Программа дисциплины (Syllabus) PGA 3302 - Производство глинозема и алюминия (стр. 15 )

Алюминатный раствор спекательной ветви загрязнен кремнеземом, поэтому направляется на обескремнивание. Так как для разложения раствора применяется декомпозиция, то глубокого обескремнивания не требуется. Необходимый кремневый модуль раствора (250—300) достигается при одностадийном обескремнивании в автоклавах или при атмосферном давлении в мешалках.

Сода и органические примеси выводятся из процесса при упаривании маточного раствора. В случае необходимости вывода из процесса сульфата натрия алюминатный раствор байеровской и спекательной ветвей перерабатывают раздельно, и сульфат натрия выделяют при упаривании маточного раствора спекательной ветви. Возможно также последовательное выделение сульфата натрия и соды из смеси растворов байеровской и спекательной ветвей.

Последовательная схема в пашен стране успешно применяется для переработки североказахстанских бокситов.

Трубчатый выщелачиватель (рис. 78) представляет собой противоточный аппарат непрерывного действия. Он состоит из наклонно установленного вращающегося барабана (корпуса), к внутренней его поверхности приварена спираль. На корпус насажены бандажи, которыми он опирается на опорные ролики. Барабан приводится во вращение от электропривода через подвенцовую шестерню и зубчатый венец. Спек по течке подается в нижний конец барабана и спиралью перемещается к верхнему концу. Навстречу спеку самотеком движется растворитель, который проходит через отверстия спирали, а часть его переливается через витки спирали. Пройдя выщелачиватель, растворитель превращается в алюминатный раствор (насыщается алюминатом натрия), который непрерывно отбирается с нижнего конца корпуса.

Шлам также непрерывно выгружается из аппарата кольцевым элеватором, установленным в верхнем конце корпуса. Между витками спирали расположены полки, устраняющие скольжение спека и улучшающие его контакт с растворителем.

Нижний конец барабана закрыт плоской стенкой и входит в неподвижную загрузочную головку (на схеме не показана).
В центре плоской стенки имеется отверстие, через которое сливается алюминатный раствор. В верхнем конце барабана размещен элеватор. В кольцевом пространстве элеватора имеются перфорированные лопатки, которые при вращении барабана поднимают шлам и сбрасывают в разгрузочную течку. Для поддержания
нормального температурного режима выщелачивания предусмотрена подача охлаждающей виды на наружную поверхность барабана.

Производительность трубчатого выщелачивателя длиной 36 м н диаметром 3,6 м с двухзаходной спиралью составляет 80—90 т/чспека, скорость вращения 0,3—0,5 об/мин.

Трубчатые выщелачиватели имеют высокую производительность; процесс выщелачивания в них протекает непрерывно н может быть автоматизирован. Основной недостаток трубчатых выщелачнвателен—вынос из аппарата значительных количеств взвешенных частиц шлама, что вызывает необходимость в специальной операции отделения твердой фазы от раствора и связано с дополнительными потерями Al2O3 и Na2O вследствие вторичных
реакций.

При эксплуатации трубчатого выщелачивателя контролируют и регистрируют расход спека, его химический и гранулометрический состав, расход маточного раствора на подщелачивание, концентрацию н каустический модуль алюминатного раствора, содержание твердого в алюминатном растворе, температуру алюминатного раствора, промводы и маточного раствора.

Большое влияние на показатели выщелачивания оказывает качество спека. При увеличении в спеке количества крупной фракции (+8 мм) извлечение Al2O3 и Na2O снижается; при повышенном содержании мелкой фракции (—1 мм) возрастает вынос твердой фазы из спека, что также приводит к снижению извлечения Al2O3 и Na2O из-за роста вторичных потерь. Особенно велик вынос твердой фазы при выщелачивании недостаточно обожженного
материала (недопека). Кроме того, при выщелачнваннн недопекапроисходит быстрое зарастание спиралей шламом, что приводит к снижению производительности трубчатого выщелачивателя. Интенсивное зарастание наблюдается также при частых остановках выщелачивателя. Поэтому при остановке выщелачивателя после прекращения подачи спека вращение барабана следует продолжать до полной выгрузки шлама.

Рекомендуемая литература: [6], 72-75 стр.

Тема 8. Комплексная переработка нефелиновых руд и концентратов на глинозем, содопродукты и цемент способом спекания.

Общая схема переработки нефелинов. Подготовка шихты к спеканию. Спекание известняково-нефелиновой шихты. Выщелачивание спека. Отделение и промывка шлама. Обескремнивание и разложение алюминатного раствора. Переработка содопоташных растворов.

