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

Кесте 14 - Қойылтқыштың сипаттамасы

Буландыру бөлікшесі ерітіндідегі артық суды буландырып оның концентрациясын белгіленген деңгейге көтеруге және шикізатты өңдеу кезінде ерітінділердің құрамында жиналып қалған зиянды қоспаларды ертіндіден тысқары шығаруға арналған.

Сонымен қатар буландыру бөлікшесінің негізгі міндеттерінің бірі айналымдағы ерітіндіні тапсырылған сілтілік концентрациямен Na₂O_ky технологиялық процесстің басына үздіксіз қамтамасыз етіп отыру.

Төл ертінділерді булау бір-бірімен қосылып тізбектелген буландыру батареяларында жүзеге асады. Бу негізінен «Жылу энергетикалық орталықтарымен» қамтамасыз етіледі және ерітінділер қайнаған кезде пайда болған екінші булар да қолданылады.

Буландыру батареялары жұмыс істеген кезде ерітінді мен бу бір-біріне қарама қарсы қозғалып жүреді.

Ерітіндіні булап оның концентрациясын шамамен 210г/л көтерген кезде зиянды қоспалар біртіндеп ерітіндіден қатты фаза ретінде бөлініп, содан кейін жүйеден бөлек шығарылады.

Буландыру бөлікшесі буландырғыш батареяларында әлсіз төл ерітінділерін қуатты ерітінділерге дейін булап, қуатты ерітінділерді түйіршіктелендіріп және қоюландаратын, сонымен қатар буландырылған ерітінділерден сода-сульфаттық қоспаларды шығару, сода – сульфатты қойыртпақты сүзу деген операциялардан тұрады.

Алюминий тотығы өндірісінде буландыру бөлікшесі цех пен заводтың су, сода, натрий сульфаты, органикалық қосылыстар және басқа да қосылыстар бойынша баланыстық мәліметтерін есептеп салыстыруға арналған.

Сонымен бірге қызыл шламды, үйінді шламды жууға ыстық сумен қамтамасыз етеді және процес кезінде пайда болған конденсатты «Жылу электр орталықтарына» уақытымен жіберіп отырады. Буландыру процесі кезінде алюминат ерітінділерінен алюмосиликат, сода және басқа да органикалық қосылыстар бөлінеді. Алюмосиликаттардың бөлінуі ерітіндінің температурасын жоғарлатқанда өсе бастайды да, каустикті сілтінің концентрациясын көтергенде төмендейді. Бұл құбылыс буландыру батареяларында ерітінді мен ыстық будың қарама – қарсы жүргізілетін сұлбасын ұстануға мәжбүр жасады. Осының нәтижесінде алюмосиликаттардың тез қарқынмен бөлінуі төмендеді..Сөйтіп буландыру процесі ерітінді мен ыстық бу қарама – қарсы жүретін 4 және 5 корпустан құрастырылған «Кестнер» аппаратынан тұрады. (Кестнер аппаратты ойлап тапқан адамның фамилиясы).

5.9.1 Буландыру процесі жайлы жалпы мәлметтер. Ұшпайтын заттардың ерітінділері қайнаған кезде буланған фазаға тек қана еріткіш өтеді. Осы жағдайда еріткіш біртіндеп буға айналып, бу қалпында кете бастағанда ерітіндінің концентрациясы, яғни еріген, ұшпайтын заттардың құрамы жоғарлай бастайды.

Сонымен қайнау кезінде еріткішті буға айналдырып, ерітіндінің концентрациясын жоғарлату процесі буландыру процесі деп аталады.

Буландыру процесі сулатылған ерітінділердің концентрациясын көтеруге немесе олардан ерітілген заттарды ары қарай тұндыру, сүзу және түйіршіктеу арқылы бөліп шығару үшін кеңіне қолданылады.

Өндірісте буландыруға негізінен сулы және сілтілі ерітінділер түседі.

Ерітінділерді буландыру процесі әртүрлі конструкциялық буландыру аппараттарында жүргізіледі.

