Головна

Технологія отримання глинозему. спосіб Байєра

  1. E) Технологія візової підтримки туристів, які вирушають за кордон.
  2. I. Показники ліквідності і платоспроможності
  3. I. ФОРМУВАННЯ СПІВРОБІТНИЦТВА ДИТИНИ з дорослими і однолітками І ОВОЛОДІННЯ СПОСОБАМИ ЗАСВОЄННЯ ГРОМАДСЬКОГО ДОСВІДУ
  4. I.I. Способи вирішення проблеми неясності богослужбових текстів, запропоновані на Помісному Соборі 1917 - 1918 рр.
  5. II. 10. Роздільна здатність дифракційної решітки.
  6. II. 9. Сформулюйте критерій Релея-Джинса для роздільної здатності точкових джерел. Поясніть роздільну здатність дифракційної решітки.
  7. II. СПОСОБНОСТИ І ВМІННЯ

спосіб Байєра - Це гідрохімічний спосіб отримання глинозему з бокситів. Цей спосіб був відкритий в Росії Карлом Йосиповичем Байєром в 1895-1898 рр. Великий внесок у розробку способу, особливо для вилуговування бокситів діаспор-бемітового типу, внесли вчені Д. п. Манойлов, Ф. н. рядків, Ф. ф. Вольф, І. с. Лилеев, С. і. Кузнєцов і ін. В даний час більше 95% глинозему отримують способом Байєра.

Рис.1 Технологічна схема виробництва глинозему за способом Байєра [6]

Спосіб Байєра заснований на властивості алюмінатних розчинів перебувати в метастабільних (відносно стійкому) стані при підвищених температурах і концентраціях (Na2OK і Al2O3) І на мимовільному розкладанні (гідролізі) розчинів з виділенням в осад гідроксиду алюмінію з пониженням температури і концентрації Na2OK. Суть способу Байєра складається в вилуговуванні попередньо подрібненого бокситу лужно-алюмінатних розчином і надалі виділення з розчину гідроксиду алюмінію. Алюминийсодержащие мінерали взаємодіють з розчином каустичної лугу (NaOH), в результаті чого алюміній переходить в розчин у вигляді алюмінату натрію, т. Е відбувається розчинення мінералів бокситу в лужному розчині і розкладання насиченого алюмінатного розчину. Технологічні параметри способу Байєра (температури, концентрації розчинів і т. Д.) Можуть коливатися у відносно великому діапазоні, в залежності від типу і якості бокситу. Боксит надходить на підприємство залізничним транспортом. Крупність шматків бокситу визначається технічними умовами (ТУ) або за договором поставки і становить близько ?300 мм. Розвантаження бокситу здійснюється роторним вагоноперекидачем. Вивантажений боксит потрапляє в прийомні бункера, звідки пластинчастими живильниками важкого типу подається на молотковідробарки великого і щокові дробарка середнього дроблення - відбувається дроблення бокситу. Подрібнений матеріал системами транспортерів розподіляється по закритим складах. Вступник на склад боксит змішують з невеликим обсягом оборотного лужного розчину (ж: Т = 0,8-1,9 - таке низьке відношення забезпечує максимальну її продуктивність), додають 3-5% вапна і направляють в млин мокрого розмелювання. У промисловості застосовують сухий і мокрий помел. Плюси мокрого розмелювання в тому, що виключається необхідність сушіння матеріалу, підвищується продуктивність, полегшується завантаження / розвантаження, спрощується транспортування готової пульпи по трубопроводах, поліпшуються санітарно-гігієнічні умови праці. При мокрому розуміли крім подрібнення бокситу в оборотному розчині також здійснюється початкова розчинення мінералів бокситу і починають протікати реакції збезкремнювання, які тривають в мешалках готової пульпи.

Мал. 2 Пристрій млини [7]

Розглянемо пристрій млини, вона складається з барабана, кришок, і зубчастого вінця. Внутрішню поверхню футеруют плитами. Через горловину руда або пульпа надходить в млин, при обертанні млина кулі, що знаходяться всередині, відцентровою силою притискаються до стінок барабана, піднімаються на деяку висоту, а потім під дією власної ваги падають, надаючи на матеріал ударне і стирається дію, цьому сприяє також профільна футерування . Злив здійснюється через горловину. Швидкість обертання барабана становить 20-30 оборотів в хвилину. Обсяг куль (кульова навантаження) млини становить 40-50% від обсягу барабана. Після подрібнення виходить бокситовая пульпа, яку відправляють на наступну операцію вилуговування. Але перш продукційна, сира пульпа перед подачею в автоклавні відділення витримується в мешалках сирої пульпи від 40 хвилин до 8Часов, де відбувається усереднення її складу і часткове знекремнювання при t = 100-105 ° С. Цим досягається менше заростання накипом трубок підігрівачів, через які пульпа проходить в автоклави. Також в цих мешалках, при необхідності, проводиться обробка пульпи повітрям для окислення сульфідної сірки, при вмісті останньої понад встановлених кількісних величин.

вилуговування бокситу - Одна з основних операцій способу Байєра, метою якої є переклад з'єднань алюмінію в розчин у вигляді алюмінату натрію. Це досягається обробкою подрібненого бокситу оборотним лужним розчином. автоклав - Посудина для проведення хіміко-фізичних перетворень, що відбуваються при високій температурі і тиску.

Рис.3 Автоклав [8]

Розглянемо автоклав, який застосовується в глиноземному виробництві з перемішуванням і обігрівом гріючою парою. Автоклави роблять звареними з вуглецевої сталі. Знизу в автоклав через барбатер подається гріючийпар під тиском 28-30 атм. і t = 300 ° С. Пар конденсується і нагріває бокситових пульпу до 220-240 ° С, при такій t пульпа вилуговується протягом 2 - 2,5 годин. Пульпа нагнітається в автоклав за допомогою насосів, проходить процес вилуговування, за рахунок перепаду тиску пульпа видавлюється з автоклава по внутрішній трубі і подається в наступний автоклав для продовження процесу вилуговування. Зазвичай використовують батарею складається з 8-12 послідовно з'єднаних автоклавів, перші два обігріваються паром, інші реакційні, без барбатера. Наявність великих частинок, що рухаються з відносно низькою швидкістю, призводить до забивання автоклавів пісками. Необхідність додаткового подрібнення руди ускладнює апаратурно-технологічну схему її переробки. Тому потрібно техніко-економічний аналіз основних переділів циклу Байєра стосовно зверненого потоку, щоб зробити остаточний висновок про доцільність застосування цієї технології. Процес переробки гліноземсодержащіх руд пов'язаний з великим споживанням пара, тому для економії пара вирішальне значення має регенерація тепла. У схемах застосовуються для регенерації тепла використовують теплообмінники, з'єднані послідовно або паралельно.

 Рис.4 Підігрівач (теплообмінник) [9]

Кожухотрубний теплообмінник складається з: корпусу, кришок, підвідних і відвідних патрубків, пучків труб і трубних решіток. У глиноземному виробництві для підігріву сирої пульпи застосовуються підігрівачі (теплообмінники): трубчасті, кожухотрубні з нерухомими трубними решітками. Гріючийпар з сепараторів подається в міжтрубний простір підігрівача і конденсується, пульпа рухається по трубках, що виділяється при конденсації тепло через стінки трубок передається пульпи. Таким чином, відбувається нагрів пульпи. Сепаратори служать для зниження тиску вилуженої пульпи, що виходить з останнього автоклава батареї.

Після вилуговування бемітових і діаспорових бокситів автоклавную пульпу (Na2OК ? 280 г / л, ?к = 1,6-1,7 і ж: Т = 10: 1) необхідно розділити на алюмінатний розчин і тверду фазу - червоний шлам (те, що не розчинилася при вилуговуванні + ГАСН). Процес здійснюється за рахунок згущення (відстоювання) червоного шламу в безперервно діючих апаратах - згущувачах.

 Рис.5 Згущувач [10]

Згущувач являє собою металевий, циліндричний чан з конічним дном. У центрі чана змонтований грибковий механізм, за допомогою якого осів шлам переміщається до розвантажувального отвору, розташованому в центрі днища згущувача. Грибковий механізм складається з вертикального вала, а вал приводиться в обертання за допомогою приводу. Вихідна пульпа надходить в завантажувальний стакан і з порядку спадання швидкістю розтікається до стінок апарату, відбувається осідання частинок шламу на дно згущувача в нижній частині апарату. Червоний шлам грибками переміщається до центру і розвантажується через центральний патрубок, освітлений розчин перетікає через внутрішній борт і по кільцевому жолобу, між ним і стінками чана стікає в трубу і відводиться з апарату.

Алюмінатних розчини після контрольної фільтрації з концентрацією Al2O3 120-150 г / л і ?К = 1,5-1,75 охолоджують до 50-75 ° С і направляють на декомпозицію. декомпозиція - Це процес кристалізації гідроксиду алюмінію при розкладанні пересичені алюмінатних-лужного розчину. У процесі декомпозиції отримують гідроксид алюмінію і матковий розчин. Декомпозиція є найбільш важливою стадією при виробництві глинозему за способом Байєра, оскільки від фізико-хімічних властивостей отриманого гідроксиду алюмінію безпосередньо залежить якість глинозему, а продуктивність цієї стадії визначає економіку всього глиноземного виробництва. Розглянемо пристрій і принцип роботи декомпозери. Декомпозери призначені для операції розкладання алюмінатного розчину в присутності затравки з виділенням в тверду фазу дисперсного гідроксиду алюмінію, з отриманням рідкої фази певного хімічного складу. Корпусом декомпозери з повітряним перемішуванням служить циліндричний сталевий резервуар з конічним днищем, плоскою кришкою і витяжною трубою. Для перемішування пульпи в декомпозери встановлюється центральний Аероліфт (повітряний підйомник) розташований на одній осі з декомпозери. Усередині аероліфтом розміщується центральна повітряна труба, верхній кінець якої з'єднаний з колектором стисненого повітря. Перемішування пульпи в декомпозери проводиться за допомогою стиснутого повітря. У декомпозери розташований транспортний Аероліфт вдає із себе вертикально опущену трубу, усередині якої знаходиться труба меншого діаметра, для подачі стисненого повітря. Верхній кінець аероліфтом, на відміну від центрального виходить на кришку декомпозери і з'єднаний з транспортним трубопроводом. Кількість повітря, що подається на Аероліфт регулюється в автоматичному режимі в залежності від рівня пульпи в декомпозери. Повітряно-пульпових суміш піднімається вгору, в просторі між трубами циркулює вода, для охолодження пульпи. Повітряне охолодження здійснюється природним шляхом як через стінки декомпозери, так і за допомогою витяжної труби, врізається в кришку декомпозери, через яку відводять надлишкове повітря. Рух пульпи позначено стрілками, оброблена пульпа виходить по трубі, а частина пульпи по центральному аероліфтом продовжує циркулювати в апараті.

Рис.6 декомпозери з повітряним перемішуванням [11]

Для підготовки маточного розчину після декомпозиції до вилуговування нової порції бокситу з процесу повинна бути виведена вода, додана раніше для розведення вареної пульпи. Кількість води, яку треба випарувати, приблизно відповідає різниці між обсягами алюмінатного і оборотного розчинів. упариванием(Або виправними) Називають процес концентрування рідких розчинів шляхом часткового видалення розчинника (води) випаровуванням при кипінні рідини. Для розпарювання розчинів зазвичай використовують тепло водяної пари, який називають первинним або «гострим» парою. Пара, що утворюється при випаровуванні киплячого розчину, називають вторинним або парою самоіспаренія. Для процесу використовують випарніапарати. Розглянемо одну з конструкцій випарного апарату плівкового типу. Вихідний розчин подається зверху через патрубок в верхню розчинну камеру, для рівномірного розподілу розчину застосовують форсунки. Для створення плівкового руху розчину по трубах використовуються різні зрошувальні пристрої і спеціальні насадки в кожній трубі. Розчин розподіляється таким чином щоб він стікав у вигляді тонкої плівки по внутрішній поверхні стінок труб. Гріючийпар подається в міжтрубний простір гріючої камери, нагріває через стінки трубок розчин, конденсується. Конденсат відводять з апарату. Плівка розчину всередині труб закипає і частково випаровується, утворюючи вторинний пар, який рухається уздовж труб вниз. З трубок в нижню розчинну камеру виходить парожидкостная суміш, що складається з крапельок розчину і вторинної пари, частина випареного розчину відводиться з нижньої розчинної камери. Далі парожидкостная суміш надходить в сепаратор, Крапельки розчину осідають на поверхні стінок, стікають в нижню частину і відводяться, вторинний пар виводиться через верхній патрубок сепаратора. Важливо щоб вся поверхня нагріву особливо нижньої частини трубок рівномірно змочують розчином.

Рис.7 Випарний апарат [12]

Заключним переділом всіх технологічних схем глиноземного виробництва є кальцинація. Мета кальцинації - переклад вихідного гідроксиду алюмінію в товарну продукцію - металургійний глинозем для електролітичного виробництва алюмінію і неметалургійний - для різних галузей промисловості (електротехнічною, керамічної і ін.). Процес кальцинації полягає в термічному впливі на гідроксид алюмінію, в результаті послідовно протікають процеси: при 110-120 ° С з гідроксиду починається видалення зовнішньої вологи, при 200-250 ° С гиббсит втрачає молекули кристалізаційної води і перетворюється в беміт; при температурі близько 500 ° С беміт перетворюється в безводний ?-Al2O3 і при температурі вище 850 ° С відбувається перетворення ?-Al2O3 в ?-Al2O3. Всі ці перетворення йдуть з поглинанням значної кількості тепла (ендотермічний процес), крім перетворення ?-Al2O3 в ?-Al2O3 (Екзотермічний процес). Основна кількість тепла витрачається при нагріванні матеріалу до 500-600 ° С, коли відбувається випаровування вологи, що виділяється і розкладання гіббсіта.



Характеристика сировини і готового продукту | Технологія отримання глинозему. спосіб спікання
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати