Участок сгущения и промывки красных шламов в однокамерных аппаратах глиноземного цеха

Участок сгущения и промывки красных шламов в однокамерных аппаратах глиноземного цеха

Содержание

Введение

Глава 1. Описание аппаратурно-технологической схемы

Глава 2. Материальный баланс цеха

Глава 3. Расчёт количества основного оборудования.

Заключение

Список литературы

Введение

Задачей узла сгущения и промывки красного шлама является отделение щелоче-алюминатного раствора от красного шлама, для дальнейшей его переработки на участках декомпозиции глиноземного цеха.

Узел сгущения и промывки красного шлама глиноземного цеха включает в себя следующие операции: - отделение основной массы алюминатного раствора от красного шлама в сгустителях; - промывка шлама в системе промывателей с целью наиболее полного отделения  щелоче-алюминатного раствора от шлама (снижение потерь щелочи с красным шламом).

Процесс сгущения состоит из свободного осаждения частиц красного шлама под действием силы тяжести и дальнейшего уплотнения шлама. При этом важно получить слив алюминатного раствора с минимальным содержанием твердой фазы, а шлам с наименьшим содержанием жидкости.

На процесс осаждения шлама влияет: крупность частиц шлама, минералогический состав боксита, вязкость алюминатного раствора (концентрация и температура), ввод и свойства коагулянтов, флокулянтов.

Основная масса красного шлама (более 70%) представлена частицами крупностью от 1,0 до 10 мкм. При малом весе и величине, близкой к коллоидным мицеллам, частицы шлама очень медленно осаждаются под действием силы тяжести. Однако они способны к агрегации, в результате которой собираются в хлопья и после чего быстрее осаждаются в щелоче-алюминатном растворе. Поскольку шлам полидисперсен, его частицы осаждаются с разной скоростью. Крупные частицы падают быстрее мелких и чаще сталкиваются с мелкими. При наличии крупных частиц в шламе хлопья образуются лучше и скорость отстаивания шлама выше.

Отдельные частицы красного шлама в алюминатном растворе обладают положительным зарядом. Отталкивание одноименно заряженных частиц шлама обуславливает плохое отстаивание и уплотнение шлама. Положительно заряженные частицы постепенно разряжаются гидроксильными ионами, которые теряя свой заряд, освобождают кислород, остающийся в виде тонкой пленки на поверхности частиц, препятствующей дальнейшему отстаиванию и уплотнению шлама.

Под влиянием добавок коагулянтов и флокулянтов частицы шлама теряют свой заряд и становятся электронейтральными.

Низкомолекулярные неорганические или органические электролиты, приводящие к агрегации частиц, называют коагулянтами (ржаная мука, ячневая мука, крахмал, торфяная вытяжка, лигнин).

К флокулянтам относятся неорганические или органические высокомолекулярные соединения, имеющие молекулярный вес до 20 миллионов г/моль (полимеры, сополимеры).

Отделение алюминатного раствора от красного шлама осуществляется сгущением (отстаиванием) в непрерывно действующих аппаратах - сгустителях.

При постепенном осаждении массы шлама в сгустителе образуется несколько зон:

зона осветленного раствора, так называемый слив, очищенный от частиц красного шлама и непрерывно удаляемый из аппарата;

зона сгущения, где происходит осаждение шлама под действием силы тяжести;

зона уплотнения, где под действием вышележащих слоев происходит вытеснение алюминатного раствора из шлама;

зона уплотненного шлама, который непрерывно выводится из аппарата.

Для предотвращения гидролиза алюмината натрия и улучшения процесса осаждения во всей системе сгустителей должна поддерживаться температура не менее 100-102 ºС.

Промывка красного шлама предназначена для возврата в производство щелоче-алюминатного раствора, уносимого сгущенным шламом из конусов сгустителей. Промывку ведут в системе промывателей, аппаратов аналогичных по устройству сгустителям. Промывка красного шлама производится по принципу противотока: шлам при движении обрабатывается все более слабой промывной водой, а перед последним промывателем свежей горячей водой. При нормальной работе промывателей понижение концентрации щелочи в промывной воде каждого последующего ряда должно быть более, чем в 2 раза.

Производительность сгустителей и промывателей определяется по сливу (м3) и съему шлама (кг) с квадратного метра площади отстаивания в единицу времени (м3/м2час; кг/ м2 час). Шлам, циркулирующий в сливах, значительно снижает производительность отстойной аппаратуры.

Глава 1. Описание аппаратно-технологической схемы и параметров процесса

.1 Технологическая схема производства глинозёма

Основным этапом получения глинозема из бокситовой руды является извлечение из неё гидроокиси алюминия. Наиболее выгодным способом извлечения из боксита гидроокиси алюминия при определенных условиях является щелочной способ спекания. Этот способ применяется для переработки бокситов с повышенным содержанием кремнезема, кремневый модуль которых обычно не превышает пяти. В основе этого способа лежит спекание боксита с содой и известняком. При спекании в результате взаимодействия глинозема боксита с содой образуется алюминат натрия, а кремнезем связывается оксидом кальция в нерастворимый двухкальциевый силикат. Из полученного спека алюминат натрия выщелачивают водой. Примерная технологическая схема способа спекания показана на рис.1.

По способу спекания исходные материалы - боксит и известняк после дробления поступают в мельницы, где размалываются в среде маточного раствора, содержащего оборотную соду. В мельницы поступает также свежая сода для возмещения потерь се в процессе и белый шлам, остающийся после обескремнивания алюминатного раствора. Перед подачей в мельницы компоненты шихты дозируют в нужном соотношении; в случае необходимости окончательно корректируют шихту после помола, смешивая шихты различного состава

Рис 1 Схема производства глинозема из бокситов щелочным методом спекания

Откорректированную шихту (пульпу) спекают при 1150- 1250 °С, полученный спек дробят и выщелачивают. При выщелачивании алюминат натрия переходит в раствор; одновременно в раствор переходит некоторое количество кремнезема. Перастворившаяся часть спека (красный шлам) идет в отвал, а алюминатный раствор-на обескремнивание. При обескремннвании кремнезем выделяют в осадок. Этот осадок (белый шлам) наряду с кремнеземом содержит глинозем и щелочь, поэтому его возвращают на приготовление шихты для спекания.

Из обескремненного раствора выделяют гидроксид алюминия. Для этого осуществляют карбонизацию (обработку раствора газами, содержащими CO2), в результате которой в осадок выпадает гидроксид алюминия и получается маточный содовый раствор. Выпавший в осадок гидроксид алюминия отделяют от солового раствора, промывают и кальцинируют. Маточный содовый раствор с промывными водами от промывки гидроксида возвращают на приготовление шихты. Для повышения концентрации его обычно упаривают.

.2 Цель и химизм процесса

УЧАСТОК СГУЩЕНИЯ И ПРОМЫВКИ КРАСНОГО ШЛАМА

Обеспечивает:

. Разделение алюминиевого раствора и красного шлама.

. Промывка шлама от захваченного им алюминиевого раствора.

. Контрольное осветление алюминиевого раствора от мелких частиц красного шлама.

. Для отделения шлама от алюминиевого раствора можно применять фильтры (вакуумные и пресс), сгустители, отстойники и центрифуги.

Применять фильтры для отделения алюминиевого раствора от шлама не целесообразно. В современных условиях на производстве устанавливают сгустители отстойники (одноярусные). Они просты по устройству, надежны, но занимают большие производственные площади и медленно отделяют шлам.

Предпосылки сгущения

Пульпа питания подается в загрузочную трубу и растекается в отстойнике радиально, в направлении сливного желоба с небольшой горизонтальной скоростью. Под действием сил тяжести частицы шлама опускаются вниз. Вертикальная скорость определяется по формуле стокса:

= d2(ρ1-ρ2) 1

м

где d - диаметр частицы шлама,

ρ1,2 - плотности шлама и алюминиевого раствора,

м - коэффициент вязкости раствора,

А - зона светлой жидкости, ее избыток непрерывно выводится в виде слива,

В - зона свободного осаждения,

С - зона уплотнения, ж/т снижается, частицы шлама сжимаются,

Р - зона уплотненного шлама. Шлам, который под действием гребков подается к разгрузочному конусу.

Обязательное условие сгущения шлама:

. Минимальное содержание тв. в сливе.

. Ж/т шлама минимум, учитывая шлам нужно передать на сгущение с помощью насосов => ж/т должно быть оптимальное.

Оптимальное ж/т 1,8 - 2,2. Слив не должен содержать шлама >0,1 г/л.

СХЕМЫ СГУЩЕНИЯ И ПРОМЫВКИ ШЛАМА: ПРОТИВОТОЧНО-КАСКАДНАЯ СХЕМА

С - сгуститель,

П1-П4 - промыватель,

Н - центробежные насосы,

М-мешалка шламоотделения.

Пульпа подается в сгуститель, где разделяется на слив и сгущенный шлам. Насосом шлам перекачивается в батарею П1-П4. Кратность промывок от 4 до 6. В каждом промывателе используется один принцип промывки. Шлам с повышенной концентрацией жидкой фазы сначала смешивают спром водой, где концентрация значительно ниже. В результате концентрация жидкой фазы в шламе снижается и в промывателе П4 в качестве сгущенного продукта - отмытый шлам. Этот шлам выгружают в мешалки шламоудаления, там же разжижают водой для лучшей транспортировки шлама в отвал. Промывная жидкость имеет противоточное движение, это повышает качество отмывки и уменьшает кратность. В соответствии с этим свежая горячая вода подается в последний промыватель и движется самотеком (перепад промывателей по уровню 20-30 см). Крепкая промывочная вода используется на разбавлении автоклавной пульпы.

Противоточная схема с промежуточной репульпацией

Достоинства противоточной каскадной схемы:

. Обеспечивает самотек пром. воды, что уменьшает количество насосов.

. Низкое вспенивание растворов.

Недостатки:

Плохое перемешивание шлама с пром. водой.

РК - распределительные коробки,

Г - гидросмесители,

Н - насосы,

Ф - флокулянт.

Широко применяются для смешения шлама с водой, используются гидросмеситель (репульпатор).

Возможно 2 варианта схемы:

. При небольшом масштабе производства шлам промывается в одной нитке промывателей.

. При крупном производстве работают несколько нитей промывателей, применяя общие распределительные коробки и гидросмесители.

Разбавленная пульпа поступает в РК, где делится на несколько равных потоков, и перетекает в сгустители. Флокулянт дозируют в линию питания сгустителя. Слив сгустителей выводят в баки слива и передают на контрольную фильтрацию, сгущенный шлам выгружается в общий гидросмеситель и репульпируется (смешивается) с водой со второго ряда промывателей. Полученная шламовая пульпа насосами перекачивается в РК1 и далее растекается в промыватели 1-го ряда. В них частично отмытый шлам отделяется от крепкой пром. воды. Принцип промывки во всех промывателях не отличается от предыдущей схемы. Отмытый шлам из П5 откачивают в мешалки шламоудаления и далее в отвал. Горячая вода для промывки подается в Г4 и далее при противоточном движении превращается в крепкую пром.воду. Положительный эффект на промывке дает добавка флокулянта № 1229.

Технологический режим сгущения и промывки

. Разбавленная пульпа имеет концентрацию Na2Oоб≈150г/л, dk=1,6-1,7.

. Использование флокулянтов на сгущении и промывке.

Флокулянт поступает в контейнерах. Для его приготовления и дозировки устанавливается автоматическое устройство. Полимер дважды разбавляется защелоченной водой (в начале до 2%, затем до 0,2%). Дозировка флокулянта осуществляется в линию питания сгустителя и промывателя, а также в РК.

. В сгустителях t= 105-107°С: снижает вязкость и предупреждает гидролиз: скорость слива определяется по формуле:

W= U( м3 = м )

F м2•4 час

При использовании флокулянта скорость слива 0,7-0,9 м/ч. Чистота слива - содержание твердого в алюминиевом растворе не более 0,1г/л, высота осветленной зоны 2-2,5м. Ж/т шлама 1,8-2,2.

. t в промывателях при отсутствии промежуточного подогрева 83-95°С. Скорость слива 1-1,2м/ч. Ж/т шлама ≈2.

Высота осветленной зоны ≈3м. t горячей воды 97-99°С. С крепкой Н2О Na2Oобщ= 30-50г/л. Качество отмывки контролируют по произведению ж/т отмытого шлама на СNa2Oобщ в жидкой части шлама (не более 4,5). При использовании подшламовой воды эта величина увеличивается до 10.

1.3 Факторы сгущения

Основные факторы, влияющие на сгущение:

1. Зернистость шлама. Согласно формуле стокса на скорость осаждения влияет крупность частиц шлама.

Зернистость заводского шлама зависит от условий размола боксита и поведения боксита при выщелачивании. почти все бокситы саморазрушаются при выщелачивании. При обработке бокситов субра нужен тонкий помол, так как бокситы бемит - диаспоровые, прочные и тяжело выщелачиваются, поэтому в шламах будет содержаться много частиц, размер которых колеблется от 1 до 10мкм. Скорость осаждения таких частиц очень мала, поэтому на производстве применяют коагулянты и флокулянты.

. Коагулянты и флокулянты .

Крагулянты - это вещества природного происхождения (мука, крахмал, водоросли). Они улучшают агрегацию шламов, но их применение увеличивает производительность сгущения незначительно. Так на УАЗе применялась мука, расход 0,7-3 кг на 1 т глинозема, производительность увеличивалась ≈50%.

