На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Участок сгущения и промывки красных шламов в однокамерных аппаратах глиноземного цеха

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 28.05.2012. Сдан: 2010. Страниц: 46. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Федеральное агентство по  образованию
ГОУ ВПО  «Уральский государственный технический  университет – УПИ  имени первого  Президента России Б.Н.Ельцина» 
 
 

                                                        Кафедра металлургии легких металлов
                                                              Оценка работы______________________
Члены комиссии_____________________
__________________________________ 
 
 

Участок сгущения и промывки красных шламов в  однокамерных аппаратах  глиноземного цеха. 
 
 

Курсовая  работа
Пояснительная записка  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Екатеринбург
2010 
 
 
 
 
 

     Содержание 

     Введение…………………………………………..…………………….3
     1.Получение глинозема………………………..……………………….6
     2.Состав  боксита………………………………………………………..7
     3.Подготовка боксита…………………………………………….…....9
     4.Общая схема процесса……………………………………………....11
     5.Цикл процесса Байера в системе Al2O3 —Na2O H2O  …………….16
     6.Описание процесса сгущение и промывки красного шлама в однокамерных аппаратах глиноземного цеха,,…………………………….18
     7.Теоретические основы сгущения…..…………,……………...........18
     8.Отделение алюминатного раствора от красного шлама..…………………...…………………………………………………..18
     9.Минералогический состав шлама……..………………..…………20
     10.Отделение и промывка красного шлама…………..…………….27
     10.1.Обслуживание сгустителей и промывателей..……….………..32
     10.2Факторы влияющие на сгущение…………..…..……………….34
     11.Материальный баланс…………………………………………….36
     12.Расчет количества основного оборудования …………………....83
     13.Заключение…………………………………………………………85
     14.Список  литературы……...………………………………………..86
 

     
     Введение
     Курсовая  работа посвящена основам производства глинозема из бокситов по параллельному варианту комбинированной схемы Байер - спекание, предназначена для рабочих и техников глиноземной промышленности, но может быть полезна и для инженерного персонала, не имеющего химико-технологической подготовки в области производства глинозема.
     В курсовой работе присутствует диаграммно-табличный метод изложения материала, позволяющий быстрее охватить все связи производства и линии процессов.
     С тем, чтобы не перегружать текст  формулами, приведены только самые  необходимые из них, позволяющие  производить расчеты, ограниченные потребностями производства. Для  более подробного ознакомления с  вопросами химии и физики процесса, следует обратиться к специальным  монографиям.
     В моей работе мы рассматриваем участок  сгущения и промывки красных шламов в однокамерных аппаратах глиноземного цеха.
     Уменьшение  концентрации и увеличение Ж:Т облегчает сгущение красного шлама. В мешалке разбавления, пульпа выдерживают в течение 2-4 часов и при этом происходит дальнейшее обескремнивание пульпы.
     2Na2SiO3+2NaAl(OH)4 - > Na2O *Al2O3*2SiO2*2H2O+4NaOHv
     В результате обескремнивание модуль пульпы изменяется от 150(100) до 300 единиц.
     В мешалку разбавления вводят флокулянт  для ускорения процесса осаждения  красного шлама. Разбавленную пульпу подают в сгуститель, где происходит отделение  красного шлама от раствора.
     В сгустителе верхний слив – это  алюминатный раствор, в виде песка  – красный шлам. Ж:Т=2,5:3,5.
     Для сгущения применяют однокамерные или  многокамерные сгустители. Красный  шлам из под конусов отправляется на промывку (5раз на противоточную). Промытый красный шлам разбавляют до Ж:Т=10:10,5 и отправляют по трубопроводам на шламовые поля. Шламовая пульпа отстаивается, и раствор переходит в подшламовую воду.
      
 

     
    Получение глинозема
     Глиноземом  получают из руды, содержащей горную породу - боксит. Бокситы имеют сложный  химико-минералогический состав. Ценность боксита в основном зависит от следующих факторов:
     1) от содержания кремнезема SiO2,
     2) от содержания окиси титана  TiO2,
     3) от сорта гидроокиси алюминия
     а.) гиббситовые, Al(OH)3
     б) гиббсит - бемитовые;
     в) бемитовые AlООН;
     г) бемит - диаспоровые;
     д) диаспоровые (перекристаллизованная AlООН);
     4) от содержания органических веществ,  замедляющих рост кристаллов  гидроокиси алюминия
     5) от геологического возраста бокситов
     6) от содержания карбонатов СаСО3 , MgСО3, FeСО3 для удаления которых NаОН
     7) от содержания серы, загрязняющей  глинозем и понижающей, тем самым,  качество алюминия;
     Чрезмерное  содержание любых других примесей также  является вредным и приводит к  повышению затрат на производство глинозема. 

 


    Состав  боксита
     В бокситы входит до 100 минералов в которых содержится более 40 химических элементов:
     1.Глинозём – основной минерал боксита
     по  осносному минералу бокситы делятся на  4 группы
     1.1 Корундовые (глинозём в виде корунда)
     1.2 Диаспордемитовые (AlOOH) самые трудно вскрываемые бокситы
     1.3 Гиббситовые (преобладает минерал гиббсит)  самые легко вскрываемые бокситы
      Смешанные бокситы (гиббситдемитовые)
     2.Диоксид кремния
     3.Железосодержащие минералы
     3.1 Карбонаты
     3.2 Силикаты
     3.3 В виде оксидов и гидроксидов
      Сульфиды и сульфаты
     4.Диоксид титана
     4.1 анатаз
     4.2 брукит
     4.3 рутил
     5.Углекислота
     5.1 доломит
     5.2 кальцид
     5.3 магнезит
     6.Органические вещества
     6.1 битумы
     6.2 гумины
     7.Минералы серы
     7.1 халькозин
     7.2 гипс
     8.Минералы фосфора
     8.1 апатит
     9.Минеральные щелочи
     9.1 NaOH
     9.2 KOH
     10.Малые примеси
     10.1 литий
     10.2 берилий
     10.3 ванадий
     10.4 хром
     10.5 кобальт
     10.6 никель
     10.7 цинк
     10.8 скандий
     10.9 галий 

