Методы утилизации серусодержащих газов

Производство серной кислоты.

Основным методом утилизации серусодержащих газов на предприятиях цветной металлургии является производство серной кислоты. Контактная схема предусматривает каталитическое окисление SO₂ до SO₃ с последующим присоединением воды.

На отечественных заводах используют ванадиевые катализаторы типа БАВ (барий алюминованадиевый) и СВД (сульфидованадиевый на диатолите), содержащих 6-8% V₂O₅ и работающих при 710-870 К.

Диоксид серы в газовой смеси восстанавливает ион ванадия (V) до иона V (IV), а кислород, находящийся в газовой смеси, вновь окисляет последний до иона V (V) :

2V⁵⁺ + O^2- + SO₂ ® 2 V⁴⁺ + SO₃,

1/2O₂ + 2 V⁴⁺ ® 2 V⁵⁺ + O^2-

Газы должны быть тщательно очищены от пыли и вредных примесей (тумана серной кислоты, соединений мышьяка, селена, фтора, ртути и др.), которые являются «ядами» для катализатора и снижают качество товарной серной кислоты.

Технологические газы имеют температуру до 620 К и содержат до 30-50 мг/м³ пыли. Пыль осаждают в сухих электрофильтрах, проводят несколько стадий промывки газов растворами серной кислоты, осаждение тумана и паров осуществляется в мокрых электрофильтрах, затем следует увлажнение газа и повторная очистка в мокрых электрофильтрах.

Реакция окисления SO₂ до SO₃ экзотермическая. Количество выделяемого тепла зависит от концентрации компонентов газовой смеси. При оптимальной концентрации SO₂ 7.0-7.5% выделяющееся тепло достаточно для того, чтобы подогревать газовый поток, непосредственно поступающий в контактный аппарат, до 700-720 К.

Катализатор полностью или частично заменяют каждые 3-5 лет.

Проконтактировавшая газовая смесь охлаждается в теплообменниках и холодильниках и поступает в абсорбционное отделение, где происходит поглощение SO₃ олеумом и концентрированной серной кислотой. После очистки от брызг серной кислоты газ выбрасывают в атмосферу.

Контактный способ обеспечивает утилизацию не более 95-98% SO₂, а отходящие газы чаще всего требуют санитарной очистки. Схемы с двойным контактированием и промежуточной абсорбцией SO₃ (ДК/ДА) обеспечивает степень окисления 99,5-99,7 %, а содержание SO₂ в отходящих газах – 0,02-0,05%, что удовлетворяет санитарным нормам.

Процесс окисления диоксида серы на катализаторе проводят в две стадии, причем после первой стадии образовавшийся SO₃ поглощается в отдельном абсорбере. Это ведет к сдвигу равновесия при окислении и увеличению отношения О₂ к SO₂ в оставшемся газе. Последнее и обеспечивает значительный рост степени окисления газа по всей технологической схеме.

Принцип электролиза никеля.

Технология электролитического получения никеля всегда включает как минимум два передела: собственно электролиз и подготовку (очистку) электролита. Технологические схемы, типы электролитов, способы очистки переработки полупродуктов весьма разнообразны.

Электролиты, применяемые при электролизе никеля, обычно классифицируют по типу анионов. В металлургии никеля наиболее широкое применение нашли смешанные сульфатно-хлоридные электролиты, содержащие различные количества сульфатов и хлоридов никеля и натрия и борную кислоту. Менее распространены чисто сульфатные и чисто хлоридные растворы.

Электролиз никеля можно вести с нерастворимыми или растворимыми анодами. Нерастворимые аноды применяют при электрохимическом выделении никеля из растворов, полученных при выщелачивании никельсодержащего сырья. Наиболее распространен по своим масштабам способ электролитического рафинирования чернового металла. При этом рафинированию могут подвергаться как сульфидные, так и металлические аноды. Сульфидные аноды содержат около 70 % никеля, около 20% серы, примеси железа, меди, кобальта. Металлические аноды обычно содержат около 90% никеля, примеси железа, меди, кобальта и до 1% серы. Кроме того, в анодах в небольших количествах присутствуют так называемые микропримеси (цинк, свинец, сурьма, мышьяк и др.), драгоценные и платиновые металлы, селен, теллур.

