Программа дисциплины (Syllabus) PGA 3302 - Производство глинозема и алюминия (стр. 11 )

Осадок с барабана разгружасгся (снимается) ножом, установленным на продольной стенке корыта. При переходе ячеек барабана в зону разгрузки они oтключаются от линии вакуума и присоединяются к линии сжатого воздуха, что необходимо для отдувки осадка и прочистки пор фильтровальной ткани.

Рисунок 20 – Барабанный вакуум-фильтр:

1—распределительная головка; 2—редуктор; 3 – подшипник; 4 – барабан; 5 – корыто.

Для фильтрации и промывки гидроксида алюминия применяются барабанные вакуум фильтры с фильтрующей поверхностью от 10 до 80 м2. Фильтр с поверхностью фильтрации 40м2 (БОУ-40) имеет барабан диаметром 3 м и длиной 4,4 м. Скорость вращения барабана можно изменять от 0,09 до 1,3 об/мин.

Дисковый фильтр (рисунок 21). На горизонтально расположенном валу 1 закреплены диски 2, которые частично погружены в корыто 3 с фильтруемой пульпой. Каждый диск состоит из двенадцати разобщенных секторов, обтянутых фильтровальной тканью.

Внутренние полости секторов соединены с двенадцатью каналами, выполненными внутри вала. К торцам вала прижаты распределительные головки 6, которые состоят из камер, соединенных с линиями вакуума и сжатого воздуха.

Для поддержания твердой фазы фильтруемой пульпы во взвешенном состоянии в корыте под дисками установлена мешалка. Постоянный уровень пульпы в корыте поддерживается с помощью переливного желоба. Вал с дисками приводится во вращение от привода 5. При вращении секторы дисков последовательно соединяются через камеры распределительных головок с линиями вакуума и сжатого воздуха, проходя зоны фильтрации, сушки и отдувки осадка. Промывка осадка на дисковом фильтре не предусмотрена.

Применяются дисковые фильтры с поверхностью фильтрации 100—250 м2 Дисковый фильтр с фильтрующей поверхностью 100 м2 имеет двенадцать дисков диаметром 2,5 м. Скорость вращения дисков 0,22—0,98 об/мин.

Рисунок 21 – Дисковый фильтр:

1—вал; 2—диски; 3—корыто; 4—нож; 5 - привод; 6 — распределительная головка.

Барометрический конденсатор представляет собой цилиндрический сосуд, внутри которого расположены горизонтальные полки с отверстиями. Паровоздушная смесь поступает в конденсатор снизу и движется вверх навстречу охлаждающей воде, которая стекает по полкам. Пары при этом конденсируются, образующийся
конденсат вместе с охлаждающей водой выводится из конденсатора. Воздух отсасывается из конденсатора сверху, проходит через ловушку, где улавливаются капли увлеченной жидкости, и выбрасывается в атмосферу. Между ресивером и конденсатором также установлена ловушка, которая необходима для улавливания капель фильтрата, увлеченных паровоздушнои смесью. Чтобы из конденсатора охлаждающая вода удалялась самотеком по барометрической трубе, должно, выполняться неравенство. Р1+Р2> Р, где Р1 – остаточное давление в барометрическом конденсаторе; Р2 – давление столба воды в барометрической трубе; Р – атмосферное давление. Поэтому конденсаторы следует располагать на барометрической высоте, т. е. на высоте не менее 10,3 м.

Выпарка маточных растворов.

Назначение выпарки. Концентрация получаемого при декомпозиции маточного раствора обычно значительно ниже необходимой для выщелачивания боксита. Для удаления избыточной воды и повышения концентрации маточного раствора его упаривают. Следовательно, вывод избыточной воды из процесса и является основным назначением выпарки. Одновременно при выпарке происходит очистка раствора от соды, сульфатов, органических веществ и других примесей. Сода образуется в основном в результате декаустификации щелочи карбонатами, присутствующими в боксите и извести, а также поглощения алюминатно-щелочным раствором углекислого газа из воздуха. Сода имеет ограниченную растворимость в алюминатно-щелочных растворах и при упаривании раствора она кристаллизуется в виде Nа2СО3∙H2O. Растворимость соды резко снижается с повышением концентрации pacтворов. Так, для раствора, содержащего Na2Ooбщ 300 г/л, растворимость соды составляет около 8% от Na2Ooбщ. В пpоизвoдcтвенных растворах растворимость соды выше на 1,5—2%, чем в синтетических такой же концентрации, так как производственные растворы содержат органические примеси, способствующие образованию пересыщенных содой растворов. Органические примеси поступают в процесс в основном с бокситом. Часть органических веществ выводится из процесса с красным шламом и при кальцинации глинозема, большая же часть их удаляется при выпарке, так как увлекается из раствора с кристаллами соды.

