Налфилм 4
Поиск
Выбрать язык
Анонс статей

Записи с меткой ‘Налфилм 4’

postheadericon Тувайнер С. Б., Смит Дж. Р. Диализ в практике современного электролизного отделения [Перевод с английского, ноябрь 1962 год ]

Время чтения статьи, примерно 16 мин.

S.B. Tuwiner, J.K. Smith. Dialysis in modern tank house practice

Перевод из книги: «Extractive Metallurgy of copper nickel, and cobalt. Edited by P.Queneau. Based on International Symposium held in New York, February 15-18,1960 New York, London. Interscience Poblishers, 1961, p 443 – 448.

Число страниц: 30. Число иллюстраций: 6. Дата выполнения: ноябрь 1962 год.

Диализ в практика современного электролизного отделения

На всех крупных заводах по рафинированию меди в электролите скапливаются соли металлов от тех примесей в технических анодах, которые растворимы в кислотах в условиях электролиза. В связи с этим необходимо, чтобы часть раствора выводилась для очистки или шла в отвал в целях поддержания примесей в пределах допустимых границ. Поскольку имеются большие колебания в содержании этих примесей и существуют также различия в отношении допускаемого содержания этих примесей в электролите, требования, предъявляемые к выводу раствора; оказываются различными от номинального объема в некоторых случаях рафинирования до весьма значительных объемов, удаляемых на других рафинировочных установках. Там, где анодная медь в основном вторичного происхождения или получена из никелевых руд, задача приобретает первостепенное значение, так как никель является основной примесью, накапливающейся в электролите. Другая большая примесь в электролите мышьяк удаляется электролитическим методом, и об этом сообщается ниже.

Насколько известно авторам настоящего сообщения, три крупных медерафинировочных завода применяют диализ в качестве дополнительного метода в системах очистки раствора.

Очевидно, что отделение кислоты от прочих компонентов электролита само по себе не является исчерпывающим решением задачи, не прибегая к очистке от меди, выпариванию, кристаллизации и т. п. Некоторые из этих или все эти операции должны заключаться в любом процессе, но существует множество возможных комбинаций, и выбор должен зависеть от конкретных условий, преобладающих в том или ином случае.

При выборе метода очистки электролита необходимо принимать во внимание следующие факторы:

1) объем удаляемого раствора;

2) осуществимость обработки за кампанию;

3) состав раствора, в частности, содержание мышьяка, сурьмы и никеля;

4) возможности сбыта сульфатов меди и никеля, а также отбросной концентрированной (черной) кислоты;

5) стоимость или цена кислоты для подпитки раствора в ванном отделении;

6) трудности, связанные с использованием отходов;

7) осуществимость удаления мышьяка в очистных баках;

8) наличие охлаждающей воды для вакуумного концентрирования раствора;

9) осуществимость приема регенерированной разбавленной кислоты для подпитки раствора (объемный водный баланс в электролизном отделении).

На многих медерафинировочных заводах эти факторы не являются постоянными ввиду р аз личных анодов и разнообразия в выходе меди, а также в зависимости от возможности сбыта побочных продуктов и т. д. Желательно также предусмотреть непредвиденные случаи и обеспечить гибкость работы.

Существующие методы очистки электролита описаны Эйхродтом и Пшеном (I), а также в других цитируемых   источниках. Диализ применяется в качестве дополнения к прочим методам очистки в условиях, благоприятствующих его применению.

Диализ является методом, позволяющим осуществить частичное отделение серной кислоты от сульфатов металлов, а также от прочих компонентов и примесей. Кислота избирательно диффундирует в протекающую струю воды, которая направляется для подпитки в отделение электролиза. Раствор, из которого была удалена эта кислота, подвергается дальнейшей обработке. Работа диализаторов является стабильной и автоматизированной, но в систему вводится некоторое количество воды, которой здесь раньше не было.

