Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Литературный обзор 8
1.1 Общие сведения о низкокачественных алюминиевых рудах 8
1.2 Способы переработки алунитового сырья 14
1.3 Методы получения алюминия и глинозема из сернокислых солей алюминия 26
Экспериментальная часть
ГЛАВА 2. Сернокислотная переработка обоженного алунитового сырья 33
2.1 Влияние физико-химических факторов на извлечение компонентов состава алунитового сырья при дегидратирующем обжиге 35
2.2 Кинетика процесса дегидратирующего обжига алунитового сырья 41
2.3 Влияние факторов на извлечение компонентов алунитового спека при ее сернокислотном разложении 46
2.4 Кинетика процесса сернокислотного разложения алунитового спека 51
2.5 Разделение твердой и жидкой фазы сернокислых пульп переработки алунитового сырья 53
ГЛАВА 3. Переработка сернокислого алюминия на глинозем 67
3.1 Получение глинозема из сернокислых растворов алюминия . 67
ГЛАВА 4. Разработка способа комплексной переработки алуиитоіюго сырья и их опытно-заводские испытания 74
4.1 Технология переработки алунитов Токмак на сернокислый алюминий и железо 74
Выводы 79
Литература
- Способы переработки алунитового сырья
- Методы получения алюминия и глинозема из сернокислых солей алюминия
- Кинетика процесса дегидратирующего обжига алунитового сырья
- Технология переработки алунитов Токмак на сернокислый алюминий и железо
Введение к работе
В условиях нынешнего экономического положения суверенного Таджикистана, когда политика нашего государства направлена на формирование развитой социально ориентированной рыночной экономики как неотъемлемой части мировой экономики, привлечение местных сырьевых ресурсов для нужд и перспективного развития различных отраслей народного хозяйства является актуальной задачей. Такая необходимость вызвана политическими и экономическими проблемами, связанными с новыми взаимоотношениями Таджикистана со странами ближнего и дальнего зарубежья, а также некоторыми трудностями, имеющимися в промышленности по обеспечению производств сырьевыми материалами.
Многие имеющиеся в республике промышленные предприятия испытывают нехватку материально-сырьевых ресурсов. Это в основном те предприятия, которые имеют весомую долю в образовании внутреннего валового продукта республики. К таким предприятиям относятся Таджикский алюминиевый завод (г. Турсунзаде), СП «Кимиё» (г.Яван), СП «Таджик-Азот» (г.Сарбанд), ГП «Востокредмет» (г.Чкаловск), Гидрометаллургический и химический заводы (г.Исфара), СП «Анзоб», Такобский горно-обогатительный комбинат, СП «Адрасман», СП «Зарафшон» (г.Пянджикент), АО «Фарфор» (г.Турсунзаде) и др.
Например ТадАЗ, который в металлургической промышленности занимает ведущее место не только в стране, но и в Средней Азии в целом. В свое время строительство этого завода рассчитывалось на дешевой электроэнергии Вахшского каскада гидроэлектростанций, прежде всего Нурекской ГЭС. Сырье же планировалось завозить в регион из европейской части бывшего СССР.
ТадАЗ работает в основном на основе привозного сырья, что несомненно приводит к увеличению себестоимости выпускаемой продукции и, тем самым,
снижает конкурентоспособность таджикского алюминия на внешнем рынке. Поэтому обеспечение завода сырьем в частности глиноземом из местных сырьевых ресурсов является одной из приоритетных задач.
Одним из путей обеспечения ТадЛЗа сырьем (глиноземом) является разработка новых способов комплексной переработки местных алюминийсодержащих руд. Эти руды в Таджикистане имеются в огромном количестве для их промышленного освоения. Например, нефелиновые сиениты (Турпы), каолиновые глины и с и ал литы (Зидды, Миенаду), граниты (Такоб), алуниты (Токмак) и др., которые до настоящего времени не освоены.
