Для переработки многокомпонентного вторичного сырья, разрабатывается, как правило, несколько альтернативных схем. Они подвергаются опытно-промышленной проверке, а затем выбирается схема, оптимальная по технико-экономическим, экологическим и другим показателям [6].

3.4. Исходные данные:

Сырье (вторичное): Лом твердых сплавов - режущие части металлорежущих инструментов (резцы, фрезы, сверла и т.п.), брак при изготовлении инструментов, фильеры, стеклорежущий инструмент, шары из мельниц барабанного типа, жаропрочные покрытия частей реактивных двигателей, футеровки химических реакторов и т.п.

Фазовый состав: Гетерогенный материал, представляющий собой смесь карбидной фазы (карбидов вольфрама и титана), связующий материал - металлический кобальт, металлические сплавы основы инструмента (чаще всего сталь марки СТ3, инструментальные и нержавеющие стали), паечные и сварные материалы (медь, цинк, олово, свинец), возможно присутствие керамических материалов.

Химический состав: Вольфрам, титан, кобальт, углерод, железо, хром, никель, медь и др.

Гранулометрический состав: Куски размером до 150-200 мм неправильной формы, обломки 5-50 мм, порошки 0,1-1,5 мм, пылевидный частицы до 30 мкм.

Свойства: а) механические - исключительно твердые и хрупкие карбиды, более мягкие металлические сплавы, мягкие паечные материалы (привести данные по шкале твердости Нб);

б) химические - растворимость в различных реагентах, действие газообразного хлора на твердую фазу, действие хлора на тот же материал, находящийся в расплаве хлоридов (натрия, калия или др. элементов) окисляемость при нагревании и обжиге и т.д.

Объем переработки: 10 тонн в год.

Способ переработки: Хлорирование лома твердых сплавов с получением TiCl4, WОСl4 и последующей переработкой на товарный TiO2 и WO3

Задание:

Выбрать способ хлорирования и составить схему переработки вторичного сырья (лома твердых сплавов)

Рассчитать материальный и тепловой баланс (химический состав сырья рассчитать, исходя из тв. сплава марки Т15К6 (15% карбида титана 6% металлического кобальта, остальное – карбида вольфрама), количество твердосплавной фазы принять 90%, Остальные 10% составляют примеси:

(железо - 7%, медь - 0,3%, цинк - 0,3%, хром - 0,7%, никель - 0,7%, марганец - 0,9%, кремний - 0,1%).

Подобрать необходимое технологическое оборудование.

Оценить данный процесс с точки зрения безопасности.

3.5. Свойства компонентов вторичного сырья, которые могут быть использованы при разработке принципиальной технологической схемы процесса переработки сырья [6].

Таблица 3.5.1

Компонент	Состав компонента%	Содержание во вторичном сырье%	Плотность, кг/м3	Температура плавления, oC	Электрическое сопротивление, Ом·м	Тип магнетика	Краткие химические свойства компонента
Твёрдый сплав Т15К6	TiC ~ 15,0 Co ~ 6,0 Остальное WC	90	11100–11600	-	~ 10 · 10-8	Парамагнетик	Устойчив против воздействия кислот и щелочей, не окисляются на воздухе до температуры 600-800°С.
Сталь СТ3	C ~ 0,1 – 0,22 Si ~ 0,15 – 0,3 Mn ~ 0,4 – 0,65 Ni до 0,3 Cr до 0,3 Cu до 0,3 Остальное Fe	9,4	7700-7800	1300-1400	~ 9,0 · 10-8	Ферромагнетики	Медленно окисляется во влажном воздухе. Не реагирует с водой, гидратом аммиака; пассивируется в концентрированных серной и азотной кислотах, разбавленных щелочах. Реагирует с разбавленными кислотами, концентрированными щелочами, неметаллами, монооксидом углерода. Вытесняет благородные металлы из их солей в растворе.
Инструмен-тальная сталь	C ~ 0.8 - 1.0 Si ~ 0.25 Mn ~ 0.25 - 0.30 Cr ~ 0.15 Остальное Fe
Нержавеющая сталь	C < 0,12 Si ~ 1.0 Mn ~ 1,5 Ni ~ 5.0 Cr ~ 15 Остальное Fe						Не реагируют с водой, щелочами, гидратом аммиака; пассивируется в концентрированных серной и азотной кислотах, разбавленных щелочах. Медленно реагирует с разбавленными HCl и H2SO4 кислотами.
Паечные материалы	55% Cu, остальное Zn	0,6	8400	1343 - 1143	40 · 10-8	Диамагнетик	Не реагируют с водой, разбавленной хлороводородной кислотой. Переводится в раствор кислотами-неокислителями или гидратом аммиака в присутствии О2, цианидом калия. Окисляется концентрированными серной и азотной кислотами, "царской водкой", кислородом, галогенами, халькогенами, оксидами неметаллов. Реагирует при нагревании с галогеноводородами.

3.6 Обоснование выбора стадий предварительной обработки сырья.

Первые стадии переработки лома связаны с операциями измельчения и обогащения.

Измельчение обычно проводят в молотковых дробилках с классификацией и возвратом крупной фракции на начальную стадию.

Для разделения сложного многокомпонентного вторичного сырья применяют различные методы обогащения: воздушную сепарацию, гидродинамическое обогащение, электростатическую сепарацию, магнитную сепарацию, флотацию и др.

Электромагнитная сепарация

Метод основан на различии в магнитных свойствах компонентов вторичного сырья.

При разработке схемы переработки сырья можно использовать электромагнитную сепарацию. Данный метод позволит нам легко отделить сильномагнитные частицы − ферромагнетики.

Таблица.3.6.1 Магнитная восприимчивость материалов.

Вид материала	Магнитная восприимчивость материалов − χ	Рекомендуемая напряженность магнитного поля, кА/м
Ферромагнетики (Сталь)	χ>>1	100 − 150

Электростатическая сепарация

Метод основан на различии в электропроводности, электроёмкости и диэлектрических свойствах сырья.

При разработке схемы переработки сырья невозможно использовать электростатическую сепарацию т. к. в исходном сырье нет диэлектриков.

Гравитационное обогащение

Метод основан на различии в плотностях и скоростях падения частиц разделяемого сырья в воздухе (пневматический метод) или в жидких средах (гидродинамический метод).

Таблица 3.6.2. Плотность компонентов. [кг/м3]

При разработке схемы переработки сырья можно использовать гравитационное обогащение. Этот метод обогащения не даст хороших результатов по причине небольшой разности плотностей и небольшого количества примесей [6].

3.7. Выбор оборудования для предварительной обработки сырья.

Исходя из заданного состава компонентов, гранулометрического состава вторичного сырья и выбранного способа переработки, сырьё необходимо измельчить до размера до 1,0 мм, что обеспечит высокую скорость хлорирования. Для этого нужно провести дробление и измельчение на соответствующем оборудовании. Так же желательно провести обогащение исходного сырья. Обогащение позволит избежать ненужных отходов, сэкономит реактивы, энергию и упростит очистку продуктов.

Степень обогащения при использовании магнитной сепарации зависит от крупности частиц, для улучшения показателей обогащения, магнитную сепарацию нужно провести после измельчения исходного сырья.

Основной проблемой схемы предварительной обработки сырья является измельчение.

3.7.1. Одновальцовая дробилка CEB 16/40

Одновальцовая дробилка CEB 16/40 была разработана компанией NETZSCH-Group. Одна из областей её применения дробление твёрдого сплава.

Принцип действия – простое разрушение. Данная модель со сверхтвердыми разрушающими элементами, служит для эффективного дробления.

Малые габариты способствуют установки в новую или существующую схему.

Таблица 3.7.1. Основные технические характеристики дробилки CEB 16/40.

Производительность по исходному твердому материалу	230 кг/ч
Диметр ротора	160 мм
Ширина входного отверстия	400 мм
Диапазон размола	4 - 12 мм
Номинальная мощность эл. привода не более	3 кВт

Принип работы одновальцовойая дробилки CEB.

Одновальцовойая дробилка CEB оборудована большим количеством зубьев, при медленном вращении которых между зубьями и широкими гребёнками создается огромное давление на продукт, что и приводит к его измельчению.

Заключительный размер частицы зависит от зазора между гребёнками и геометрией зубьев.

Измельченный продукт поднимается вертикально вверх со дна дробилки [8].

3.7.2. Молотковая мельница CHM 23/20

Молотковая мельница CHM 23/20 была разработана компанией NETZSCH-Group.

Одна из областей её применения – измельчение твёрдого сплава.

Принцип действия – ударно-отражательное измельчение. Данная модель со сверхтвердыми разрушающими элементами, служит для эффективного измельчения.

Малые габариты способствуют установки в новую или существующую схему.

Таблица 3.7.2. Основные технические характеристики молотковой мельницы CHM 23/20.

Производительность по исходному твердому материалу	230 кг/ч
Диметр ротора	230 мм
Ширина входного отверстия	200 мм
Диапазон размола	0,5 - 1 мм
Номинальная мощность эл. привода не более	3 кВт

Принип работы одновальцовойая дробилки CEB.

Подача продукта осуществляется через вместительную входную воронку поверх ротора. Закрепленные на роторе подвижные ударные элементы - плоские, из стали – при вращении ротора поворачиваются во внешнюю сторону под действием центробежной силы и тем самым разбивают находящийся в вихревом потоке в размольной камере материал. Таким образом материал не только направляется на внутренние стенки корпуса и закрепленные на нем отражательные пластины но и на встроенные в нижней части машины сетку или сетчатый фильтр, зазор которых определяет в конечном итоге размер частиц продукта [8].

3.7.3. Магнитный сепаратор ПБС-63/50

Сепаратор магнитный барабанный для сухого обогащения мелкодробленых сильномагнитных руд, а также для извлечения ферромагнитных примесей из стружки и кусковых отходов цветных металлов и их сплавов.

Таблица 3.7.3 Основные технические характеристики магнитного сепаратора ПБС-63/50.

Производительность по исходному твердому материалу	2 – 6 т/ч
Магнитная индукция на поверхности барабана, не менее	0,130 Тл
Диаметр барабана	600 мм
Длина барабана, (включая реборды)	500 мм
Номинальная мощность эл. привода не более	1,1 кВт
Крупность питания	0-4 мм
Габаритные размеры	900х1300х1400 мм
Масса, кг	550 кг
Количество барабанов	1

Данный сепаратор позволит отделить большую часть ферромагнитных примесей. Так же с ферромагнитными частицами будут увлекаться и остальные компоненты сырья [10].

Таблица 3.7.3. Приблизительные значения разделения продукта исходя из заданного фазового и химического состава сырья и объема переработки в год.

Твёрдосплавный концентрат			Ферромагнитный концентрат
Компонент	Содержание в концентрате [%]	Масса [кг]	Компонент	Содержание в концентрате [%]	Масса [кг]
Твёрдый сплав Т15К6	98,51	8925	Твёрдый сплав Т15К6	8	75
Сталь	1,04	94	Сталь	90	846
Паечные материалы	0,45	41	Паечные материалы	2	19
Всего:	100	9060	Всего:	100	940

Твердосплавный концентрат будим подвергать дальнейшей переработке. Ферромагнитный концентрат будет отправлен на переработку на сталеперерабатывающее предприятие.

4. Хлорирование подготовленного сырья

При разработке схемы хлорирования мы должны выделить наиболее ценный и концентрированный элемент в сырье. В нашем случае этот элемент вольфрам (см. таблицу 4.2.1). Следовательно нужно разработать схему переработки, чтобы повести селективное выделения вольфрама в форме, удобной для дальнейшей переработки.

4.1. Хлориды и оксохлориды вольфрама.

В технологии вольфрама хлорирование практически не используется. Вольфрам относится к числу металлов, для которых можно разработать хлорную схему переработки, особенно в случае переработки нестандартного полиметаллического сырья.

Наиболее общим подходом к разработке технологической схемы хлорирования является систематическое исследование фазных равновесий и свойств компонентов в системах W – Cl и W – Cl – O. Исследование свойств системы даст информацию для всех стадий технологического процесса: хлорирование исходного сырья, конденсацирование суммы хлорпроизводных и их разделение, использование индивидуальных хлорпроизводных в процессах получения и очистки необходимых продуктов [3].

Хлориды вольфрама.

Исследуем систему WCl6 – WCl4. Данная система является боковой стороной треугольника W – Cl – O (рис.4.1.2).

Рис.4.1.1. Диаграмма конденсированного состояния системы WCl4 – WCl6

Хлориды вольфрама многочисленны.

Высшие хлориды вольфрама - кристаллические вещества, гидролизующиеся во влажном воздухе и окисляющиеся кислородом.

Высший хлорид вольфрама WC16 существует в трех полиморфных модификациях.

Наиболее удобным способом получения WC16 является хлорирование металла. Хлорид WC16 конденсируется из паровой фазы в форме темно-фиолетовых кристаллов. Гексахлорид вольфрама не образует прочных комплексов с хлоридами щелочных металлов. Это позволяет использовать для его очистки от хлоридов алюминия и железа методы солевой очистки.

При повышенных температурах устойчивость низших хлоридов вольфрама понижается.

Пентахлорид вольфрама в твердом состоянии - димер W2С110. Пентахлоридвольфрама WC15 термически стабилен: сублимирует и испаряется без заметного разложения, темного (зеленовато-коричневого) цвета. WC15 конгруэнтно плавится при 250°С. В расплавах хлоридов щелочных металлов WCl5 образуют комплексы (Na,K) WCl6.

Тетрахлорид вольфрама - кристаллические вещества темного цвета. Получаются при восстановлении высших хлоридов. Процессы термического разложения МС14 сложны и являются совокупностью реакций сублимации и диспропорционирования с образованием МС1х (д: < 3), составы которых по данным различных авторов отличаются. WC14 образуют с хлоридами щелочных металлов комплексы М2WС16 (М = Na, К, Rb, Cs).

Низшие хлориды WС1х (х < 3) - кристаллические вещества темного цвета, состав и свойства которых изучены недостаточно. Получаются при восстановлении высших хлоридов [3].

4.1.2. Оксохлориды вольфрама

Рис.4.2.1. Диаграмма конденсированного состояния системы WCl6 WO3

Высшие оксохлориды вольфрама WOC14 и WO2C12 кристаллические вещества, гидролизующиеся во влажном воздухе. Диоксодихлориды менее склонны к гидролизу. WOC14 образует темно-красные игольчатые кристаллы тетрагональной сингонии. WO2C12 - светло-желтое кристаллическое вещество. WOC14 плавится и испаряется без заметного разложения; расплавить WO2C12 под обычным давлением не удается, так как он разлагается на WO3 и паровую фазу, содержащую молекулы WOC14 и WC16. WOC14 не образует прочных комплексов с хлоридами щелочных металлов.

Вольфрам в степени окисления (V) образуют оксотрихлорид WOCl3. WOCl3 термически не устойчив, диспропорционирует на WOCl2 и WOCl4

Оксодихлорид WОС12 - химия этого вещества изучена недостаточно. Температура кипения намного выше WOCl4 [3].

4.2. Разработка способа хлорирования сырья

Хлорирование сырья возможно как хлором так и смесью хлора с некоторым количеством кислорода. Наличие в ПГС оксохлорпроизводных вольфрама в качестве основной вольфрамсодержащей форме достаточно перспективно.

При модельном рассмотрении физико-химических, тепло-массообменных и термогазодинамических процессов, протекающих при повышенной температуре, возникают проблемы, связанные как с нахождением состава продуктов реакций, так и с определением термодинамических и транспортных свойств высокотемпературных сред; эти свойства, в свою очередь, тоже зависят от состава рабочих тел - многокомпонентных смесей диссоциирующих газов и отдельных конденсированных фаз и являются функциями состояния: температуры, давления, удельного объема и т.п. Данные процессы для днанной работы моделировались на программе TERRA.

Таблица 4.2.1. Химический состав сырья идущий на хлорирование.

Химическая формула название	Содержание [%]	Масса [кг]	Количество [моль]
WC – Карбид вольфрама	77,82	7050,75	36000
TiC – Карбид титана	14,78	1338,75	22350
Со – Кобальт	5,911	535,5	9087
Fe – Железо	0,773	70	1253
Сu – Медь	0,226	20,5	323
Zn – Цинк	0,226	20,5	240
Cr – Хром	0,077	7	134
Ni – Никель	0,077	7	119
Mn – Марганец	0,099	9	164
Si – Кремний	0,011	1	36
Всего:	100	9060

Таблица 4.2.2. Краткая характеристика компонентов сырья [11].

Соединение	Температура плавления [°С]	Температура кипения [°С]	Плотность [г/см3]
WC – Карбид вольфрама	2780 (разл)	-	15,63
TiC – Карбид титана	3257 (разл)	-	4,92
Со – Кобальт	1494	2960	8,84
Fe – Железо	1539	3200	7,86
Сu – Медь	1084,5	2540	8,92
Zn – Цинк	419,5	906,2	7,13

4.2.1. Выбор параметров процесса хлорирования

При выборе оптимальной температуры процесса необходимо выбрать наиболее низкую температуру и при этом обеспечить высокую кинетику реакции.

Для расчета кинетики особенностей процесса не было найдено в литературе необходимых данных.

Для интенсификации процесса обычно материал максимально измельчают, что увеличивает площадь контакта реагентов и увеличивается поверхностная энергия частиц. Повышение температуры значительно увеличивают скорость взаимодействия реагентов.

При крупности частиц (0,5 – 1) мм процесс хлорирования нельзя будет проводить в шахтном хлораторе и хлораторе кипящего слоя, без специальной подготовки сырья – грануляции. Хлорирование мелкодисперсного твёрдого сплава можно будет провести в эвтектическом расплаве хлоридов, температура плавления которых около 600 °С.

Лимитирующей температурой является температура начала процесса хлорирования вторсырья, которая была найдена экспериментально и составляет около 280 оС. При температуре 300 оС образовавшиеся соединения вольфрама возгоняется в возгоны более 95%. Хорошие результаты были получены при температуре хлорирования выше 360 оС, при этом извлечение ценного компонента составляет 98 – 99%.

4.2.2. Выбор стабильного сечения тройной системы, продукты реакций

Частичная триангуляция тройной системы W O – Cl (рис.4.2.2) позволяет в каждом случае определить стабильные сечения, продукты реакций, соответствующие нестабильным сечениям, выделить частные тройные системы и на этой основе выбрать (с учетом данных табл.4.2.2) контролируемые методы синтеза индивидуальных фаз [3].

Таблица 4.2.2.1. Характеристики процессов сублимации, испарения и термического разложения высших (VI и V) галогенидов и оксогалогенидов вольфрама [3]

Равновесие

Коэффициенты уравнения, Р - [Па]

lgP = − А/Т + В

Интервал температур

[°C]

Энтальпия парообразования

[кДж/моль]

Температура

[°С]

Tплав.

Tкип.

α-WCl6(т) → WCl6(п)

β-WCl6(т) → WCl6(п)

WCl6(ж) → WCl6(п)

4400

3640

3220

12,48

10,98

10,22

180 – 231

231 – 291

291 – 300

84,4

70,2

62,1

270 - 281

~ 310

WOCl4(т) → WOCl4(п)

WOCl4(ж) → WOCl4(п)

4789

2250

14,95

9,56

120 – 211

211 – 250

91,7

46,05

212

~ 300

WO2Cl2(т) → WO2Cl2(п)

2WO2Cl2(т) → WO3(п) + WOCl4(п)

5043

6514

11,67

15,175

230 – 290

250 – 350

96,6

131,9

~ 350

2WOCl3(т) WOCl2(п) +WOCl4(п)

6660

16,95

230 – 280

136,0

~ 400

Рис.4.2.2.1. Частичная триангуляция системы вольфрам кислород – хлор [3]

Хлорирование твердосплавного сырья экономически выгодно провести при использовании анодного хлор-газа (содержание хлора ~ < 85%). Основные компоненты анодного хлор-газа это хлор и кислород. Как было показано в предыдущих разделах работы (4.1) наиболее удобным целевым продуктом при выбранных режимам является WOCl4. При помощи программы TERRA изучим свойства данной системы в приближении локального термодинамического равновесия. Данные для расчёта взяты из таблицы 4.2. Компоненты твердого сплава, количество которых меньше 0,1% не учитывались в расчетах.

При выборе количества кислорода необходимо избежать его избытка, во избежание образования WO2Cl2. Избыток хлора не влияет на показатели процесса.

Кислород расходуется на образование WOCl4 и СО2 (см. стр. № 35 реакции 1 и 3), следовательно, необходимая масса кислорода равна:

кг

Хлор входит во все продукты реакций, и для изучения процесса хлорирования возмём хлор с избытком на 5%. Необходимая стехиометричеческая масса хлора равна:

кг

Для моделирования процесса хлорирования твердого сплава возьмем данные из таблицы 4.2.1, 10000 кг хлора и 2443 кг кислорода.

Таблица 4.2.2.2. Результат моделирования процесса хлорирования при помощи прграммы TERRA, при температуре 700°C и давлении 0,1 МПа.

Химическая формула	Масса [кг]
WOCl4	12291,53
WO2Cl2	5,9
WCl4	0,3
WCl6	0,6
TiCl4	4239,3
CoCl2(c)	1179,9
FeCl3	203,3
CuCl2(c)	43,2
ZnCl2(c)	28,4
ZnCl2	14,4
CO2	2567,6
Cl2	904,57
Всего:	21479

4.2.2.1. Основные реакции протикающие при хлорировании твердосплавного лома

При рассмотрении таблицы 4.2.2.2 можно определить основные реакции.

4.2.2.2 Краткая характеристика продуктов реакций

Таблица 4.2.2.2.1. Краткая характеристика продуктов реакций [11].

Соединение	Температура плавления [°С]	Температура кипения [°С]	Плотность [г/см3]
WOCl4 Оксодихлорид вольфкама (VI)	212	~ 300	н. д.
TiCl4 Хлорид титана (IV)	-24,1	+136,4	2,33(20°С)
CoCl2 Хлорид кобальта (II)	740	1049	3,367
FeCl3 Хлорид железа (III)	307,5	316	2,898
CuCl2 Хлорид меди (II)	596	993	3,386
ZnCl2 Хлорид цинка (II)	293	733	2,907

4.3. Разработка принципиальной схемы

При разработке технологии подготовки сырья (см. раздел 3) и выборе процесса хлорирования (см. раздел 4.2.1), были сделаны предпосылки для разработки схемы хлорирования в эвтектическом расплаве хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов. Представленная схема (Рис.4.3.1) представляет собой адаптированную под твёрдый сплав принципиальную схему подобную той, что применяется на ниобий - танталовом производстве при хлорировании лопарита.

Схема 4.3.1. Принципиальная схема хлорирования твердосплавного лома

4.4. Разработка аппаратурно-технологической схемы

При выборе оборудования, прежде всего, учитывают соображения о необходимости опробования оборудования до принятия его в проекте промышленного производства. Так как от оборудования зависят условия работы его конструктивных элементов, а при значительном изменении может меняться режим основного процесса, опытную проверку должен пройти до включения в проект не только принципиальный тип конструкции аппарата, но и его конкретный типоразмер. Это относится в основном к процессам плохо моделирующимся, в первую очередь к пирометаллургическим. Следует, однако, отметить, что требование проверки конструкции оборудования не всегда можно выполнить в полном объеме.

Оценка результатов опытных работ и изучение других технологических и технических вопросов позволяет решить вопрос о технологической и технической обоснованности выбора определенного типоразмера аппарата. Но для принятия решения о выборе типоразмера аппарата необходимо провести технико-экономический анализ изменения показателей проекта в целом, включая изменения требований к смежным частям проекта, в зависимости от масштаба аппарата.

Экономическая эффективность определяется влиянием масштаба аппаратуры на капитальные затраты при создании производства и на затраты, связанные с его последующей эксплуатацией.

Увеличение производительности аппаратуры повышает производительность труда основных производственных рабочих. Увеличение производительности аппарата на несколько десятков процентов обычно не повышает трудозатрат на обслуживание [12].

Основными характеристиками процесса являются высокая конверсия сырья, и высокий выход целевого продута, следовательно, сырьё должно быть максимально прохлорированно, и должно получаться минимальное количество побочных продуктов.

