Модернизация печей цеха спекания на базе АО «Алюминий Казахстана

Количество маточного раствора. Маточный раствор на гидрохимический передел спекания поступает для увеличения стойкости алюминатного раствора. Его количество рассчитывается по формуле:

 

1,5672=(Na2Oал.р-раЦС+Na2Oмат*Vмат)*102/(Al2O3ал.р-раЦС+Al2O3мат*Vмат)*62

 

где Vмат – объём маточного раствора.

Тогда объём маточного раствора составит – 0,316733 м3. Зная объём маточного раствора и, зная его концентрацию, рассчитываем его компоненты, результаты вычислений заносим в таблицу 25.

 

Таблица 25 – Состав маточного раствора

Компонент	Концентрация, г/л	Масса, кг
Al2O3	66,3257	21,00752
Na2Ok	122,755	38,88052
Na2Oкб	16,144	5,746797
Н2О		319,7338
Масса	1000	385,3686
Плотность кг/м3	1216,7	1216,7

 

Количество алюминатного раствора на передел декомпозиция будет складываться из баланса выщелачивания и количества маточного раствора поступающего для подщелачивания алюминатного раствора

 

Al2O3              129,2623+21,00752=150,26981 кг,

 

остальные компоненты алюминатного раствора подсчитываются аналогично, результаты заносим в таблицу 26.

 

Таблица 26 – Алюминатный раствор ЦС

Компонент	Алюминатный раствор выщелачивания	Маточный раствор	Алюминатный раствор ЦС
Al2O3	129,2623	21,00752	150,26981
Na2Ok	104,2637	38,88052	143,14424
Na2Oкб	16,39497	5,746797	22,141768
Н2О	1219,414	319,7338	1539,1477
Масса, кг	1469,335	385,3686	1854,7035
Объём, м	1,229253	0,136733	1,5459857

 

Количество горячей воды на промывку. Количество горячей воды вводимой на промывку серого шлама составит: Н2О алюминатного раствора ЦС+Н2О потери с жидкой фазой отвального шлама – Н2О маточного раствора

 

1219,414+1221,65-319,7338 = 2441,066 кг.

 

Удельный расход пара на тонну боксита: 466,6 кг/т. С учётом конденсата пара в автоклавах расход горячей воды составит

 

2441,066 - 466,6 = 1974,466 кг.

 

Декомпозиция. Баланс декомпозиции будет складываться из балансовых количеств алюминатных растворов ГМЦ, ЦС, затравки и массы маточного раствора увлекаемой затравкой при фильтрации.

Расчёт количества затравки. Расчёт количества Al2O3 в затравке определяется через затравочное отношение и количества Al2O3 ветвей Байера и спекания

 

(660,3977+150,2698)*3,179 = 2577,112 кг,

 

где 660,3977 – количество алюминатного раствора ГМЦ;

       150,2698 – количество  алюминатного раствора ЦС;

       3,179 – затравочное  отношение. 

 

Количество гидрата затравки определяется:

 

Al2O3 З.О. /102*156=3941,465 кг.

 

Количество маточного в затравке будет определено через влагу кека затравочной фильтрации: при влаге кека 20% количество маточного будет равно 3941,465*20/(100-20)=985,3663 кг,

тогда объём маточного раствора составит

 

985,3663/(1,2167*1000)=0,809868 м3,

 

где 1,2167 – плотность смешанного маточного раствора гр/см3.

Количество Al2O3 в продукционном гидрате определяется:

 

(Al2O3 ГМЦ + Al2O3 ЦС ) – (Na2O ГМЦ + Na2O ЦС) / Мky,

 

где (Al2O3 ГМЦ + Al2O3 ЦС ) – количество глинозема поступившее из ветвей Байера и спекания;

(Na2O ГМЦ + Na2O ЦС) – количество щёлочи поступившей из ветвей Байера и спекания;

Мky  – модуль каустический маточного раствора.

Тогда количество Al2O3 в продукционном гидрате будет равно  406,3103 кг.

Результаты вычислений сводим в таблицу 27

 

 Таблица 27 – Баланс декомпозиции

Компоненты	Алюминатный раствор ГМЦ	Алюминатный раствор ЦС	Затравка	Маточный раствор	Всего, кг
Al2O3	660,3977	150,2698	2577,112	50,13082	3437,91
Na2Ok	617,8834	143,1442		94,34961	855,3773
Na2Oкб	76,23615	22,14177		12,22901	110,6069
Н2О	5139,912	1539,148	1364,3533	819,9782	8863,391
СО2	54,10308			8,678649	62,78172
Итого:	6548,532	1854,704	3941,4652	985,3663	13330,07

 

После декомпозиции полученную пульпу разделяют на жидкую и твердую составляющие, на гидросепараторах и отправляют на БОГ, где происходит отстаивание пульпы в сгустителях. Нижний продукт сгущения, сгущённую гидроокись алюминия фильтруют, промывают от щёлочи и прокаливают в печах кальцинации.

 

Таблица 28 – Баланс БОГ

Компоненты	Затравка	Маточный раствор	Продукционный гидооксид	Потери маточного раствора с гидрооксидом	Маточный на выпарку	Всего, кг
Al2O3	2577,112	50,13082	406,3103		404,3572	3437,91
Na2Ok		94,34961		2,485663	758,542	855,3773
Na2Oкб		12,22901			98,37792	110,6069
Н2О	1364,353	819,9782	215,1054	69,04619	6394,908	8863,391
СО2		8,678649			54,10308	62,78172
Итого:	3941,465	985,3663	621,4157	71,53185	7710,288	13330,07

 

Выпарка. На отмывку гидрата берётся грязный конденсат с выпарки – 616,993 кг, кторый возвращается на выпарку в виде среднего фильтрата.

Количество выпаренной воды определяем по разности: Н2О маточного раствора с декомпозиции + Н2О конденсата промывки – Н2Ооборотной соды – Н2О оборотного раствора с содой – Н2О маточного раствора в ЦС – Н2О оборотного раствора.

Кальцинация. В процессе кальцинации удаляется вся внешняя влага гидроокиси и большая часть химической влаги. ППП товарного глинозёма = 0,85%.

Баланс кальцинации сведен в таблице 30.

 

                                   Таблица 30 – Баланс кальцинации  

Компоненты	Гидрат	Содержание в %	Потери	Содержание в %	Г-00	Содержание в %	Всего, кг
Al2O3	406,3103	58,84615	0,0056883	0,002026	406,30459	99,15	406,3103
Н2О	69,04619	10	69,046192	24,59753			69,04619
ППП	215,1054	31,15385	211,65185	75,40044	3,453589	0,85	215,1054
Итого:	690,4619	100	280,70373	100	409,75818	100	690,4619

 

Таблица 31 – Удельные расходы на одну тонну глинозёма

Наименование	Количество
Боксит	2692,86кг
Известняк	1009,59 кг
Сода кальцинированная	278,449 кг
Горячая вода на промывку отвального шлама	4818,61 кг
Горячая вода на промывку красного шлама	4210,19 кг
Количество красного шлама	1139,94 кг
Количество отвального шлама	1382,01 кг
Количество выпаренной воды	8126,35 кг
Количество гидрата	1685,05 кг
Количество белого шлама	16,989 кг
Количество выведенных ЖП	296,053 кг
Количество шихты спекания	2818,04 кг
Количество алюминатного раствора ГМЦ	15981,5 кг
Количество алюминатного раствора ЦС	4526,34 кг
Доля в производстве Al2O3 ЦС	34,7106 %
Доля в производстве Al2O3 ГМЦ	65,2894%

 

3.6.2 Тепловой расчет  печи спекания. Удельный расход  топлива на единицу (1т) спека может  быть определен из уравнения  теплового баланса

 

Qп + Vx х Qнр = Qр,

 

откуда

Vx= (Qр - Qп)/ Qнр,

 

где Qп – общий приход тепла на 1 т. спека, за исключением тепла от сжигания топлива, ккал;

       Qр – общий расход тепла на 1т. спека, ккал;

       Vx – удельный расход топлива, кг.

3.6.2.1 Расход тепла.

1) На испарение воды и перегрев водяных паров до температуры отходящих газов, ккал

 

qН20 = GН2О [1(100 – tш) + 539 + сН20(tотх – 100)],

 

где GН2О – общее количество Н2О, удаляемое при спекании, кг;

       tш – температура шихты, ºС;

       tотх – температура отходящих газов, ºС;

       539 –  скрытая теплота испарения влаги  при температуре 100ºС, ккал/кг;

       сН20 – средняя удельная теплоемкость водяных паров при температуре отходящих газов, ккал/(кг ºС).

На 1т. спека при Wш= 38,8% удаляется физически связанной влаги 831,026 кг и химически связанной влаги 73,622 кг

 

GН2О= 831,026 + 73,622= 904,648 кг

 

QН2О = 904,648 [1(100 – 50) + 539 + 0,465(287 – 100)] = 602,45 х 103 ккал.

 

2) С углекислотой от  разложения карбонатов в процессе  спекания, ккал

 

qCО2= GСО2 сСО2 tотх,

 

где GСО2 – количество выделяющейся углекислоты, кг;

       сСО2 – средняя удельная теплоемкость СО2 при температуре отходящих газов, ккал/(кг х 0С);

        tотх – температура отходящих газов, 0С.

GСО2 при СаО в шихте 25,6% составит 201,142 кг

 

qCО2 = 201,142 х 0,449 х 287 = 25,919 х 103 ккал.

 

3) На эндотермические  реакции, ккал

 

qЭНД= q CАСО3 + qNА2 СО3 + qАЛ.СИЛ,

 

При среднемесячном химическом составе спека за февраль 2006г

 

q CАСО3 = 194,56 х 103 ккал;

 

qNА2 СО3 = 197,78 х 103 ккал;

 

qАЛ.СИЛ = 2,392 х 103 ккал;

 

qЭНД= 394,732 х 103 ккал.

 

4) С выходящим из  печи спеком, ккал

 

qСП= GСП сСП tСП ,

 

где GСП – масса спека , кг;

       сСП – средняя удельная теплоемкость спека при 1000 0С, ккал/(кг х0С);

       tСП – температура спека ,0С.

 

qСП= 1000 х 0,28 х 1000 = 280 х 103 ккал

 

5) Тепло с оборотной  пылью, ккал

 

q О.П = GО.П сО.П tотх ,

 

где GО.П – количество оборотной пыли, кг;