Sposób otrzymywania siarki z rudy metodą flotacyjno

POLSKA
RZECZPOSPOLITA
OPIS PATENTOWY
129605
LUDOWA
^L&
%Ki\\
«i»
URZĄD
PATENTOWY
PRL
Patent dodatkowy
do patentu nr —
Zgłoszono:
Int. Cl. C01B 17/08
Int.G.4 C01B 17/06
81 12 22 (P. 234371)
Pierwszeństwo
Zgłoszenie ogłoszono: 82 05 24
XX* ^ti.^
*%ne*'-[f-fr»
Opis patentowy opublikowano: 1986 04 15
Twórcywynalazku: Stanisław Bołd, Zofia Krzemińska
Uprawniony z patentu: Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Przemysłu Siarkowego
„Siarkopol", Tarnobrzeg (Polska)
Sposób otrzymywania siarki z rudy
metodą flotacyjno-rafinacyjną
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania siarki z rudy metodą flotacyjnorafinacyjną, a zwłaszcza rudy pochodzenia wulkanicznego na drodze termicznej modyfikacji
wyflotowanego koncentratu siarki, przed jej rafinacją.
Znana metoda otrzymywania siarki z rudy siarkowej pochodzenia osadowego na drodze
flotacyjno-rafinacyjnej polega na tym, że rozdrobnioną rudę siarkową poddaje się flotacyjnemu
wzbogaceniu, w wyniku którego otrzymuje się wysokoprocentowy koncentrat siarkowy. Tak
otrzymany koncentrat flotacyjny po uprzednim odwodnieniu poddaje się stopieniu, a następnie
kieruje się do procesu filtracji, w trakcie którego otrzymuje się siarkę rafinowaną o czystości
99,98% siarki i odpady porafinacyjne zwane kekiem, zawierające jeszcze około 40% siarki. Warun¬
kiem podstawowym stosowania metody flotacyjno-rafinacyjnej jest możliwość otrzymywania
wysokoprocentowego koncentratu filtracyjnego, powyżej 80% siarki w koncentracie. Jakość otrzy¬
mywanego koncentratu ma tu decydujący wpływ na wysokość uzysku operacyjnego procesu
filtracji, a w konsekwencji na uzysk całkowity siarki z rudy.
W znanych w skali wielkoprzemysłowej metodach, a zwłaszcza, w metodzie flotacyjnorafinacyjnej uzyskuje się siarkę z rud siarkowych pochodzenia osadowego zawierającego siarkę
elementarną w oparciu o szereg patentów. Przykładem może być sposób według opisupatentowego
PRL nr 48 912, w którym otrzymywanie czystej siarki ze złóż lub koncentratów siarkowych
prowadzi się na drodze wytapiania siarki i następnym oddzielaniu jej od skały płonnej z zastosowa¬
niem wirówek filtracyjnych.
W opisie patentowym PRL nr 71 452, oddzielanie ciekłej siarki od zanieczyszczeń mineralnych
dokonuje się przez wprowadzenie do stopionej siarki soli amin, obniżających napięcia powierzch¬
niowe na granicy rozdziału między ciekłą siarką, a stykacjącymi się z nią minerałami, po czym
siarkę oddziela się na drodze filtracji.
Przedstawiony w opisie patentowym PRL nr 59 714 sposób rafinowania flotacyjnego koncen¬
tratu siarki przez ogrzewanie koncentratu w postaci pulpy i następnie rodzielanie w rozdzielaczu
ciekłej siarki od wody charakteryzuje się tym, że koncentrat w postaci pulpy przed doprowadze¬
niem do rozdzielania podgrzewa się wstępnie w układzie dwóch zespołów wymienników cieplnych,
2
129 605
w których pierwszy zespół ogrzewany jest gorącą wodą odprowadzaną z rodzielacza siarki, a drugi
zespół ogrzewany jest nasyconą parą wodną, po czym po oddzieleniu ciekłej siarki w rozdzielaczu
poddaje się filtracji.
Uzyskiwane na drodze filtracji ciśnieniowej w temperaturze około 130-150°C odpady porafi-
nacyje (kek) zawierają około 40-50% siarki, są konglomeratem oddzielnych ziarn skały płonnej,
zcementowane siarką, która spełnia rolę lepiszcza tego materiału.
Z rud siarkowych pochodzenia osadowego, w których skałą towarzyszącą jest głównie
margiel, stosunkowo łatwo uzyskuje się w procesie flotacji wysoko procentowy koncentrat siarki.