     3. Подготовка боксита
     Подготовка  боксита в способе Байера включает в себя следующие основные операции: дробление боксита, его усреднение и измельчение. В зависимости  от необходимой степени измельчения  бокситов и их размалываемости на практике применяют различные схемы дробления и измельчения.
     Боксит, размер кусков которого до 500 мм, из железнодорожных  вагонов разгружают роторным вагоноопрокидывателем  в приемные бункера . Из бункеров боксит пластинчатым питателем подается па крупное дробление в молотковую дробилку , где дробится до крупности 100—150 мм. Среднее дробление боксита до крупности 40 мм осуществляется в конусной дробилке.
     Перед конусной дробилкой установлен грохот для отделения мелких кусков руды, не требующих дробления на второй стадии.
     После среднего дробления системой транспортеров  боксит подается для хранения и усреднения на оперативный склад .
     В способе Байера применяют мокрый размол боксита в шаровых мельницах, работающих совместно с гидроциклонами или механическими классификаторами. Размол ведут в среде оборотного щелочного раствора.
     Описание  одностадийного размола боксита  в шаровой мельнице, работающей в  замкнутом цикле с гидроциклонами. Из бункера , расположенного над мельницей , боксит пластинчатым питателем подается на ленточный весоизмеритель и далее в загрузочную течку мельницы. Сюда же поступает оборотный раствор, а также известь. Из мельницы размолотый боксит в виде пульпы поступает в мешалку , а из нее насосом перекачивается на классификацию в гидроциклоны. Пески гидроциклонов возвращаются в мельницу на доизмельчение, а слив направляется на выщелачивание.
     Описание  двустадийного размола боксита. Здесь мельница первой стадии размола  работает на боксите в открытом цикле  с классификацией размолотого материала  в гидроциклоне, а мельница второй стадии работает на песках в замкнутом цикле с гидроциклонами. Классификация пульпы после второй стадии размола проходит в две стадии в последовательно соединенных гидроциклонах. Неизбежные потерн щелочи в процессе компенсируются добавками свежего каустика.
     Пульпой называют смесь твердой и жидкой фаз, например в производстве глинозема—смесь размолотого боксита с оборотным щелочным раствором или смесь гидроксида алюминия со щелочным маточным раствором. Пульпа характеризуется химическим составом ее составляющих, отношением жидкой и твердой фаз по массе (ж : т) или содержанием твердого в одном литре пульпы
     При известном ж :т легко найти содержание твердого в 1 л. пульпы:
     b= 1000ртрж /[жт + рж)], т
     где bсодержание твердого в 1 л. пульпы, г; рт и pж—плотность соответственно твердой и жидкой фаз пульпы, г/см3.
     Для обеспечения лучших условий измельчения  боксита в пульпе, выходящей из мельницы, должно поддерживаться определенное ж:т. Поэтому расход оборотного раствора следует распределять таким образом, чтобы получать требуемое соотношение между жидкой и твердой фазами в мельницах Остаток оборотного раствора поступает в мешалку, из которой пульпа подается на классификацию. С помощью систем автоматического регулирования возможно автоматически поддерживать необходимое соотношение расходов боксита и оборотного раствора, поступающих на размол, а также соотношение расхода оборотного раствора на измельчение и классификацию.
     Необходимая степень измельчения зависит  от природы боксита и условий  его выщелачивания. Так, в измельченном североуральском боксите при принятом в настоящее время температурном режиме выщелачивания (240 °С) содержание фракции +150 мкм не должно превышать 2%, а содержание фракции —56 мкм должно быть не ниже 75%. Такое измельчение достигается при двустадийном размоле.Примерный режим измельчения- ж:т в мельницах 1-й стадии 1,2—1,8, в мельницах 2-й стадии 0,6—1,0; температура оборотного раствора около 100 °С, диаметр шаров, загружаемых в мельницу 1-й стадии 80— 120 мм, в мельницу 2-й стадии 40—60 мм. Для гвинейского боксита оптимальным является более грубый размол, который достигается при измельчении в одну стадию.
     Кроме боксита и щелочною раствора, в состав шихты при переработке бокситов, содержащих диаспор и бемит, входит добавка извести. Чистая известь состоит в основном из СаО и представляет собой кусковой материал белого цвета, малорастворимый в воде (0,13% при 20°С). Известь добавляют к бокситу либо в бункера мельниц в виде кускового материала, либо непосредственно в мельницы в виде известкового молока. Для получения известкового молока известь гасят большим количеством воды или оборотного раствора и размалывают в мельницах. При взаимодействии СаО с водой образуется гидроксид кальция Са(ОН)2. 

 

     
    Общая схема процесса
     Способ  Байера наиболее распространен в  мировой алюминиевой промышленности. Этим способом перерабатывают высококачественные бокситы с относительно невысоким  содержанием растворимого в щелочном растворе кремнезема. Байеровский боксит должен иметь высокий кремневый модуль (не менее 6—7) и не содержать больших количеств серы и двуокиси углерода, которые осложняют переработку боксита по этому способу. Примерная технологическая схема производства глинозема no способу Байера показана на рис. 1.
     Боксит, поступающий со склада, дробят, после  чего размалывают в среде концентрированного щелочного раствора. Этим раствором  боксит затем выщелачивают, чтобы  перевести оксид алюминия в раствор. Для более полного перевода оксида алюминия в раствор выщелачивание  часто ведут в присутствии  небольших количеств извести. Полученная в результате выщелачивания пульпа состоит из раствора алюмината натрия и нерастворимого остатка боксита  — красного шлама. Шлам отделяют от алюминатного раствора отстаиванием (сгущением), после чего промывают водой и  направляют в отвал, а промывные  воды используют для разбавления  пульпы.
     
       Рис. 1. Схема производства глинозема  по способу Байера 

     Алюминатный раствор для более полного  отделения от него частиц шлама фильтруют. Чистый алюминатный раствор поступает  на разложение (декомпозицию), которое  достигается длительным перемешиванием алюмннатного раствора со значительным количеством затравочного гндроксида алюминия. Полученная в результате декомпозиции пульпа состоит из выпавшего в осадок гидроксида алюминия и маточного щелочного раствора. Гидроксид алюминия отделяют от маточного раствора сгущением. Часть полученного гидроксида алюминия возвращают в виде затравки в следующие порции раствора, идущего на декомпозицию, остальной гидроксид после фильтрации и промывки 'прокаливают (кальцинируют) при высокой температуре. При прокаливании гидроксид алюминия обезвоживается и превращается и глинозем.
     Маточный  щелочной раствор упаривают, чтобы  повысить его концентрацию, и используют для выщелачивания новых порции боксита. Выпаривание маточного раствора может сопровождаться выделением в осадок некоторого количества соды. Выкристаллизовавшуюся соду отделяют от раствора, а чтобы снопа перевести в каустическую щелочь, обрабатывают известью (каустифицируют). 

 


Процесс Байера со спекательной ветвью (параллельно – комбинированная схема) 

Боксит  высокосортный                                                    Боксит низкосортный
                                                                                       
                                                             Сода кальцинированная            Известняк

                                             Сода оборотная
 

Оборотный                                                                                 Спекание
раствор 
 

                  Гидрохимическая                                                 Гидрохимическая
                  обработка боксита                                                  обработка спека
 

Упарка -                                                                  Красный шлам
отделение соды                                                                    
 
 
 

                        Алюминатный раствор                           Алюминатный раствор 


 Выкручивание  – промывка гидрата 
 
 

                                     Кальцинация
                    
 
 
 
 

Сущность комбинирования двух процессов заключается в  том, что щелочь, безвозвратно потерянная в гидрохимическом цикле (главная  ветвь), а также связанная в  карбонат, восполняется щелочью алюминатного раствора, полученного способом спекания (вспомогательная ветвь).
Особенности производственного  процесса :
    Потери щелочи в гидрохимическом цикле компенсируются кальцинированной содой, вводимой на спекание; каустическая сода не расходуется
    В гидрохимическом цикле отсутствует операция известковой каустификации оборотной соды
    Органические вещества выгорают в процессе спекания
    Производственный цикл спекательной ветви не замкнут, в нем отсутствуют операции главной ветви
    В случае необходимости  введения дополнительной щелочи на выщелачивание спека используется маточный раствор после выкручивания
    Образующаяся в процессе спекания сульфат натрия  проходит через гидрохимический цикл, в случае необходимости избыток сульфата можно вывести из цикла.
Основные предпосылки  экономически эффективного применения параллельно комбинированной схемы:
    Структура сырьевой базы : наличие высококремнистых бокситов при преобладании низкокремнистых бокситов.
    Достаточно большая мощность предприятия
    Преобладание производства кальцинированной соды и более низкая ее цена по сравнению с каустической.
 
