc siarki jest najmniejsza.W autoklawie nastepuje stopienie siarki, oddzie¬ lenie sie siarki od czastek zloza i zebranie sie jej na dnie autoklawu oraz wyplyniecie czastek zloza do warstwy wody znajdujace} sie. nad siarka. Po odstaniu nastepuje spuszczenie cieklej siarki. W ce¬ lu ulatwienia rozdzialu zloza od siarki trzeba do autoklawu dodawac odpowiednich odczynników jak nafte, pirofosforan sodowy, sode kalcynowana lub 5 inne, przy czym sumaryczne ilosci tych odczynni¬ ków sa dosc znaczne i wynosza ponad 20 kg na 1 t koncentratu. Pojemnosc autoklawu dochodzi do 7 m3.Metoda ta otrzymuje sie siarke o czystosci 99,5 do 99,7% wagowych siarki przy odzysku siarki w jed- io nej operacji wynoszacej okolo 75%. Przez zawra¬ canie odpadów z autoklawu do flotacji odzysk siar¬ ki iznaeznie podwyzsza sie..Niedogodnoscia procesu wytapiania siarki z kon¬ centratów w autoklawach jest niepewnosc dziala- 15 nia tego procesu, poniewaz na jego prawidlowy przebieg ma wplyw wiele czynników, miedzy in¬ nymi sklad granulometryczny koncentratu, sklad skaly plonnej, stopien rozcienczenia pulpy i inne.Sposród wielu niedogodnosci metody najwazniejszy- 20 mi sa: okresowosc procesu, znaczne zuzycie czesto kosztownych odczynników jak na przyklad od 7 do 8 kg pirofosforanu sodowego na 1 t koncentratu, mala wydajnosc pojedynczej operacji oraz duze zapotrzebowanie energii cieplnej. 25 Inny znany sposób stapiania i rafinacji koncen¬ tratów siarki uzyskanych z rudy zawierajacej od 8 do 10% wagowych i silnie zanieczyszczonej ilami: polega na tym, ze koncentrat zawierajacy od 75 do 80% wagowych siarki zostaje stopiony w kotle przy M uzyciu pary. Nastepnie przesyla sie stopiony kon-3 60 942 4 centrat siarki do kotla rafinacyjnego gdzie dodanie odpowiedniego odczynnika pozwala na aglomeracje czastek zloza. Po zaglomerowaniu skaly plonnej' przelewa sie stop przez silta o srednicy oczka 4 m-m w celu oddzielenia siarki od odpadów. Odpady po przemyciu woda dla odzyskania odczynnika zawra¬ ca sie ido procesu flotacji.Niedogodnoscia tego sposobu jest takze koniecz¬ nosc zuzywania kosztownych odczynników oraz znaczne straty siarki w czasie aglomeracji pozosta¬ lej w koncentracie siarki skaly plonnej.Dotychczas znany i powszechnie stosowany spo¬ sób stapiania i rafinacji koncentratów siarki me¬ toda filtracji polega na tym, ze koncentrat flotacyj¬ ny w postaci pulpy z rzapia koncentratu podawany jest za pomoca pompy do dwubebnowych wirówek poziomych (filtrów rotacyjnych), w których do¬ konuje sie odwodnienie koncentratu do okolo 14% wagowych HgO. Z Wirówek wode kieruje sie do zbiornika polaczonego z pompa, przy czym czesto takze w zbiorniku tym oddziela sie mechanicznie porywany z woda koncentrat siarki.Odwodniony koncentrat siarki kieruje sie na przenosnik, który transportuje material do topiel- ników w postaci równolegle usytuowanych prosto¬ padloscianów, przy czym iz przenosnika) zsuwaja koncentrat zgarniacze a nastepnie dozowniki slima¬ kowe transportuja koncentrat siarki nad zsypy to¬ pielników. Topielniki do stapiania siarki wyposazo-, ne sa w spiralne nagrzewnice parowe usytuowane do dna topielników w dwóch rzedach. Wewnatrz nagrzewnic poruszaja sie mieszadla. W pokrywie topielników obok sciany gdzie nie umieszczone sa punkty zasilania topielnik jest zaopatrzony w od¬ ciagi polaczone kolektorem dla odprowadzenia za pomoca wentylatora wydzielajacych sie gazów w czasie procesu stapiania koncentratów siarki.Stapianie koncentratu siarki dokonuje sie w tem¬ peraturze ponizej 160°C. Opary wydobywajace sie w procesie topienia koncentratów siarki poprzez kolektor usytuowany nad topielnikami kieruje sie na skruber gdzie sa oczyszczane. Oczyszczone gazy sa kierowane poprzez komin do atmosfery. Woda ze skrubera gromadzi sie w specjalnym rzapiu w którym nastepuje oddzielenie zwlaszcza mechanicz¬ nie porywanych czastek koncentratu.Stopiony koncentrat siarki iz topielników splywa do zbiornika przelotowego wyposazonego w mie¬ szadlo i nagrzewnice parowa a nastepnie jest prze¬ pompowywany do podobnego zbiornika usytuowa¬ nego przed filtrem siarkowym. Z tego zbiornika pompy podaja plynny koncentrat siarki na filtr siarkowy. Filtr siarkowy stanowi stalowy walczak ogrzewany para, zewnatrz izolowany, przy czym wewnatrz filtr wyposazony jest w zespól ram na których rozciagnieta jest siatka chromoniklowa. Do filtra pompuje sie plynny koncentrat siarkowy i na¬ pelnia go przy otwartym kurku odpowietrzajacym.Nastepnie zamyka sie kurek odpowietrzajacy i ot¬ wiera sie kurek odprowadzajacy z filtra plynna siarke. Dokonuje sie wtedy operacja wstepnej fil¬ tracji, majacej na celu stworzenie warstwy filtra¬ cyjnej z ziarn skaly plonnej na siatkach ram fil¬ tracyjnych.Siarka nieoczyszczona w pelni w okresie wstepnej filtracji zawracana jest z powrotem do procesu filtracji. Dalsza faza pracy jest 'filtracja wlasciwa przy otwartym kurku odprowadzajacym plynna siarke dajaca w efekcie czysta siarke. Proces fil- 5 tracji prowadzi sie az placek filtracyjny zlozony z ziarn skaly plonnej daje opór okolo^ atm. i pom_ pa tylko czesciowo przeciska przez filtr koncentrat siarki. Po wylaczeniu pompy plynny koncentrat siarki przewaznie jest usuwany z filtra za pomoca io pary technologicznej o temperaturze okolo 158°C i cisnieniu 5 atm. Nastepnie po otwarciu filtra oczysizcza sie z ram kek porafinacyjny.Niedogodnoscia tego sposobu jest duze zuzycie energii elektrycznej do napedu wirówek, pomp oraz 15 mieszadel, transportera i wentylatora istanowiacych wyposazenie pieców topielnych. N[ie bez znaczenia w praktyce przemyslowej jest takze znaczne zuzy¬ cie pary wodnej do stapiania flotacyjnego koncen¬ tratu rud siarki. Poza tym niedogodnoscia przy 20 stapianiu koncentratów siarki w piecach topielnych jest rozprzestrzenianie sie do hali pieców szkodli¬ wych dla zdrowia oparów siarki jak równiez dzia¬ lajacych korodujaco na konstrukcje urzadzen i hali produkcyjnej. 25 Celem wynalazku jest usuniecie lub co najmniej zmniejszenie niedogodnosci przy stapianiu i rafi¬ nacji flotacyjnych koncentratów rud siarki a zwla¬ szcza zmniejszenie zuzycia energii elektrycznej oraz poprawa warunków higienicznych przy procesie sta- 30 piania koncentratu.Zadanie wytyczone w celu usuniecia podanych niedogodnosci zostalo rozwiazane zgodnie z wyna¬ lazkiem w ten sposób, ze flotacyjny koncentrat rud siarki w postaci pulpy zawierajacej okolo 70% wa_ 35 gowych wody podaje sie z zageszczaczy