В настоящее время практически все предприятия перешли на флокулянты (синтетические полимеры).

На УАЗе применяют флокулянты фирмы Суперфлок серии НХ-300. на промывке шлама применяют флокулянты фирмы "Сайтек" № 1229.

Расход полимера для субра 0,35-0,45 кг/т, для тимана 0,5-0,6кг/т. Стоимость флокулянтов 3500$ за 1 т. На сгущении скорость слива увеличивается в 2-3 раза.

. Минерология шлама. Все составляющие шлама по отношению к воде делятся на 2 группы: гидрофобные и гидрофильные.

Гидрофобные лучше обрабатывают агрегаты, но составляющие шлама в основном гидрофильные минералы: ASN, NaT1O3, Fe2O3 2H2O.

При повышении температуры выщелачивания до 280-300°С практически все составляющие шлама переходят в гидрофобные, то есть быстро осаждаются.

. Степень разбавления влияет на скорость осаждения шлама.

= d2(ρ1-ρ2) 1

18 м

При сгущении важно иметь максимальную температуру. Это не только снижает вязкость пульпы, но и не было преждевременного разложения алюминиевого раствора.

. плотность и форма частиц

. плотность и вязкость жидкой фазы

.температура пульпы,

.PH пульпы

. содержание твёрдого компонента в исходной пульпе.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.

Глава 2. Материальный баланс Цеха

(процесса параллельного варианта комбинированной схемы Байер - спекание.)

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА.

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   0,8     0,83   3,3   4,15   2,9   2,7     3,2   2,06

ППП  11,1 10,43

ПР     0,4   0,67

H2O  8,69 4,1

ОБОРОТНАЯ СОДА

Na2Oоб - 400 г/дм3

Na2Oу - 300 г/дм3

Na2Oк - 100г/дм3

Al2O3 - 56 г/дм3

γ - 1546 т/м3

Оборотный раствор:

Na2Oк = 302 г/дм3

Na2Oу = 22 г/дм3

CO2 = 15,6 г/дм3

Al2O3 = 140 г/дм3

SiO2 = 0,85 г/дм3

α к = 3,56

γ = 1444 кг/м3

Известняк:

CаO - 44%

SiO2 - 1,7%

ППП - 40,2%

ПР - 13,5%

Известь:

CаO - 85,5%

CO2 - 0,4%

SiO2 - 0,16%

ППП - 2,87%

ПР - 11,07%

Товарные выходы:

Гидрохимия - 85%

Спекание - 80%

Разложение алюминатных растворов:

Гидрохимия - 52%

Спекание - 56%

Распределение потерь Na2O на 1 т Al2O3 :

Байер Спекание

1.Нерастворимая 28 106

.Растворимая 1,4 -

.С сульфатами 5,5 44,5

.С продукцией 4,4 4,4

.При спекании - 15

.Прочие 3,8 3,8

Итого 43,1 173,7

РАСЧЕТ СООТНОШЕНИЯ ВЕТВЕЙ.

Расход боксита на 1 т. Al2O3 :

Спекательный 988х100/49,53х0,80=2493,4 т.

Гидрохимический 988х100/51,2х0,85=2270,3 т.

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

Образование Na2O в процессе

,3(2,49-1,91)х62/44х100= 18,6 т.

Итого образуется в ветви Байера:

Na2O = 63,6 + 18,6 =82,2

Поступит в ветвь спекания с оборотной содой:

Na2O = 82,2/75 х 100 = 109,6

- % соды в содовом растворе.

Определим долю спекания ветви:

(82,2 + 43,1)Х = 396х2,5448х173,7

,4Х = 834

Х = 6,672

/Х = 1/6,672 = 0,15

Таким образом, доля спекания ветви равна 15%.

Определим расход сухого боксита по ветвям:

Гидрохимия: 0,85х2270,3=1929,7

Спекание: 0,15х2493,4=374,0

Определим ввод глинозема по ветвям

Гидрохимия : 0,512х1929,7=988

Спекание: 0,4953х374=185,24

Определим вывод глинозема в товарную продукцию по ветвям:

Гидрохимии: 988х0,85=839,81

Спекание: 185,24х0,8=148,19

Товарный выход по цеху составит:

Вт=(85х85% + 15х80%)/100 = 84,3%

РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ ВЕТВИ (БАЙЕРА)

Вес влажного боксита, вводимого в ветвь:

,7 - 91,31

Х - 100

Х = 2244,77

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

Количество извести при дозировке 4,5% CaO :

,7 х 0,045 =86,84

Требуется ввести с учетом CaO в боксите:

,84 - 45,24 = 41,6

Натуральной 41,6/0,855 = 48,65

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

Шихта по компонентам:

Al2O3 = 987,95 кг

Fe2O3 = 410,14 кг= 98,42+0,078= 98,5 кг= 15,43 кг= 63,62+41,6 =105,22 кг

CO2 = 55,96+0,194= 56,154 кг= 61,75 кг

ППП = 214,2+1,39= 215,59 кг

ПР =7,72+5,38 =13,1 кгO = 217,4

Итого         2195,684

Расчет материального баланса мокрого размола:

Количество Al2O3 , перешедшего в раствор после выщелачивания,

при химическом выходе = 88%.

Al2O3 = 988 х 0,88 = 869,44

Количество Al2O3 , перешедшее в шлам:

Al2O3 = 988 - 869,44 = 118,56

Количество Na2Oк , необходимое для выщелачивания до αк

Na2Oк = 869,44 х 1,6 х 62/102 = 845,57

Где 62 и 102 - молярные массы Na2Oк и Al2O3 соответственно.

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:

2 р-р = 1672/350 = 4,77

Количество SiO2 перешедшего в шлам:

SiO2 шл. =81,7- 4,77 = 76,93

Потери в составе:

O Al2O3 1,67 SiO2 2 H2O

          102 1,67 60 2 18O3 = (76,93 х 102)/(1,67 х 60) = 78,312O = (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

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

- 62

,62 - Na2OO = (55,96 х 62)/44 =78,85

В составе сульфатов, если связывается 20% серы:

Na2O + SO3 = Na2SO4

- 32O = (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:

- 100

,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

,14 х 0,6 - 40% Na2O из состава красного шлама регенерируется

(см. п. 3.6.3., 3.6.4., 1.8.)

Определяем оббьем оборотного раствора:

Vо = 990,774/0,608 х 140 х 1,91 = 6,09м3

,91 = 3,56 - 1,65

Определяем оборотный раствор по компонентам:

Na2Oк        = 6,09 х 302 = 1839,18

Na2Oу= 6,09 х 22 = 133,98

CO2  = 6,09 х 15,6 = 95,004

Al2O3         = 6,09 х 140 = 852,6

SiO2  = 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.)

Количество H2O перешедшего в раствор:

2AlOOH = Al2O3 + H2O

,44 - H2O

- 18O = (869,44 х 18)/102 = 153,43

(см. п. 3.6.2.)

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= = 105,22 кгO3 = = 424,22 кг= 98,5 +5,1765 = 103,68 кг= = 61,75 кг

ППП = = 215,59 кг = = 15,43 кг

ПР = = 13,1 кг

H2O = 217,4 + 5867,06 = 6084,46

Итого         10980,75 кг

Таблица 1.

Материальный баланс размола

Расчет материального баланса выщелачивания.

Принимаем, что конденсат острого пара отделяется от пульпы при сепарации.

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.)

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.)

Определим варёную пульпу по компонентам:

Al2O3 = 1706,63 кг

Na2Oк = 1706,75 кг

Na2Oу = 212,83 кг

CO2 =151,158 кг=5,17 кгO =6181,25 кг

Итого 9963,788

(см. п. 3.6.4., 3.6.8.)

Определим каустический модуль полученного раствора:

α к = (1706,75 /1706,63) х 1,645 = 1,645

пульпы = Vоб + Vтв

тв =2195,684/3500 = 0,627 м3 , где

Vпульпы =6,09+0,627=6,717

Таблица 2

Материальный баланс выщелачивания

Расчет материального баланса разбавленной пульпы, сгущения и промывки шлама:

Расчет ведем по получению алюминиевого раствора:

Al2O3 - 125 г/дм3

α к - 1,68

α о -1,85

γ - 1263 кг/м3

Общая масса красного шлама - 1009,5 кг.

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

Определяем состав увлеченного раствора:

Al2O3 = 275 кг

Na2Oк = 280,82 кг

Na2Oобщ = 309,32 кг

Na2Oу = 28,5 кг= 20,22 кгO = 2178,81 кг

Na2Oу = Na2Oобщ - Na2Oк

Определяем потери с отвальным шламом.

Определяем массу отвального шлама.

Масса красного шлама - 1009,5 (см. табл. 2).

На регегенерацию Na2Oк подаём в 4й ряд промывки известковое молоко, приготовленное из расчета 100 г/дм3 CaO. Считаем, что весь CaO известкового молока перейдет в шлам. Дозировка из расчета 100 кг натуральной извести на 1 т. шлама.

Количество CaO, перешедшего в шлам:

,5 х 0,1 х 0,85 = 85,765 кг.

Определяем массу отвального шлама:

,5 + 85,765 - 19,08 = 1076,185 кг.

.Определим массу увлеченного раствора и его объем:

Р = 1076,185 х 2,7 = 2905,7 кг.

V = 2,905 м3

При содержании Na2O = 1.2г/дм3 в увлеченном растворе содержится:

Na2O = 3,49 кг

Al2O3 = 3,11 кг

H2O = 2899,64 кг

Шлам разбавляется по Ж/Т = 4 и откачивается на шламовое поле. Подшламовая вода возвращается в количестве 2 м3/т Al2O3.

Концентрация в подшламовой воде:

Na2O = 0,8 г/дм3

Al2O3 = 0,7 г/дм3

Расчет подшламовой воды:

Na2O = 2 х 0,8 = 1,6 кг

Al2O3 = 2 х 0,7 = 1,4 кг

H2O = 2178,81 кг - 3 = 2175,81 кг

(см. п. 3.8.3.)

Определяем состав промывной воды:

Al2O3 = 273,55 кг

Na2Oк =298,29 кг

Na2Oу = 28,5 кг

CO2 = 20,22 кг

Итого 620,56 кг

H2O = 8665,7кг

(см. п. 3.8.4.10.)

Для разбавления варёной пульпы подаем фильтрат второй стадии:

V = 0,84 м3

Γ = 1,05т/м3

Масса фильтрата составит: 0,84 х 1,05 = 0,882 т = 882 кг.

Состав фильтрата:

Al2O3 = 14 г/дм3

Na2Oк = 28 г/дм3

Na2Oу = 3,6 г/дм3

CO2 = 2,54 г/дм3

Фильтрат по компонентам:

Al2O3 = 0,84 х 14 = 11,76 кг

Na2Oк = 0,84 х 28 = 23,52 кг

Na2Oу = 0,84 х 3,6 = 3,02 кг

CO2 = 0,84 х 2,54 = 2,13 кг

Итого 40,43 кг

Тогда

H2O = 882 - 40,43 = 841,57 кг

итого       882 кг

Определяем компоненты жидкой фазы разбавленной пульпы:

Al2O3 = 1991,93 кг

Na2Oк = 2028,56 кг

Na2Oу = 244,53 кг

CO2 =173,508 кг

SiO2 = 5,17 кг

Итого 4443,7

H2O = (см. п. 3.8.4.9.) = 15688,52 кг

(см. п. 3.7.3., 3.8.4.5., 3.8.4.6.)

Определяем объем:

V = 1991,93/125 = 15,94 м3

Р = 15,94 х 1263 = 20132,22, где:

,93 - содержание Al2O3 в жидкой фазе (см. п. 3.8.4.7.)

- концентрация Al2O3 в жидкой фазе (см. п. 3.8.)

- плотность жидкой фазы, кг/м3

Количество воды в разбавленной пульпе:

H2O = 21698,34 - 4817,91 = 16880,43 кг

Определяем количество воды в промводе:

H2O = 15688,52 - (6181,25 + 841,57) = 8665,7 (см. табл. 2 и п. 3.8.4.6.)

Определяем слив со сгустителя по компонентам:

Al2O3 = 1716,93 кг

Na2Oк = 1747,74 кг

Na2Oу = 216,03 кг

CO2 = 153,288 кг= 5,17 кгO3 = 0,1 кг2O = 20132,22-2175,81 = 17956,41 кг

Итого 21795,67 кг

Определяем количество воды на промывку:

,41+2899,64 - (6181,25+841,57+1991,93) = 11841,3 кг

(см. п. 3.8.4.3. и 3.8.4.4.)

Таблица 3.

Материальный баланс разбавления.

Расчет материального баланса вакуумного охлаждения:

Масса алюминатного раствора - 21795,67 (см. п. 3.8.4.11.)

Объем алюминатного раствора V = 15,94 - 1,99 = 13,95 (см. п. 3.8.2.4. и 3.8.4.8.)