Zawartość siarki w tym koncentracie wynosi 80-85%. Ruda siarkowa typu wulkanicznego posiada
odmienny skład i strukturę od rud pochodzenia osadowego. Siarka w rudach wulkanicznych
występuje głównie w formie drobnych skupień i żyłek wypełniających pierwotnie luźne szczeliny
między ziarnami skał klastycznych, którymi są głównie tufy wulkaniczne.
Koncentrat flotacyjny uzyskiwany z tych rud składa się z luźnych niczym nie związanych ziarn
siarki i skały płonnej zwykle tufów wulkanicznych. Koncentrat ten różni się więc w sposób
zasadniczy od odpadów porafinacyjnych zwanych kekiem tym, że odpady te to zwarta silnie
związana substancja składająca się z ziarn skały płonnej zlepionej siarką stanowiącą jej lepiszcze
wiążące ziarna. Flotacja rud typu wulkanicznego prowadzi do zanieczyszczenia koncentratu
siarkowego znacznymi ilościami skał towarzyszących siarce.
Uzyskana tą drogą zawartość siarki w koncentracie oscyluje w granicach 60%. Poddanie
procesowi filtracji takiego koncentratu prowadzi do dużych strat siarki.
Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu prowadzenia procesu otrzymywania
siarki, aby można było zwiększyć dotychczasowy uzysk czystej siarki z rudy typu wulkanicznego.
Okazało się, że cel ten spełnia sposób według wynalazku. W sposobie tym, wulkaniczną rudę
siarkową po zmieleniu poddaje się procesowi flotacji, w którym następuje wstępne rodzielenie ziarn
siarki od skały płonnej stanowiącej odpady flotacyjne. Uzyskany tą drogą flotacyjny koncentrat
siarkowy zawiera około 60% siarki. Koncentrat ten następnie modyfikuje się na drodze obróbki
termicznej znanej z opisu patentowego PRL nr 109 117 polegającej na tym, że mieszaninę wodną
koncentratu wprowadza się do urządzenia ciśnieniowego i podgrzewa się do temperatury powyżej
topnienia siarki, przy ciśnieniu ok. 2500 hPa ciągle mieszając. Następnie zawartość modyfikatora
poddaje się ciągłemu powolnemu obniżaniu temperatury około 95°C.
W procesie modyfikacji koncentratu wykorzystuje się hydrofilne własności skały płonnej i
hydrofobowe siarki. W ten sposób uzyskuje się zmienioną strukturę koncentratu, składającą się z
ziarn czystej siarki i wolnych ziarn skały płonnej, nazywaną koncentratem zmodyfikowanym.
Proces modyfikacji prowadzi się jako proces cykliczny w zamkniętym urządzeniu ciśnienio¬
wym — autoklawie, wyposażonym w układy grzewcze i chłodnicze oraz mieszające, lub może być
prowadzony jako proces ciągły, przepływowy w urządzeniu z wydzieloną strefę schładzania, tojest
strefą utrwalania nowej struktury koncentratu. Koncentrat zmodyfikowany poddaje się wzbogace¬
niu w urządzeniach wykorzystujących różnice wielkości ziarn skały płonnej i siarki.
Granicę rozdziału dobiera się w zależności od wielkości ziarn skały płonnej i siarki. Produkt o
granulacji powyżej 0,2mm stanowiący głównie ziarna czystej siarki, jako wysoko wzbogacony
koncentrat o zawartości 90 i więcej procent siarki w znany sposób odwadnia się i kieruje do procesu
topienia i filtracji.
W wyniku filtracji koncentratu zmodyfikowanego i wzbogaconego otrzymuje się siarkę
rafinowaną i produkt odpadowy zwany kekiem. Kek ten zawierający około 40% siarki po uprzed¬
nim rozdrobnieniu, na drodze procesu granulacji wodnej, bądź w kruszarkach, zawraca się do
procesu modyfikacji razem z koncentratem flotacyjnym lub modyfikuje się w odzielnym
urządzeniu.
Takie rozwiązanie procesu otrzymywania siarki pozwala utrzymać uzysk siarki na stałym i
wysokim poziomie, to jest na poziomie uzyskiwanym w procesie flotacji — rzędu 90%. Koncentrat
flotacyjny po modyfikacji poddaje się wzbogaceniu na drodze rozdziału ziarn, po czym dopiero
przeprowadza się dalsze operacje obróbcze siarki: suszenie, topienie i rafinowanie. Wzbogacenie
zmodyfikowanego koncentratu prowadzi się na drodze rozdziału ziarn, korzystnie na granicy
0,2mm, przy czym ziarna poniżej 0,2mm zawraca się do ponownego procesu flotacji.
