Программа дисциплины (Syllabus) PGA 3302 - Производство глинозема и алюминия (стр. 10 )

Охлаждение пульпы при декомпозиции. Скруббер-охладитель представляет собой бак высотой примерно 30 м и диаметром 7 м. Алюминатный раствор вводится в верхнюю часть аппарата и с помощью брызгал равномерно распределяется по всему сечению. Охлаждается раствор воздухом, который вентилятором подается в нижнюю часть скруббера и движется навстречу раствору. Для улавливания капель раствора, уносимых воздухом в вытяжную трубу, верхняя часть скруббера за
полнена деревянной хордовой насадкой.

В пластинчатых теплообменниках (рисунок 16) тепло охлаждающего алюминатного раствора используется для подогрева маточного раствора перед его упариванием, для чего в них осуществлен непосредственно теплообмен между алюминатным и маточным растворами через металлические прямоугольные пластины. Пластинчатые теплообменники изготовляются с поверхностью теплообмена до 400 м2. Теплообменник состоит из набора тонких стальных пластин, имеющих гофрированную поверхность. Пластины сжимаются между неподвижной и подвижной плитами гидравлическим домкратом. Положение их фиксируется с помощью гаек и стяжных шпилек, которые жестко закреплены на станине.

Пластины образуют две системы межпластинных каналов (горячих и холодных), по которым движутся алюминатный и маточный растворы. Алюминатный раствор поступает в продольный коллектор, из которого распределяется по горячим каналам и собирается в противоположный коллектор, из которого выводится. Маточный
раствор совершает такой же путь по своим коллекторам и холодным каналам. Алюминатный и маточный растворы движутся в аппарате противотоком.

Рисунок 16 – Схема пластинчатого теплообменника:

1 – подвижная плита; 2 – пластины; 3 – неподвижная плита; МР – маточный раствор;  АР – алюминатный раствор

Необходимая герметичность теплообменника обеспечивается резиновыми прокладками, которыми снабжаются пластины. Пластинчатые теплообменники компактны, имеют высокий коэффициент теплопередачи. Возможность разборки пластинчатого теплообменника позволяет по мере необходимости очистить его поверхность с обеих сторон, когда на поверхности теплообменника образуются осадки, ухудшающие теплопередачу.

Охлаждение в вакуум-охладительной установке основано на понижении температуры кипения раствора с понижением давления. В вакуум-охладительном аппарате (самоиспарителе) поддерживается давление значительно ниже атмосферного; поэтому раствор, поступающий в него, вскипает. Образующийся при самоиспарении пар используется для нагрева маточного раствора. Для более целесообразного использования тепла алюминатного раствора его самоиспарение ведут в несколько ступеней. Конечная температура раствора определяется величиной вакуума в последнем самоиспарителе установки.

На рисунке 17 показана схема такой установки, состоящая из трех циркуляционных самоиспарителей и трех трубчатых теплообменников (подогревателей). Каждый самоиспаритель представляет собой цилиндрический сосуд со сферической крышкой и коническим дном. Примерные размеры сосуда – высота 14 м, диаметр 3,4 м. Для циркуляции раствора служит циркуляционная труба, соединяющая днище сосуда с нижней частью корпуса. В крышке самоиспарителя имеется
штуцер для соединения с паровым трубопроводом. Подлежащий охлаждению алюминатный раствор поступает в циркуляционную трубу первого самоиспарителя, в которой по мере снижения гидростатического давления происходит кипение раствора, а в широкой части аппарата образовавшийся пар отделяется от раствора. Вторая и третья ступени самоиспарения происходят соответственно во втором и третьем самоиспарителях, после чего охлажденный раствор поступает на декомпозицию. Пар самоиспарення поступает в кожухотрубные теплообменники (подогреватели), в которых подогревается маточный раствор.

Рисунок 17 – Cхeмa вакуум-охладительной установки:

1 – самоиспарители циркуляционные; 2 – трубчатые теплообменники; 3 – барометрический конденсатор; 4 – вакуум-насос; 5 – гидравлический затвop

Из третьего самоиспарителя для создания необходимого вакуума в системе часть пара самоиспарения отводится в барометрический конденсатор. Для этого же служит вакуум-насос.

Примерные технологические показатели работы вакуум-охладительной установки: начальная температура алюминатного раствора 95-100°С, конечная 60-65 °С, начальная температура маточного раствора 48-50°С, конечная 70—75°С, давление пара в 1-м самоиспарителе 0,05, во 2-м–0,03, в 3-м – 0,02 МПа.

Отделение гидроксида алюминия от маточного раствора

Аппаратурно-технологическая схема. Для отделения гидроксида алюминия (гидрата) от маточного раствора на ряде заводов применяли схему сгущения и методической промывки в системе сгустителей чашевого типа, аналогичную схеме сгущения и промывки красного шлама. Однако сравнительно крупные
размеры частиц и хорошая фильтруемость гидроксида алюминия позволяют применять для его отделения от маточного раствора и промывки более простые аппараты –гидросепараторы, а также фильтры.