 
 
 
 

     
    Цикл  процесса Байера в  системе Al2O3 —Na2O —H2O
     В основе способа Байера лежит химическая реакция Al(OH)3+NaOH ? NaA1(OH)4 .
     В условиях выщелачнвания равновесие этой реакции сдвинуто вправо, т. е. гидроксид алюминия из боксита 'переходит в раствор в виде алюмината натрия. В условиях декомпозиции равновесие сдвигается в обратную сторону, т. е. происходит гидролиз алюминатного раствора с выделением в осадок гидроксида алюминия.
     Затраченная при выщелачивании щелочь освобождается  при декомпозиции и возвращается в голову процесса—на выщелачивание  новых порций боксита. Таким образом, в способе Байера цикл по щелочи замкнут.
     Цикл  начинается с выщелачивания боксита  оборотным щелочным раствором. При  выщелачивании глинозем из боксита  переходит в раствор. Каустический модуль раствора при этом понижается.
     После выщелачивания раствор (пульпу) разбавляют. Разбавление конденсатом в зависимости  от способа нагрева пульпы может  начинаться еще в процессе выщелачивания. Далее следует разбавление пульпы промывными водами. При разбавлении  каустический модуль не изменяется. Раствор  температуру порядка 95—100°С; он практически стойкий.
     Смешение  алюминатного раствора с затравкой  ведет к изменению его каустического  модуля, так как вместе с затравкой  вносится некоторое количество маточного  раствора, имеющего высокий каустический модуль.
     При декомпозиции раствор охлаждается  до температуры порядка 50 ?С и оказывается в области пересыщенных глиноземом растворов. Пересыщенный раствор гидролитически разлагается, что сопровождается снижением концентрации глинозема в нем и повышением каустического модуля.
     Далее следует выпаривание маточного  раствора. При выпаривании концентрация раствора повышается, каустический же модуль остается постоянным После добавки свежей щелочи цикл заканчивается и начинается новый.
 


    Описание  процесса сгущения и промывки красного шлама в однокамерных аппаратах глиноземного цеха.
    Теоретические основы сгущения
    Отделение алюминатного раствора от красного шлама.
     Алюминатный раствор отделяют от красного шлама  обычно сгущением, которое основано на оседании твердых частиц пульпы в непрерывно действующих аппаратах, называемых сгустителями.
     Выгружаемый из сгустителей красный шлам содержит некоторое количество алюминатного раствора, поэтому его промывают  водой. Операция промывки сводится к смешению шлама с водой и последующему отделению полученной промводы от шлама отстаиванием в промывателях, которые по конструкции 
не отличаются от сгустителей. Так как одна промывка не обеспечивает достаточной отмывки шлама от алюминатного раствора, то на практике используют метод многократной (методической) промывки в системе промывателей с промежуточной репульпацией шлама.

     Алюминатный раствор после отстаивания в  сгустителях содержит до 0,1 г/л взвешенных частиц шлама, поэтому его подвергают контрольной фильтрации на фильтрах. Основная масса красного шлама состоит  из очень мелких частиц (размером 1—10 мкм и даже меньше), которые осаждаются очень медленно. Поэтому при сгущении красного шлама большое значение имеет явление агрегации, т. е. слияния  мелких частиц между собой н образование 
более крупных хлопьев (агрегатов).

     Резкая  граница между осветленным раствором  и осадком (сгущенным шламом) в  сгустителе отсутствует. По высоте столб  пульпы в сгустителе можно разделить  на несколько зон. Верхняя зона —  это осветленный раствор, из которой  он непрерывно выводится в виде слива. Ниже находится зона стесненного  осаждения частиц шлама, еще ниже—зона  уплотнения, в которой под действием веса вышележащих слоев из шлама вытесняется алюминатный раствор, и осадок уплотняется. Самая нижняя зона—это слой уплотненного шлама, который непрерывно выводится из сгустителя.
     Основными показателями процесса сгущения являются степень уплотнения шлама и удельная производительность по сливу. Степень  уплотнения характеризуется ж:т в сгущенном шламе, а под удельной производительностью понимают количество кубических метров осветленного раствора, выводимого из сгустителя на каждый квадратный метр площади осаждения за одни час (скорость слива).
     На  процесс сгущения шлама наряду с  крупностью его частиц влияет целый  ряд факторов: минералогический состав шлама, вязкость алюминатного раствора, его концентрация, температура пульпы, коагулянты и др.
 

     
    Минералогический  состав шлама
     Определяется минералогическим составом боксита, из которого шлам получен; поэтому можно говорить о влиянии на осаждаемость красных шламов минералогического состава боксита. Уплотняемость красных шламов ухудшается при наличии в боксите гидратированных минералов, например гидратированных форм оксида железа и каолинита. Эти минералы имеют высокую степень гидрофильности1, чем объясняется их затрудненная агрегация и образование плохо уплотняющихся осадков. Отрицательное влияние на уплотняемость красных шламов оказывают сидерит и пирит.
     Кварц по сравнению с каолинитом гораздо  меньше замедляет процесс отстаивания  шлама, хотя при выщелачнваннн также образует гидроалюмосиликат натрия. Это можно объяснить тем, что разложение каолинита происходит при пониженных температурах с образованием тонкодисперсного алюмосиликата, который при отстаивании удерживает много воды. Взаимодействие же кварца с раствором происходит медленно при высокой температуре. В этих условиях происходит образование крупнозернистого алюмосиликата, который хороню уплотняется.
     С повышением вязкости алюминатного раствора скорость осаждения шлама н степень его уплотнения заметно уменьшаются. 
Вязкость же в свою очередь зависит от концентрации раствора и его температуры. С понижением концентрации вязкость раствора уменьшается, поэтому разбавление пульпы перед сгущением значительно ускоряет процесс сгущения. В системе промывки концентрация раствора постепенно уменьшается от первого промывателя к последнему, что способствует более высокой степени уплотнения шлама в последних промывателях.

     С повышением температуры вязкость раствора также уменьшается. Кроме того, повышенная температура необходима для предотвращения гидролиза алюмината натрия. По этим причинам в сгустителях, а также  в промывателях первой и второй стадий промывки поддерживают высокую температуру (около 100 °С).
     Степень уплотнения шлама возрастает также  с увеличением длительности пребывания шлама в зоне уплотнения; чем выше эта зона, тем больше длительность пребывания в ней шлама.
     Во  многих случаях сгущение шлама значительно  ускоряется при добавке в пульпу коагулянтов — веществ, способствующих укрупнению частиц шлама. В качестве коагулянта широко используют ржаную муку, которую вводят в разбавленную пульпу в количестве 0,15—0,25 % от массы шлама. Для этой цели могут быть 
использованы также синтетические флокулянты — полиакриламид, сепаран н др.

     1Гидрофильность— способность к смачиванию водой.
     Действие  коагулянтов, очевидно, состоит в  снятии с частиц шлама одноименного (положительного) заряда. Будучи в алюминатном  растворе одноименно заряженными, частицы  шлама взаимно отталкиваются, что  препятствует их слиянию и образованию  более крупных хлопьев. Под влиянием крахмала (ржаной муки) частицы 
шлама теряют заряд и становятся электронейтральными.

     Использование муки - продукта питания, для сгущения красного шлама экономически нецелесообразно. Поэтому длительное время ведутся  исследования но замене муки синтетическими высокополимерными флокулянтами. Действие флокулянтов основано на адсорбции их на поверхности частиц шлама. Взаимные силы 
сцепления между адсорбированными молекулами или попами флокулянта создают условия для спекания шлама в более крупные агрегаты.
 
 
 
 

     Аппаратурно-технологическая  схема cгущения и промывки шлама
     Примерная схема сгущения и промывки красного шлама показана на рис. 2.
     Разбавленная  пульпа поступает в два сгустителя /, работающие параллельно. Осветленный  алюминатный раствор через сливные  коробки, расположенные в верхней  части сгустителей, самотеком поступает  на всас насосов, которыми подастся в мешалку нефильтрованного раствора 4. Сгущенный шлам также непрерывно выводится через отверстия в нижней части сгустителей Рис. 2. Схема сгущения и промывки шлама : сгустители; 2 – промыватели; 3- гидросмесители; 4 – мешалка алюминатного раствора; 5 – бак промводы; I-VI – стадии промывки; I1-VI1 – стадии репульпации. и насосами подастся в первый (I1) гидросмеситель 3, где смешивается с промывной водой второго (II) промывателя 2. Полученная в первом гидросмесители пульпа самотеком поступает в первый промыватель (I), где вновь подвергается сгущению. Из первого промывателя (I) сгущенный шлам подастся во второй гидросмеситель (II1), где смешивается с промводой из третьего 
промывателя. Отсюда пульпа поступает во второй промыватель и т. д.

     На  схеме показана шестикратная промывка шлама. Промыватели работают по принципу противотока, что позволяет более полно отмыть красный шлам и получить промводу с более высокой концентрацией Al2O3 и Na2O. Сущность противотока состоит в том, что шлам при движении от первого промывателя к последнему 
обрабатывается все более слабой промывной водой и в шестом промывателе он встречается со свежей водой, которая подастся в шестой гидросмеситель.

     Промвода из первого промывателя поступает в бак промводы 5, а из него перекачивается на разбавление автоклавной пульпы.
     Промытый  шлам из последнего промывателя поступает в мешалку шламоудалення, из которой после дополнительного разбавления водой перекачивается на шламовое поле.
     На  практике применяют различные схемы  сгущения н промывки шлама, которые отличаются кратностью промывки, конструкцией и размерами сгустителей и промывателей, расположением оборудования. На большинстве отечественных заводов сгустители и промыватели установлены на железобетонных фундаментах, которые высоко подняты на колоннах над уровнем пола. Из таких аппаратов сгущенный шлам и осветленная промвода самотеком 
поступают непосредственно в гидросмесители. Пульпа из гидросмиесителей насосами подается на следующую стадию промывки.

     Оборудование  для сгущения и промывки шлама
     Сгуститель (рис.3) представляет собой металлический  цилиндрический чан с коническим или плоским дном. В центре чана смонтирован гребковым механизм, с помощью которого осевший шлам перемещается к разгрузочному отверстию, расположенному в центре днища сгустителя или на его периферии. В зависимости 
от этого различают сгустители с центральной и периферической разгрузкой шлама.

     
     Рис. 3. Схема сгустителя:
     1—бак; 2 - гребковый механизм; 3 - разгрузочное  отверстие; 4 -желоб; 5 -питающая воронка; 6—привод.
     Гребковый механизм состоит из вертикального  вала, подвешенного на ферме или  опирающегося на центральную колонну. Вал приводится во вращение приводом (двигатель с редуктором), который  может быть расположен на ферме или  под сгустителем.
     Собственно  гребковое устройство состоит из граблин с гребками; граблины крепятся к палу жестко или па шарнирах. Успешно применяется гребковая система, состоящая из волокуш, которые изготовлены из рельсов и подвешены с помощью тросов на граблипах. Граблины вынесены из зоны уплотнения шлама и жестко прикреплены к вертикальному валу. Это позволяет значительно уменьшить обрастание граблин шламом.
     Сверху  сгуститель закрыт металлической крышкой, снаружи для уменьшения потерь тепла  в окружающую среду имеет тепловую изоляцию. Пульпа поступает в центр  сгустителя через питающую воронку, которая неподвижно прикреплена  к крышке сгустителя или вращается  вместе с валом. В сгустителе скорость движения пульпы резко надает, и  твердые частицы оседают на дно, где гребковым устройством перемещаются к разгрузочному отверстию. 
Лунные хлопья шлама, удерживающие много раствора, при этом

     Пульпа
     
     Шлам
     Рис. 4. Схема пятикамерного сгустителя:
     1—цилиндрическим  бак; 2 - питающие трубы; 3 — питающая  коробка; 4—гребковое устройство: 5—вал; 6—переточные стаканы; 7—разгрузочный конус: 5—коническое дно; 9 — конические диафрагмы; 10— сливная коробка; 11—сливные трубы разрушаются, что способствует отделению раствора и уплотнению шлама. Осветленный раствор непрерывно переливается в желоб или в воронки, расположенные по окружности в верхней части сгустителя.
     Наряду  с однокамерными применяются многокамерные сгустители, состоящие из двух, трех или пяти отстойных камер, расположенных одна над другой. На рис. 24 показана схема пятикамерного сгустителя. По высоте сгуститель коническими диафрагмами 9 разделен на пять камер равной высоты. В центральной части каждая диафрагма заканчивается переточным стаканом 6, который нижним концом опущен в слой сгущенного шлама и образует гидравлический затвор. В центре сгустителя находится общий для всех камер вал 5 с пятиярусным гребковым устройством 4. Днище сгустителя в центральной части переходит в разгрузочный конус 7, через который выгружается шлам. Разгрузка шлама—общая для всех камер. Оседающий в каждой камере шлам гребковым устройством перерабатывыется к центру диафрагм и по переточным стаканам поступает в разгрузочный конус. Питание же пульпой и отъем осветленного раствора осуществляются в каждой камере независимо. Пульпа между камерами распределяется с помощью питающей коробки 3 и питающих труб 2. Слив из каждой камеры отбирается одновременно в четырех точках. Для этого служат четыре сливные коробки 10, расположенные на равном расстоянии друг от друга по периферии сгустителя (на схеме показана одна). Высоту уровня слива в сливных трубах 11 можно изменять с помощью специальных устройств и таким образом регулировать, уровни шлама в камерах сгустителя.
     Пятикамерный сгуститель (промыватель) диаметром 20 м характеризуется следующими данными: общая высота аппарата 18м, высота каждой камеры 2 м, уклон днища н диафрагм 8—10°, скорость вращения гребков вала 6 об/ч, общая площадь осаждения 1570 м2.
     Основными преимуществами многокамерных сгустителей  перед однокамерными являются сокращение производственных площадей в цехе на установку сгустителей и экономия материалов на их сооружение. Однако в многокамерных сгустителях высота камер ниже, чем в однокамерных, отчего уменьшается время пребывания шлама в зоне уплотнения и, следовательно, снижается степень его уплотнения. Это и свою очередь требует увеличенного ввода воды в систему на промывку шлама. Более низкая степень уплотнения шлама—основной недостаток многокамерных сгустителей. Кроме того, многокамерные сгустители более сложны в обслуживании, чем однокамерные. Поэтому на новых заводах устанавливают однокамерные сгустители диаметром до 30—40 м с увеличенной высотой бака.
     В районах с холодным и умеренным климатом сгустители и промыватели красного шлама следует устанавливать в здании; в районах с теплым климатом их устанавливают обычно под открытом небом (вне здания).
     Гидросмеситель (репульпатор) служит для смешения шлама с промводой. Одна из конструкции гидросмесителя представляет собой цилиндрический сосуд диаметром 2—3 м с коническим днищем. Промвода поступает в гидросмеситель через сопло, которое тангенциально врезано в его корпус. IIIлам вводится в гидросмеситель сверху, полученная пульпа откачивается снизу. 

    Отделение и промывка красного шлама
     Вареная пульпа после автоклавного выщелачивания  диаспоровых и бемитовых бокситов содержит около 260г/дм3 Na2O и около 250г/дм3 Al2O3 . Такие растворы близки к насыщению, поэтому гидролиз алюмината в них будет идти крайне медленно. Кроме того, высокая вязкость таких растворов не позволит отделить твердый остаток – красный шлам. Поэтому целесообразно разбавить такие пульпы первой промывной водой от многократной противоточной промывки. Разбавлением решаются три задачи: снижается вязкость раствора, достигается нужная степень пересыщения раствора Al(OH)3 , протекает процесс обескремнивания раствора. Если в автоклаве к концу выщелачивания кремниевый модуль  µSi алюминатного раствора равен 180, то при разбавлении он достигает 300, т.е тех значений, при которых получается оксид алюминия требуемой чистоты. (рис 1). При разбавлении состав пульпы изменяется по лучу АО. В результате раствор попадает в область, пересыщенную SiO2 относительно гидроалюмосиликата натрия (ГАСН). Во избежание выделения ГАСН во время декомпозиции пульпу при разбавлении выдерживают. При наличии шлама, играющего роль затравки, обеспечивается обескремнивание (линия ВС) до равновесной концентрации по SiO2 (точка С) с µSi=300.
     Процесс осаждения частиц красного шлама  в алюминатном растворе осуществляется под действием сил тяжести. С  определенной долей условности этот процесс может быть описан уравнением Стокса для скорости осаждения шарообразной частицы в условиях свободного падения:
     ?ос=1/18 * d2 (p1-p2) *1/µ,
     где ?ос – скорость оседания частиц, м/с, d – диаметр частицы, м, р1 – плотность частицы, кг/м3, р2 – плотность среды, кг/м3, µ - коэффициент вязкости среды, кг * с/м2.
     В реальных условиях для полидисперсной пульпы в расчетах вместо d надо использовать величину удельной поверхности, а так же учитывать, что процесс проходит в условиях стесненного падения частиц.
     Из  приведенного уравнения видно, что  скорость осаждения частицы зависит  от ее диаметра ( или величины удельной поверхности), плотности и вязкости жидкой среды. Отсюда важен выбор оптимальной крупности помола боксита, обеспечивающей высокое значение извлечения Al2O3 . Разбавление – важный фактор интенсификации процесса осаждения, поскольку оно существенно снижает вязкость µ и плотность среды р2.
     Крупность частиц шлама зачастую не зависит  от помола боксита, а связана с  распадом частиц во время выщелачивания. Наиболее тонкодисперсный шлам образуется при выщелачивании гиббситовых и бемитовых бокситов (р1=2,7-2,8); при выщелачивании диаспоровых бокситов образуется более плотный шлам (р1=3,1-3,2). Кроме того, крупность частиц зависит от их способности к агрегации, т.е к образованию хлопьев. В присутствии крупных частиц хлопьеобразование идет с большей скоростью, также положительно на него влияет увеличение Ж:Т, поскольку в этом случае возрастает вероятность столкновения частиц.
     На  величину скорости отслаивания оказывает  влияние и фазовый состав красного шлама. Неполное извлечение Al2O3 приводит к снижению скорости отслаивания – плотность шлама с недовыщелоченным Al2O3 ниже. Скорость отстаивания зависит от содержания ГАСН в шламе (SiO2 в боксите). Чем оно выше, тем хуже шлам отстаивается. Оказывает влияние на скорость осаждения и структура образуемого ГАСН. Чем более тонкозернистый ГАСН, тем больше он удерживает воды, и тем хуже отслаивается. Большое значение для передела сгущения и промывки красного шлама имеет форма гидроксида Fe. При температуре выщелачивания t=230 процесс дегидратации для гидроксидов Fe является необратимым только для гидрогематита. В то же время лимонит и гетит, теряя воду на выщелачивании, вновь гидратируются на сгущении и промывке шлама; последний разбухает , плохо отстаивается и отмывается от щелочи. Только в условиях высокотемпературного выщелачивания t=260 процесс дегидратации становится необратимым для всех гидроксидов Fe.
     Низка скорость отстаивания шламов от выщелачивания  бокситов, содержащих сидерит и мельниковит  – пирит, в связи с особенностью поведения этих соединений при выщелачивании  – образованием тонкодисперсных  соединений гидроксида Fe(II) и гидрокситиоферрата Na.
     Механизм  явлений при сгущении красного шлама  не является окончательно выясненным. Основными процессами, протекающими при сгущении, являются коагуляция и флокуляция. При коагуляции отдельные  частицы шлама, заряженные положительно благодаря наличию двойного электрического слоя, под влиянием добавок (коагулянтов) теряют заряд, становятся электронейтральными, и при этом резко уменьшается  толщина гидратной пленки на поверхности  частиц. Между частицами появляются силы сцепления, и в результате образуются хлопья.
     При флокуляции происходит нарушение устойчивости взвеси вследствие адсорбции органических гетерополярных веществ на поверхности  частиц. В этом случае создаются  предпосылки для проявления сил  сцепления, между углеводородными  частями закрепившихся на поверхности  молекул или ионов флокулянта.
     В производственных условиях для ускорения  процесса отстаивания используют различные  добавки. На отечественных заводах  широко используется ржаная мука (0,4-1,5кг/т  шлама), на зарубежных заводах используется крахмал (7-8 кг/т шлама). Использование  синтетических флокулянтов –  седипур, полиакриламил, алклар и др. – несмотря на полученный эффект не продвинулось дальше полупромышленных испытаний, прежде всего из-за высокой  их стоимости.
     Аппаратурно-технологическая  схема передела состоит из трех основных операций: 1)отделение основной массы  раствора отстаиванием в сгустителях; 2) извлечение раствора, увлеченного  шламом, методической промывкой последнего в системе промывателей с промежуточной репульпацией; 3) контрольная фильтрация для слива со сгустителей.
     Для отделения и промывки красного шлама  от алюминатного раствора используют в основном сгустители. По устройству и принципу действия сгустители и  промыватели одинаковы.
     При отстаивании пульпы в сгустителе образуется несколько зон, которые  отличаются друг от друга отношением Ж:Т. Однокамерный сгуститель представляет собой стальной или бетонный чан с коническим днищем (уклон около 10 градусов). Пульпа поступает по желобу в загрузочную трубу, опущенную до зоны свободного оседания частиц, гже Ж:Т такое же, как у поступающей пульпы, -18:1. Пульпа растекается с убывающей к стенкам скоростью, и происходит оседание частиц шлама на дно сгустителя, откуда гребками он перемещается к центру и разгружается через патрубок (на выгрузке Ж:Т=3:1). Осветленный раствор перетекает через внутренний борт и по кольцевому желобу между ним и стенками чана стекает в трубу. Удельная производительность такого сгустителя составляет 0,15-0,3м3/(м2*ч).
     Один  из таких сгустителей диаметром 40м с верхним приводом на пролетном  строении, с жестокой гребковой системой и периферической разгрузкой сгущенного шлама представлен на рис. 2.
     Длительное  время в глиноземной технологии использовались многоярусные сгустители – 3 и 5-ярусные, параллельного действия. Считалось, что в сравнении с одноярусными у них есть преимущества: уменьшается расход железа на сооружения и сокращается площадь отделения сгущения и промывки. Многолетние исследования показали, что в одноярусных сгустителях большого диаметра (d>30м) в сравнении с многоярусными достигаются более глубокое уплотнение шлама и последующая лучшая его отмывка, и, кроме того, они более просты и удобны в обслуживании.
     В качестве промывателей могут использоваться как одноярусные, так и многоярусные аппараты, причем и в системе промывки красных шламов, как показал опыт венгерских заводов, одноярусные аппараты имеют преимущества перед многоярусными.
     В последние годы в зарубежной практике все шире применяется заключительная операция фильтрации для промытого  красного шлама с целью сокращения расхода воды на промывку шлама и  для его дальнейшей утилизации. Для  этих целей эффективно используются дисковые фильтры и барабанные вакуум-фильтры, снабженные роликом.
     Слив  со сгустителей характеризуется  остаточным содержанием твердого до 1г/дм3. Поэтому заключительная операция на переделе – контрольная фильтрация. Для ее осуществления на наших заводах используются листовые вертикальные фильтры ЛВАЖ и песочный (бокситовый) фильтр ЭПАС.
     Первый  из них – стандартный, широко применяемый  в металлургии и химии. Применяемые  на контрольной фильтрации фильтры  ЛВАЖ имеют поверхность фильтрации 125 или 225м2 при удельной производительности 0,7-1,5м3/(м2*ч).
     Второй  – впервые применяется на Николаевском глиноземном заводе. Он напорного  типа, с фильтрующим слоем из трех фракций боксита (снизу – самая  крупная) высотой 3,4м. Для удаления частиц шлама предусмотрена регенерация  – промывка промводой и щелочным раствором. Периодически (1 раз в 6-8месяцев) бокситовую загрузку заменяют на свежую. Песочный фильтр диаметром 3,6м2 (сечением 10м2) и высотой 7,7м имеет производительность 100м3/ч раствора.
 

