ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Производство углеграфитовых материалов и изделий и их использование из "Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса" Как уже указывалось (см стр. 33), гари осуществлении ряда технологических процессов в металлургической и в химической промышленности в качестве промежуточного или готового продукта получают сульфиды. [c.39] Путем сульфидирования ценные компоненты и нежелательная часть руд и концентратов переводятся во взаимонерастворимые фазы. В результате различного удельного веса фаза, обогащенная ценными компонентами и называемая штейном, отслаивается от нежелательных компонентов (шлака). Используя такой прием, можно сконцентрировать целевой компонент в виде сульфида и увеличить его содержание в штейне в десятки раз по сравнению с исходным сырьем. Однако полностью перевести желательный компонент в штейн не удается, и определенная часть его теряется с шлаком. Количество потерь зависит от многих факторов (от условий сульфидирования, качества восстановителя, концентрации нежелательных примесей в исходном сырье и т. д.). С другой стороны, целевой компонент или компоненты также не получаются в чистом виде. В дальнейшем применением различных приемов рафинирования из штейна получают целевой металл (например, конвертированием никелевого штейна получают файнштейн, в котором содержится до 207о металлического никеля). [c.39] В качестве сульфидирующих агентов могут использоваться сернистое и двусернистое железо, гипс, а в качестве сульфидизато-роБ — сероводород, сера и др. [c.39] Процессы сульфидирования окислов металлов интенсифицируются в присутствии восстановителя, который способствует началу образования сульфидов п повышает их выход. Обычно в качестве восстановителя применяют каменноугольный кокс с содержанием золы 16—17%, размером частиц более 25 мм (количество частиц размером менее 25 мм должно быть не более 5—6% ). Мелкие фракции кокса-восстановителя могут быть использованы при агломерации и брикетировании руд и таким путем введены в процесс. [c.39] Большие потенциальные запасы нефтяных сернистых и высокосернистых коксов вызвали интерес к исследованиям по замене восстановителя угольного происхождения на нефтяной. [c.39] Все эти направления и другие, которые будут выявлены в ходе исследований, требуют разработки специальных методов повышения содержания серы в нефтяных коксах, окускования и брикетирования мелочи, исследования реакционной способности нефтяных коксов и способов ее регулирования, повышения механической прочности и др. Поскольку рассмотрение всех возможных способов использования высокосернистых коксов в пирометаллургических процессах и химической промышленности не входит в задачу этой работы, вкратце остановимся только на двух из них. [c.41] Восстановление начинается медленно, но быстро ускоряется. Образование сульфида натрия вызывает снижение температуры плавления плава. На первой стадии, когда процесс идет между твердыми фазами, скорость реакции мала. Оптимальные условия процесса создаются при появлении жидкой фазы, смачивающей частицы кокса. По мере появления СО восстановление значительно ускоряется. [c.41] Наряду с целевыми реакциями могут протекать побочные процессы, сопровождающиеся образованием соды и тиосульфата. В результате этого концентрация сульфида натрия в плаве может существенно снижаться, и для его получения в чистом виде потребуется гидрометаллургическая очистка (горячее выщелачивание плава). [c.41] Повышенная реакционная способность нефтяного кокса позволяет поддерживать температуру в реакционной зоне на 100—150 °С ниже, чем при использовании других восстановителей (рис. 7), что согласуется с данными работы [265]. [c.42] Из всех искусственно получаемых солей сероводородной кислоты технический сульфид натрия (не менее 63—65%)-ной чистоты) нашел наибольшее применение. Его используют как восстановитель для органических иитросоединений, при дублении кож, в флотационных процессах, в частности при флотации цинковой обманки и руд, содержащих железо, цинк и свинец. В химической промышленности ЫагЗ является полупродуктом для получения ЫагСОз и NaOH. [c.42] Углеродистые материалы, в том числе нефтяные коксы, могут быть использованы ири шахтной плавке окисленных никелевых и медных руд, кобальт- и медьсодержащих шлаков и др. Поскольку все эти виды плавок имеют много общего, ниже рассматривается в качестве примера только плавка окисленных никелевых руд [59]. [c.42] Руду обрабатывают в шахтной печи в присутствии гипса (сульфидирующий агент), известняка (флюсующий агент) и кокса (восстановитель). При отсутствии сульфидирующего агента получаются тугоплавкие соединения (сплавы), дальнейшая обработка которых значительно более сложна и трудоемка, чем переработка штейна. [c.43] Обычно из никелевых окислительных руд,-содержащих 1,0% никеля и даже менее, получают никелевый штейн с 