Этот вид сырья, несмотря на пониженное содержание глинозема, содержит другие полезные компоненты и позволяет в зависимости от выбора метода переработки, получать, попутно с глиноземом, соду, поташ, цемент, серную кислоту, полевошпатовые материалы для фарфорового производства, железооксидные пигменты, сернокислый калий и натрий, удобрение, коагулянты, жидкое стекло и др. Промышленное освоение этих руд при выборе рациональной технологии переработки, является вполне целесообразным и выгодным, если переработку вести комплексно.
В мировой практике основное сырье для алюминиевой промышленности - глинозем получают по технологии Байера из высококачественных бокситов. Однако, в связи с бурным развитием алюминиевой промышленности, запасы бокситов в природе исчерпываются и в дальнейшем не могут обеспечить развитие этой отрасли, а в Таджикистане их запасы для промышленного освоения отсутствуют.
Поэтому, дальнейшее развитие алюминиевой промышленности следует ориентировать на привлечение в производство низкокачественных алюминиевых руд: нефелинов, нефелиновых сиенитов, высококремнистых и высокожелезистых бокситов, гранитов, глин, сиаллитов и алунитов, которых в Таджикистане имеется огромное количество.
Среди них алунитовые руды отличаются следующими особенностями химического и минералогического состава:
-в алуните содержится значительное количество SO3 в виде сульфатов (75% всего количества SO3 связанно с одной третью оксида алюминия в виде сульфата алюминия и 25% со щелочами в виде сульфатов калия и натрия); -легче поддаются вскрытию при переработке, чем другие щелочные алюминиевые руды;
-являются комплексным сырьем, содержащим кроме алюминия калий, натрий, железо, оксид серы и др.;
-частично сульфатизированны самой природой, что способствует наименьшему расходу серной кислоты при ее переработке по отношению к другим алюминийсодержащим рудам;
-достаточность запасов сырья с повышенным содержанием минерала алунит (50-80 %) для их промышленного освоения.
Алунитовые руды месторождения Токмак выявлены впервые в 1935 году Е.М.Коршуновой. Токмаковские алунитовые поля расположены в легкодоступном и экономически вполне освоенном районе Курамипского хребта (пос.Табошар) Таджикистана. Эти руды характеризуются следующим химическим составом: 19,3 % А1203, 63,09 % Si02, 3,53 % Fe203, 0,86 % Ті02, 3,2 % К20, 1,14 Na20, 3,6 % SOj, 0,84 % MgO, 4,42 % H20, 0,02 % n.n.
Вопросу разработки технологии переработки алунитовых руд посвящено много исследований. Однако все они имеют ряд недостатков: громоздкость технологических схем; сложность очистки сернокислых растворов от железа; сложность разделения сульфатов щелочных металлов от сульфатов алюминия и железа; большие энергозатраты и др. Поэтому разработка эффективных методов переработки алунитов является приоритетной задачей.
Цель настоящей работы - разработка научно-обоснованных технологических процессов, обеспечивающих комплексную переработку алунитов Токмакского месторождения Таджикистана.
В соответствии с поставленной целью были решены следующие задачи:
- установлены химический и минералогический составы исходного
алунитового сырья, оптимальные технологические условия процесса
дегидратирующего обжига алунитов, состав и свойства алунитового спека;
найдены оптимальные условия переработки алунитов Токмака, обеспечивающие максимальное извлечение полезных компонентов при сернокислотном разложении дегидратированного алунита;
установлены технологические условия процессов получения глинозема из сернокислых солей алюминия, с применением карбоната кальция;
изучены физико-химические свойства сырьевых материалов, продуктов переработки алунитов, химические процессы, протекающие на стадиях спекания, сернокислотного разложения алунитового спека и получения глинозема;
- изучена кинетика процессов дегидратирующего обжига алунитового сырья
и сернокислотного разложения спека.
Научная новизна работы: Разработан эффективный и экономически выгодный способ переработки алунитов месторождения Токмак, обеспечивающий комплексную переработку сырья.
На основании физико-химических методов анализа установлены химические реакции, лежащие в основе образования глинозема из сернокислых солей при их взаимодействии с карбонатом кальция.
