Участок выщелачивания бокситовых спеков в трубчатых выщелачивателях глиноземного цеха

 

Обескремнивание алюминатного раствора

При обескремнивании в присутствии затравки белого шлама, в котором содержится 37,56 кг Al2O3, 3,72 кг F2O3, 35,28 кг SiO2 и др. Следовательно, масса алюминатного раствора составит 9908,54 – 120,0 = 9788,54 кг, в нем содержится Al2O3 1092,29 – 37,56 – 1,17 = 1053,56 кг (37,56 кг - Al2O3 в белом шламе, 1,17 кг – потери Al2O3 при обескремнивании). При отношении ж : т белого шлама 1 : 1 с ним увлекается 120 кг алюминатного раствора, который поступает на обескремнивание в качестве затравки белого шлама. В этом растворе содержится Al2O3: 1053,56 кг Al2O3 – в 9788,54 кг раство х кг Al2O3 в 120 кг раствора х = 1053,56 * 120 : 9788,54 = 1053,56 * 0,012259 = 12,91 кг.

SiO2 подсчитываем так: 35,28 кг SiO2 выпадает в составе алюмосиликата; в растворе остается 37,87 – 35,28 = 2,59 кг. Тогда в 120 кг SiO2 содержится 0,012259 * 2,59 = 0,03 кг.

Na2Oк…………………………………0,0122259 * (925,4 – 19,73) = 11,1 кг

Na2Oу…………………………………0,012259 * (121,81 – 3,55) = 1,45 кг

СO2…………………………………..1,63 * 44 : 62 = 1,16 кг

H2O…………………………...120 – (12,91 + 0,03 +11,1 +1,45 +1,16) = 93,35 кг.

По имеющимся данным составляем баланс I стадии обескремнивания (табл. 8).

Таблица 8 – Баланс I стадии  обескремнивания

Введено, кг		Получено, кг
Алюминатный раствор после выщелачивания спека		Белый шлам (твердая фаза)
Al2O3	1092,29	Al2O3	75,12
Fе2O3	3,72	F2O3	7,44
SiO2	37,87	SiO2	70,56
СаО	3,48	СаО	6,96
Na2Oк	925,4	Na2Oк	39,46
Na2Oу	121,81	Na2Oу	7,1
СO2	96,89	СO2	5,04
H2O + п.п.п.	7627,08	H2O + п.п.п.	28,32
Итого	9908,54	Итого	240
Затравка белого шлама		Раствор, увлеченный белым шламом
Al2O3	37,56	Al2O3	25,82
Fе2O3	3,72	SiO2	0,06
SiO2	35,28	Na2Oк	22,2
СаО	3,48	Na2Oу	2,9
Na2Oк	19,73	СO2	2,32
Na2Oу	3,55	H2O + п.п.п.	186,7
СO2	2,52	Итого	240
H2O + п.п.п.	14,16	Потери (см. табл. 1)
Итого	120	Al2O3	1,17
Алюминатный раствор с затравкой		Na2Oк	0,50
Al2O3	12,91	Итого	1,67
SiO2	0,03	Алюминатный раствор на II стадию обескремнивания (по разности)
Na2Oк	11,1	Al2O3	1040,65
Na2Oу	1,45	SiO2	2,56
СO2	1,16	Na2Oк	894,07
H2O + п.п.п.	93,35	Na2Oу	116,81
Итого	120	СO2	93,21
Всего	10148,54	H2O + п.п.п.	7519,57
		Итого	9666,87
		Всего	10148,54

 

Как следует из материального баланса, при обескремнивании выделится 240 кг белого шлама (120 кг из раствора и 120 кг затравки), с ним будет увлечено 240 кг алюминатного раствора. Одна половина шлама (120 кг и с ним 120 кг раствора) проступает снова на обескремнивание (I стадия) в качестве затравки, другая половина – на промывку, после чего – в отделение приготовления шихты.

Содержание компонентов в алюминатном растворе, поступающем на II стадию обескремнивания, определяется по разности. Например, в этом растворе содержится Al2O3 1092,29 + 37,56 + 12,91 – 75,12 – 25,82 – 1,17 = 1040,65 кг.

Одна половина сгущенного белого шлама (ж : т = 1,0) в качестве затравки направляется на I стадию обескремнивания, другая  половина после фильтрации и промывки поступает в отделение подготовки шихты (ОПШ) (табл. 9).

Состав промводы, поступающей на II стадию обескремнивания, определяем по разности.

Составляем баланс II стадии обескремнивания (табл. 10).

Таблица 9 – Баланс фильтрации и промывки белого шлама, направляемого в ОПШ

Введено, кг		Получено, кг
Белый шлам		Отмытый шлам в ОПШ
Al2O3	37,56	Al2O3	37,56
F2O3	3,72	F2O3	3,72
SiO2	35,28	SiO2	35,28
СаО	3,48	СаО	3,48
Na2Oк	19,73	Na2Oк	19,73
Na2Oу	3,55	Na2Oу	3,55
СO2	2,52	СO2	2,52
H2O + п.п.п.	14,16	H2O + п.п.п.	14,16
Итого	120	Итого	120
Раствор, увлеченный белым шламом		Промвода, увлеченная шламом
Al2O3	12,19	Al2O3	0,3
SiO2	0,03	Na2Oк	0,283
Na2Oк	11,1	Na2Oу	0,037
Na2Oу	1,45	СO2	0,04
СO2	1,16	H2O	61,16
H2O + п.п.п.	93,35	Итого	61,86
Итого	120	Алюминатный раствор и промвода на II стадию обескремнивания

 

Продолжение таблицы 9

Введено, кг		Получено, кг
Вода на промывку		Al2O3	12,61
H2O	60	SiO2	0,03
Всего	300	Na2Oк	10,817
		Na2Oу	1,413
		СO2	1,12
		H2O	92,19
		Итого	118,18
		Всего	300

Таблица 10 – Баланс II стадии обескремнивания

Введено, кг		Получено, кг
Алюминатный раствор с I стадии обескремнивания (см. табл. 8)		Гидрогранат (осадок)
Al2O3	1040,65	Al2O3	24.08
Na2Oк	894,07	СаО	39,67
Na2Oу	116,81	SiO2	2,55
СO2	93,21	H2O	23,8
SiO2	2,56	Итого	90,10
H2O	7519,57	Алюминатный раствор, увлеченный шламом
Итого	9666,87	Al2O3	3,82
Промвода от промывки белого шлама		Na2Oк	3,48
Al2O3	12,61	Na2Oу	1,16
Na2Oк	10,817	СO2	0,82
Na2Oу	1,413	H2O	29,33
СO2	1,12	Итого	38,61
SiO2	0,03	Алюминатный раствор на карбонизацию (по разности)
H2O	92,19	Al2O3	1025,67
Итого	118,18	Na2Oк	902,05
Карбонатный шлам (тв.+ж)		Na2Oу	118,6
Al2O3	0.31	СO2	110,19
Na2Oк	0.64	SiO2	0,06
Na2Oу	1,54	H2O	7641,64
СO2	16,68	Итого	9798,21
СаО	19,83	Всего	9926,92
SiO2	0,02
H2O	13,84
Итого	52,86

 

 

Продолжение таблицы 10

Известковое молоко
СаО	19,84
H2O	69,17
Итого	89,01
Всего	9926,92

 

Карбонизация алюминатного раствора, промывка и кальцинация гидроксида алюминия.

На кальцинацию должно поступить 990,0 + 7,02 кг Al2O3  в составе 997,02 * 156 : 102 = 1524,85 кг гидроксида алюминия (527,83 кг H2O); где 7,02 – потери Al2O3 на кальцинации, кг; 990,0 – содержание Al2O3 в 1 т глинозема, кг; 156 и 102 – молекулярный массы 2Al(OH) 3  и Al2O3.

В маточном ( содовом) растворе после карбонизации содержится Al2O3 1025,67 – (2,34 +997,02) = 26,31 кг. Здесь 2,34 – потери при карбонизации, кг.

При αк маточного раствора 2,70 (принято при расчете) Na2Oк

2.70 * 26,31 : 1,645 = 43,18 кг, в этом  растворе содержится Na2Oу

902,05 +118,6 – 0,5 – 43,18 = 976,97 кг, где 902,05 + 118,6 содержание Na2Oобщ в алюминатном растворе, подаваемом на карбонизацию, кг; 0,5 – потери Na2Oк при карбонизации, кг; 43,18 – содержание Na2Oк в маточном растворе, кг.

На карбонизацию необходимо подать СO2, кг:

976,97 * 44 : 62 – 110,19 = 693.33 – 110,19 = 583,14, где 693,33 количество СO2, связанное с Na2Oу в маточном растворе, кг; 110,19 – содержание СO2 в алюминатном растворе в составе Na2СO3, кг.