Технологическая схема должна удовлетворять ряду требований. Она должна обеспечивать:

1). Получение катодного никеля высокого качества, что определяется чистотой католита и параметрами электролиза;

2). Заданную чистоту католита по основным примесям: железу, меди и кобальту и микропримесям, что определяется параметрами соответствующих очистных операций;

3). Высокое извлечение никеля по цеху, для чего предусмотрен ряд операций по доизвлечению никеля из полупродуктов (железистого и кобальтового кеков, цементной меди, шлама) и возврат его в систему циркуляции в виде оборотных растворов;

4). Стабильный заданный состав электролита по всем компонентам, что делает баланс воды и металлов по цеху весьма жестким.

Особенностью технологической схемы электролиза никеля является замкнутая циркуляция растворов, что не позволяет вводить в электролит произвольно какие-либо компоненты, так как это может повести к нестабильному его составу. Выведение из цикла ряда никельсодержащих продуктов (кеков, цементной меди, шлама) ставит вопрос о сохранении постоянного баланса никеля в системе, для чего могут быть предусмотрены дополнительные технологические операции.

Основной параметр электролиза – плотность тока на различных предприятиях колеблется в широких пределах от 10 до 400 А/м², в связи с чем и другие параметры электролиза различаются.

Способы очистки электролита от примесей зависят от содержания, типа электролита и ряда других обстоятельств. Однако некоторые методы очистки являются в настоящее время как бы стандартными.

Очистка электролита от железа производится гидролитическим способом с употреблением в качестве окислителя воздуха или хлора, а в качестве нейтрализатора щелочных реагентов – наиболее часто карбоната никеля. В процессе очистки от железа происходит частичное удаление из электролита мышьяка и ряда других микропримесей.

Очистка от кобальта осуществляется также гидролизом при окислении хлором с нейтрализацией карбоната никеля. В кобальтовый кек осаждается свинец.

До последних лет электролит от меди очищали только цементацией её активным никелевым порошком. В последние годы нашло употребление осаждение меди в виде сульфидов. При этом употребляются самые разнообразные серусодержащие вещества, начиная от штейна и кончая сероводородом. При сероводородной очистке с медью удаляются мышьяк и цинк. Активно разрабатываются и уже нашли некоторое применение для очистки никелевых растворов процессы сорбции и экстракции.

Простое перечисление основных технологических задач, возникающих при электролизе никеля, показывает, насколько обширен и разнообразен круг проблем, которые приходится решать производственникам, научным работникам и проектировщикам при организации процесса.

Специальная технология

Тема	Обучение на 3 разряд	Повышение квалификации на 4. 5 разряды
		Очистка электролита от примесей	Автоклавное выщелачивание
Основное и вспомогательное оборудование. Правила технической эксплуатации
Механизация и автоматизация технологических процессов и трудоемких операций.
Теоретические основы очистки электролита от примесей, технологические процессы ГМО ЦЭН-1: - очистка электролита от примесей   - автоклавная установка   - очистка сточных вод
Итого:

Тема № 1:Основное и вспомогательное оборудование. Правила технической эксплуатации – 2 часа.

Размещение оборудования в ГМО. Пачуки, их устройство, озоляция, схема подключения, ввод реагентов. Цементаторы, их устройство и схема подключения, перепуск меди, узел вывода меди, узел приготовления пульпы никелевого порошка. Электроподогрев. Устройство. Схема включения. Контроль и сигнализация, режим работы.

Свечевые фильтры, устройство, схема включения, характеристика фильтрующих элементов. Управление пневмозадвижками. Циклограмма работы. Неисправности и их устранения.

Дисковые вакуум-фильтры, устройство, схема включения. Вакуум – насосы. Фильтровальные ткани и их характеристика. Возможные неисправности при работе, снижение производительности, причины и их устранение. Регулирование производительности, причины снижения вакуума или его отсутствия. Центробежные насосы, типы, их характеристика. Неисправности насосов.

Репульпаторы, сгустители, реакторы, сборники, емкости и вспомогательное оборудование участка, их характеристика, устройство и правила технической эксплуатации. Правила пользования инструментом.

Пенный аппарат. Назначение, режим работы. Фильтр-пресс, устройство, схема включения.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА