Оқулық құралы Павлодар (075. 8) Ббк 34. 33 я73 м 27 С. Торайғыров атындағы пму ғылыми кеңесі ұсынған

Қормен араластырылған алюминат ерітінділерінің ыдырау процесі ауамен және механикалық бұлғау арқылы декомпозерлер батареяларында жүргізіледі. Ыдырау деңгейінің пайызы төл ерітінділер арқылы тексеріліп отырады. Декомпозициядағы қойыртпақтың температурасын айналымдағы сулардың көмегімен және кәдімгі қоршаған ауа жылуалмасуы арқылы төмендетеді.

Ыдырау деңгейің сапалы және жоғары деңгейде жүруіне төмендегідей факторлар әсер етеді:

– алюминат ерітінділерінің каустикті қатынасы;

– алюминат ерітінділерінің концентрациясы;

– қордың мөлшері мен сапасы;

– зиянды қоспалардың мөлшері;

– температуралық режімі және бұлғау түрлері;

– бұлғаулық әсер.

Енді осы әсер ететін факторларға толығырақ тоқталайық.

Сондықтан өндірісте алюминат ерітінділерінің қатынасын 1,5-1,55 сандарының араларында ұстайды.

Декомпозицияға түсетін алюминат ерітінділерінің әрбір каустиктік қатынасына өзіне сәйкес алюминий оксидінің Al₂O₃ немесе Na₂O концентрациялары болады, дәлірек айтсақ алюминат ерітінділерін ыдырату кезінде алюминий гидроксидінің шығымын толық қамтамасыз ете алатын концентрация. Неғұрлым каустикті қатынас төмен болса, соғұрлым қажетті концентрация жоғары болады.

Мұндай концентрацияның болу қажеттілігі алюминий гидроксидінің жұмыстық көлем бірлігіндегі шығымына ерітіндінің концентрациясы мен ыдырау деңгейінің теріңдігінің қарама қарсы қозғалыстарының әрекетінен пайда болған құбылыс деп білеміз. Сондықтан алюминат ерітінділерін шамадан тыс сулату ыдырату жылдамдығын арттырғанымен, қанағаттанарлықтай алюминий тотығының шығымын алуға қолданылуға жарамайды. Сонымен қатар алюминат ерітінділерінің тым жоғары концентрацияларында ыдырау процесіне жарамайды.

Қордың мөлшері мен сапасының әсері. Шөгімге түскен жаңа алюминий гидроксидінің, яғни қордың сығылу процесіндегі рөлінің мәні алюминат ерітінділерін ары қарай ыдыратуға қолайлы жағдай жасайтын дайын түйіршік орталығын құру болып табылады. Сондай жағдай жасалғанан кейін алюминат ерітінділерінің ыдырау процесіндегі қордың түйіршіктері ұлғая бастайды.

Сығылуға түсетін алюминат ерітінділерінің қорының мөлшері қорлық қатынас немесе қорлық сан ретінде сипатталады, яғни қордың құрамындағы алюминий оксидінің Al₂O₃ алюминат ерітіндісіндегі алюминий оксидіне Al₂O₃ массалық қатынасын қорлық қатынас деп атайды.

Сондықтан ыдырау процесінен кейін алынатын төл ерітіндінің каустикті модулі бокситті ерітінділей алатын модульдің шамасында болу үшін өндірісте қорлық қатынастарды шамамен 2,5-3,3 сандарының аралығында ұстайды. Қордың құрамындағы алюминий гидроксидінің бөлшектілік деңгейінің өсуімен, түйіршік орталықтарының санының көбеиуінің нәтижесінде сығу процесі ұлғая түседі. Бірақ өте ұсақ, белсенділігі аз қор ыдырау процесінде алюминий гидроксидтерінің бөлшектерінің қажетті өсімін қамтамасыз ете алмайды, сондықтан ары қарайғы сүзу мен жуу процестері нашарлайды. Осыған орай өндірісте, қажетті ірілікпен алюминий гидроксидін алу үшін қор ретінде қолданылатын алюминий гидроксидтерін алдын ала жіктен өткізіп отырады.

Алюминат ерітінділерін ыдырату процесін жақсартып, деңгейін көтеру үшін көптеген зерттеулер жүргізілді. Солардың біреуі қор ретінде ұсақ майдаланған белсенділігі жоғары қорды қолдану. Мұндай қорды белсенді қор деп атайды. Ол алюминат ерітінділерінен алынған жаңа шөгімге түскен бөлшектілік алюминий гидроксиді.

Кәдімгі қормен салыстырғанда белсенді қор өте ұсақ бөлшекті және беткі жағы жақсы дамыған гидроокисьтен тұрады. Осы қасиеттеріне қарай ыдырау процесі кезінде қордың ұсақ түйіршіктері қажетті ірілікке дейін өсіп үлгереді.

Белсенді қорды қолдану қорлық қатынас сандарын едәуір төмендетеді.