129605
3
Zastosowanie modyfikacji koncentratu flotacyjnego i poddawanie wzbogaceniu pozwoliło na
uzyskanie znacznego zwiększenia wzbogacenia koncentratu, nieosiągalnego w dotychczasowych
procesach obróbczych siarki z rudy pochodzenia wulkanicznego.
Sposób według wynalazku jest bliżej wyjaśniony na rysunku, na którym przedstawiono
schematycznie przebieg procesu. Wstępnie skruszoną rudę siarkową wulkaniczną R miele się do
ziarnisotści 0,3 mm w młynie kulowym 1 na mokro. Tak rozdrobnioną rudę RR o gęstości około
20% części stałych poddaje się flotacji zasadniczej w maszynach flotacyjnych 2 z udziałem alkoholil
wyższego rzędu jako spieniacza w ilości około 100 g/t rudy. Z flotacji otrzymuje się dwa produkty:
koncentrat flotacyjny KF o zawartości 60-65% siarki o gęstości około 30% części stałych i odpady
flotacyjne OF o zawartości 1,5-2,0% siarki o gęstości 13-15% części stałych. Koncentrat flotacyjny
KF o zawartości 60-65% siarki i gęstości około 30% części stałych kieruje się do procesu modyfika¬
cji cyklicznej w autoklawie 3. Autoklaw 3 zapełnia się koncentratem flotacyjnym KF do 3/4
pojemności i po zamknięciu zaworów dopełnia się go parą wodną do ciśnienia 2500 hPa, a
następnie przez płaszcz grzewczy i spirale grzewcze podnosi się temperaturę medium w autoklawie
3 do 125°C i w tych warunkach utrzymuje się medium około 10 minut, a następnie przez płaszcz
grzewczy i spirale grzewcze przepuszcza się chłodną wodę powodując ochłodzenie medium do
temperatury 90-95°C; równolegle ze spadkiem temperatury spada ciśnienie do ciśnienia
atmosferycznego.
Tak schłodzone medium po otwarciu zaworu spustowego opuszcza autoklaw 3jako koncen¬
trat zmodyfikowany KZ i kieruje się na przesiewacz wibracyjny 4 z sitem o oczku 0,2 mm. Produkt
górny sita jako koncentrat zmodyfikowany wzbogacony KZW do zawartości około 90% siarki
kieruje się do odwodnienia na wirówce odśrodkowej 5 ijako koncentrat odwodniony KO podaje się
do topielnika 6, natomiast produkt dolny jako odpady OP zawraca się do flotacji zasadniczej na
maszyny flotacyjne zasadniczej na maszyny flotacyjne 2. Stopiony koncentrat KT z topielnika 6,
pompą wirową tłoczy się do filtra sitowo-ciśnieniowego 7 pod ciśnieniem rzędu 4500 hPa.
W wyniku filtracji otrzymuje się siarkę rafinowaną SR o czystości 99,98% i produkt odpadowy
„kek" K o zawartości okołu 40% siarki, który po rozdrobnieniu w kruszarce 8 zawraca się do
autoklawu 3 do ponownego procesu modyfikacji razem z koncentratem flotacyjnym KF.
Zastrzeżenia
patentowe
1. Sposób otrzymywania siarki z rudy metodą flotacyjno-rafinacyjną, polegający na flotowa¬
niu rozdrobnionej rudy, zagęszczeniu koncentratu flotacyjnego, stopieniu siarki i jej filtrowaniu do
99,98%, znamienny tym, że uzyskany z siarkowej rudy typu wulkanicznego koncentrat flotacyjny
poddaje się termicznej modyfikacji, polegającej na ogrzaniu go do temperatury powyżej topnienia
siarki, przy ciśnieniu około 2500 hPa i ciągłym mieszaniu, a następnie ochładza się go do około
95°C, po czym prowadzi się powtórne wzbogacenie i dalsze fazy obróbcze siarki.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wzbogacenie zmodernizowanego koncentratu
prowadzi się na drodze rozdziału ziarn na granicy 0,2mm, przy czym ziarna poniżej 0,2 mm
zawraca się do ponownego procesu flotacji.
129605
1_
2
@>
<®
h
8
~W)
Pracownia Poligraficzna UP PRL. Nakład 100 cgz.
Cena 100 zł