spelniaja¬ cych jednoczesnie role zbiorników wyrównawczych do baterii cyklonów zageszczajacych. W hydrocy- klonach zageszcza sie pulpe w stosunku 1:1 woda — flotacyjny koncentrat rud siarki, przy czym 40 wylew z hydrocyklonów kieruje sie do zbiornika cisnieniowego a przelew zawracany jest do izbiorni. ka wyrównawczego flotacyjnego koncentratu siar¬ ki. W zbiorniku wyrównawczym nastepuje czescio¬ we zageszczenie, przy czym oddzielona wode kie- 45 ruje sie do obiegu wody technologiczneji stosowa¬ nej na flotacji rud siarki. Po napelnieniu zbiornika cisnieniowego pulpa flotacyjnego koncentratu rud siarki do objetosci od 70 do 80% lub w czasie na¬ pelniania pulpa wtlacza sie do niego nasycona pare ^ wodna o temperaturze 158^C i cisnieniu 6 ata.Ogrzany koncentrat siarki wraz z woda stapia sie bez zamiany wody na pare wodna, poniewaz utrzy¬ muje sie w zbiorniku cisnieniowym cisnienie do 6 ata, przy czym stopiony koncentrat zbiera sie na __ dnie zbiornika a podgrzana woda wraz z zawiesina siarki i skaly plonnej) zbiera sie w górnej czesci zbiornika cisnieniowego. Pod koniec procesu sta¬ piania osiaga sie temperature okolo 140°C w zbior¬ niku cisnieniowym. Stopiony koncentrat siarki usu¬ wa sie ze zbiornika cisnieniowego przez skierowa¬ nie od góry do zbiornika sprezonego medium a naj¬ korzystniej pare wodna o cisnieniu 6 ata i tempe¬ raturze 158°C. Stopiony koncentrat siarki ze zbior¬ nika (topielnika) tloczy sie do filtra siarkowego. ;5 Pozostala wode wraz z zawiesina siarki i skaly60 942 plonnej kieruje sie do baterii hydrocyklonów, w których dokonuje sie oddzielenia zawiesiny siarki i skaly plonnej, przy czym wylew kieruje sie do 0 ^zbiornika wyrównawczego pulpy flotacyjnego kon¬ centratu siarki a przelew do obiegu wody techno- 5 logiczneji sluzacej do flotacji rudy siarki lub do rzapia odpadów na flotacji.Oprózniony zbiornik cisnieniowy (topielnik) za¬ myka sie od dolu i ponownie napelnia pulpe kon¬ centratu siarki. Po przerwaniu doplywu pulpy do in Jednego zbiornika cisnieniowego kieruje sie pulpe do drugiego zbiornika cisnieniowego a po jego na¬ pelnieniu do objetosci od 70 do 80°/o stapia sie kon¬ centrat siarki, (który z kolei kieruje sie do filtra . .siarkowego. Dzieki temu stopiony koncentrat do w filtra siarkowego kierulje sie w sposób ciagly, cho¬ ciaz proces stapiania w zbiornikach cisnieniowych ma chartokter cykliczny. Dla przeprowadzenia wstepnej filtracji stopionego koncentratu siarki korzystnie jest zainstalowac zbiornik izaopatrzony 20 w mieszadlo, nagrzewnice i pompe do którego kie¬ ruje sie siarke z pierwszego okresu z filtra siarko¬ wego oraz stopiony koncentrat.Pó uzyskaniu z filtra siarkowego siarki rafinowa¬ nej o zadowalajacej czystosci stopiony koncentrat 25 ze zbiorników cisnieniowych kieruje sie bezposred¬ nio na filtr siarkowy. Pozostajacy stopiony koncen_ trat w zbiorniku takze kieruje sie do filtra siarko¬ wego, przy czym zbiornik w okresie normalnej fil¬ tracji spelnia role zbiornika wyrównawczego, w 30 przypadku niemoznosci rafinacji calego stopionego koncentratu w zbiornikach cisnieniowych.Zaleta sposobu stapiania i rafinacji materialów siarkonosnych, zwlaszcza flotacyjnych koncentratów rud siarki wedlug wynalazku jest wyeliminowanie 35 bardzo uciazliwych w eksploatacji wirówek, topiel- ników koncentratu siarki wyposazonych w miesza¬ dlo i instalacje odciagu oparów z wentylatorami.Zastosowanie wynalazku umozliwia wyeliminowa¬ nie klopotliwej likwidacji oparów siarki rozprze- 40 strzeniajacych sie do hali, szkodliwych dla zdrowia obslugi pieców topielnych jak równiez dzialajacych korodujaco na metalowa konstrukcje.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym przed- tó ..stawiono schematycznie aparature do stapiania i ra¬ finacji koncentratów siarki.Jak uwidoczniono na rysunku urzadzenie do sto¬ sowania sposobu stapiania i rafinacji koncentratów -siarki wedlug wynalazku sklada sie ze zbiornika ^ wyrównawczego 1 w postaci lzageszczacza Dórra wyposazonego w mieszadlo 2 i przelew 3 dla od¬ dzielonej wody z flotacyjnego koncentratu siarki...Zbiornik wyrównawczy 1 polaczony jest przewodem 4 z bateria hydrocyklonów 5, przy czym na prze- f| ¦yyodzie 4 zainstalowana jest pompa 6. Wylew 7 hydrocyklonów 5 .przewodem 8 19 zaopatrzonych ^w zawory 10 polaczony jest ze zbiornikami cisnie¬ niowymi 11 i 12. Przelew 13 hydrocyklonów 5 prze¬ wodem 14 polaczony jest ze zbiornikiem wyrów- nawczym 1.Zbiorniki cisnieniowe (topielniki) 11 i 12 zaopat¬ rzone sa w górnej czesci w przewody 15 do dopro¬ wadzenia nasyconej pary wodnej po stopieniu kon¬ centratu siarki oraz wskazniki 16 do pomiaru cis- ^ nienia oraz wskazniki 17 do pomiaru temperatury.W dolnej czesci zbiorniki cisnieniowe 11 i 12 zao¬ patrzone sa w przewody 18 sluzace do doprowadze¬ nia nasyconej pary wodnej w czasie stapiania kon¬ centratu siarki oraz przewody 19 zaopatrzone ,w za¬ wory kurkowe 20 polaczone z przewodem 21 zao¬ patrzonym w izawór kurkowy 22, który doprowadza plynny koncentrat siarki do filtra siarkowego 23 lub z przewodem 21 oraz przewodem 24 zaopatrzo¬ nym w zawór kurkowy 25 do wyrównawczego zbiornika 26 wyposazonego w mieszadlo turbinowe 27 i pompe 28 polaczone z przewodem 21.Przewodem 29 do wyrównawczego zbiornika 26 doprowadza sie siarke z filtra siarkowego 23 ze wstepneji filtracji. Przewody 19 polaczone sa z przewodem 30 doprowadzajacym wode z zawie¬ sina siarki i skaly plonnej ze zbiorników 11 _i 12 do baterii hydrocyklonów 31. Wylew hydrocyklo¬ nów 31 polaczony jest przewodem 32 ze zbiorni¬ kiem wyrównawczym 1 a przelew hydrocyklonów 31 przewodem 33 z rzapiem 34 polaczonym z pom¬ pa 35.Zgodnie ze sposobem sitapiania i rafinacji mate¬ rialów siarkonosnych a zwlasizcza flotacyjnych kon¬ centratów rud siarki wedlug wynalazku koncentrat siarki, w postaci pulpy zawierajacej okolo 70% wagowych wody podaje sie z zageszczacza Dorra 1 przewodem 4 i pompa 6 do baterii zageszczajacych hydrocyklonów 5, przy czym. w samym zageszcza¬ czu 1 dokonuje sie proces czesciowego zageszczania za pomoca mieszadla 2 a oddzielona woda z prze¬ lewu 3 kieruje sie przewodem 36 do obiegu wody technologicznej stosowanej na flotacji rud siarki.W hydrocyklbnach 5 zageszcza sie pulpe kon¬ centratu siarki w stosunku wagowym okolo 1:1 woda—flotacyjny koricentrat siarki, przy czym wylew 7 hydrocyklonów 5 kieruje sie na przemian przewodem 8 lub 9 przy otwartym zaworze 10 do zbiorników cisnieniowych 11 lub 12, w