Ерітінділермен жұмыс істейтін буландыру аппараттарын жылыту үшін асақыздырылған немесе қаныққан, 0,5 тен 6,0 кгс/см² - (0,05-0,6 МПА) қысымдағы бу қолданылады. Ерітіндіні қыздыру процесі жылуды екі затты да бөліп тұратын қабырға арқылы қыздырылатын агентке беру арқылы жүргізіледі. Буландыруды атмосфералық қысымен де, сонымен қатар төмендетілген және жоғарғы қысымдармен де жүргізе береді.

Атмосфералық қысымен буландыру кезінде бу атмосфераға жіберіледі.

Төмендетілген қысымен буландырғанда (сирету кезінде) аппараттың ішінде арнайы конденсаторда екіншілік буды конденсациалау арқылы және конденсаторға су жіберу арқылы вакуумдық соғыштармен арнайы конденсатордан кондициаланбаған газдарды сорган кезде вакуум пайда болады.

Буландырудың мұндай тәсілі аппараттағы ерітіндінің қайнау температурасын төмендетуге және қыздырылатын агент пен қайнайтын ерітіндінің арасындағы температуралық айырмашылықтарын ұлғайтуға мүмкіндік береді. Сөйтіп беттік жылуалмасуды төмендетеді.

Жоғарлатылған қысыммен буландырған кезде жылу қондырғылары мен аппараттар үшін екіншілік бу қыздырғыш агент ретінде қолданылады. Буландыру қондырғыларында корпус сандарын көбейту, екіншілік буды көп қайтара қолдануға мүмкіндік береді.

Сонымен көпкорпусты буландыру қондырғыларында бір көлем мен бір мөлшердегі жылуды көпқайталап қолданылуға болады. Бұл жұмсалынатын будың қомақты мөлшерін үнемдеуге мүмкіндік туғызады.

5.9.2 Буландыру аппараттарының құрылғысы.

1) «Кестнер» аппараты.

2) Ерітіндіні табиғи жолмен айналымға түсіретін аппарат.

3) Ерітіндіні тысқары күштердің әсерімен айналымға түсіретін аппарат.

Ерітіндіні тысқары күштердің әсерімен айналымға түсіретін аппараттың техникалық параметірлері төмендегідей:
Кесте 15 – Аппараттың техникалық параметірлері

Буландыру аппараты	Ерітіндіні тысқары күштердің әсерімен айналымға түсіретін аппарат
Жылыту кеңістігі	F=418м2
Ерітіндінің температурасы	T=140оС
Будың температурасы	T=160оС
Құбыр аралық қысым	P= 0,6Мпа
Айырғыштың көлемі	V= 145м3
Бір камерадағы диаметірі Ǿ57мм х 3,5 құбырдың саны	214
Бір камерадағы құбырдың ұзындығы	L=7,0м
Сорғыштың атауы	ОХГ 8-55-К-СД -1-УЗ
Электрқозғалтқышының қуаты	200 кВт
Ерітіндінің тығыздығы	γ=1,6 г/см3
Аппараттың көлемі	170м3

Кесте 16 – Ертінділердің сипаттамасы

Сурет 5.9 – Буландыру аппараты

Ерітінділердің қайнау температурасы. Ерітіндінің үстіндегі еріткіштің буының қысымы таза еріткішке қарағанда әрқашанда төмен болып келеді. Осының салдарынан ерітіндінің қайнау температурасы таза еріткіштің қайнау температурасынан бір қалыпты қысымның өзінде жоғары болады.

Мысалы: Кәдімгі су 100^оС қайнайды, өйткені судың буының қысымы осы температурада 1атм (атмосфералық қысым) тең. Ал 30% NaOH ерітіндісі үшін ерітіндінің үстіндегі су буының қысымы 100^оС температурада 1 атмосфералық қысымнан төмен және ерітінді өзінің астындағы будың қысымы 1 атм деңгейге жеткен кезде ғана 117 ^оС температурада қайнай бастайды.

Сондықтан ерітіндінің қайнау температурасы (t₁) мен таза еріткіштің температурасының (t₂) арақатынастық айырмашылығы температуралық басылу немесе температуралық депрессия деп аталады.

Δ¹ = К·Δ^атм , (5.16)

Өндіріс ерітінділері үшін Δ^атм = (117 -100 ) = 17 ^оС.