Практическая значимость работы заключается в том, что полученные в результате комплексной переработки алунитовых руд продукты могут использоваться в различных отраслях народного хозяйства:
сульфаты алюминия и железа- коагулянты для очистки вод;
сульфаты калия и натрия-удобрение или исходное сырьё стекольной промышленности;
сульфат кальция- строительный материал;
- железооксидные пигменты- сырье лакокрасочной промышленности;
глинозем — сырье алюминиевой промышленности ;
кварц- строительный материал или наполнитель;
карбонат натрия - сырье для производства стекла и мыла.
Способы переработки алунитового сырья
Среди высококремнистых алюминиевых руд алуниты являются одним из перспективных видов сырья, обеспечивающих развитие алюминиевой промышленности. Преимущество этих руд заключается не только в содержании в них щелочных металлов (калий, натрий), но и в том, что эти руды частично сульфатизированы самой природой и для извлечения компонентов их состава значительно меньше расходуется серная кислота по сравнению с другими щелочными алюминиевыми рудами.
По своей природе алуниты представляют собой сульфатизированные алюминаты щелочных металлов: МеА1з(ОН)б [S0.4]2 или Me2SO4-Al2(SO4)3-2Al203-6H20, где Me - Na, К. Эти руды образованы в коре выветривания вулканических пород действием сернокислых вод. Содержание минерала алунита в алунитовых месторождениях колеблется от 20 - 60 % и при обогащении этих руд возможно получение концентрата с повышенным содержанием алунита (50-90 %).
Па сегодняшний день известны многочисленные способы переработки этих руд. Например, способ «Калунит» [1] основан на выделении при 200С глинозёма из раствора в составе основной соли алюминия K2SO4-3Al203-4S03-9H20, которая после отделения маточного раствора и промывки, прокаливают при 1000С. Газы S02 и SO3 получаемые при прокаливании, направляют на производство серной кислоты. Продукт от разложения квасцов выщелачивают водой, при этом растворяются сульфаты щелочей, а в осадке остается Л120з.
В работе [8] предлагают обрабатывать алунит определенным количеством (дозировка H2SO4 - 20 % стехиометрии) 10-15 %-ным раствором серной кислоты и полученную массу подвергать спеканию при 500-620 С. Полученный спек разлагают остатком серной кислоты (дозировка H2SC 4 -80 % стехиометрии) при 100-103 С проточным методом.
Природные алуниты трудно вскрываются серной кислотой. Обычно для облегчения разложения их подвергают обжигу. До 500С алуниты практически не претерпевают никаких изменений. Начиная с 500 С, и особенно в интервале 500 - 550 С, удаляются 6 моль гидроксилыюй воды с первоначальным образованием псевдоморфозы по алуниту, которые затем превращаются в безводные алюмокалиевые (алюмонатриевые) квасцы и аморфный глинозем. При температуре 650С-800С, и свыше безводные квасцы интенсивно разрушаются, превращаясь в сульфат калия (натрия) и у-А120з- При этом в газовую фазу выделяются сернистый и серный газы [13]. Химические превращения калиевого алунита при обжиге в воздушной атмосфере можно представить следующей схемой: 540"C
При выщелачивании водой обоженного при 520-540С алунита в раствор извлекаются квасцы. Последние в процессе выщелачивания гидролизуются с образованием труднорастворимой основной соли K2[Al6(S04)5(OH)io]-4H20, что приводит к уменьшению их извлечения в раствор. Поэтому с целью предотвращения гидролиза выщелачивание проводят водными растворами серной кислоты. В этом случае также извлекается и аморфный глинозём [14].
Алунитовую руду можно сульфатизировать путём спекания ее с серной кислотой при относительно низких температурах без предварительного дегидратирующего обжига но реакции:
Сущность процесса состоит в том, что руду смешивают с серной кислотой в количестве, несколько превышающем стехиометрическое, и пульпу влажностью 45-47 % спекают в интервале температур 300-400С. Полученный спек выщелачивают водой при отношении Ж/Т = 2,5-3 в течение 20 мин.