Обыкновенно, однако, объем воды, возвращаемый в электролизное отделение, не превышает объем, который был удален. Преимущества такой обработки состоят в том, что имеет место, во-первых, регенерация диффундированной кислоты и, во-вторых, понижение кислотности раствора, содержащего соли металлов, что облегчает их концентрирование и получение с помощью существующих методов. Принцип диализа известен, по крайней мере, уже в течение ста лет (2). Первоначально его применение ограничивалось лабораторными процессами, а в промышленном масштабе его стали применять в начале двадцатого столетия (3). Установленные емкости были очень небольшими, пока не начался рост промышленности ксантогенатного искусственного шелка. В этой отрасли в виде побочных продуктов получают большие количества отбросного раствора, содержащего коллоидную гемицеллюлозу и каустическую соду, причем регенерация этой последней в количестве около 0,85 фунта на фунт искусственного шелка стала важным соображением в свете развивающейся конкуренции. Это привело к созданию многих типов диализаторов, большинство которых теперь имеет лишь исторический интерес (4).

Промышленное развитие шло по двум линиям конструкции (вроде той, которая была предложена Черини (5), и фильтр-прессные диализаторы, в конечном счете, оказавшиеся более экономичными. Первые были рассчитаны на применение мембран из импрегнированной хлопчатобумажной ткани, которые были относительно тяжелыми и прочными, в то время, как фильтр-прессные диализаторы предназначались для более тонких и повторно не используемых мембран из таких материалов, как пергаментная бумага, целлофан и т.п. Эти диализаторы были рассчитаны на применение таких довольно тонких материалов, не преграждавших растворам доступа на поверхность и не затруднявших циркуляцию через ячейки, третий тип диализатора, у которого мембраны были в виде цилиндрических трубок, описывается в некоторых патентах (6), но такие диализаторы никогда не имели промышленного значения, из трех типов диализаторов сохранил свое значение лишь фильтр-прессный диализатор.

Было предложено много методов ускорения диализа, чередуя наполнение и опоражнивание ячеек (7), разбрызгивая раствор и воду на мембраны (8) или создавая условия большой скорости или турбулентности (9). Ни один из методов не оказался удачным в промышленном масштабе. Для того, чтобы процесс мог применяться в крупном масштабе, он должен быть простым. Кроме того, теряются преимущества уменьшения сопротивления диффузии внутри ячеек, так как возникает необходимость в более прочных и тяжелых мембранах, которые могли бы выдержать более жесткие эксплуатационные условия. Но этим и другим соображениям, которые станут очевидными при рассмотрении принципов конструкции, современные диализаторы отличаются простотой и компактностью. Это вызвано экономическими соображениями, так как хотя теоретически диализ может применяться во многих гидрометаллургических и химических процессах, на практике применение его сильно ограничивается требованиями соответствия между промышленной прибылью и размером капиталовложений.

Промышленный диализатор схематически изображен на рис. 1. Рамы из акриловых пластиков собраны аналогично тому, как происходит сборка пластин и рам фильтр-пресса. Четыре отверстия в каждой раме обеспечивают прохождение потока раствора в ячейки или из ячеек. Рамы для циркуляции воды и продиффундировавшего вещества являются полыми и устроены таким образом, что вода поступает в верхнюю левую часть, а продиффундировавшего вещество выпускается в нижнюю правую часть. С этими рамами чередуются рамы, предназначенные для циркулирования раствора, которые по своему устройству подобны первым и отличаются от них лишь тем, что предусмотрены отделители со спиральными змеевиками, которые препятствуют соприкосновению соседних мембран. Эти рамы для циркулирования растворов имеют отверстия в нижней левой части для впуска крепкого раствора, а в верхней правой части есть отверстие для выпуска отработанного раствора или диализированного продукта. Все рамы, толщиной 1/4″, отделены друг от друга резиновыми прокладками (1/16″) и мембранами. В прокладках и мембранах имеются отверстия для создания каналов, по которым перемещаются вода и растворы.

После того, как диализатор закрывается, в ячейках с водой и продиффундировавшим веществом поддерживается явление, которое является слегка положительным относительно давления в ячейках для раствора. Благодаря этому мягкие мембраны прижимаются к отделителям, что предотвращает коробление и разрушение мембран. Чтобы обеспечить эффективное использование мембран, необходимо равномерное распределение водного потока по более чем 150 водяным ячейкам (без короткого замыкания). Это осуществляется автоматически в соответствии с принципом, согласно которому поток создается за счет увеличения плотности продиффундировавшего вещества по мере продвижения его вниз навстречу противоположно направленной струе раствора с другой стороны мембран. Если бы по какой-либо причине поток через одну ячейку оказался бы прерванным или был замедлен, то плотность раствора в этой ячейке будет более высокой по сравнению с другими водными ячейками.