których za¬ wory kurkowe 20 na przewodzie 19 sa zamkniete.Przelew 13 hydrocyklonów 5 przewodem 14 jest zawracany do zageszczacza 1. Po napelnieniu zbior¬ nika cisnieniowego 11 lub 12 pulpa flotacyjnego kon¬ centratu siarki do objetosci od 70 do 80% albo w czasie napelniania wtlacza sie do zbiornika cisnie¬ niowego 11 lub 12 najkorzystniej przewodem 18 na¬ sycona pare wodna o temperaturze 158°C i cisnie¬ niu 6 ata.Ogrzany koncentrat siarki zawierajacy wode sta¬ pia sie bez zamiany wody na pare wodna, poniewaz utrzymuje sie w zbiorniku cisnieniowym 11 lub 12 cisnienie do 6 ata. Stopiony koncentrat siarki zbie¬ ra sie na dnie zbiornika 11 lub 12 ai podgrzana wo¬ da wraz z zawiesina skaly plonnej i siarki zbiera sie w górnej czesci zbiornika cisnieniowego 11 lub 12. Pod koniec procesu stapiania koncentratu siar¬ ki osiaga sie temperature okolo 140°C w zbiorniku 11 lub 12.Stopiony koncentrat siarki usuwa sie ze zbiornika cisnieniowego 11 lub 12 przy zamknietym zaworze 10 przez skierowanie przewodem 15 pary wodnej o cisnieniu 6 ata i temperaturze 158°C. Stopiony koncentrat siarki ze zbiornika ,11 lub 12 tloczy sie przy otwartym zaworze kurkowym 20 przewodem 19 i 21 do filtra siarkowego 23. Pozostala wode60 942 wraz z zawiesina siarki i skaly plonnej ze zbior¬ nika cisnieniowego 11 lub 12 przewodem 30 kieruje sie do baterii hydrocyklonów 31 w których doko¬ nuje sie rozdzielenia zawiesiny siarki i skaly plon¬ nej od wody, przy czym wylew hydrocyklonów 31 przewodem 32 kieruje sie dó zbiornika wyrównaw¬ czego 1 a przelew przewodem 33 dó rzapia 34 od¬ padów na flotacji lub przewodem 33 "i 37 do obiegu wody technologicznej sluzacej do flotacji rudy siarki.W opróznionym zbiorniku cisnieniowym 11 lub 12 zamyka sie zawór kurkowy 20 i otwiera zawór 10 oraz ponownie napelnia pulpa koncentratu siar¬ ki. Po przerwaniu doplywu pulpy do zbiornika cis¬ nieniowego 11 kieruje sie przewodem 8 i 9 przy zamknietym zaworze kurkowym 20 oraz otwartym zaworzer 10 pulpe koncentratu siarki do zbiornika cisnieniowego 12 a po jego napelnieniu do objetosci od 70 do 80% stapia sie koncentrat siarki, który z kolei przewodem 19 i 21 kieruje sie do filtra siar¬ kowego 23.W czasie wstepnej filtracji koncentratu siarki na filtrze siarkowym 23 uzyskana siarka przewodem 29 kieruje sie do zbiornika wyrównawczego 26 oraz najczesciej czesc stopionego koncentratu siarki po otwarciu zaworu kurkowego 25 na przewodzie 24.Po uzyskaniu z filtra siarkowego siarki rafinowa¬ nej zamyka sie kurek 38 na przewodzie 29 i otwie¬ ra sie kurek 39 na przewodzie 40 przez który prze¬ plywa siarka rafinowana o zadawalajaceji czystosci.Stopiony koncentrat siarki przewaznie wtedy w calosci przewodem 21 przy otwartym kurku 22 a zamknietym zaworze kurkowym 25 na przewodzie 24 kieruje sie bezposrednio na filtr siarkowy 23.Zawarty stopiony koncentrat w zbiorniku 26 ogrze¬ wanym pr-zeponowo lub bezposrednio na przyklad para wodna, kieruje sie za pomoca pompy 28 prze¬ wodem 21 do filtra siarkowego 23.Zbiornik 26 w okresie normalnej filtracji moze takze spelnic role zbiornika wyrównawczego w przypadku niemoznosci rafinacji calosci stopionego koncentratu siarki w zbiornikach cisnieniowych (topielnikach) 11 i 12. . * PL