На рисунке 18 показана примерная схема отделения гидроксида алюминия от маточного раствора. Пульпа из хвостового декомпозера поступает в гидросепаратор 1, где происходит сгущение более крупных частиц гидроксида. Слив гидросепараторов проходит повторное сгущение в сгустиСгущенный гидроксид из конусов гидросепаратора и сгустителя фильтруется на барабанных фильтрах 3. Затравочный гидроксид фильтруется в одну стадию, после чего смешивается с охлажденным алюминатным раствором и возвращается на декомпозицию. Продукционный гидроксид после основной фильтрации подвергается двукратной методической промывке на двух барабанных вакуум-фильтрах с промежуточной репульпацией. Перед первой промывкой осадок гидроксида репульпируется фильтратом второй промывки, а перед второй промывкой – горячей водой. Фильтрат основной фильтрации продукционного гидроксида, а также фильтрат с фильтров затравочного гидроксида направляются в сгуститель для дополнительного осветления.

Рисунок 18 –  Схема сгущения и промывки гидроксида алюминия:

1 – гидросепаратор; 2 – сгуститель; 3 – вакуум-фильтры; 4 – репульпаторы; 5 – мешалка для сбора фильтрата

Слив сгустителя (маточный раствор) содержит 2-3 г/л взвешенных частиц гидроксида алюминия. Для отделения этих частиц он обычно фильтруется на листовых фильтрах (контрольная фильтрация), после чего направляется на выпарку. Фильтрат первой промывки после контрольной фильтрации также направляется на выпарку или на разбавление автоклавной пульпы. В рассмотренной схеме полученный при декомпозиции гидроксид алюминия проходит предварительную классификацию в гидросепараторах. Часть нижнего продукта гидросепараторов (крупная фракция) используется в качестве продукционного гидроксида. Остальная часть крупной фракции, а также вся мелкая фракция (верхний продукт гидросепараторов) после сгущения и промывки возвращаются на декомпозицию в качестве затравки. Предварительная классификация позволяет улучшить качество получаемого глинозема по крупности и использовать в качестве затравки более мелкий гидроксид алюминия, обладающий большей удельной поверхностью. Классификация гидроксида обязательна при получении глинозема песчаного типа и проводится в гидросепараторах в две или более стадий.

Оборудование для отделения гидроксида алюминия от маточного раствора.

Сгустители. Для сгущения гидроксида алюминия применяют одно-, двух - и трехкамерные сгустители специального типа, предназначенные для отделения сильно уплотняющихся взвесей. В отличие от сгустителей красного шлама они характеризуются большим уклоном днищ и диафрагм (20°), а также более высокой скоростью вращения гребкового вала (30 об/ч). Скорость слива в сгустителях, работающих совместно с гидросепараторами, составляет 0,25—0,4 м3/ч на 1 м2 площади cлива.

Гидросепаратор (риcунок 19) представляет собой бак с коническим дном. В верхней части аппарат имеет успокоительный стакан, куда подается исходная пульпа, и желоб для слива; в нижней части – устройство для выгрузки сгущенного гидроксида. Принцип работы гидросепаратора тот же, что и сгустителя, но скорость подачи пульпы в гидросепаратор регулируется таким образом, что успевают оседать только крупные частицы гидроксида, а более мелкие уходят с маточным раствором в слив.

В огличие от сгустителя гидросепаратор не имеет перегребающего устройства, а осаждающийся гидроксид перемещается и нижнюю часть конуса под действием собственного веса, для чего наклон образующих конуса достаточно большой (70є). 

  Питание

Рисунок 19 – Гидросепаратор:

1 — успокоительный стакан 2 — желоб для слива; 3 - устройство для выгрузки гидроксида алюминия

Размеры гидросепараторов: диаметр (D) 6-10 м, общая высота (1,7 – 1,9) D, высота цилиндрической части(0,3 – 0,5) D. Скорость слива в гидросепараторе 1,5-3 м3/ч на 1 м2 площади слива.

Барабанный вакуум-фильтр (рисунок 20). Горизонтальный барабан 4 опирается цапфами на подшипники 3. Нижняя часть барабана погружена в корыто 5, куда поступает фильтруемая пульпа.

Для поддержания по взмученном состоянии пульпа в корыте перемешивается мешалкой или сжатым воздухом, который 'подается под давлением 0,12—0,13 МПа через трубку с отверстиями. Барабан радиальными перегородками разделен на несколько ячеек, каждая из которых покрыта металлической сеткой. Поверх сетки
барабан обтянут фильтрующей тканью или тонкой металлической сеткой. Барабан приводится во вращение от электродвигателя через редуктор 2.

С помощью распределительной головки 1 ячейки барабана при его вращении последовательно соединяются с линией вакуума и с линией сжатого воздуха. Каждая ячейка при вращении барабана проходит зону фильтрации (в корыте), просушки, промывки, отдувки. В зоне фильтрации под влиянием вакуума внутри барабана жидкая фаза пульпы (фильтрат) проходит через фильтровальную ткань, а гидроксид алюминия задерживается на ее поверхности. Далее осадок гидроксида просушивается воздухом, который через него просасывается. Для промывки осадка через него
просасывается вода, которая подается на барабан брызгалами.