Такое увеличение плотности создаст повышение гидростатического давления и в дальнейшем приведет к ускорению потока (если только проходы в ячейку или из ячейки не окажутся полностью прегражденными). Таким образом, очевидно, что система приобретает динамическую стабильность, когда поток повсюду становится равномерным. Аналогичные соображения распространяются и на протекание раствора, которое должно приспосабливаться к условию полной равномерности при направлении кверху в ячейках для раствора, становясь легче в результате извлечения кислоты. В промышленном масштабе крепкий раствор всегда протекает вверх в ячейках или отделениях, которые отделены мембранами от других ячеек, где вода и регенерированная кислота текут вниз. Противоточной циркуляции обоих растворов способствует конвекция, вызываемая изменениями удельного веса, сопровождающими диффузионный переход. Таким образом, раствор, из которого удалена кислота, становится более легким и имеет тенденцию подниматься, в то время как другой раствор, в который поступает кислота, делается более тяжелым и обнаруживает тенденцию к отстаиванию.

Скорость перехода кислоты, а также других веществ зависит от величины имеющейся поверхности мембраны и, кроме того, от концентрации растворов. При диализе, как и в других процессах, где скорости передачи зависят от диффузии, различие концентраций у растворов, между которыми происходит диффузия, имеет решающее значение. В качестве первого приближения и с введением некоторых поправок, скорость перехода может считаться прямо пропорциональной таким различиям, при определении работы диализатора и для расчетных целей можно пользоваться коэффициентом перех ода:

W = UAClm,

 где W – количество кислоты (или другого вещества), передаваемой в час;

U – коэффициент перехода или коэффициент полезного действия;

А – поверхность мембраны в кв. футах.

Здесь Clm представляет собой разность концентраций, что является ведущей силой, создающей диффузию. Значок lm означает, что применяемая здесь средняя величина является средним логарифмическим в системе, где концентрации раствора двух потоков всегда различны между входным и выходным устройствами. Это среднее логарифмическое вычисляется по формуле:

Clm = (CfCdCo)/(2,3 lag (CfCd)/Co) (2)

или, пользуясь средним арифметическим, можно  получить приблизительную величину:

Clm =1/2 (CfCdCo),

где: Cd есть концентрация продиффундировавшего вещества или раствора, содержащего регенерированную кислоту, а Со представляет собой концентрацию диализированного продукта или раствора, из которого удалена кислота.

Из вышеизложенного очевидно, что для обеспечения максимального перехода кислоты питающий раствор должен быть, по возможности, максимально концентрированным, Cd должен быть минимальным, а Co максимальным.

Очевидно, необходимо найти практическое компромиссное решение. Пользуясь рис. 2 при расчете диализатора, целесообразно по аналогии с уравнением (I), применить выражение

Wмакс = UACf, (3)

 где:    Wмакс, есть максимальная скорость перехода кислоты (в фунтах в час), обеспечиваемая в случае, когда ведущая сила представлена в виде разницы концентрации питающего раствора и чистой воды, на практике этот максимум никогда не достигается, так как средняя логарифмическая разность Clm всегда менее Cf . Определяем коэффициент пропускной способности:

F = W/Wмакс = Clm/ Cf (4)

(значения приведены на рис. 2) в виде процентного отношения регенерируемой кислоты R и объемной доли где:

M = Qd/Qf, (5)

где Qd есть объемная доля продиффундировавшего вещества, a Qf есть объемная скорость питающего раствора.

Для того, чтобы проиллюстрировать применение рис. 2, допустим, что питающий раствор поступает в диализатор с 0,20 г/мл (или 200 г/л) серной кислоты и что коэффициент перехода составляет 2,0 фунт • час-1 • кв.фут. -1 на г/мл-1.

Максимальная скорость перехода в воду составляет:

Wмакс. = 2,0 х 0,20 = 0,4 фунт·час-1 . кв.фут.-1

Предположим, что электролизное отделение не может поглотить объема, превышают, его в 1,1 раза объем питающего раствора в диализаторе, т. е. М = 1,1. Допустим также, что мы хотим регенерировать 50% кислоты, т. е. R = 50%. Из рис. 2 можно видеть, что коэффициент пропускной способности F составляет 0,511. Пользуемся теперь этим коэффициентом, чтобы вычислить пропускную способность: это вычисление основано на предположении, что никакого изменения объема потоков, проходящих через диализатор, не происходит. В действительности, в связи с переходом воды в поток раствора, такое изменение обнаруживается фактически во всех случаях, Если ввести коэффициент a, равный Qf = Qo, т. е. отношение питающего раствора к отработанному раствору (диализированный продукт), то можно сделать поправку в отношении пропускной способности, на вычитаемое количество:

ΔF = (1-R)/2a2(1-a) (6)

 Если в указанном примере мы допустим, что отработанный раствор из диализатора составляет 90% от объема питающего раствора (а = 0,9), то (полагая R = 0,5) имеем, как прежде:

ΔF = (1-0,5) (1-0,9) /2 (0,9)2 = 0,031

Скорректированный коэффициент пропускной способности составляет тогда:

0,511 – 0,031 = 0,480,

а скорректированная пропускная способность равна:

0,430 х 0,4 = 1,92 фунт • час-1 • кв.фут.-1

При очистке электролита методом диализа операция отделения серной кислоты от сульфата никеля может быть осуществлена по стадиям с применением предварительного концентрирования питающего раствора путем выпаривания (или без предварительного концентрирования), после удаления большей части кислоты, отбросный раствор содержит в себе, в основном, весь сульфат никеля, сконцентрированный примерно в одной десятой от первоначального объема. Он подвергается переработке на установке по получению сульфата никеля. Ввиду сравнительно незначительного объема этого раствора и высокого содержания никеля, а также благодаря тому, что основная масса кислоты может быть регенерирована и удалена путем превращения ее в сульфат меди, диализ сначала был применен именно к этому раствору. На основе опыта, полученного на установке по диализу сульфата никеля, процесс был, затем распространен на более крупную операцию обработки электролита электролизного отделения.

Когда работа была начата в 1947 году, имевшиеся в то время мембранные материалы неблагоприятно влияли на ход процесса из-за частых замен и простоев. Такие перерывы процесса происходили нерегулярно. В течение одного периода опытный промышленный диализатор работал бесперебойно в течение месяца, но бывали случаи, когда он должен был отключаться менее чем через сутки. Эти перерывы вызывались дефектами мембран. Разрыв какой-либо одной из 120 мембран, сделанных из пергаментной бумаги, приостанавливал поток и вызывал необходимость замены всех мембран. Некоторые разрывы являлись результатом дефектов в бумаге, а другие происходили вследствие производственных неполадок, создававших условия неуравновешенного давления в диализаторе. В основном все эти затруднения возникали вследствие общей непрочности и постепенно ухудшения целлюлозных материалов в кислой среде. Для того, чтобы процесс мог проходить успешно, необходимо было дождаться появления более прочных и стойких мембран из синтетических смол. На основе данных изучения работы опытной установки за 1947-48 г.г., пришли к выводу, что процесс, несмотря на свою техническую осуществимость и обоснованность с металлургической точки зрения, оказался нецелесообразным при употреблении мембран из пергаментной бумаги или других целлюлозных материалов. Простои были очень значительны, и необходимо было всегда иметь бригады рабочих для аварийного оснащения диализаторов, несмотря на то, что регулярная работа и затраты рабочей сипы по ремонту были в пределах нормы. Попытки на протяжении следующих десяти лет найти новые материалы, пригодные для использования в мембранах, не привели к положительным результатам, так как каждый из предложенных материалов не имел какого либо одного или нескольких свойств, требующихся для полноценного мембранного материала. Лишь в сентябре 1957 г. фирме Нейшнел Алюминейт Корпорейшен удалось разработать новый материал – Налфилм 4 -, обнаруживший явные преимущества по сравнению с пергаментной бумагой. В таблице 1 приведены итоги производственных испытаний на установке сульфата никеля в Лаурел Хилл. Работа с применением пергаментных мембран происходила в течение периода с апреля по сентябрь 1957 г., причем простои составляли 40% не считая перерывов, связанных с еженедельным отдыхом. При работе с материалом Налфилм 4, никаких разрывов мембран не обнаруживалось, и всякого рода остановки производились по заранее намеченному плану, так как агрегат работал с пропускной способностью, превышающей потребную. В итоге годовой работы был разработан новый мембранный материал – Грейвер 70, диализирующая способность которого почти вдвое превышала диализирующую способность Налфилма. Поскольку агрегат уже обладал более высокой пропускной способностью, чем это требуется с точки зрения производства сульфата никеля, не было оснований к замене старых мембран новыми.

Для практического и экономического решения вопроса об обработке электролита из электролизного отделения была разработана новая конструкция диализатора, отличающаяся большей компактностью и экономичностью. Этот диализатор, собранный из акриловых пластин размерами 12×12″ и толщиной 1/4″, с поверхностью мембраны всего в 254 кв. фута, предназначался в качестве прототипа более крупных агрегатов, сконструированных впоследствии. Значительно меньший агрегат, показанный на рис. 3, работал с более высокой производительностью в сравнении с более крупным диализатором, в котором применялись мембраны из пергаментной бумаги (с учетом простоев). Результаты этих производственных испытаний приведены в таблицах I и II.        

Таблица I     

Производственные и полупромышленные испытания на установке по производству сульфата никеля.

 

Производство

Опытная установка

 

Пергамент

Налфилм 4

Грейвер 70

Грейвер 70

1

2

3

4

5

Мембрана, кв. футы 850 850 254 134
Подаваемый раствор, гал/мин 3,11 2,94 2,36 1,071
Свободная кислота, г/л 240,61 290,46 295,89 295,85
никель, г/л 41,39 51,52 94,27 82,36
удельный вес 1,363 1,416 1,42 1,423
Подаваемая вода гал/мин 3,46 3,20 2,31 1,007
Отработанный раствор (диализированный продукт) гал/мин 3,94 3,28 2,74 1,334
свободная кислота, г/л 141,47 182,30 199,43 159,43
никель, г/п 31,96 43,33 77,37 61,10
удельный вес 1,254 1,316 1,334 1,288
Продиффундировавшее вещество: гал/мин 2,64 2,86 1,87 0,744
свободная кислота, г/л 73,07 89,39 82,28 142,15
никель, г/л 1,17 3,26 5,78 7,60
удельный вес 1051 1,065 1,07 1,104
Переход, фунт/час (кислота) 96,36 128,11 77,10 52,9
Переход, фунт/час (никель) 1,55 4,68 5,40 2,83
Скорость перехода, фунт/час на кв-фут мембраны        
кислота 0,1133 0,1507 0,304 0,3953
никель 0,018 0,055 0,0216 0,0189
Коэффициент перехода (кислота) фунт/час на кв.фут г/см3 0,801 0,858 1,471 2,554
Коэффициент перехода (никель) 0,055 0,130 0,260 0,278


Таблица II

 Диализ на установке сульфата никеля 

Мембрана

Грейвер 70

Налфилм 4

Поверхность, кв. футы 254 850
Общее число часов работы 1331 807
Обрабатываемый раствор, гал. 188858 142222
фунты 2204995 1671240
Кислота, фунты 463798 344741
Никель, фунты 147656 61148
Подаваемая вода, гал. 184527 155000
фунты 1531567 1286606
Диализированный продукт, гал. 218940 158659
фунты 2420358 1732560
Кислота, фунты      361817 241370
Никель, фунты 140448 57373
Продиффундировавшее вещество, гал. 149343 138563
фунты 1326204 1225286
Кислота, фунты 101981 103371
Никель, фунты 7208 3775

 

В Таблицу I включены также результаты работы по опытной установке при заводе сульфата никеля, где используется диализатор с рамами из акриловых пластиков размерами 20×30″, толщиной 1/4″. При общей поверхности мембраны в 134 кв. фута пропускная способность этого агрегата (на единицу) за кратковременный период работы была несколько выше по сравнению с промышленным агрегатом, использовавшим те же самые мембраны. Это может быть объяснено тем фактом, что в течение производственного периода в рамах накапливается большое количество шлама и это снижает пропускную способность диализа. Этот шлам состоит из гидратных соединений мышьяка и сурьмы, а также небольших количеств суспендированных твердых веществ, которые могли попасть вместе с питающим раствором, мышьяк и сурьма, удаляемые таким путем из раствора, устраняются тем самым из раствора, поступающего на установку сульфата никеля.