Принимаем температуру пара по корпусам охладителей:

- 80оС

- 70 оС

- 60оС

Давление по корпусам:

Р1 - 0,50 атм

Р2 - 0,32 атм

Р3 - 0,20 атм

Среднее давление Рср = (0,50 + 0,32 + 0,20)/3 = 0,34 атм

Скрытая теплота парообразования:

Λ = 556 ккал/кг (Вукалович стр. 29)

Температура раствора:

tнач= 95оС

tкон=65оС

Количество тепла, отдаваемое раствором:

 = Tр x Cр x /tнач - tкон/, где

р - масса раствора

Cр - теплоемкость раствора

Cр = 0,88 ккал/г

Количество тепла, затраченное на парообразование:

Q2 = η х Q1 = λ x Tв , где

Η = 0,98 - коэффициент теплопотерь,

Тв - масса упарено воды

Количество упарено воды:

Тв = (Tр x Cр x /tнач - tкон/)/ Х = 21795,67 х 0,98 х 0,88 х 30/ 556 = 1014,21 кг

Объем охлажденного раствора:

V= 13,95 -1,0142 = 12,94

Масса раствора Р = 21795,67 - 1014,21 = 20781,46 кг

Таблица 4.

Материальный баланс сгущения и промывки

α к = 1747,74/1716,93 х 1,645 = 1,674

С Al2O3 = 1716,93/12,94 = 132,68г/дм3

Таблица 5.

Материальный баланс вакуум охлаждения.

Расчет материального баланса декомпозиции.

Определяем количество затравочного гидроксида при З.О. = 2,0.

Al2O3 = 1837 х 2 = 3674 кг

Al2(ОН)3 = 3674 х 1,53 = 5621,22 кг

H2O = 5621,22 - 3433,86 = 2187,36 кг

При влажности отфильтрованного гидрата = 18% увлекается раствора:

,22 х 0,18 = 1011,82 кг

Объем увлеченного раствора с γ = 1235 кг/м3

Концентрация увлеченного раствора:

Al2O3 = 62,5 г/дм3

Na2Oк = 133,68 г/дм3

Na2Oу = 16,2 г/дм3

CO2 = 11,5 г/дм3

Увлекаемый раствор по компонентам:

Al2O3 = 0,7657 х 62,5 = 47,86 кг

Na2Oк = 0,7657 х 133,68 = 102,45 кг

Na2Oу = 0,7657 х 16,2 = 12,40 кг

CO2 = 0,7657 х 11,5 = 8,81 кг

H2O = 945,69 - 171,52 = 774,17 кг

Итого 945,69 кг

Определяем объем затравочной пульпы:

V3 = 15,8677 м3

Состав жидкой фазы, поступающей на декомпозицию:

Al2O3 = 1764,79 кг

Na2Oк = 1850,19 кг

Na2Oу = 228,43 кг

CO2 = 162,098 кг= 5,17 кгO3 = 0,1 кг

H2O = 19974,46 кг

Итого 22220,448 кг

Где 1014,21 - количество упаренной воды

Определяем α к = 1850,19/1764,78 х 1,645 = 1,725

Определяем количество Al2O3 , выпавшее в осадок, если α к маточного раствора - 3,56:

Al2O3 = 909,66 кг

Al2(ОН)3 = 1391,78 кг

H2O = 473,18 кг

Определяем компоненты твердой части:

Al2O3 = 4343,52 кг

Fe2O3 = 0,1 кг

SiO2 = 0,12 кг

H2O = 2293,13 кг

Итого 6636,87 кг

(см. п. 3.10.1.)

Определим Na2Oу , образующееся при декомпозиции:

Na2Oу = 1,65 кг

Количество СО2 , поглощаемое из воздуха:

СО2 = 1,65 х 44/62 = 1,171 кг

Определяем маточный раствор по компонентам:

Al2O3 =885,13 кг

Na2Oк = 1848,465 кг

Na2Oу = 230,155 кг

CO2 =163,269кг=5,05 кг

H2O =19501,28 кг

Итого 22603,349 кг

Таблица 6.

Материальный баланс декомпозиции.

Расчет материального баланса сгущения и фильтрации

Объем маточного раствора:

V =18,23 м3

СAl2O3 = 66,08 г/дм3

(см. п. 3.10.11.)

При влажности отфильтрованного гидроксида = 18% увлекается раствора:

,87 х 0,18 = 1194,64 кг

При γ = 1,235, его объем V = 1220,97/1235 = 0,989 м3

Определяем увлеченный раствор по компонентам:

Al2O3 = 60,44кг

Na2Oк = 12,3846 кг

Na2Oу =15,6654 кг

CO2 = 11,1205 кг

H2O = 976,99 кг

Итого 1193,6кг

В том числе, раствор, увлекаемый продукцией (см. п. 3.10.4.)

Al2O3 = 12,58 кг

Na2Oк = 26,94 кг

Na2Oу = 3,265 кг

CO2 = 2,31 кг

H2O = 202,82 кг

Итого 247,915 кг

V = 0,2013 м3

(см. п. 3.11.2. и п. 3.10.3.)

Определяем количество воды, подаваемое на отмывку щелочи:

W = 44,799 кг.

Определяем слабый раствор по компонентам:

Al2O3 = 794,69 кг

Na2Oк = 1719,08 кг

Na2Oу = 214,49 кг

CO2 =152,15 кг=5,05 кг

H2O = 17592,1 кг

Итого 21409,75 кг

глинозем щелочной боксит спекание сгущение

Таблица 7.

Материальный баланс сгущения и фильтрации гидроксида.

Расчет материального баланса выпарки.

Определяем оборотный раствор.

Объем оборотного раствора:

V = 5,601м3

Масса раствора Р = 8087,844 кг

Определим компоненты оборотного раствора:

Al2O3 = 776,24кг

Na2Oк = 1691,64кгOу = 131,68кг= 93,78кг

SiO2 =5,05 кг

Итого 2698,39 кг

Масса воды в оборотном растворе 5389,454

Количество упаренной воды 11960,076

Таблица 8.

Материальный баланс выпарки.

Расчет материальтериалього баланса ветви спекания.

Расчет материального баланса подготовки шихты.

Определяем ввод боксита : 0,15 х 2493,4 = 374,01 кг (сухого).