При использовании хлорного метода получаются высококачественные продукты. Хлориды и оксохлориды металлов обладают различными свойствами, что существенно облегчает их разделение и очистку.

Наиболее подходящим оборудованием для хлорирования твердых сплавов является оборудование для хлорирования лопарита, применяющееся в ниобий танталовом производстве. Данное оборудование может применяться без принципиальных изменений в конструкции [3].

Взаимодействие твёрдого сплава с газовой хлоро - кислородной смесью в широком интервале температур характеризуется положительными значениями ΔG° [9].

Схема 4.4.1. Технологическая схема переработки твердосплавного лома методом хлорирования.

4.4.1. Аппаратурное оформление

1 – Одновальцовая дробилка CEB 16/40

2 – Молотковая мельница CHM 23/20

3 – Магнитный сепаратор ПБС-63/50

4 – Хлоратор для хлорирования в солевом расплаве

5 – Теплоизоляционная емкость с подогревом

6 – Солевой фильтр с аэролифтной циркуляцией расплава

7 – Комбинированная система конденсации ПГС

4.4.2.Описание схемы переработки твердого сплава

4.4.2.1. – 4.4.2.2. Дробление и измельчение

Исходное сырье поступает в одновальцовую дробилку CEB 16/40, затем в молотковую мельницу CHM 23/20, где происходит измельчение сырья до нужного размера до 0,5 – 1,0 мм. .

4.4.2.3. Обогащение твердого сплава

После измельчения сырье направляется в магнитный сепаратор ПБС-63/50. Магнитная сепарация позваляет значительно отделить твердосплавный лом от стали, что благоприятно влияет на параметры процесса.

4.4.2.4. Хлорирование в расплаве

Далее обогащенный твердосплавный концентрат хлорируют в эвтектическом расплаве хлоридов натрия и калия (температура плавления меньше 600°C). Хлорирование в расплаве имеет ряд преемуществ перед другими методами хлорироания их числе: непрерывность процесса, позволяющая автоматизировать управление; более высокие скорость процесса и удельная производительность основного аппарата; более эффективные массо - и теплообмен; ненужно сырье брикетировать.

Твердосплавный концентрат шнековым питателем на зеркало расплава. В нижнюю зону хлоратора через фурмы подается хлор, который барботирует через расплав хлоридов. Проходя через слой расплавленных хлоридов, хлор нагревается и вступает во взаимодействие с диспергированным в расплаве концентратом.

Солевая ванна состоит из хлоридов, натрия, калия и образующихся при взаимодействии концентрата с хлором CoCl2, FeCl3, ZnCl2 и CuCl2

При барботировании хлора в хлораторе создается интенсивная циркуляция расплава, что обеспечивает эффективный массо-и теплообмен, высокие скорости процесса хлорирования и соответственно повышенную производительность аппаратуры.

Расплав, содержащий сумму хлоридов кобальта, железа периодически по мере накопления необходимо сливать из хлоратора и направляют на дальнейшую переработку.

Сливаемый из хлоратора расплав хлоридов содержит непрохлорированный остаток, улерод и др [3].

4.4.2.5. Очистка расплава хлоридов от нерастворимого остатка

Очистка расплава хлоридов от нерастворимого остатка осуществляется отстаиванием.

Отстаивание обеспечивает очистку от непрохлорированного остатка примерно на 80%. Метод отстаивания связан с необходимостью возврата осадка в хлоратор, что является трудоемкой операцией [3].

4.4.2.6. Очистка парогазовойсмеси от хлоридов железа

Метод "солевой" очистки основан на большей термической стабильности комплексов МFeС14 (М = Na, К) по сравнению с комплексами, образованными оксохлоридом вольфрама и титана с хлоридами натрия и калия. При контакте ПГС с хлоридами натрия и калия хлориды железа связываются в прочные комплексы. Термическая стабильность соединений TiC14 и WOCl4 с МС1 (М = Na, К) в сопоставимых условиях значительно ниже; W и Ti хлоридами щелочных металлов не удерживаются.

Страницы: 1, 2, 3, 4