Модернизация печей цеха спекания на базе АО «Алюминий Казахстана

При ремонтных работах, а также в режимах розжига, охлаждения, горячего резерва и пуска печи используется вспомогательный привод печи спекания. От электродвигателя вспомогательного привода мощностью     30 кВт, вращающий момент, через втулочно-пальцевую муфту, где корпус муфты является тормозным барабаном колодочного тормоза, редуктор и храповую обгонную муфту передается на первые валы редукторов главного привода. Вспомогательный привод печи также двухсторонний.

Система смазки главного редуктора:

– картерная, циркуляционная, от маслонасосов. Количество масла в редукторе – 1800 кг.

– циркуляционная от маслостанции посредством маслонасосов. Количество масла в баке маслостанции – 4000 кг.

Система смазки редуктора вспомогательного привода – картерная.

5) Футеровка печи. Зона  сушки длиной 10-15 метров от холодного  борта печи выполнена из жаропрочного  шамотно-цементного бетона толщиной 180 мм. Бетон укладывается на спиральной  арматуре диаметром 140 мм, приваренной к корпусу печи. Остальная часть печи футеруется шамотным кирпичом ШЦУ – 3А, ШЦУ – 4А продольными рядами с перевязкой швов на подушке толщиной 10 мм. Футеровка печи выполняется из панелей длиной по 6 метров, с температурными швами толщиной 3–5 мм между панелями. Раствор готовится из цемента и шамотного мертеля. Процентное содержание цемента в растворе составляет 50 %, шамотного мертеля 50 % с пластической добавкой в виде глиняного молока. В зимнее время в качестве противоморозных добавок в раствор добавляется поваренная соль или поташ.

6) Загрузочная головка  печи. Загрузочный конец печи  входит в загрузочную (холодную) головку печи спекания. Сопряжение  выполнено с установкой уплотнения.

Головка – сварная, выполнена из листовой стали, и футерована внутри шамотным кирпичом. В корпус холодной головки вмонтированы:

 

– ремонтный люк;

– два взрывных клапана;

– два лотка для установки пульповых форсунок;

– течка элеватор – печь;

– выхлопная труба циклона – разгрузителя;

– термопара, для измерения температуры отходящих дымовых газов;

– датчики газового анализа отходящих газов;

– датчик, измеряющий разряжение в холодной головке печи;

– шунтовая труба для установки газоанализатора типа «Циркон».

Холодная головка сопрягается с холодным стояком, через который отводятся дымовые отходящие газы в систему газоочистки.

7) Разгрузочная головка  печи.

Разгрузочный конец печи входит в разгрузочную (горячую) головку печи. Сопряжение выполнено с установкой уплотнения. Головка – сварная, выполнена из листовой стали и футерована внутри шамотным кирпичом. В корпус горячей головки вмонтированы:

– горелка угольная;

– трубопровод III (третичного) воздуха;

– форсунка Шухова;

– гляделка;

– монтажные ворота;

– люк, для установки прожектора.

Также в угольную горелку устанавливается механическая мазутная форсунка производительностью по мазуту – 10 т/час. Горячая головка сопряжена с горячим стояком встык.

8) Горячий стояк печи.

 Горячий стояк –  сварной, выполнен из листовой  стали. Тепловой защитой его являются  жаропрочные брони, навешанные на  уголки, приваренные к корпусу  стояка. Тепловая защита горячих  стояков печей комбинированная: задняя стенка и боковые стенки футерованы шамотным кирпичом ШБ – 5, а передняя стенка защищена жаропрочными бронями, навешанными на уголки. На горячих стояках печей смонтирована шуровочная течка. На корпусе горячего стояка печей выполнен компенсатор устраняющий влияние теплового расширения. Горячий стояк сопрягается с холодильником горловиной.

 

Таблица 6- Печь спекания. Техническая характеристика

Наименование параметра	Единица измерения
Количество опор	штук	4
Диаметр барабана печи	метров	5,0
Длина печи	метров	100,0
Длина барабана печи, диаметром 5,0м.	метров	100,0
Уклон печи	%	2,5
Футеровка печи бетонная	метров	10,0-15,0
Футеровка печи шамотная	метров	85,0 - 90,0
Скорость вращения печи: от главного привода	об / мин	1,84
от вспомогательного привода	об / час	12,0
Диаметр опорного ролика	мм	1700
Зубчатый венец: Диаметр наружной окружности	мм	7740
Количество зубьев	штук	172
Шестерня: Диаметр наружной окружности	мм	1260
Количество зубьев	штук	28
Передаточное число редуктора		87,0
Мощность эл. двигателя главного   привода	кВт	2x250
Скорость вращения эл. двигателя	об / мин	1000

 

3.5.14 Обеспыливание  газов вращающихся печей и  использование уловленной пыли. Процесс спекания глиноземсодержащих  шихт во вращающихся печах  сопровождается значительными пылевыделениями. Основная масса пыли, составляющая 25-40 % от количества загружаемой шихты, выносится вместе с отходящими газами.

Улавливаемая пыль – это смесь мельчайших частиц сухой исходной шихты и продуктов начальной степени спекания.

Пыль отличается от исходной шихты повышенным содержанием щелочек – наиболее летучих компонентов шихты.

Наличие в шихте свободной щелочи предопределяет склонность к "схватыванию" пыли, содержащейся в газах печей.

"Схватывание" пыли объясняется избирательным  уносом щелочей и образованием соединений типа Na2O * nH2O с низкой температурой плавления.

В переходных камерах происходит гравитационное осаждение взвешенных частиц. Эти камеры являются сопрягающими устройствами между печами и аппаратами для улавливания пыли – циклонами и электрофильтрами.

В циклонах осаждается основная часть пыли, уносимая печными газами. Принцип работы циклонов основан на использовании центробежной силы, развивающейся в аппарате при вращательно-поступательном движении в нем пылегазового потока. Это достигается тем, что газовый поток со скоростью 20 м/с вводится в циклон через входной патрубок с углом наклона винтообразной крышки 24°. Вследствие инерционных сил частицы пыли отбрасываются со стенок циклона и, двигаясь по направлению к пылевыпускному отверстию, выпадают в бункере аппарата, из которого удаляются системой пылетранспорта. Газ, попавший в бункер вместе с пылью, меняет направление движения на 180°. Выходя из бункера, он дает начало внутреннему вихрю и вместе с присоединившейся к нему основной частью газа удаляется из циклона через выхлопную трубу.

В связи со значительными объемами очищаемых газов устанавливают циклоны, объединенные в три группы диаметром 1600 мм по шесть штук в группе.

Электрофильтры являются основными аппаратами в системах газоочистки печей спекания. Они отличаются низким гидравлическим сопротивлением, относительно невысокими энергетическими расходами, позволяют очищать значительные объемы газов от мельчайших фракций пыли. Несмотря на высокие капитальные затраты, связанные с сооружением электрофильтров, преимущества этих аппаратов делают их незаменимыми для окончательной, тонкой очистки газов печей спекания.

 

   Таблица 7– Химический  состав пыли, %

Компоненты	Пыль из холодного стояка	Пыль из циклонов	Пыль из электро-фильтров	Пыль из последних бункеров электро-фильтров
П. п. п.	19,0	17,1	15,3	15,0
SiO2	9,7	10,0	10,0	9,5
СаО	24,2	24,6	12,9	10,6
Fe2О3	15,8	13,6	11,8	10,4
А12О3	13,1	13,4	13,4	12,4
Na2O	11,75	12,5	20,2	22,1
К2О	1,22	1,08	6,25	10,5
MgO	-	-	-	-
SО3	2,31	2,83	7,34	9,5
прочие	3,92	4,89	1,91	-

 

3.6 Расчеты технологических  процессов

 

3.6.1 Материальный баланс. Расчёт баланса производим на  одну тонну сухого боксита.

Боксит: Al2O3 – 42,2; SiO2 – 10,6; CaO – 1,17;Fe2O3 – 19,9; Cорг – 0,25;

Cl – 0,51; SO3 общ – 0,56; CO2 – 2,21; W – 17,2; Глинистая фракция – 43,8;

Qc – 4806.

Состав оборотного раствора: Al2O3 – 119,8; Na2O – 243,1; Na2Ok – 222,9;

Na2Okб – 20,2; αку – 3,0607; ρ – 1,4202.

Варенная пульпа: Al2O3 – 22,3; SiO2 – 21,2; Fe2O3 – 29,4.

Железистый песок: Al2O3 – 17,39; SiO2 – 5,7; CaO – 4,44; Fe2O3 – 50,77;

SO3 общ – 2,44; CO2 – 10,88; Na2O – 0,36.

Алюминатный раствор Байера: Al2O3 – 126,3; SiO2 – 0,385; Cорг – 3,7;

Cl – 46,5; SO3 общ – 5,83; CO2 – 11,6; W – 983; Na2O – 133,7; Na2Ok – 117,3; Na2Okб – 16,5; αку – 1,5278; ρ – 1,2581.

Алюминатный раствор ЦС: Al2O3 – 97,2; SiO2 – 0,186; Na2O – 99,4; Na2Ok – 92,6; αку – 1,5672; ρ – 1,1997.

Маточный раствор смешанный: Al2O3 – 61,9; Na2O – 131,6;

Na2Ok – 116,5; Na2Okб – 15,1; αку – 3,0960; ρ – 1,2167.

Расчёт вывода железистых песков. Доля вывода железистых песков вычисляется по формуле

 

SiO2бр*Fe2O3вп - Fe2O3бр*SiO2вп

SiO2жп*Fe2O3вп-Fe2O3жп*SiO2вп

 

Количество железистых песков составит 1000*0,12131=121,31 кг,

 

где 1000 – количество введенного боксита, т;

       0,12131 – доля железистых песков выведенных  из боксита д.е.