     
     10.1 Обслуживание сгустителей и промывателей
     В основном сводится к контролю за их бесперебойной работой и поддержанию определенных технологических параметров. Регистрируются и контролируются следующие технологические параметры: содержание твердого в сливе сгустителей (промывателей), ж:т в сгущенном шламе, 
температура поступающей на промывку шлама воды, содержание щелочи в первой промывной воде. С учетом конкретных условии для каждого предприятия устанавливаются нормативы по коэффициенту использования сгустителей, скорости слива, ж : т в сгущенном шламе, удельному расходу флокулянта и воды на промывку шлама.

     Примерные показатели работы сгустителей и  промывателей:
     ж:т в сгущенном шламе не более 3,5; содержание твердых частиц в сливе сгустителей не более 0,1 г/л; содержание щелочи (Na2O) в первой промводе 50—60 г/л; расход воды на промывку 1 т шлама  
6—7 м3, скорость слива 0,2—0,3 м3/(м2.ч).

     Рис. 5. Схема приготовления 
     коагулянта:
     1 — бункер; 2 питатель; 3 - винтовой конвейер; 4 и 5 - мешалки. 6 - насосы
     
     Для ввода коагулянта в процесс применяют  различные схемы. 
Примерная схема показана на рис. 5. Поступающая мука загружается в бункер, из которого с помощью питателя и винтового конвейера подается в мешалку приготовления коагулянта 4. Здесь мука перемешивается с промводой от промывки красного шлама.

     Из  мешалки 4 полученный коагулянт перетекает в расходную мешалку 5, из которой  насосами подается в необходимом  количестве в сгустители и промыватели. Температура коагулянта 70—90 °С поддерживается за счет теплоты пара, вводимого в мешалки. Содержание твердого в коагулянте до 10 г/л.
 

     
     10.2 ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА СГУЩЕНИЕ
     Основные  факторы, влияющие на сгущение:
     1) минералогический и гранулометрический  состав материала
     2) плотность и форма частиц
     3) плотность и вязкость жидкой  фазы
     4) температура пульпы,
     5) PH пульпы
     6) содержание твёрдого компонента в исходной пульпе
     B результате осаждения твёрдых  частиц верх. слои пульпы осветляются (освобождаются от твёрдой фазы), a частицы сосредоточиваются в нижних слоях и уплотняются. B жидких пульпах твёрдые частицы осаждаются быстрее, однако осадок вытесняет большее кол-во воды, что приводит к увеличению скорости восходящих потоков и выноса тонких частиц в слив. Самые тонкие частицы (шламы, илы) оседают медленно вследствие малой скорости падения и одноимённого электрического заряда, вызывающего отталкивание частиц. C повышением температуры скорость осаждения увеличивается. B зависимости от свойств пульпы и специально вводимых реагентов твёрдые частицы оседают раздельно или в виде агрегатов, что приводит к ускорению осаждения частиц. Образование агрегатов осуществляется на основе применения коагулянтов и флокулянтов. Коагулянты (известь, квасцы, хлорид кальция и др.) нейтрализуют электрические заряды тонких частиц (за счёт сил молекулярного и дипольного взаимодействия происходит агрегатирование частиц). Флокулянты (полиакриламил, крахмал и др.) адсорбируются на частицах и способствуют образованию механических связей между ними и как следствие - агрегатов. Применение флокулянтов более эффективно, т.к. интенсифицирует процесс осаждения в 4-6 раз. Сгущению подвергают пульпы c различной крупностью твёрдых частиц. B чёрной и цветной металлургии крупность сгущаемого материала составляет от 0,05 до 5 мм, в угольной промышленности от 0,045 до 5 мм.          
Важной характеристикой процесса сгущения является содержание твёрдого компонента в сгущённом продукте и сливе. Например, в цветной металлургии может быть достигнуто содержание твёрдого компонента в сливе до 0,07 г/л, при сгущении апатитовых концентратов 2,7-5 г/л, железных концентратов 0,01-0,7 г/л. При сгущении промпродуктов и хвостов 0,1-7 г/л. Показатели сгущения определяются типом сгустителей, их размером, способом подачи материала.          
Развитие процесса сгущения связывается c совершенствованием аппаратов, c целью достижения максимально возможной степени сгущения за счёт оригинальных конструктивных решений, новых флокулянтов, совершенных методов коагуляции и ускорения осаждения твёрдых частиц.