Боксит по компонентам:

Al2O3 = 374,01 х 0,4953 = 185,25 кг

Fe2O3 = 374,01 х 0,2033 = 76,04 кг

SiO2 = 374,01 х 0,0930 = 34,78 кг

CO2 = 374,01 х 0,0270 = 10,10 кг

CaO = 374,01 х 0,0415 = 15,52 кг

TiO2 = 374,01 х 0,0206 = 7,7 кг

S = 374,01 х 0,0083 = 3,10 кг

ППП = 374,01 х 0,1043 = 39,01 кг

ПР = 374,01 х 0,0067 = 2,51 кг

H2O = 100 х (374,01/95,9) - 374,01 = 15,99 кг

Итого 390 кг

Объем содового раствора

V = 82,4/300 = 0,274 м3

Масса раствора

Р = 0,274 х 1546 =423,604

Содовый раствор по компонентам:

Al2O3 =15,34 кг

Na2Oк = 27,4 кг

Na2Oу = 82,4 кг

CO2 =57,91 кг

H2O = 242,754 кг

Определим количество Na2O , которое необходимо ввести на спекание:

Al2O3 = 122,09 кгO3 = 29,49 кг= 6,01 кг

Итого 157,59 кг

При каустическом отношении = 1,05 требуется Na2O:

,59 х 1,05 = 165,47 кг

Необходимо вести Na2O в виде кальцинированной соды:

Na2O = 165,47 - 109,8 = 55,67

Определяем ввод соды:

Na2O - 106 Na2 СO3

,67 Na2O - х Na2 СO3

Х = (55,27 х 106)/62 = 95,17 кг

Сода натуральная: Na2 СO3 = 95,17/0,95 = 100,18

Определяем соду по компонентам:

Na2 СO3 =95,171 кгO =55,67 кг=40,05

ППП = 3,51 кг

ПР = 1,512 кг

Итого 195,913 кг

2 СO3 = Na2O + CO2

Расход известняка:

На связание оксида CO2 х TiO2 :

- 80

Х - 7,70

Х = CaO = 5,4 кг

Состав оборотного белого шлама:

SiO2 = 5,0 кг

Na2O = 3,1 кг

Al2O3 = 5,1 кг

H2Oпр = 1,8 кг

Определяем состав шихты после размола:

Al2O3 =205,69 кг

Fe2O3 =76,04 кг

SiO2 = 42,40 кг

CO2 = 108,6 кг= 84,20 кг= 7,7 кг = 3,10 кг

ППП =106,2 кгOк = 30,5 кг2Oу = 138,84 кг

ПР = 24,82 кг

Итого: 826,99

Масса сухих компонентов - 826,99 кг

При влажности шихты 36% требуется воды:

H2O = 465,18 кг

С учетом воды в боксите и содовом растворе нужно ввести воды = 210,62 кг

Таблица 9.

Материальный баланс подготовки шихты.

Расход

1. Боксит - 390 кг в т.ч.: Al2O3 = 185,25 кг Fe2O3 = 76,04 кг SiO2 = 34,78 кг CO2 = 10,10 кг CaO = 15,52 кг TiO2 = 7,7 кг S = 3,10 кг ППП = 39,01 кг ПР = 2,51 кг H2O = 15,99 кг 2.Сода кальцинированная - 311,032 кг в т.ч.: Na2O = 55,34 кг CO2 = 40,05 ППП = 3,51кг ПР = 1,512 кг H2O = 210,62 кг 3.Содовый раствор - 425,804 кг в т.ч.:  Al2O3 = 15,34 кг Na2Oк = 27,4 кг Na2Oу = 82,4 кг CO2 = 57,91 кг H2O = 242,754 кг 4.Известняк - 154 кг в т.ч.: CaO = 68,68 кг SiO2 = 2,62 кг ППП = 61,91 кг ПР = 21,79 кг 5.Белый шлам - 15 кг в т.ч.: SiO2 = 5 кг Al2O3 = 5,1 кг Na2O = 3,1 кг H2O = 1,8 кг

1.Шихта - 1291,81 кг в т.ч.: Al2O3 = 205,69 кг Fe2O3 = 76,04 кг SiO2 = 42,40 кг CO2 = 108,06 кг CaO = 84,20 кг TiO2 = 7,7 кг  S = 3,10 кг ППП = 106,28 кг Na2Oк = 30,3 кг Na2Oу = 138,04 кг ПР = 24,82 кг H2O = 465,18 кг 

итого 1291,81 кг

 1291,81 кг

.Расчет материального баланса спекания

Определяем состав спека, если потери при спекании - 1,5% :

Al2O3 = 202,6 кг

Fe2O3 = 74,90 кг

SiO2 = 41,764 кг

CaO = 82,937 кг= 7,58 кг= 3,05 кг2Oк =165,81 кг

ПР = 24,45 кг

Итого 603,091 кг

Потери:

Al2O3 = 2,98 кг

Fe2O3 = 1,14 кг

SiO2 = 0,636кг

CaO = 1,263 кг= 0,12 кг= 0,05 кгOк =2,53 кг

ПР = 0,37 кг

ППП =106,2 кг2O =465,18 кг

CO2 =108,06 кг

Итого 688,529 кг

Таблица 10.

Материальный баланс спекания.

Расчет материального баланса выщелачивания спека.

При выщелачивании принимаем выхода -

Al2O3 = 80%

Na2O = 96%

В раствор перейдет 5 кг SiO2 при µ кремневый раствора = 33.

Определяем состав алюминатного раствора:

Al2O3 = 162,08 кг

Na2O = 159,18 кг=5 кг=3,05 кг

Итого 329,31 кг

Определяем объем полученного алюминатного раствора, если концентрация по

Al2O3 = 125 г/дм3

V = 162/125 = 1,296 м3

γ= 1,260 кг/м3

масса раствора: 1,296 х 1260 = 1632,96 кг.

Тогда нужно воды на выщелачивание: H2O = 1303,65 кг

Воды для удаления шлама:

,781 х 4 = 1095,124 кг ,где

,091 - 329,31 = 273,781 кг

Определяем состав шлама:

Al2O3 = 40,6 кг

Fe2O3 =74,90 кг

SiO2 = 36,764 кг

CaO = 82,937 кг

TiO2 = 7,58 кг= 0 кгOк = 6,63 кг

ПР =24,45 кг

Итого 273,861 кг

Таблица 11.

Материальный баланс выщелачивания спека.

Расчет материального баланса обескремнивания.

Принимаем, что конденсат греющего пара испаряется при сепарации.

Выход компонентов в шлам.

Считаем, что весь кремнезем связывается.

Na2O х Al2O3 х 1,67 х SiO2 х 2 H2O

62 102 1,67 60 36

Na2O = 5 х 62 / 1,67 х 60 = 3,1 кг

Al2O3 = 5 х 102 / 1,67 х 60 = 5,1 кг

H2O = 5 х 36 / 1,67 х 60 = 1,8 кг

SiO2 = = 5,0 кг

Итого 15 кг

Определяем состав алюминатного раствора:

Al2O3 = 156,98 кгOк = 156,08 кг= 3,05 кг2O = 1301,85 кг

Итого 1617,96 кг

Таблица 12.

Материальный баланс обескремнивания.

Расчет материального баланса вакуумного охлаждения.

Расчет вакуумного охлаждения ведем по тем же параметрам, что и для ветви Байера.

Количество упаренной воды составит:

Тв = (1617,96 х 0,98 х 0,88 х 30)/556 = 75,28 кг

,28 / 1000 ~ 0,0752 м3

Масса полученного раствора: Р = 1617,96 - 75,28 = 1542,68 кг

V = 1,296 - 0,075 = 1,221 м3

Определим концентрацию алюминатного раствора:

С Al2O3 = 126,291 г/дм3

С Na2O = 125,6 г/дм3

α к = 1,63

Расчет материального баланса декомпозиции.

α к спекания оборотного раствора - 3,6.

Определим количество затравочного гидроксид при З.О. = 2,0:

Al2O3 = 313,96 кг

Al(OН)3 = 480,358 кг

H2O = 166,398 кг

При влажности 16% увлекается с фильтром раствор:

,358 х 0,16 = 76,85728 кг

Концентрация увлеченного раствора:

Na2O = 120 г/дм3

Al2O3 = 55 г/дм3

γ= 1,2 т/м3

Объем увлекаемого раствора: V = 76,85728/1200 = 0,06404 м3

Раствор по компонентам:

Al2O3 = 3,5226 кг

Na2Oк = 7,6848 кг

H2O = 65,65728 кг

Определяем состав жидкой фазы на декомпозиции:

Al2O3 = 160,5026 кг

Na2Oк = 163,7648 кг

H2O = 1367,50728 кг

S =3,05 кг

Итого 1691,77 кг

Объем раствор: V = 1,221 + 0,0640 = 1,285 м3

Объем пульпы: 1,285 + 0,198 = 1,483 м3

,79/2430 = 0,198

Определяем α к раствора:

α к = (163,764/160,5026) х 1,645 = 1,678.

Определяем количество Al2O3 , выпавшее в осадок:

Al2O3 = 160,5026 х (3,6 - 1,68)/3,6 = 85,69 кг

Al(OН)3 = 85,69 х 1,53 = 131,106 кг

H2O = 131,106 - 85,69 = 45,42 к

Таблица 13.

Материальный баланс декомпозиции.

Где 399,65 = 313,96 + 85,69

,82 = 166,398 + 45,42

,81 = 160,5 - 85,69

,087 = 1367,507 - 45,42

Расчет материального баланса фильтрации и сгущения:

Масса твёрдой фазы - 609 кг.

При влажности гидроксида 16% увлекается с фильтром раствора:

х 0,16 = 97,44 кг

При γ = 1,20 т/м3 объем раствора V = 97,44/1200 = 0,081 м3

Увлеченный раствор по компонентам:

Al2O3 = 0,081 х 55 = 4,46 кг

Na2O = 0,081 х 120 = 9,72 кг

H2O = 97,44 - 14,18 = 83,26 кг

В том числе увлекаемый продукцией:

Al2O3 = 4,46 - 3,52 = 0,94 кг

Na2O = 9,72 - 7,68 = 2,04 кг

H2O = 83,26 - 65,62 = 17,64 кг

Состав продукции во второй стадии:

Твердая часть:

Al2O3 = 85,69 кг

H2O =45,42 кг

Раствор:

Al2O3 = 0,94

Na2O = 2,04

H2O = 17,64

Объем жидкой части продукции:

V = 0,081 - 0,064 = 0,017 м3.

Вторая стадия фильтрации вместе с продукцией ветви Байера.

Определяем количество Na2Oк декаустифицировавшегося при декомпозиции.

% соды в маточнике 1,3.

Na2Oу = 163,76 х 0,013 = 2,13 кг

С ним связано СО2 :

СО2 = (2,13 х 44)х62 = 1,51 кг

Определяем компоненты маточного раствора:

Al2O3 = 70,35 кг

Na2Oк = 151,914 кг

Na2Oу =2,13 кг

СО2 =1,51 кг

S = 3,05 кг

H2O = 1238,827 кг

Итого 1467,781 кг

Определяем объем маточного раствора:

V = 1,483 - 0,251 - 0,081 = 1,151 м3

Где 0,251 = 609/2430

Таблица 14.

Материальный баланс сгущения и фильтрации.

Расчет материального баланса выпарки.

Определяем потери Na2О и Al2O3 с сульфатами.

Принимаем, что сера уходит из растворов полностью.

Заводской анализ сульфатов:

Na2 SO4 - 70%

Na2 СO3 - 20%O3 - 10%

Потери Na2O и Na2 SO4 2Oк - Na2 SO4

- 32

Х - 3,05

Х = (3,05 х 62)/32 = 5,91 кг

Масса сульфатов

- 142

,05 - х

Na2 SO4 (3,05 х 142)/32 = 13,53 кг

Потери Na2O с карбонатами

Na2 СO3 = (20 х 13,53)/70 = 3,87 кг

Na2Oу - Na2 СO3

- 106

Х - 3,87

Na2Oу = (62 х 3,87)/106 = 2,26 кг

Na2Oу = 2,26 кг

СO2 = (2,26 х 44)/62 = 1,6 кг

Потери Al2O3

13,53 - Na2 SO4 - 70%

Х - Al2O3 - 10%O3 = (13,53 х 10)/70 = 1,93 кг

Потери по компонентам:

Al2O3 = = 1,93 кг

Na2Oк = = 5,91 кг

Na2Oу = = 2,26 кг

S = = 3,05 кг

Итого 13,15 кг

Определяем оборотный раствор.

Объем оборотного раствора:

V = (152,914 - 8,17)/302 = 0,476 м3

Масса оборотного раствора:

Р = 0,476 х 1444 = 687,344 кг

Масса компонентов раствора:

Al2O3 = 68,42 кг

Na2Oк = 143,744

Na2Oу =2,13 кг

СО2 = 1,51 кг

Итого 215,804 кг

Масса воды в оборотном растворе: 687,344 - 215,804 = 471,54 кг.

Тогда в конденсат уйдет воды 1238,827 - 471,54 = 767,287 кг

Таблица 15.

Материальный баланс выпарки.

Расчет материального баланса фильтрации продукции.

На вторую стадию фильтрации поступает продукционный гидроксид с увлекаемым раствором:

Из ветви Байера:

Твердая часть:

Al2O3 = 909,66 кг

H2O = 473,18 кг

Fe2O3 = 0,1 кг

SiO2 = 0,12 кг

Итого = 1383,06 кг

Раствор:

Al2O3 = 12,58 кг

Na2Oк = 26,94 кг

Na2Oу = 3,625 кг

CO2 = 2,31 кг

H2O = 202,82 кг

Итого = 247,915 кг

V = 0,2 м3

Из ветви спекания:

Твердая часть:

Al2O3 = 85,69 кг

H2O = 45,42 кг

Итого 131,11 кг

Жидкая часть:

Al2O3 = 0,94 кг

Na2O = 2,04 кг

H2O = 17,60 кг

Итого 20,58 кг

V = 0,02 м3

.Определяем массу твердой фазы:

,06 + 131,11 = 1514,17 кг

Объем твердой фазы:

V = 1514,17/2430 = 0,623 м3

Объем жидкой фазы 0,2 + 0,02 = 0,22 м3

Состав жидкой фазы:

Al2O3 = 13,52 кг

Na2Oк = 28,98 кг

Na2Oу =3,265 кг

CO2 = 2,31 кг

H2O = 220,42 кг

Итого 268,495 кг

На вторую стадию подается пульпа с содержанием твердого = 900 кг/м3.