В алюминатном растворе  содержится 1025, 67 кг Al2O3.  Тогда при затравочном отношении (З.О) 2.0 должно быть подано в качестве затравки 1025,67 * 2 = 2051,34 кг Al2O3  в виде гидроксида. С этим количеством Al2O3  связано H2O 2051,34 * 54 : 102 = 1086,0 кг. Всего масса затравки составит 2051,34 + 1086,0 = 3137,34 кг. При влажности затравочного гидроксида 15% с ней будет увлечено маточного ратсвора 3137,34 * 15 : 85 = 553,65 кг.

Масса маточного раствора после выпадения 1550,73 кг гидроксида алюминия 9798,21 – 1550,73 = 8247,48 кг. В этом растворе содержится:

 Al2O3………………………..553.65 * 26,31 : 8247,48 = 1,77 кг;

Na2Oк………………………..0,0671 * 43,18 = 2.90 кг;

Na2Oу………………………..0,0671 * 976,97 = 65,55 кг;

СO2………………………….65,55 * 44 : 62 = 46,52 кг;

H2O………….........................553,65 – (1,77 + 2,90 + 65,55 + 46,52) = 436,91 кг.

По полученным данным составляем баланс карбонизации алюминатного раствора (см. табл. 11), а балансы промывки гидроксида алюминия и его прокалки (кальцинации) сведены в табл.12 и 13. Распределение содового раствора и баланс выпарки представлены в табл. 14 и 15.

 Таблица 11 – Баланс  карбонизации алюминатного раствора

Введено, кг		Получено, кг
Алюминатный раствор после II стадии обескремнивания		Затравка гидроксида алюминия
Al2O3	1025,67	Al2O3	2051,34
Na2Oк	902,05	H2O	1086,0
Na2Oу	118,6	Итого	3137,34
СO2	110,19	Содовый раствор, увлеченный затравкой
H2O	7641,64	Al2O3	1,77
SiO2	0.06	Na2Oк	2.90
Итого	9798,21	Na2Oу	65,55
Затравка гидроксида алюминия		СO2	46,52
Al2O3	2051,34	H2O	436.91
H2O	1086,0	Итого	553,65
Итого	3137,34	Продукционный гидроксид Al
Содовый раствор, увлеченный затравкой		Al2O3	997,02
Al2O3	1,77	H2O	527,83
Na2Oк	2,90	SiO2	0,06
Na2Oу	65,55	Итого	1524,91
СO2	46,52	Содовый раствор, увлеченный продукционным гидроксидом алюминия, на выпарку и регенерацию (по разности)
H2O	436,91	Al2O3	26,31
Итого	553,65	Na2Oк	43,18
СO2	583,14	Na2Oу	976,97
Всего	14072,34	СO2	693,33
		H2O	7113,81
		Итого	8853,6
		Потери
		Al2O3	2,34
		Na2Oк	0,5
		Итого	2,48
		Всего	14072,34

 

Таблица 12 – Баланс промывки гидроксида алюминия

Введено, кг		Получено, кг
Гидроксид алюминия		Отмытый гидроксид алюминия
Al2O3	997,02	Al2O3	997,02
SiO2	0,06	SiO2	0,06
H2O	527,83	H2O	527,83
Итого	1524,91	Итого	1524,91
Содовый раствор, увлеченный гидроксидом алюминия		Промвода, увлеченная гидроксидом алюминия
Al2O3	0,52	Na2Oк	0,16
Na2Oк	0,86	Na2Oу	3,84
Na2Oу	19,53	СO2	2,73
СO2	14,93	H2O	170,27
H2O	141,16	Итого	177,0
Итого	177,0	Промвода на выпарку (по разности)
Вода на промывку		Al2O3	0,52
H2O	800,0	Na2Oк	0,70
Всего	2501,91	Na2Oу	15,69
		СO2	12,2
		H2O	770,89
		Итого	800
		Всего	2501,91

Таблица 13 – Баланс кальцинации (прокалки) гидроксида алюминия

Введено, кг		Получено, кг
Гидроксид алюминия		Глинозем
Al2O3	997,02	Al2O3	990
SiO2	0,06	Na2Oобщ	3,5
H2O + п.п.п.	527,83	SiO2	0,06
Итого	1524,91	H2O + п.п.п.	6,44
Промвода, увлеченная гидроксидом алюминия		Итого	1000,0
Na2Oобщ	4,0	Потери
СO2	2,73	Al2O3	7,02
H2O	170,27	Na2Oобщ	0,5
Итого	177,0	СO2	2,73
Всего	1701,91	H2O + п.п.п.	691,66
		Итого	701,91
		Всего	1701,91