 

     
     11. Материальный баланс процесса параллельного варианта комбинированной схемы Байер – спекание.
1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ  ДЛЯ РАСЧЕТА.
1.1.Сырье: боксит  месторождений.
СУБР – перерабатывается в гидрохимической ветви.
ЮУБР – перерабатывается в ветви спекания.
Составы:
             СУБР ЮУБР
Al2O3 51,2 49,53
Fe2O3 22,0 20,33
SiO2 5,1 9,30
S 0,8 0,83
CaO   3,3 4,15
CO2   2,9 2,7
TiO2   3,2 2,06
ППП   11,1 10,43
ПР    0,4 0,67
H2O    8,69 4,1
1.2. ОБОРОТНАЯ  СОДА
Na2Oоб - 400 г/дм3   
Na2Oу – 300 г/дм3
Na2Oк – 100г/дм3
Al2O3 – 56 г/дм3
?  – 1546 т/м3
1.3.Оборотный  раствор:
Na2Oк = 302 г/дм3
Na2Oу = 22 г/дм3
CO2 = 15,6 г/дм3
Al2O3 = 140 г/дм3
SiO2 = 0,85 г/дм3
? к = 3,56
? = 1444 кг/м3
1.4.Известняк:
CаO – 44%
SiO2 – 1,7%
ППП – 40,2%
ПР – 13,5%
1.5.Известь:
CаO – 85,5%
CO2 – 0,4%
SiO2 – 0,16%
ППП – 2,87%
ПР – 11,07%
1.6.Товарные выходы:
Гидрохимия – 85%
Спекание – 80%
1.7.Разложение  алюминатных растворов:
Гидрохимия – 52%
Спекание – 56%
1.8.Распределение  потерь Na2O на 1 т Al2O3 :
Байер           Спекание
1.Нерастворимая          28                   106
2.Растворимая               1,4                     -
3.С сульфатами              5,5                 44,5
4.С продукцией             4,4                  4,4
5.При спекании               -                     15
6.Прочие                         3,8                   3,8
Итого                               43,1               173,7
2. РАСЧЕТ СООТНОШЕНИЯ  ВЕТВЕЙ.
2.1. Расход боксита  на 1 т. Al2O3 :
Спекательный 988х100/49,53х0,80=2493,4 т.
Гидрохимический 988х100/51,2х0,85=2270,3 т.
2.2. Расход Na2O на 1 т. спекательного боксита:
На Al2O3 – 493,3 х 0,608 = 301,1
На Fe2O3 – 203,3 х 0,3878 = 78,8
На S – 8,3 х 1,94 = 16,1
Итого: 396,0
2.3. Образование  Na2O в процессе
2270,3(2,49-1,91)х62/44х100= 18,6 т.
Итого образуется в ветви Байера:
Na2O = 63,6 + 18,6 =82,2
2.4 Поступит в ветвь спекания с оборотной содой:
Na2O = 82,2/75 х 100 = 109,6
75 - % соды в  содовом растворе.
2.5. Определим  долю спекания ветви:
(82,2 + 43,1)Х = 396х2,5448х173,7
126,4Х = 834
Х = 6,672
1/Х = 1/6,672 = 0,15
Таким образом, доля спекания ветви равна 15%.
2.6. Определим  расход сухого боксита по ветвям:
Гидрохимия: 0,85х2270,3=1929,7
Спекание: 0,15х2493,4=374,0
2.7. Определим  ввод глинозема по ветвям
Гидрохимия : 0,512х1929,7=988
Спекание: 0,4953х374=185,24
2.8.Определим  вывод глинозема в товарную  продукцию по ветвям:
Гидрохимии: 988х0,85=839,81
Спекание: 185,24х0,8=148,19
2.9. Товарный  выход по цеху составит:
Вт=(85х85% + 15х80%)/100 = 84,3%
3 РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО  БАЛАНСА ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ ВЕТВИ  (БАЙЕРА)
3.1. Вес влажного  боксита, вводимого в ветвь:
2049,7 – 91,31
     Х      –   100
Х = 2244,77
3.2. Боксит по  компонентам:
Al2O3      =  1929,7 х 0,512                = 988,95 кг
Fe2O3     =  1929,7 х 0,22                    = 424,54 кг
SiO2        =  1929,7 х 0,051           = 98,42 кг
 S             =  1929,7 х 0,008           = 15,43 кг
CaO        =  1929,7 х 0,033                 = 63,62 кг
CO2         =  1929,7 х 0,029                 = 55,96 кг
TiO2            =  1929,7 х 0,032                 = 61,75 кг
ППП        = 1929,7 х 0,111                  = 214,2 кг
ПР           = 1929,7 х 0,004             = 7,72 кг
сумма                                           = 1929,7 кг
H2O         = 2147,1 – 1929,7               = 217,4
Итого                                                    2191,58
3.3.Количество  извести при дозировке 4,5% CaO :
1929,7 х 0,045 =86,84
Требуется ввести с учетом CaO в боксите:
86,84 – 45,24 = 41,6
Натуральной 41,6/0,855 = 48,65
3.4. Известь по  компонентам:
CaO        =  48,65х 0,8550               =41,6 кг
CO2         =  48,65х 0,0040               = 0,194 кг
SiO2        =  48,65х 0,0016    = 0,078 кг
ППП       =  48,65х0,0287    = 1,39 кг
ПР          = 48,65х0,1107                   = 5,38 кг
Итого 48,65
3.5. Шихта по  компонентам:
Al2O3   =  987,95 кг
Fe2O3   =   410,14 кг
SiO2     =  98,42+0,078= 98,5 кг
S          =  15,43 кг
CaO     =  63,62+41,6 =105,22 кг
CO2     = 55,96+0,194= 56,154 кг
TiO2      = 61,75 кг
ППП    = 214,2+1,39= 215,59 кг
 ПР       =7,72+5,38  =13,1 кг
H2O      =     217,4                
Итого                                   2195,684
3.6.Расчет материального  баланса мокрого размола:
3.6.1. Количество  Al2O3 , перешедшего в раствор после выщелачивания,
при химическом выходе = 88%. 
Al2O3 = 988 х 0,88 = 869,44
3.6.2. Количество  Al2O3 , перешедшее в шлам:
Al2O3 = 988 – 869,44 = 118,56
3.6.3. Количество  Na2Oк  , необходимое для выщелачивания до ?к = 1,6
Na2Oк = 869,44 х 1,6 х 62/102 = 845,57
Где 62 и 102 – молярные массы Na2Oк и Al2O3 соответственно.
3.6.4. Определим  химические потери Na2Oк и Al2O3 принимая µкремневый раствора – 350
И процент разложения = 52
Количество Al2O3 в растворе:
Al2O3 = 869,44/0,52 = 1672
Количество SiO2 оставшегося в растворе:
SiO2 р-р = 1672/350 = 4,77
Количество SiO2 перешедшего в шлам:
SiO2 шл. =81,7– 4,77 = 76,93
Потери в составе:
Na2O      Al2O3            1,67             SiO2          2        H2O
62       102           1,67              60            2          18
Al2O3 = (76,93 х 102)/(1,67 х 60) = 78,31
Na2O = (76,93 х 62)/(1,67 х 60) = 47,60
H2O = (76,93 х 36)/(1,67 х 60) = 27,62
Потери в составе  CaO   SiO2
                          56      60
CaO = (105,22 х 56)/60 = 98,2
Потери в составе 3CaO Al2O3 6H2O
CaO = 105,22 – 98,2 = 7,02
Al2O3 = (7,02 х 102)/(3 х 56) = 4,27
H2O = (49,44 х 108)/(3 х 56) = 31,74
Декаустификация NaOH карбонатами сырья:
CaCO3 + 2NaOH --- Na2CO3 + Ca(OH)2
CO2                 Na2O
44              -       62
63,62         -     Na2O
Na2O = (55,96 х 62)/44 =78,85
В составе сульфатов, если связывается 20% серы:
Na2O + SO3 = Na2SO4
62      -       32
Na2O = (62 х 0,2 х 15,43)/32 = 5,98
Определим количество невыщелаченного глинозема
Al2O3 = 118,56 – (78,31 + 4,27 ) = 35,98
(см. п. 3.6.2.)
H2O = (18 х 35,98)/102 = 6,35
Количество Al2O3 увлекаемое в содовый раствор:
300         -       100
64,79      -         Х
Х = (78,85 х 100)/300 = 26,28
Na2Oк = 26,28
Определим общее  щелочное число:
Na2O = 845,56 + 53,14 х 0,6 + 78,85 + 26,28 + 4,4 + 3,8 =990,774
53,14 х 0,6 – 40% Na2O  из состава красного шлама регенерируется
(см. п. 3.6.3., 3.6.4., 1.8.)
3.6.5. Определяем  оббьем оборотного раствора:
Vо = 990,774/0,608 х 140 х 1,91 = 6,09м3
1,91 = 3,56 – 1,65
3.6.6. Определяем  оборотный раствор по компонентам:
Na2Oк = 6,09 х 302                                            = 1839,18
Na2Oу= 6,09 х 22                                               = 133,98
CO= 6,09 х 15,6                                            = 95,004
Al2O= 6,09 х 140                                              = 852,6
SiO= 6,09 х 0,85                                             = 5,1765
Масса основных компонентов                         = 2925,94
Масса оборотного раствора = 6,09 х 1444  = 8793,96
Тогда H2O = 8793,96 – 2925,94                        = 5867,06
(см. п. 1.3.)
3.6.7.Количество  H2O перешедшего в раствор:
2AlOOH = Al2O3 + H2O
849,44  -  H2O
102        -   18
H2O = (869,44 х 18)/102 = 153,43
(см. п. 3.6.2.)
3.6.8. Сырая пульпа  по компонентам:
Al2O3        =  988 + 852,6     =  1840,6 кг
Na2Oк         =                           =  1839,18 кг
Na2Oу         =                           =  133,98 кг
CO2              =56,154 + 95,004 = 151,158 кг
CaO             =                            =  105,22 кг
Fe2O3       =                            =  424,22 кг
SiO2         =  98,5 +5,1765    = 103,68 кг
TiO2         =                            = 61,75 кг
ППП        =                            = 215,59 кг
S              =                             = 15,43 кг
ПР           =                              = 13,1 кг
H2O         =  217,4 + 5867,06 = 6084,46
Итого                             10980,75 кг
Таблица 1.
Материальный  баланс размола
Приход, кг Расход, кг
1. Боксит – 2147,1, в т.ч.: Al2O3       =   988 кг
Fe2O3      = 424,54 кг
SiO2        = 98,42 кг
S             = 15,43 кг
CaO        = 63,62 кг
CO2         = 55,96 кг
TiO2            = 61,75 кг
ППП        = 214,2 кг
ПР           = 7,72 кг                                       
H2O         = 217,4 