Большой практический интерес представляют разработки по сернокислотной переработке алунитов, проводившиеся под руководством А.К.Запольского. Согласно одной из этих работ алунит обрабатывают определенным количеством 10-15%-ного раствора серной кислоты и подают в печь «кипящего слоя» для грануляционного спекания при 500-620С. Полученные гранулы выщелачивают остатком серной кислоты при 100-103 С проточным методом. Извлечение глинозема в раствор составляет 87-90%, а оксиды щелочных металлов и серного ангидрида - 90-93%.
Методы получения алюминия и глинозема из сернокислых солей алюминия
Разработан способ получения сернокислого алюминия и алюмокалиевых квасцов из алунитовых руд [45]. При этом алу пито вую руду или концентрат смешивают с частью оборотного маточного раствора серной кислоты в количестве около 15-20 % от стехиометрического. Пульпу подвергают грануляционному спеканию и обжигу в печах «кипящего слоя» в две стадии: первая стадия-грануляция при 200-230С и вторая-обжиг при температуре 560-580С. Обожженные гранулы разлагают агитационным методом при температуре 9б-100С в течение 20 мин остальной частью серной кислоты (около 80 %) в виде оборотного маточного раствора, соединенного с промывной водой после промывки шлама. Высококремнистый остаток отделяют от сернокислого раствора фильтрованием. Для улучшения условий фильтрации применяется полиакриламид в количестве 18 г/м3. Из раствора при охлаждении до температуры 40С кристаллизуют алюмокалиевые квасцы. К оставшемуся раствору сернокислого алюминия добавляют серную кислоту и высаливают при температуре 30-40С сернокислый алюминий. Маточный раствор возвращают в «голову» процесса на сульфатизацию. Сернокислый алюминий сушится, а также может обезвоживаться в аппаратах кипящего слоя. Извлечение глинозема и других полезных компонентов в раствор составляло 92-95 %.
К преимуществам этого способа переработки алунитов следует отнести следующее: 1) исключается дробная кристаллизация с применением высаливания. Это упрощает аппаратурное оформление и технологию процесса в целом; 2) получается продукт с малым содержанием кристаллизационной воды или совсем без нее, что улучшает его качество и снижает транспортные расходы; 3) использование аппаратов кипящего слоя для грануляции и обезвоживания позволяет уменьшить тепловые затраты и получить гранулированный продукт.
В качестве недостатков этого способа следует отметить применение грануляционного спекания пульп, что сопряжено с большими затратами тепла. Поэтому в случае переработки богатых алунитовых руд, их целесообразно дробить и измельчать до определенного фракционного состава, а затем подвергать обжигу во вращающейся барабанной печи. Грануляция коагулянта в печах «кипящего слоя», сопровождается повышенным пылеуносом.
Таким образом, из обзора существующих способов переработки алунитового сырья следует, что разработаны и предложены многочисленные способы, позволяющие комплексно перерабатывать эти руды. Однако в большинстве этих способов имеются ряд существенных недостатков, а именно: громоздкость технологических схем; большие тепловые затраты в технологических процессах; сложность очистки сернокислых растворов от железа; сложности, связанные с кристаллизацией солей из растворов.
Поэтому на сей день, внимание многих исследователей направлено на устранение этих недостатков, совершенствование существующих способов и разработку новых эффективных способов переработки алунитовых руд.
Выделение глинозёма из сернокислых растворов применялось в более ранних патентных предложениях. Молденке [46] обрабатывал алунит концентрированной серной кислотой в закрытом сосуде при температуре кипения. Обжиг сернокислых солей проводили в атмосфере циркулирующего сернистого газа и кислорода. Майерс [47] предлагал пропускать сернистый газ и кислород над алунитом при температуре 450-550 С. При этом образуется сернистый ангидрид, который нейтрализует основные радикалы этого соединения. Мак-Карти [48] нагревал алунит до 270С без доступа воздуха, а затем выщелачивал водой растворимые сернокислые соли алюминия и калия.
После обжига размолотого алунита Камерон [49] выщелачивал водой растворимые квасцы. Затем их обжигал и сернистый газ использовал для перевода неизвлеченного глинозема в сульфат. Спенс и Левелин [50] обжигали алунит и получали глинозём действием сернистой кислоты.
По схеме «Alaun» [28] алунит обжигают при температуре 600С и обрабатывают серной кислотой. К раствору прибавляют сернокислый калий и кристаллизуют квасцы. Затем их обжигают в интервале 700-1000С. Газообразные продукты поступают на производство серной кислоты. Огарок выщелачивают водой и получают в растворе K2SO4, а в осадке - глинозём. В схеме не предусмотрена очистка растворов от железа, что не позволяет получать чистый продукт.
В схеме «Сульфат» [28] обожженную алунитовую руду также обрабатывают серной кислотой. Из раствора при введении сернокислого калия кристаллизуют квасцы. Затем их растворяют и осаждают гидроксид алюминия сернистым калием. Выделяющийся сернистый газ перерабатывают на серную кислоту.
По сернокислотно-аммиачной схеме «Комплекс» [1] алунит обжигают при температуре 600-650С и разлагают 60 %-ной серной кислотой при температуре 110 С. К раствору после отделения кремнеземистого остатка и упаривания до 30 Be, добавляют сернокислый аммоний для восстановления окисного железа до закисного. Добавлением сульфата аммония кристаллизуют алюмоаммиачные квасцы. Последних обрабатывают водным раствором аммиака, осаждая гидроксид алюминия, который затем кальцинируют. Из маточного раствора после отделения гидроксида алюминия, кристаллизуют сульфат аммония, который частично поступает в оборот, а большей частью используется как удобрение.
Кинетика процесса дегидратирующего обжига алунитового сырья
Реакцию дегидратирующего обжига алунитового сырья можно отнести к топохимическим реакциям, где продуктом разложения является твердая фаза, представляющая собой гидроксид алюминия.
В опытах использовано порошкообразное исходное алунитовое сырье, где диффузионные торможения молекул воды, образующиеся при спекании, исключаются. Лимитирующей стадией в этих процессах является химическая стадия в широком понимании: не только разрушение связей в исходном кристалле минерала алунит и образование новых кристаллов в продуктах реакции, но и оформление твердого продукта в кристаллохимически определенную фазу. Не только первый акт, но и кристаллохимическое оформление продукта при этих процессах происходят в непосредственной близости к поверхности раздела «исходный кристалл-продукт реакции» и охватывают всего несколько молекулярных слоев.
Кинетику процесса дегидратирующего обжига алунитового сырья исследовали при температурах 550С, 580С, 600С, которые обеспечивают максимальное разложение минерала алунит согласно реакции: где продолжительность опытов для каждой температуры составила 2, 4, 6, 8, 10 мин. Методика проведения опытов заключается в следующем: алунитовое сырье размером 0,16 мм и менее, весом 5 г в платиновой чашке помещается в шахтную муфельную печь марки СШОЛ-1.1,6-12-МЗ-У4.2. Температура печи регулировалась с помощью трансформатора типа РНО-250-10 на основании показания милливольтметра Ш-4500 ГОСТ 9736-68. После завершения процесса обжига полученный спек подвергался сернокислотной обработке при следующих оптимальных условиях: температура кислотной обработки - 100С; продолжительность процесса - 40 мин; концентрация серной кислоты-12 %; дозировка серной кислоты -120 % стехиометрии. Полученную пульпу фильтровали. Твердая фаза представляет собой соединения кремнезема и примесей минералов иллит, а жидкая -сернокислые соли алюминия, железа, калия и натрия. Трилонометрическим методом определяли содержание алюминия и железа; пламенофотометри-ческим методом содержание калия и натрия.