Определим объем пульпы на второй стадии:

V = 1514,17/900 = 1,682 м3

Требуется жидкость на репульпацитю:

,68 - (0,623 + 0,22) = 0,837 м3

На репульпацию даем горячую воду.

Объем жидкой фазы после репульпации:

V = 0,837 + 0,22 = 1,057 м3

Состав жидкой фазы после репульпации:

Al2O3 =13,52 кг

Na2Oк =28,98 кг

Na2Oу = 3,265 кг

CO2 =2,31 кг

H2O = 1057,42 кг

Определим состав жидкой фазы, увлекаемой со второй стадии с продукцией с учетом фильтрата второй стадии:

Al2O3 = 1,76 кг

Na2Oк = 5,46 кг

Na2Oу = 0,245 кг

CO2 = 0,18 кг O = 215,85 кг= 0,217 м3

При второй стадии фильтрации репульпируем продукционный гидроксид фильтратом кальцинации до 900 кг/м3 твердого и отправляем на прокалку.

Состав фильтрата кальцинации:

Al2O3 = 9 г/дм3

Na2Oк = 22 г/дм3

Na2Oу = 2 г/дм3

CO2 = 1,4 г/дм3

 γ = 1,030

На репульпацию требуется 0,85 м3 фильтрата

Фильтрат кальцинации по компонентам:

Al2O3 = 7,533 кг

Na2Oк =18,414кгOу =1,674 кг=1,1718 кг2O = 846,26 кг

Итого 875,0528 кг

Определяем состав жидкой фазы, откачиваемой в кальцинацию:

V = 0,217 + 0,837 = 1,054 м3

Al2O3 = 9,293 кг

Na2Oк = 23,874 кг

Na2Oу = 1,919 кг= 1,3518 кгO = 1062,11 кг

Содержание:

Na2Oоб = 23,874 + 1,919 = 25,793 кг

Концентрация:

С Na2Oоб = 25,793/1,11 = 23,237 кг/м3

Выход в товарную продукцию (согласно ГОСТ):

Al2O3 = 988 кг

Na2O = 4,4 кг

SiO2 = 0,12 кг

Fe2O3 = 0,1 кг

CO2 = 7,38 кг

Итого 1000 кг

Определим потери в кальцинации:

Al2O3 тв = 7,35 кг

Al2O3 ж =1,919 кгO = 1,305 кг=0,18 кг

Итого 10,754 кг

Где 995,35 = 909,66 + 85,69

Таблица 16.

Материальный баланс фильтрации продукции.

Таблица 17.

Материальный баланс кальцинации.

Глава 3. Расчет количества основного оборудования

. Производительность цеха 600000т глинозема в год

. На сгущение идет разбавленная автоклавная пульпа в количестве 21141,72кг/т Al2O3, в т.ч 20132,22кг алюминатного раствора и 1009,5 кг красного шлама.

Таким образом отношение Ж:Т = 20132,22/1009,5 = 19,94

Каустический модуль алюминатного раствора = 1,7

Состав алюминатного раствора :

Al2O3 - 1716.93; Na2Ok - 1747.74; Na2Oy - 216.03; H2O - 17956.41

.Температура пульпы >95

. Скорость слива и Ж:Т в сгустителях и промывателях (1-5) в таблице.

.С первой промывной водой приходит 9286,93 Н2О

. Потери из-за недоотмывки красного шлама не должны превышать 4,5 кг и Na2O и Al2O3 на 1т глинозема.

Определение необходимой площади осаждения диаметра и числа сгустителей.

сгущ = (0.0417 (Өp - Өcr) * Gж)/ω * ρр, где

сгущ - необходимая площадь сгущения, м2

,0417 - постоянный коэффициент

Өp - Ж:Т разбавленной пульпы = 19,94

Өcr - Ж:Т сгущенного шлама = 3,0

Gж - количество шлама, т/ч

ω - скорость слива, м3/м2*ч

ρр - плотность раствора натрия с концентрацией Na2O в NaOH, равной содержания Na2Oобщ в алюминатном растворе, т/м3

ρр = Рn + 0,009 *α +0,00425 * nу

для определения СNa2Oобщ в алюминатном растворе, %

СNa2Oобщ = (1747.74+216.03/20132,22 )*100= 9,75%

Плотность такого щелочного раствора составляет :

ρNa2Oобщ = 1,189т/м3

Определяем α и nу:

Α = 1716.93 *100/20132,22 = 8,53%

nу = 216,03*100/20132,22 = 1,07%

Находим плотность раствора :

ρр = 1,189 + 0,009 * 8,53 + 0,00425 * 1,07 = 1,27т/м3

На 1т глинозема образуется 1009,5кг шлама, тогда в сутки получится 1,009*600000/365 = 1658,63, а в час Gж = 1658,63/24 = 69,11т/ч.

Ж:Т - разбавленной пульпы = 20132,22/1009,5 = 19,94

Өcr = 3,0

Определяем необходимую площадь сгущения, Fcr:

Fcr =( 0,0417(18,95-3,0) * 1658,63)/0,15*1,27 = 5790,97м2

Определяем количество сгустителей:

n= 4*5790.97/3.14*302 = 8.196 = 9.

Заключение

В работе выполнены описания выбранной технологической схемы. Так же мы произвели расчет материального баланса и расчет основного оборудования.

Для выполнения производственной программы в 600000 т/г необходимо установить 9 сгустителей, диаметром 30м.

Список литературы

1.Красный шлам (http://ecology.gpntb.ru/newslibraries/news_486)

. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КРАСНОГО ШЛАМА (http://www.ntpo.com/patents_extraction/extraction_1/extraction_275.shtml )

. Переработка красных шламов глинозёмного производства (http://www.technologiya-metallov.com/russisch/oekologie_3.htm)

4.Аргановский А. А. Справочник металлурга по цветным металлам. Производство глинозема. / Ю. В. Баймаков, М.: Металлургия, 1970. 320 с. (http://www.cgntb.dp.ua/books_94_gp_22.html)

.Лайнер А. И. Производство глинозема / Л. М. Элькидин, 2 изд. М.: Металлургия, 1978. 344с. (http://www.nmt.msisa.ru/arc.html?year=2010&num=4)

.Корюков В.Н Металлургия легких металлов /Лекции. Производство глинозема. 2010г.

.Николаев И. В. Металлургия легких металлов / И. В. Николаев, М.: Металлургия, 1997. 432 с. (http://www.twirpx.com/file/76322/)

8. <http://www.alfametal.ru>