В октябре 1958 г. были установлены промышленные диализаторы для обработки раствора электролизного отделения. Сначала раствор .выведенный из системы электролиза, концентрировался путем выпаривания и последующего охлаждения, с удалением части сульфата меди в виде кристаллов до диализа. Это способствовало концентрированию кислоты в подаваемом растворе. Впоследствии от этого предварительного концентрирования отказались, но часть меди удалялась электрохимически в ваннах осаждения. Результаты этих двух производственных опытов приведены в таблице III.

 Следует заметить, что при наличии предварительного концентрирования раствора, результаты в отношении перехода оказываются более благоприятными. Это объясняется уменьшенным шламообразованием внутри ячеек, так как часть шламообразующих элементов удалялась вместе с кристаллами, однако в течение обоих производственных опытов в рамах  были обнаружены осажденный шлам и твердые вещества, уносимые подаваемым раствором в виде суспензий. Накапливание сводится к минимуму при наличии периодического опоражнивания рам и повторного наполнения. Твердые вещества не прилипают прочно к мембранам, и нет доказательств осаждения внутри мембран. При диализе электролита на медерафинровочных заводах шламы представляют собой сочетание или смесь мышьяка, сурьмы, драгоценных металлов и двуокиси кремния. В таблице IV приведены итоговые данные за восемь месяцев работы по двум диализаторам, применявшимся при очистке электролита на установке в Лаурел Хилл (без предварительного концентрирования). Отработанный раствор или диализированный продукт, содержащий сульфат никеля, направлялся на установку сульфата меди, а чистая кислота или продиффундировавшее вещество передавалось в электролизное отделение.

На рис. 4 изображен более крупный диализатор, в основу конструирования которого положены результаты работы в Лаурел Хилл. Этот диализатор был установлен на медерафинировочном заводе фирмы Фелпс Додж Рифайнинг Компани в Эль Пасо, Техас.

В это же время в Эль Пасо был установлен диализатор для установки сульфата никеля (показан на рис. 5). На рис. 6 изображена схема технологического процесса, предусматривающая диализ с предварительным концентрированием. Диализ может применяться в сочетании с каким-либо другим методом очистки электролита или вместо этого метода. Опыт, приобретенный на медерафинировочном заводе в Лаурел Хиля, служит в качестве основы рационального расчета аппаратуры для работы в различных условиях. Процесс весьма прост и требует минимального количества рабочей силы, основные трудности связаны с тем, что питающий раствор может содержать суспендированные твердые вещества или таковые могут быть осаждены из раствора. Разбавленная кислота, которая регенерируется и возвращается в электролизное отделение, совершенно свободна от таких твердых веществ и представляет собой хорошую замену торговой серной кислоты. Диализированное вещество или отработанный раствор подлежит дальнейшей переработке. В основном задача сводится к экономике, так как необходимо оправдать капиталовложения, обеспечивая регенерацию кислоты и сульфата никеля, и надо таким образом спроектировать установку, чтобы общая сумма расходов, как постоянных, так и эксплуатационных, оказалась бы минимальной. В этом отношении надо подходить индивидуально к каждому рафинировочному заводу и его требованиям.   

Таблица III

Диализ электролита с предварительным концентрированием и без него (два диализатора с мембранами Грейвер 70)

  С предварительным концентрированием          Без предварительного концентрирования
1 2 3
Мембрана, кв. футы          1700 1700
Питающий раствор, гал./мин            7,25 7,30
Свободная кислота, г/л 294,85 247,48
никель, г/л    12,61 9,72
медь, г/л 26,77 26,08
удельный вес 1,287 1,230
Подаваемая вода, гал/мин 9,01 8,65
Отработанный раствор, гал/ми            9,17 8,71
Свободная кислота, г/л    157,76 144,51
никель, г/л 9,56 7,17
медь, г/л 20,41 16,67
удельный вес 1,166 1,157
Продиффундировавшее вещество, гал/мин 7,08 7,15
Свободная кислота, фунты 112,10 76,63
Никель, фунты 1,36 1,27
Медь, фунты 2,79 2,75
Удельный вес 1,087 1,057
Скорости перехода    
Кислота, фунт/час 402 275
Кислота, фунт/час/кв. фут 0,237 0,163
Кислота, фунт/час/кв.фут/г/см3 1,39 1,04
Никель, фунт/час/кв. фут/г/см3 0,27 0,27

 

Железо, фунты       7575

Поданная вода, гал. 21764803 

фунты           22947850

Диализированное вещество, гал.         2783098

фунты           26720667

Свободная кислота, фунты        3338311

Медь, фунты           452972

Никель, фунты        165465

Железо, фунты       6620

Продиффундировавшее вещество, гал.        2285516

фунты           20046.891

Свободная кислота, фунты        1453678

Медь, фунты           52524

Никель, фунты        23678

Железо, фунты       955

Таблица IV

Диализ в течение восьми месяцев без предварительного концентрирования (два промышленных диализатора)

Общее число часов работы – 5326.

обработанный раствор, галл – 2333252.

фунты – 23819443.

Свободная кислота, фунты – 4791989.

Медь, фунты – 505496.

Никель, фунты – 189152.

Дальнейшее развитие пойдет, по-видимому, в направлении использования более крупных диализаторов, так как они оказываются более экономичными, чем небольшие агрегаты, в расчете на единицу пропускной способности.

 

Литература.

1. Eichrodt, C.W. Schloen I.H. in A. Butts, ed. Copper.The Sience and Technology of the Metal its Alloys and Compounds. Reinhold New York 1954 Ch. 8

2. Graham, T. Phil.Trans.Eoy.Soc.London, 144, 177 /1854/; ibid 151,183 /1861/.

3. Jordiss, Z. Elektrochem. 8, 677 /1902/

4. Vollrath, H.B. Chem. & Met. Eng., 43,303 /1956/

5. Cerini, L. U.S.Pat 1719754 /July 2,1929/; 1815761 /July 21, 1931/ Griffin P.H. U.S. Pat 1573703 /feb.16,1926/.Lovett L.E. Trans.Electrochem.Soc.73,163 /1938/.

6. Zender, J.U.S. Pat. 2411238 /Nov 19,1946/; Reichel P.H., Russel A.O. U.S.Pat.2411239 /Nov.19,1946/. 7. Stevens, H.P., I. W.W. Dyer, U.S.Pat.2127791 /Aug.23,1938/

8. Bailey, D.H, U.S.Pat.2247143 /June 24,1941/.

9. Casey H.W., U.S.Pat. 2226337 /dec.24.1940/; Heibi E. U.S.Pat.1849622 /Маг.15,1932/. 1    ”f

 

Рис. 1. Промышленный диализатор  1. Выпуск воды.   2. Мембраны 3. Впуск раствора 4.   Диализированное вещество 5.   Вода или продиффундировавшее вещество 6.   Диализированное вещество 7. Выход продиффундировавшего вещества (воды) 8.   Уплотнение 9.   Выход диализированного вещества (раствора) 10. Рама из пластиков 11.  Камера диализированного вещества (раствора) 12. Уплотнение 13. Камера продиффунцировавшего вещества (воды) 14. Уплотнение 15. Камера диализированного вещества (раствора)

Рис. 1. Промышленный диализатор
1. Выпуск воды.
2. Мембраны
3. Впуск раствора
4. Диализированное вещество
5. Вода или продиффундировавшее вещество
6. Диализированное вещество
7. Выход продиффундировавшего вещества (воды)
8. Уплотнение
9. Выход диализированного вещества (раствора)
10. Рама из пластиков
11. Камера диализированного вещества (раствора)
12. Уплотнение
13. Камера продиффунцировавшего вещества (воды)
14. Уплотнение
15. Камера диализированного вещества (раствора)

Рис. 2. 1. Пропускная способность, % 2. Регенерация, %

Рис. 2.
1. Пропускная способность, %
2. Регенерация, %

Рис. 3. Диализатор на установке сульфата никеля в Лаурел Хилл

Рис. 3. Диализатор на установке сульфата никеля в Лаурел Хилл

Рис. 4. Диализатор в электролизном отделении на заводе в Эль Пасо (рамы размером 30x40").

Рис. 4. Диализатор в электролизном отделении на заводе в Эль Пасо (рамы размером 30×40″).

Рис. 5. Диализатор на установке сульфата никеля в Эль Пасо (рамы размером 20x30") (в крупном плане).