       

       По сравнению с бокситом нефелиновые руды и концентраты характеризуются небольшим содержанием Al2O3 (до 30%) при высоком содержании кремнезема (более 40%).

       Комплексная переработка нефелинового сырья позволяет рационально использовать его составляющие и получить глинозем, соду, поташ и цемент.

       На рисунке 1 показана технологическая схема комплексной переработки нефелинового концентрата способом спекания.

               Рисунок 1- Комплексная переработка нефелинового концентрата  способом спекания 

       

       Нефелиновый концентрат поступает в виде тонкого порошка, поэтому дробление его не требуется.

       Для размола известково-нефелиновой шихты применяют однокамерные и двухкамерные трубные мельницы. Известняк сначала размалывают отдельно в известняковых мельницах, затем известняковую пульпу смешивают с нефелиновым концентратом и подают в мельницы домола. Туда же поступает белый шлам после обескремнивания и крепкая промышленная вода от промывки гидроокиси в среде концентраций и происходит размол.

       Из мельниц домола шихта поступает в систему усреднения, состоящую с нескольких последовательно соединенных аэролифтами бассейнов, затем в сборные или коррекционные бассейны.

       1.1 Спекание шихты

Поступающая на спекание шихта должна отвечать следующим требованиям: влажность (28-30%), щелочной модуль шихты 1,кальциевый модуль 2, щелочной модуль-.

       При спекании шихты происходит разложение нефелина и образование алюминатов Na, K и двух кальциевого силиката:

        (Na, K)2O∙Al2O3∙2SiO2+4CaCO3=(Na, K)2O∙Al2O3+2(2CaO∙SiO2)+4CO2

       Достаточно полное разложение нефелина происходит при температуре около 1300оС. Но при этой температуре шихта частично оплавляется, пониженная температура спекания не обеспечивает достаточно полного разложения нефелита. 

       Во избежание образования кастылей в печи необходимо строго соблюдать технологический режим.

       Для спекания шихты применяют трубчатые вращающиеся печи длиной 60-185

метров, Ш3-5 метров.

       В зоне  сушки установлена цепная завеса в виде цепных гирлянд и свободно висящих цепей, она необходима для увеличения поверхности теплообмена между топливными газами и шихтой, для предотвращения образования костылей, «в мокрой» части цепной завесы улавливаются частицы пыли. Схема очистки отходящих газов состоит из пылевой камеры, групповых циклонов и сухих электрофильтров. Газы, используемые для карбонизации, проходят дополнительную очистку в скрубберах и мокрых электрофильтрах. Уловленная пыль возвращается в печь.

       Из печи спек пересыпается в холодильник. Применяют барабанные или колосниковые холодильники. Охлажденный спек поступает на дробление. Нагретый до 500-700оС воздух из холодильника через соединительную шахту поступает в печь, где используется для сжигания топлива.

       Работа печи спекания длиной 185 метров Ш5 метров,(угол наклона 3%, скорость вращения 0,8-1,6 об/мин.) характеризуется следующими показателями: производительность по спеку-100т/ч, расход условного топлива 170 кг. На 1 тонну спека, температура отходящих газов215-240оС. Примерный состав нефелинового спека: 15,5% Al2O3; 45% CаО,24,5%SiO2, 2,1%Fe2O3; 9, 3% R2O.

       1.2 Выщелачивание спека и отделение раствора от шлама

       Спек, выщелачивают оборотным содощелочным раствором. Алюминат калия переходит в раствор также легко, как и алюминат натрия. Нежелательным при выщелачивании является разложение некоторого количества 2-х кальциевого силиката, приводящее к вторичным потерям глинозема и щелочи и загрязнению алюминатного раствора кремноземом, поэтому выщелачивание, отделение и промывку красного шлама ведут в таких условиях, при которых протекание вторичных реакций будет минимальным, т. е. быстрым проведением операций, исключающих длительный контакт шлама с раствором. 

       Агитационный способ. Выщелачивание спека совмещено с размолом его в шаровых и стержневых мельницах.

       Размол происходит в среде оборотного раствора: содощелочной раствор из отделения карбонизации с промышленной водой от промывки нефелинового шлама.

Условия выщелачивания спека: температура оборотного 55-60%; концентрация Al2O3 в алюминатном растворе 85г/л; каустический модуль раствора 1,4-1,5.

       Для отделения  алюминатного раствора  от  нефелинового  шлама  и  для 

промывки  шлама  был  разработан  аппарат  фильтр -  сгуститель  (рисунок 2).

       Рисунок 2-Фильтр сгуститель

  1-патроны

        2-чан

        3-мешалки

        4-опорные лапы

        5-распределительная  головка