способ улавливания рения из газов

Формула изобретения

СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ РЕНИЯ ИЗ ГАЗОВ, включающий охлаждение газов, обработку водными растворами в трубе Вентури и последующее извлечение рения из растворов, отличающийся тем, что обработке подвергают газы с температурой выше температуры точки росы паров серной кислоты и семиокиси рения на 30 - 80^oС в трубе Вентури водными растворами, подаваемыми под углом 45 - 90^o к направлению движения газового потока при отношении скорости движения газового потока к удельному расходу водных растворов газа 20 50 1 соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке ренийсодержащего сырья, и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ извлечения рения из газов, образующихся при обжиге молибденовых концентратов (авт. св. СССР N 175234, кл. С 22 В 61/00), согласно которому в горячие газы на выходе из обжиговой печи вводят водяной пар, после чего пароводяную смесь пропускают через барботер с 15%-ным раствором известкового молока и направляют в холодильник, после чего газы пропускают через колонку с сухим СаCl₂ с улавливанием соединений рения. Эта технология отличается высоким извлечением рения (94-98%), но не реализована на практике из-за больших энергетических затрат при барботаже газов через водный раствор, в особенности при переработке больших объемов газов с низким содержанием рения. Это не позволило создать аппаратуру для функционирования процесса.

Известен также способ улавливания рения из газов, получаемых при обжиге ренийсодержащих концентратов в печах кипящего слоя [1] Этот способ включает охлаждение газов с 560-600 до 300-350^оС и последующую обработку газов водными растворами в скруббере с переводом рения в раствор с последующим улавливанием каплевыноса в мокром электрофильтре. Рений извлекается из растворов скруббера и мокрого электрофильтра по существующей технологии.

Недостатком этого способа является низкое (50-60%) извлечение рения. Объясняется это тем, что в скруббере вследствие механического распыления водных растворов форсунками диаметр капель раствора составляет более 0,1 мм, а размеры выделяющихся из газов частиц, содержащих соединения рения, составляют 0,5-1,0 мкм. Поэтому при параллельном движении потоков жидкости и газа не происходит эффективного взаимодействия капель водных растворов и частиц, содержащих соединения рения, при концентрации рения в газе ниже 10 мг/м³. В связи с этим часть рениевых возгонов, не взаимодействуя с водными растворами, выносится с газами из скруббера в виде тонкодисперсных частиц. В мокрых электрофильтрах эти частицы плохо улавливаются.

Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения рения из газов, испытанный при мокрой очистке электропечных газов плавки богатых по свинцу полупродуктов [2] Способ включает охлаждение в скруббере газов и улавливание возгонов, содержащих соединения рения, в двух последовательно расположенных за скруббером трубах Вентури. При температуре газов на входе в систему газоочистки 220^оС и запыленности 9,2 г/нм³ КПД установки по улавливанию пыли составляет 97,3% извлечение рения в промывной раствор 81,4% в шлам 1,4% Рений из промывных растворов извлекается по существующей технологии. Этот способ принят за прототип.

Однако для способа-прототипа характерна недостаточно высокая степень извлечения рения. Объясняется это плохим улавливанием рениевых возгонов в скруббере по причинам, указанным выше. В трубе Вентури эти возгоны улавливаются лучше, чем в мокром электрофильтре, но недостаточно эффективно, о чем свидетельствует и относительно низкий КПД пылеулавливания. Образование рениевой кислоты в условиях взаимодействия твердых частиц, содержащих семиокись рения, с водными растворами, имеющими температуру 30-80^оС, в трубе Вентури происходит недостаточно интенсивно, что препятствует улавливанию рения из газов. Недостаточно быстро в этих условиях достигается и высокий уровень кислотности, в то время как растворимость семиокиси рения возрастает с ростом кислотности раствора. При работе по способу-прототипу растворы многократно циркулируют до достижения содержания серной кислоты в растворе 80-150 г/л. При этом содержание рения в растворе достигает 0,8-1,7 г/л. До момента достижения высокой кислотности поглощение рения растворами идет менее интенсивно из-за низкой растворимости семиокиси рения, что приводит к недостаточно высокому извлечению рения.

Целью изобретения является повышение извлечения рения.

Для этого в известном способе, включающем охлаждение газов, их обработку водными растворами и последующее извлечение рения из растворов, газы с температурой выше точки росы паров серной кислоты и семиокиси рения на 30-80^оС подвергают обработке в трубе Вентури водными растворами, подаваемыми под углом 45-90^о к направлению движения газового потока при соотношении скорости движения газового потока (м/с) и удельного расхода водных растворов (л/м³ газа) (20-50) 1.

Способ осуществляют следующим образом. Газы пирометаллургического процесса, содержащие рений, например, обжига молибденовых концентратов в кипящем слое, очищают от механического уноса, после чего их при необходимости охлаждают, а затем направляют на извлечение рения по предлагаемому способу. На очистку поступают газы, имеющие температуру на 30-80^оС выше, чем точка росы паров серной кислоты и семиокиси рения. Благодаря этому не происходит конденсации паров семиокиси рения до системы газоочистки. В противном случае происходило бы образование тонкой, плохо улавливаемой взвеси, что снижает извлечение рения из газов. При обработке газов водными растворами происходит интенсивное испарение растворов и идет взаимодействие сконденсировавшихся твердых частиц и паров семиокиси рения с парами воды. Такое взаимодействие при высокой температуре в конфузоре и горловине трубы Вентури протекает с достаточно большой скоростью, благодаря чему образование рениевой кислоты идет быстрее. Одновременно идет более быстрое, чем в холодном газовом потоке по способу-прототипу, связывание сернистого ангидрида и серного ангидрида в соответствующие кислоты. Вместе с процессами испарения идет конденсация частиц, содержащих рений и кислоты.