2. Известь –  48,65 в т.ч.:
CaO        = 41,6 кг
CO2         = 0,194 кг
SiO2        = 0,078 кг
ППП       = 1,39 кг
ПР          = 5,38 кг 

3. Оборотный  раствор – 8793,96, в т.ч.:
Na2Oк = 1839,18
Na2Oу= 133,98
CO= 95,004
Al2O= 852,6
SiO= 5,1765
H2O   = 5867,06 

 
1. Сырая  пульпа – 10989,71 в т.ч.: Al2O3         =  1825,2 кг
Na2Oк         =  1839,18 кг
Na2Oу         =  133,98 кг
CO2                = 151,58 кг
CaO               =  105,22 кг
Fe2O3       =  424,54 кг
SiO2          = 103,68 кг
TiO2          =  61,75 кг
ППП         =  215,59 кг
S               =  15,43 кг
ПР            =  13,1 кг
H2O         = 6084,46 
 
 

Итого                                                         10989,71 кг.                                                                         10989,71 кг.
 
3.7. Расчет материального  баланса выщелачивания.
Принимаем, что  конденсат острого пара отделяется от пульпы при сепарации.
3.7.1. Определяем  SiO2 в растворе при µкремневый = 350.
SiO2 = (1825,2 – 15,46)/350 = 5,17
Где 15,46 – масса  невыщелаченного глинозема (см п. 3.6.4.)
3.7.2. Определяем  шлам по компонентам:
Al2O3     = 118,57 кг
Fe2O3     = 424,54 кг
SiO2       = 98,51 кг
TiO2           = 61,75 кг
Na2O     =53,58 кг
CaO       =105,22 кг
ППП      =118,8 кг
S            =15,43 кг
ПР         = 13,1 кг
Итого    1009,5кг
(см. п. 3.2., 3.3., 3.5., 3.6.2., 3.6.4., 3.6.7., 3.6.8.)
3.7.3. Определим  варёную пульпу по компонентам:
Al2O3        = 1706,63 кг
Na2Oк         = 1706,75 кг
Na2Oу         = 212,83 кг
CO2               =151,158 кг
SiO2         =5,17 кг
H2O          =6181,25 кг
Итого       9963,788
(см. п. 3.6.4., 3.6.8.)
Определим каустический модуль полученного раствора:
? к = (1706,75 /1706,63) х 1,645 = 1,645
Vпульпы = Vоб + Vтв
Vтв =2195,684/3500 = 0,627 м3 , где
Vтв = 2195,684 = масса боксита + масса извести (см. табл. 1)
Vпульпы =6,09+0,627=6,717
Таблица 2
Материальный  баланс выщелачивания
Приход, кг Расход, кг
1. Сырая пульпа – 10989,71 в т.ч.: Al2O3         =  1825,2 кг
Na2Oк         =  1839,18 кг
Na2Oу         =  133,98 кг
CO2                = 151,58 кг
CaO               =  105,22 кг
Fe2O3       =  424,54 кг
SiO2          = 103,68 кг
TiO2          =  61,75 кг
ППП         =  215,59 кг
S               =  15,43 кг
ПР            =  13,1 кг
H2O         = 6084,46
1.Вварёная пульпа  – 9963,78 в т. ч.: Al2O3         = 1706,63 кг
Na2Oк         = 1706,75 кг
Na2Oу         = 212,83 кг
CO2                =151,158 кг
SiO2          =5,17 кг
H2O          = 6181,25 кг
2. Шлам -  1009,5, в т.ч.:
Al2O3     = 118,57 кг
Fe2O3    = 424,54 кг
SiO2       = 98,51 кг
TiO2           = 61,75 кг
Na2O     = 53,58 кг
CaO       = 105,22 кг
ППП      = 118,8 кг
S            = 15,43 кг
ПР         = 13,1 кг 

             
Итого                                       10989,71 кг             10989,71 кг
 
3.8. Расчет материального  баланса разбавленной пульпы, сгущения  и промывки шлама:
Расчет ведем  по получению алюминиевого раствора:
Al2O3 – 125 г/дм3
? к - 1,68
? о -1,85
? – 1263 кг/м3
3.8.1. Общая масса  красного шлама – 1009,5 кг.
3.8.2. При Ж/Т = 2,7 из конусов сгустителей увлекается раствора:
Р увл. = 1009,5 х 2,7 = 2725,65 кг.
V = 2725,65/1263 = 2,2
3.8.3. Определяем  состав увлеченного раствора:
Al2O3         = 275 кг
Na2Oк         = 280,82 кг
Na2Oобщ     = 309,32 кг
Na2Oу           = 28,5 кг
CO2                = 20,22 кг
H2
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.