На основании полученных данных построили кинетические кривые, которые показаны на рис.5. Как видно из рисунка, при одном и том же значении времени степень извлечения оксида алюминия, в зависимости от величины температуры разная. При продолжительности обжига 2 мин и температуре 550С степень извлечения AI2O3 составляет 4,6 %, а при 600 С -20,5 %. При увеличении продолжительности процесса обжига степень извлечения AI2O3 возрастает. Максимальное извлечение АЬОз наблюдается при продолжительности обжига - 10 мин.
Зависимость степени извлечения глинозема состава алунита от продолжительности обжига при различных температурах Для описания полученных кинетических кривых применяли топокинетическое уравнение Колмогорова-Ерофеева:
В дважды логарифмированном виде уравнение Колмогорова-Ерофеева представляет уравнение прямой ln[-ln(l-oc)] = nlnx+lnk.
Прямая, построенная в координатах 1пт-1п[-1п(1-ос)], отсекает на оси ординат отрезок, соответствующий Ink, а тангенс угла ее наклона равен значению кинетического параметра п. Основные полученные данные приведены в таблице 2.
Зависимость в координатах lg[lg(l-oc)] от lgx (рис.6) представляет собой прямую линию, что удовлетворяет условию применимости указанного уравнения, при этом значение п 1. При таких значениях п реакция дегидратирующего обжига алунита протекает в кинетической области. Для нахождения энергии активизации и более точного определения области протекания процесса построен график зависимости логарифма средних значений констант скоростей реакции от обратной температуры (рис.7), каторая дает прямую линию. По тангенсу угла наклона которой рассчитывали значение энергии активации: где R- универсальная газовая постоянная; а- угол наклона прямой линии; Ъ,-отношение масштаба по оси абсцисс к масштабу по оси ординат
Разложение алунитового спека серной кислотой осуществляли в реакторе с магнитной мешалкой соединенной с термостатом. В реактор помешали навеску алунитового спека, полученного при оптимальных условиях спекания: температура-560-600С; продолжительность 20-30 мин, крупность частиц алунитового сырья-0,16 мм и менее. Туда же прибавляли серную кислоту, производили обработку. Полученную сернокислую пульпу фильтровали. Твердая фаза представляет собой соединение кремнезема, а жидкая содержит сульфаты алюминия, железа, калия, натрия и др. Степень извлечения компонентов определяли по ранее описанным методам.
На рис.8, показана зависимость степени извлечения АІ2О3, РегОз, ИагО, К2О от концентрации и дозировки серной кислоты, температуры и длительности сернокислотной обработки спека. Влияние концентрации серной кислоты изучали в интервале 5-25 %. При этом неизменными факторами при проведении опытов являлись: температура процесса - 100С; дозировка кислоты-120 % от стехиометрии для сульфатизации компонентов спека, продолжительность процесса кислотного разложения -60 мин. Как видно из рис.8а в интервале 8-12 концентрация кислоты особо не влияет на извлечение компонентов спека, так при 10 %-ном растворе H2SO4 степень извлечения компонентов идентична их извлечению, при значении концентрации кислоты -12%, где степень извлечения компонентов находится на уровне 94 % и выше. Значение концентрации H2SO4 выше 13 % приводит к постепенному уменьшению извлечения компонентов спека, что объясняется плохим перемешиванием пульпы из-за уменьшения Ж:Т (жидкой и твердой фазы) и тем самым ухудшается процесс диффундирования молекул кислоты к непрореагировавшим частицам алунитового спека.
Технология переработки алунитов Токмак на сернокислый алюминий и железо
Изучение процесса фильтрования проводили в пульпах с содержанием AbCSO. : 48,5 г/л; 52,6 г/л; 68,3г/л; 84,1 г/л, которые получены разбавлением исходной сернокислой пульпы, содержащей в своем составе: Al2(S04)3-93,88 г/л; Ре2(804)з-13.5г/л; K2SC 4-9.1rAi; Na2SC 4-12.6 г/л в лабораторной установке. Установка состоит из толстостенного мерного цилиндра со стеклянной воронкой, снабженной рубашкой. Фиксированное значение разрежения поддерживали с помощью устройства, которое представляло собой колбу Бунзена, пробка которой служила гнездом клапана 5. Путем изменения нагрузки на клапан регулировали подсос воздуха и следовательно, разрежение в системе, величина которого контролировалось но вакуумметру типа ОБВ 1-100 ГОСТ 8625-65.
Опыты проводили следующим образом: перемешанную и предварительно нагретую до заданной температуры опыта пульпу выливали в воронку и одновременно включили вакуум и секундомер. При определенных промежутках времени фиксировали объем жидкой фазы пульпы проходящий через бумажный фильтр типа «синяя лента» площадью в 11 см .
Исследовано влияние концентрации сернокислых солей, температуры пульпы, высоты слоя осадка, разрежение системы на скорость фильтрации пульпы. Во всех опытах соотношение жидкой к твердой фазе пульпы Ж : Т составляло - 6:1. Результаты опытов но влиянию концентрации солей и температуры на скорость фильтрации приведены в таблице 6.
Неизменным фактором являлось разрежение системы, 80,0 кПа. Судя по данным таблицы можно наблюдать, что с увеличением концентрации солей в пульпе скорость фильтрации уменьшается. При температуре 100С скорость фильтрации сернокислой пульпы с концентрацией AhCSCib равной 48,5 г/л, составляет 17,2-10"4 м/с, а в пульпе с концентрацией 84,1 г/л уменьшается до 8,8-10" м/с, что связано с повышенной вязкостью более концентрированных растворов.
С увеличением температуры пульпы ее фильтруемость улучшается. Например, скорость фильтрации пульпы с содержанием Л12(804)3 - 52,6 г/л при температуре 40С достигает 3,1-10"4 м/с, а при 100 С это значение увеличивается в 4,5 раза.
Зависимость скорости фильтрации от высоты слоя осадка и разрежения системы представлена в таблице 7. Неизменными факторами при проведении опытов являлись: температура процесса фильтрации — 90 С, концентрация солей в пульпе (по A12(S0.4)3 — 68,3 г/л). Из табл. видно, что как высоты слоя осадка, так и разрежение системы, существенно влияют на фильтруемость пульпы.
Исследование влияния высоты слоя осадка на скорость фильтрации показывает, что с увеличением слоя осадка фильтруемость пульпы ухудшается. При высоте слоя осадка 0,7 см скорость фильтрации равна 5,0-10 м/с, а при высоте слоя осадка 5,0 см - 0,8-10" м/с, т.е. меньше в 6,2 раза.
Влияние перепада давления над фильтровальной перегородкой (разрежение системы) на скорость фильтрации изучали в интервале 20 - 80 кПа, где температура пульпы придерживалась на уровне 80С. В указанном интервале зависимость Др от W имеет линейный характер. С увеличением разрежения системы от 40 кПа до 80 кПа скорость фильтрации пульны соответственно увеличивается от 3,8-10" до 8.9-10" м/с.
При рациональных условиях процесса фильтрования рассчитывали удельное сопротивление слоя осадка (Roc) согласно уравнения: 2Д/Л1 S2 Roc= (22) Х-/і v I-S где Х=—-Vo и сопротивление фильтровальной перегородки (R .iO уравнением: R,K„= (23) Vo которые составляли 8,1-Ю6 м2 и 36,2-10"10 м"1 соответственно. В уравнениях (22, 23): X - безразмерная величина; 1-толщина слоя осадка на фильтре, м У0-объем фильтрата, полученного в результате опыта, м ; М и N - являются постоянными для данной суспензии и данной фильтровальной перегородки при данной температуре и давлении.
Постоянные М и N фильтрования находят графически. Для этого использовали преобразованное дифференциальное уравнение фильтрования: = MV+N (24) Вид фильтрования был определен по прямолинейной зависимости экспериментальных данных в координатах тг" что соответствует фильтрованию с образованием осадка. Уравнение (24) является уравнением прямой линии, наклоненной к оси абсцисс под углом, тангенс которого равен М, и отсекающей на оси ординат отрезок N.