Растворы подают под углом 45-90^о к направлению движения потока газа, что позволяет организовать интенсивное взаимодействие газового потока с водными растворами при дроблении капель последних. За счет высокой скорости движения газов удается осуществить дробление капель до размеров 5-10 мкм с последующим их частичным испарением при высокой температуре газа. В условиях интенсивной турбулизации газового потока происходит интенсивное взаимодействие мелких капель и паров воды с тонкодисперсными твердыми возгонами и парами семиокиси рения, что приводит к эффективному поглощению рения водными растворами.

Газокапельный поток после выхода из трубы Вентури поступает в каплеуловитель, где при резком изменении его направления и снижении скорости происходит выделение из газа основной массы капель раствора. В этот же каплеуловитель попадают и стекающие растворы, содержание рений. Окончательное улавливание капель раствора проводится в мокром электрофильтре, растворы из которого объединяются с растворами из трубы Вентури. Из полученных растворов рений извлекают по существующей технологии. За счет интенсивного взаимодействия газового потока, содержащего сернистый и серный ангидриды, с водными растворами происходит гораздо более быстрое, чем по способу-прототипу, достижение кислотности раствора 100-120 г/л. Это увеличивает поглощающую способность водных растворов по рению и повышает его извлечение из газов.

Температура газов на входе в газоочистку должна быть такой, чтобы не происходило образование тонкодисперсных частиц, содержащих рений, до очистки по предлагаемому способу (нижний предел), но не должна быть слишком большой, так как при этом возрастают энергозатраты на очистку газов (верхний предел).

Угол подачи водных растворов к направлению движения газового потока должен быть таким, чтобы потери напора в аппаратуре газоочистки, т.е. энергетические затраты, не были чрезмерными при неизменном извлечении рения (верхний предел), но происходило бы достаточно интенсивное взаимодействие газового потока с водными растворами без излишнего увеличения количества последних (нижний предел), необходимого для поддержания высокого извлечения рения.

Отношение скорости движения газового потока (м/с) к удельному расходу водных растворов (л/м³ газа) должно быть таким, чтобы обеспечивалось дробление капель до достаточно мелких размеров и высокое поглощение ренийсодержащих частиц из газов (нижний предел), но размеры капель были бы достаточно велики, чтобы происходило их эффективное улавливание в газоочистной аппаратуре.

П р и м е р. Газы обжига в кипящем слое молибденовых концентратов, содержащие 10 мг/нм³ рения и имеющие температуру 540-570^оС, охлаждали в теплообменнике до 300-350^оС и направляли на обработку с поглощением рения в опытной установке, включающей последовательно расположенные трубу Вентури и мокрый электрофильтр. Точка росы этих газов составляет 270^оС. Ниже этой температуры начинается конденсация паров серной и сернистой кислот и семиокиси рения. Водные растворы подавали в камеры смешения трубы Вентури через форсунный узел орошения с регулируемым углом подачи водных растворов относительно направления движения газового потока. Скорость движения газов регулировали величиной количества газов, подаваемого на очистку. Меняли также количество оборотных водных растворов. Проводили контроль содержания рения и кислотности растворов. Результаты работы приведены в таблице, где также имеются результаты работы по способу-прототипу. Объем газов, поступающих на очистку, составлял при работе по предлагаемому способу 500-1000 нм³/ч, по способу-прототипу 300 нм³/ч. В последнем случае установка включала последовательно соединенные полый орошаемый скруббер и две трубы Вентури. Анализ данных таблицы показывает, что наилучшие результаты достигаются при работе по способу в предлагаемых пределах (опыты 1-10). Необходимо поддерживать оптимальную температуру газов на входе в систему очистки. При ее повышении растет потребление водных растворов на обработку газов и энергопотребление, в особенности при выходе за предлагаемые пределы (опыт 15). Снижение температуры приводит к росту потерь рения и падению его извлечения (опыт 16). Необходимо поддерживать также соотношение V_г/W, так как при его повышении (опыт 11) происходит падение извлечения рения из-за недостаточно интенсивной обработки растворов, а при снижении (опыт 12) растут энергозатраты и снижается производительность оборудования. Снижение угла подачи растворов к направлению движения газового потока по сравнению с предлагаемыми пределами (опыт 13) увеличивает время насыщения растворов кислотами, ухудшает улавливание ренийсодержащих частиц из газового потока, что приводит к снижению извлечения рения. Повышение этого угла (опыт 14), т.е. подача растворов противотоком к направлению газового потока, приводит к росту энегозатрат.

По сравнению со способом-прототипом предлагаемый способ обеспечивает повышение извлечения рения на 3,9-11% Одновременно снижаются затраты энергии на очистку газов и упрощается технологическая схема газоочистки, так как вместо трех агрегатов по способу-прототипу необходимы два.