Ыдырау процесіне қордың құрамының тазалығы маңызды әсер етеді. Өндірісте қормен бірге ыдырау процесінің басына алюминат ерітінділеріне каустикті қатынасы жоғары сілтілік ерітінділер түседі. Бұл алюминат ерітінділерінің каустикті қатынасы қормен араласқанан кейін жоғарлап кетуіне әкеліп соғады, сөйтіп ары қарайғы сығылу процесін бәсеңдетеді.

Сондықтан қор ретінде қолданылатын алюминий гидроксиді мұқият жуып сілтілік ерітінділердің құрамын азайтуды талап етеді.

Зиянды қоспалардың әсері. Қандай да қоспа болсын алюминат ерітінділерінің сығылуы кезінде тек алынатын алюминий гидроксидінің сапасына ғана емес және оның түйіршіктерінің өсу жылдамдығынада әсер етеді. Алюминат ерітінділеріндегі маңызды қоспалардың бірі кремний оксиді, күкірт және органикалық заттар. Зерттеу нәтижелері алюминат ерітінділерінің құрамында белгілі мөлшердегі кремнезем алынатын алюминий гидроксидінің тек сапасына ғана әсер етіп қоймай, ыдырау процесін бәсеңдететінін анықтады.

Сығылуға түсетін алюминат ерітінділерінің кремнилік қатынасы қанағаттанарлықтай сапалы гидроксид алу үшін кем дегенде 350-400 саны аралықтарында болуы керек.

Алюминат ерітінділерінде органикалық қоспалар бокситтің құрамындағы гуминдік заттардың сілтіде еруінің нәтижесінде пайда болады.

Осылай пайда болған натрий гуматтары алюминат ерітінділеріне өтіп, сығылу процесіне айтарлықтай әсер етеді.

Ерітіндінің ыдырау жылдамдығы төмендейді және алюминий гидроксидінің түйіршіктерінің өсуі бәсеңдейді. Сондықтан ыдырауға түсетін ерітінділердің құрамынан органикалық заттарды уақытында тазартып отыру керек. Органикалық қоспаларды тазартудың тиімді жолы бокситті күйдіру, бұл жағдайда олар бұзылып кетеді. Ал екінші жолы жүйелі түрде төл ерітінділерін буландырғанда тазалап отыру керек.

Күкірт алюминат ерітінділерінде натрий сульфаты түрінде кезігеді.

Алюминат ерітінділерінде жиналып ыдырау процесін тежейді.

Температураның әсері. Бір қалыпты каустикті қатынас пен концентрациядағы алюминат ерітінділерінің температурасы сығылу процесінің жылдамдығына және алынатын алюминий гидроксидінің сапасына әсер етеді. Температураны төмендеткенде ыдырау процесі ұлғаяды, бірақ егер 40^оС төмендетсе қайтадан бәсеңдейді. Бұл құбылыс әр каустиктік қатынасқа әртүрлі әсер етеді. Температураны 40^оС ары қарай жоғарлатқанда алюминат ерітінділерінің ыдырауының төмендеуі ерітіндінің қанығу деңгейінің төмендегенімен түсіндірілсе, 40^оС ары қарай төмендеткенде оның тұтқырлығының артуымен түсіндіріледі.

Ерітіндінің температурасын тым төмендетіп жіберсе, қордың түйіршіктерінің баяу өсуіне байланысты шөгуге түсетін алюминий гидроксидінің бөлшектілігі жоғарлап кетеді.

Мұндай өте майда гидроксидті сүзгіден өткізу өте қиынға түседі, сондықтан өндірісте температураны 40^оС- тан төмен түсірмейді.

Павлодар алюминий заводында ыдырау процесінің бастапқы температурасы 60-63 ^оС, ал процестің соңында, яғни соңғы декомпозерлерде 52-55 ^оС аралығында. Бұл заводта гидроксидтің белгілі бөлшектілігі мен белгілі сапасын алуға бейімделген температура.

Алюминат ерітінділерінің ыдырау жылдамдығы бұлғауыштың айналым сандарын ұлғайтқанда өседі. Бұл құбылыс қор гидроксидінің механикалық ұсақталып, беткі қабатының ұлғаюының нәтижесінде пайда болуымен түсіндіріледі.

Өндірісте үзіліссіз сыйымдылықтары V=1200-4500м³ (10 және одан да көп) батареялардан тұратын, гидрат қойыртпағын ауамен және механикалық түрде бұлғаулайтын екі түрлі декомпозер қондырғылары жұмыс істейді.

Декомпозер түбі жағы конустық, болаттан жасалған, ал ішкі жағына тасымалдағыш және түпкі жағынан жоғарғы жағына ұдайы бұлғаулап аудармалағыш екі аэролифт түсірілген цилиндірлік ыдыс.

Аэролифтердің сыртқы жақтары қойыртпақты салқындатуға арналған су қалталарымен қапталған. Ал аэролифтің ішіне ауа жіберілетін диаметірі Ǿ57мм құбыр жіберілген.

Кесте 12 – Декомпозердың сипаттамасы