ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ

Полезная модель относится к области разделения материалов и технологии силикатов и может быть использована для обогащения и переработки кварц-топазовых руд и концентратов.
Известен технологический комплекс оборудования для переработки флюоритовых руд путем сернокислотного разложения, включающий бункер загрузки сырья - флюоритовой руды, бункер загрузки реагента - серной кислоты, смеситель сырья и реагента, вращающуюся барабанную печь для взаимодействия сырья и реагента, систему для абсорбционного улавливания газовой фазы, узел выгрузки твердого продукта и узел выхода газообразного продукта, а также систему для улавливания и переработки газовой фазы (Н.П.Галкин, А.Б.Крутиков. Технология фтора. - М.: Атомиздат, 1968. - с.164-165). Данный комплекс позволяет получать газообразный фтороводород и в качестве твердого продукта - сульфат кальция (гипс).
В настоящее время не существует комплексов для фтороаммонийной переработки кварц-топазовых руд и концентратов.
Задачей полезной модели является создание технологического комплекса оборудования для фтороаммонийной переработки кварц-топазовых руд и концентратов с целью получения муллитовых изделий и выделения оксида кремния.
Предлагаемый технологический комплекс оборудования включает, как и комплекс для сернокислотного разложения флюоритовых руд, бункер загрузки исходного рудного сырья и бункер загрузки реагента, смеситель сырья и реагента, вращающуюся барабанную печь для взаимодействия сырья и реагента, систему для абсорбционного улавливания газовой фазы, узел выгрузки твердого продукта и узел выхода газообразного продукта, систему для улавливания и переработки газовой фазы, в отличие от прототипа, в него дополнительно введены высокотемпературная печь, аппарат регенерации фторида аммония и оксида кремния, аппарат для разделения реагента и оксида кремния и выпариватель-кристаллизатор, при этом высокотемпературная печь соединена своим входом с узлом выгрузки твердого полупродукта, система улавливания и переработки
газовой фазы введена в аппарат регенерации фторида аммония и оксида кремния, выход которого соединен с входом в аппарат для разделения раствора фторида аммония и оксида кремния, один из выходов которого является выходом оксида кремния, а другой выход соединен с аппаратом выпаривания и кристаллизации фторида аммония, выход пара воды из аппарата выпаривания и кристаллизации соединен с аппаратом регенерации фторида аммония и оксида кремния, а выход кристаллического фторида аммония соединен с бункером загрузки фторида аммония.
В дальнейшем сущность полезной модели поясняется описанием и чертежом, на котором изображена схема компоновки технологического комплекса оборудования для фтороаммонийной переработки кварц-топазовых руд и концентратов, где 1 - бункер загрузки исходного сырья - топазового концентрата, 2 - бункер загрузки реагента - фторида аммония, 3 - смеситель сырья и реагента, 4 - установка для взаимодействия сырья и реагента - аппарат обескремнивания, 5 - узел выгрузки обескремненного топазового полупродукта, 6 - узел выхода газообразных продуктов реакции, 7 - аппарат регенерации фторида аммония и оксида кремния, 8 - аппарат дня отделения твердого оксида кремния от раствора фторида аммония, 9 - выпариватель кристаллизатор, 10 - высокотемпературная печь спекания.
Комплекс для фтороаммонийной переработки кварц-топазовых руд и концентратов включает бункер для загрузки исходного топазового концентрата 1 и бункер для за грузки фторида аммония 2, бункеры соединены с шнеком смесителем 3. Шнек-смеситель 3 соединен с входом в аппарат обескремнивания. В данном варианте аппарат обескремнивания представляет собой барабанную вращающуюся печь. Выход аппарата обескремнивания оснащен узлом выгрузки обескремненного полупродукта 5 и узлом выхода газообразного продукта 6. Узел выхода газообразного продукта 6 соединен с аппаратом регенерации фторида аммония и оксида кремния 7. Выход аппарата регенерации фторида аммония и оксида кремния соединен с аппаратом отделения твердого оксида кремния от раствора фторида аммония 8, в данной схеме в качестве такого аппарата может быть использован барабанный вакуумный фильтр. Фильтр имеет два выхода - выход твердого оксида кремния и выход раствора фторида аммония, который соединен с выпаривателем кристаллизатором 9. Выпариватель кристаллизатор имеет также два выхода - выход выпарной воды и выход кристаллического фторида аммония. Выход выпарной воды соединен с аппаратом регенерации фторида аммония и оксида кремния. Выход фторида аммония соединен с загрузочным бункером фторида аммония.
Узел выхода обескремненного полупродукта соединен с входом в высокотемпературную печь 10.
Комплекс функционирует следующим образом.
В результате протекания химических реакций в аппарате обескремнивания 4 кварц-топазовый концентрат разделяется на кварцевую и топазовую составляющие. Топазовая составляющая выгружается через узел выгрузки обескремненного полупродукта 6 и после прокаливания представляет собой муллит. Кварцевая составляющая после фтороаммонийной переработки представляет газообразный гексафторосиликат аммония, который выходит через узел выхода газообразного продукта 5 и после регенерации фторида аммония представляет собой оксид кремния сорта «белая сажа». В бункер загрузки исходного сырья 1 загружается топазовый рудный концентрат. В бункер загрузки реагента 2 загружается фторид аммония. В смесителе 3, выполненном виде шнека, происходит равномерное перемешивание компонентов и дозированная выгрузка шихты в барабанную вращающуюся печь 4. В барабанной вращающейся печи 4 происходит взаимодействие избыточного оксида кремния с фторидом аммония и образование гексафторосиликата аммония по следующей химической реакции:
2
4
4
2
6
2
3
SiO+6NHF=(NH)SiF+2HО+4NН
Образованный гексафторосиликат аммония возгоняется при температуре выше 320°С и поступает вместе с парами аммиака и воды через узел выхода газзобразного продукта 6 в аппарат регенерации фторида аммония и оксида кремния 7, где происходит следующая химическая реакция:
4
2
6
4
2
4
2
(NH)SiF+4NHOH=SiO+6NHF+2НO
В результате получается твердый осадок оксида кремния и раствор фторида аммония. Твердый оксид кремния отделяется от раствора фторида аммония на барабанном вакуумном фильтре 8 и после сушки представляет собой товарную продукцию - оксид кремния сорта «белая сажа». Раствор фторида аммония после фильтрации поступает на упаривание и кристаллизацию в аппарат 9. После упаривания и кристаллизации твердый фторид аммония возвращается в бункер загрузки фторида аммония 1. Выпарные воды поступают в аппарат регенерации фторида аммония и оксида кремния 7.
Вторым продуктом образованным в аппарате обескремнивания является твердый обескремненный топазовый полупродукт, который выгружается через узел выгрузки 6. Обескремненный топазовый полупродукт пересыпается в керамические изложницы необходимой геометрической формы и спекается в туннельной печи при температуре 1300-1450°С. При спекании обескремненного топазового полупродукта получаются готовые муллитовые огнеупорные изделия.