Содержание компонентов железистых песков

 

Al2O3=121,31*0,1739=21,0958 кг.

 

Аналогично выполняем расчёт содержания остальных компонентов.

Результаты вычислений сводим в таблицу 8.

 

Таблица 8 – Содержание основных компонентов железистых песков.

Наименование	Al2O3	SiO2	CaO	Fe2O3	Cорг	Cl	SO3общ		CO2		Доля		Масса
Боксит без г/ф	42,2	10,60	1,17	19,9	0,25	0,51	0,56		2,21				1000
Доля ЖП											0,1213
Количество ЖП														121,310
В ЖП содержится
AL2O3														21,0958
Na2O														0,43671
SiO2														6,91468
Fe2O3														61,5892
CaO														5,38617
CO2														13,1985
SO3														2,95997

 

 

Расчёт ГАСН. Весь SiO2 поступающий на выщелачивание переходит в ГАСН,    

 

Al2O3*Na2O*1,7SiO2*2H2O: 106,0–6,914687=99,08531 кг.

 

где 106 – содержание SiO2 в боксите;

       6,914687–  содержание SiO2 в железистых песках,

Содержание компонентов в железистых песках:

Al2O3

 

99,08531*1,7*60/102=99,08531 кг;

 

Na2O

 

99,08531*62/102=60,22833 кг;

 

2Н2О

 

99,08531*36/102=34,97129 кг,

 

где Na2O*Al2O3*1,7SiO2*2H2O – 62; 102; 1,7*60; 2*18 – молекулярные веса компонентов ГАСН.

С учётом потерь щёлочи на СО2 количество её составит:

 

CO2боксита– CO2ЖП

 

22,1–13,19856=8,90144 кг;

 

Na2O

 

8,90144*65/44=12,5429 кг.

 

Расчёт потерь с 3CaO*Al2O3*6H2O

 

Количество СаО:

 

СаОбоксита–СаОЖП

 

11,7–5,386177=6,313823 кг;

 

количество Al2O3

 

6,313823*102/168=3,833393 кг,

 

где 102 и 168 – молекулярные веса Al2O3 и 3CaO;

количество H2O:

 

6,313823*108/168=4,058886 кг.

 

Расчет потерь Na2O с SO3.

Количество SO3:

 

SO3=SO3боксита–SO3жп

 

5,6–2,599971=2,640029кг.

 

Количество Na2O

 

2,640029*62/80=2,046022кг.

 

Количество Al2O3 перешедшего в алюминатный раствор

 

Al2O3=Al2O3боксита – Al2O3жп – Al2O3гасн – Al2O3СаО

 

422,0 – 21,09586 – 99,08531 – 3,833393 = 297,9854 кг.

 

Количество Na2O в алюминатном растворе

 

Na2O=Mky*Al2O3 /1,645.

 

1,5278*297,9854/1,645=276,7513кг.

 

Количество Na2O с учётом потерь

 

Na2O = Na2OАл.р-р + Na2OГАСН + Na2OSO3 + Na2OЖП + Na2OCO2.

 

276,7513 + 60,22833 + 2,046022 + 0,436717 + 12,54294 = 352,0053кг.

 

Количество активной щёлочи в оборотном растворе

 

Na2Oакт. об.р-р = Na2Oky об.р-р – Al2O3об.р-р*Mky/1,645.

 

222,90 – 119,80*1,5378 / 1,645 = 111,6368кг.

 

Состав и объём оборотного раствора

 

Vоб.р-р = Na2O / Na2Oакт. об.р-р

 

Vоб.р-р = 377,7449/111,6368 = 3,153129м3,

 

состав оборотного раствора

 

Al2O3=Vоб.р-р*G

 

3,133129*119,80=424,3541кг.

 

Остальные компоненты рассчитываются аналогично и заполняем таблицу 9.

 

Таблица 9

Наименование	Количество, кг
SiO2 в ГАСН	99,08531
Al2O3	99,08531
Na2O	60,22833
2H2O	34,97129
Потери Na2O с СО2	8,90144
Продолжение таблицы №9
Na2O	12,54294
Потери с 3CaO*Al2O3*6H2O
CaO		6,313823
Al2O3		3,833393
2H2O		4,058886
Потери с SO3		2,640029
Na2O		2,046022
Al2O3 перейдёт в алюминатный раствор		297,9854
Количество щёлочи для связи Al2O3 в алюминатный раствор		276,7513
Na2O с учётом потерь		352,0053
Количество активной щёлочи в оборотном растворе		111,6368
Объём оборотного раствора составит		3,153129
Состав оборотного раствора
Al2O3		377,7449
Na2Ok		702,8325
Na2Oкб		63,6921
CO2		45,20163
H2O		3288,476
Всего, кг:		4477,948