14—17% никеля. Окись кальция выпадает в шлак, увлекая за собой до 0,17% никеля и другие компоненты, а избыток серы испаряется. Расход при плавке сырья и реагентов в расчете на руду составляет (в %)) кокса 20—35, гипса 8—12, известняка до 30 и больше. [c.43] Расход гипса (или пирита) и других реагентов зависит в основном от полноты контакта реагирующих веществ. Простейшие подсчеты показывают, что при полной замене серы гипса (необходимой для сульфидирования) серой нефтяного кокса ее должно содержаться в ВОС 7—10%. Кроме того, необходимо, чтобы сера выделялась из нефтяного кокса в интервале температур, при котором достигаются лучшие условия сульфидирования. Принципиально возможно получение ВОС и с большим содержанием серы, чем это требуется при полной замене им неорганического сульфидизатора. Прочность сероорганических соединений в ВОС можно регулировать добавкой в сырье коксования смеси различных реагентов. Процессы сульфуризации нефтяных коксов исследованы в работах [3, б, 168, 172] и предлагаются для внедрения. [c.43] Углеграфитовые материалы и изделия занимают важное место,, поскольку они обладают высокими теплопроводными свойствами, инертностью к действию большинства агрессивных сред, малой чувствительностью к резким изменениям температур, способностью не смачиваться расплавленными металлами и другими свойствами. Кроме того, эти материалы легко обрабатываются обычными режущими инструментами и для создания габаритной поверхностн нужного качества требуется меньше трудовых затрат. Существенный недостаток изделий из углеграфитовых материалов — высокая пористость (до 30% и более), обусловливающая малую герметичность конструкций, устраняется дополнительной обработкой их внутренней новерхности разл11чными реагентами (углеводородными газами и парами, фурановыми соединениями, металлами и др.) или применением для этой цели специальной технологии (получение целлюлозного , стекловидного , волокнистого углерода). [c.44] В настоящее время углеграфитовые материалы применяют для сооружения и футеровки химической аппаратуры и оборудования,, в том числе атомных реакторов. Из них изготавливают ответственные детали машин, трубы, насосы, теплообменники, холодильники,, абсорберы, конденсаторы, лабораторное оборудование и др. Поскольку чистый углерод имеет небольшое эффективное сечение захвата нейтронов (3,5 Мб), он используется в качестве замедлителя нейтронов в атомных реакторах. [c.44] По данным отечественных и зарубежных исследователей [40, 236, 247], ядерный графит должен иметь плотность 1,65— 1,75 г/см , эффективное сечеиие, характеризующее способность захватывать электроны, не более 4 Мб и низкую степень коррозии при взаимодействии с СОг- Особо высокие требования предъявляют к чистоте графита. Наиболее вредными элементами являются бор, ванадий, редкоземельные элементы и др. Эти примеси определялись в указанных работах специальными методами фотоколориметрии или пламенной спектрометрии. [c.44] Фирма Пещине (Франция) изготовила в 1963 г. 19 тыс. т ядерного графита из нефтяного кокса и каменноугольной смолы. Аналогичные виды сырья используются для этой цели и в других, странах. Содержание бора в нефтяных коксах невелико в графит он переходит в основном из каменноугольной смолы (до 80% содержания его в графите). В соответствии с патентом США [130], для удаления бора графит обрабатывают фторсодержащими соединениями дихлордифторметаном (ССЬРг), четырехфтористым углеродом (Ср4) и др. Эффективная очистка от бора [72] достигается обработкой графитированных материалов смесью хлора и фтористого водорода ири 2000 °С в течение 3 ч. Кроме того, в этих условиях степень удаления ванадия при предварительной пропитке 5%-ным раствором хлористого аммония повыщается с 90 до 96,6%. Количество ванадия в этом случае снижается с 320 до 5 млн , в то время как без обработки раствором хлористого аммония — только до 32 млн- . Тщательный отбор сырья и контроль на всех стадиях технологической цепочки. позволили английским специалистам уменьшить эффективное сечение захвата графита с 4,8 до 4,0 Мб. Снижение значения этого показателя до предельного (3,5 Мб) весьма сложно и по некоторым данным экономически не оправдано. [c.45] Поскольку во всех странах уделяется большое внимание развитию атомной энергетики, в ближайшее десятилетие следует ожидать быстрого увеличения темпов строительства атомных реакторов, для футеровки каждого из которых требуется около 1500— 2000 т графита [230]. Это, в свою очередь, потребует получения в увеличивающихся масштабах специальных сортов нефтяного кокса и связующих веществ, удовлетворяющих условиям работы атомных реакторов. [c.45] Для улучшения физико-механических свойств углеграфитовых материалов, используемых для изготовления машин и аппаратов и их деталей, работающих в агрессивных средах, их пропитывают кпслото- и щелочестойкими материалами. [c.45] Вернуться к основной статье