Основы процесса выпаривания. При выпаривании маточного раствора часть растворителя (воды) превращается в пар. Температура кипения маточного раствора, как и любого другого, выше температуры кипения воды. Разность между температурой кипения раствора и температурой кипения воды при том же давлении называют температурной депрессией. Величина этой депрессии зависит от природы растворенного вещества, концентрации раствора и давления, при котором происходит его кипение. С повышением концентрации температурная депрессия возрастает; для раствора, содержащего Na2Oобщ 300 г/л, она достигает 15—20°С. Таким образом, температура кипения такого раствора при атмосферном давлении равна 115—120 °С. Температура же образующегося пара практически равна температуре кипения воды, т. е. 100 °С. В выпарном аппарате, как и в рассмотренном выше подогревателе, тепло раствору передается через стенки греющих трубок. Греющий пар поступает в межтрубное пространство, где конденсируется. Выделяющееся при этом тепло передается кипящему раствору, который движется по трубкам. Образующийся при кипении раствора пар называется вторичным или соковым.

Для выпаривания может быть применен один аппарат или выпарная установка (батарея), состоящая из нескольких последовательно соединенных аппаратов, которые называют корпусами. Расход греющего пара с учетом всех пoтерь при однократном выпаривании при атмосферном давлении составляет примерно 1,1 кг
на 1 кг выпаренной воды. С применением многокорпусных установок расход пара значительно сокращается, так как в такой установке пар используется многократно: вторичный пар, образующийся при кипении раствора в одном корпусе, используется в качестве греющего в другом. Но для многократного использования пара необходимо, чтобы в последующем корпусе раствор кипел при более низкой температуре, чем в предыдущем. Это достигается уменьшением давления от первого корпуса к последнему, благодаря чему между температурой греющего пара и температурой кипения раствора в каждом корпусе существует некоторая разность. Кратность использования пара прямо пропорциональна числу корпусов. Однако применение выпарных установок, имеющих больше 4—6 корпусов, обычно нецелесообразно, так как вследствие уменьшения полезной разности температур уменьшается производительность выпарных аппаратов.  Для обогрева первого корпуса обычно используют пар давлением 0,5—0,6 МПа. При давлении греющего пара 0,5 МПа (t==150°С) и разрежении в последнем корпусе 0,08 МПа (t==60°С) полный температурный перепад выпарной установки равен 90°С.

Температура поступающего в корпус раствора должна быть равна или выше температуры его кипения в этом корпусе. Если же она ниже, то выпарной аппарат работает не только как испаритель, но и как подогреватель, отчего производительность выпарного аппарата снижается. Для нагрева раствора до температуры кипения устанавливают подогреватели, где в качестве греющего используют часть вторичного пара, отбираемого из корпусов.

Аппаратурно-технологические схемы выпарки. Для выпаривания маточных растворов получили применение выпарные установки, работающие под разрежением. В последних корпусах таких установок раствор кипит под давлением ниже атмосферного (под вакуумом). Основное преимущество установки такого типа перед установками, работающими под давлением – возможность создания относительно большой полезной разности температур, а значит, и возможность многократного выпаривания при невысоком давлении пара, поступающего в первый корпус. Обычно маточный раствор упаривают до определенной концентрации на одной выпарной установке. Реже его упаривают в две стадии, в двух выпарных установках. В последнем случае слабый раствор сначала упаривают в многокорпусной выпарной батарее до так называемых средних щелоков. Упаривание в этой батарее идет почти без выделения твердой фазы, чем достигается высокий коэффициент использования батареи. В батареях первой стадии упаривается 85-90% воды, подлежащей упариванию на выпарной станции. Дальнейшее концентрирование раствора может быть осуществлено в самоиспарителях: из первого корпуса противоточной выпарной батареи упаренный раствор поступает в последовательно соединенные самоиспарители, где происходит самоиспарение раствора и его концентрирование с выделением соды.  В зависимости от направления движения пара и раствора различают выпарные установки прямоточные, противоточные и смешанного типа. В прямоточной батарее (рисунок 22,а) как исходный раствор, так и греющий пар поступают в первый корпус. Давление в батарее понижается от первого корпуса к последнему. Соответственно давлению снижается и температура кипения раствора в корпусах, благодаря чему вторичный пар каждого предыдущего корпуса может
быть использован для обогрева следующего. Часть воды в прямоточной батарее выпаривается за счет самоиспарения раствора, которое происходит при переходе раствора из корпуса с более высоким давлением в корпус с более низким давлением. В противоточной батарее (рисунок 22,б) исходный раствор поступает в последний корпус, работающий под разрежением. Раствор из корпуса с меньшим давлением передается в корпус с большим давлением насосами. Применение противоточных батарей целесообразно для выпаривания вязких растворов с высокой температурной депрессией, так как при противотоке концентрированный раствор, имеющий большую вязкость и более высокую температурную депрессию, нагревается паром более высоких параметров. Кроме того, противоток создает условия, при которых скорость отложения алюмосиликата на греющих трубках наименьшая.