Рис. 5. Диализатор на установке сульфата никеля в Эль Пасо (рамы размером 20×30″) (в крупном плане).

Рис. 6. Схема

Рис. 6. Схема

 

ДИСКУССИЯ

Б.Х. ВРОМЕН (Грейвер Уотер Кондишнинг Компани).

Усилия авторов настоящего сообщения и улучшения в изготовлении мембран способствовали новым попыткам в области диализа со стороны фирм, выпускающих оборудование. Представляется интересным предоставить некоторые данные об особенностях промышленного диализатора, рассчитанного на работу с прочными кислотоупорными синтетическими мембранами. Наша основная задача сводилась к созданию промышленных диализирующих систем, которые могли бы отвечать самым разнообразным условиям, встречающимся в металлургии, а также в других областях применения. Чтобы избежать коррозии, решено было допустить соприкосновение жидкостей в диализаторе только с поливинилхлоридом, исключив все металлические части в рамах и отделителях. Для предупреждения коробления, часто наблюдаемого в отделителях, изготовленных из прессованных или растянутых пластиков, применяется формованный отделитель. Поливинилхлоридные рамы также отпиваются в формах с целью обеспечения максимальной прочности. Трубы для раствора и воды обладают большими диаметрами, чтобы соответствовать всем условиям скоростей потока. Эти большие трубы не проходят через мембраны, так как покрывание мембранами всей поверхности рам, в том числе и отверстий для труб, оказалось бы неэкономичным.

Что касается размера, то авторы утверждают, что чем больше полезная поверхность мембран в диализатор, тем ниже расходы по капиталовложениям на один квадратный фут и это соображение говорит в пользу крупных агрегатов. Однако применение диализа на существующих установках, где обработка одинаковых или почти одинаковых растворов происходит в удаленных друг от друга точках, не всегда согласуется с вышеизложенным принципом, и по соображениям стоимости трубопровода или в силу экономии площади более мелкие агрегаты могут оказаться более экономичными. Таким образом, снижение стоимости небольших агрегатов и обеспечение их максимальной компактности становится важной задачей. При эксплуатации опытных агрегатов, работающих с серной кислотой, мы, на основе имеющегося у нас опыта, пришли к выводу, что мембрана способна выдержать концентрации кислот, превышающие 400 г/л. В настоящее время проводится серия испытаний с целью определения срока службы мембраны при концентрации серной кислоты (65%) в 1000 г/л.

 При рассмотрении вопроса о минимальной концентрации кислоты, необходимой для обеспечения экономически целесообразного диализа, в расчет нельзя брать только стоимость регенерируемой кислоты. Во многих случаях отбросная кислота должна удаляться только после нейтрализации известью или после какой-либо другой дорогостоящей обработкой следует принимать во внимание экономию на извести и других химикалиях.  

С. Тувайнер. Мы рады констатировать, что большие успехи были достигнуты в области улучшения конструкций промышленных диализаторов со времени завершения, исследовать о котором говорится в сообщении. Необходимо также признать, что д-р Вромен и его сотрудники в немалой степени способствовали этому. Во всяком случае достойны упоминания такие успехи, как отделители из пластиков и обеспечение большей легкости в оснащении мембран. Следует иметь в виду, что результаты, приводимые в нашем сообщении, не должны рассматриваться как характерные итоги наилучшей работы, на которую способны современные диализаторы. Эти результаты основываются, однако, на единственных в настоящее время эксплуатационных данных уже по одному этому они имеют существенное значение. Замечания д-ра Вромена о химической стойкости мембран по отношению к кислотам с концентрацией до 65% представляют интерес в силу того, что, как мы старались показать с повышением концентрации раствора сильно уменьшается потребность в установленной производственной мощности. Благодаря новейшим мембранам Грейвер обеспечивается возможность добиться более высокой производительности не только в связи с высокой проницаемостью, но и потому, что процесс может происходить при более высоких концентрациях раствора. Верхний предел обычно скорее зависит от тепловых явлений, сопровождающих разбавление высококонцентрированных растворов при диализе и от сопутствующего повышения температуры, которое может оказаться слишком большим для термопластического материала мембраны, чем с химической стойкости.

При копировании материала с данного сайта присутствие ссылки обязательно!

Top.Mail.Ru