Ерітіндінің қайнау температурасының жоғарлауын температуралық депрессия ғана арқылы емес гидростатикалық және гидравликалық депрессиялар арқылы анықтауға болады.

Мысалы: Егер 10 метірлік құбырдың ішіндегі суды атмосфералық қысымда 100 ^оС дейін қыздырса, онда жоғарғы қабаттағы су t=100 ^оС температурада қайнап кетеді, өйткені қысым 1 атмосфераға тең. Ал төменгі қабаттағы су t=120 ^оС температурада қайнайды, өйткені ол 2 атмосфералық қысымның астында жатыр. Бұл жағдайда гидростатикалық депрессия жоғарғы жағында 0 ^оС бастап, төменгі жағында 20 ^оС дейін өзгереді, ал құбырда орта есеппен

Су қайнаған кезде температуралық қысым қыздыратын будың температурасы мен судың қайнау температурасының айырмашылығына тең, яғни 160-100=60 ^оС және екіншілік будың температурасына тең.

Ерітінді қайнаған кезде аппараттағы қысымға сәйкес келетін екіншілік қаныққан будың температурасы өзгермейді, ал ерітіндінің қайнау температурасы депрессиялық көрсеткіш деңгейіне дейін көтеріледі. Осының нәтижесінде температуралық қысымда депрессиялық көрсеткіш деңгейіне дейін төмендейді. Соымен депрессия температуралық жоғалымды туғызады.

Буландыру аппаратының ішіндегі толық депрессия

Δ – аппараттың ішіндегі депрессия.

Мысалы: 0,2 атмосфералық қысымдағы 20% NaOH ерітіндісінің қайнау температурасын анықтайық.
Δ^атм = 14 ^оС; К=0,76;
Δ= 14·0,76=10,6
10,6+3+1=14,6 ^оС.
0,2 атмосфералық қысымда судың қайнау температурасы 59,7^оС.

Онда қайнау температурасы T_{қайнау температурасы} = 59,7+14,6=74,3^оС.

5.9.4 Материалдық баланс теңдеуі
Q_т = Q_а + W, (5.19)
мұндағы Q_т – төл ерітіндінің мөлшері;

Q_а – айналымдағы сілтілік ерітіндінің мөлшері;

W – ерітіндінің құрамынан буға айналған судың

мөлшері.
V₁ · p₁= V₂ · p₂ +W (5.20)

C_С – ерітіндінің соңғы концентрациясы;

V – ерітіндінің көлемі;

P – ерітіндінің тығыздығы;

V₁ – төл ерітіндінің көлемі;

p ₁ – төл ерітіндінің тығыздығы.

Жылулық баланс
Q = G_т · C_т · t_т = G_с · C_с · t_с +W · I +Q_а, (5.23)
мұндағы W – соңғы корпустан шыққан конденсат;

Q_а – ағынның мөлшері;

C_т – ерітіндінің бастапқы концентрациясы;

t_т – ерітіндінің бастапқы температурусы;

t_с – ерітіндінің соңғы температурасы;

C_с – ерітіндінің соңғы концентрациясы.

коэфиценттері;

Құбырдың есебі

d – құбырдың диаметірі, м²;

w – қозғалыс жылдамдығы, сек/метр;

p – тығыздығы, кг/ м³.

Қуатты буландыратын батареялардың буланған ерітінділері қатты фазалардың түйіршіктерін кристалдарды ірілеу мақсатымен алдымен кристалдандырғышқа, содан кейін қатты қоюланған фазаны сұйықтан бөлу үшін қойылтқышқа жіберіледі. Қойылтқыштың ағызындысы өздігінен айналым ерітінділері жиналатын бакқа құйылады, ал қойылтқыштың астыңғы конусынан алынған қойыртпақ барабандық сүзгілерінде сүзіледі. Сүзгінің қоқымы карбонаттардан,сульфаттардан,органикалық заттардан ж.т.б. тұрады. Ол айналымдағы сумен араластырылып қойыртпақты суалту, ары қарай қызыл шламды араластыруға жіберіледі.

Буландырылған қуатты ерітінділерден соданы және басқа да қоспаларды бөліп шығару үшін кристалдандырғыштар мен сода тұндырғыш аппараттары қолданылады. Буландыру процесінен алынған сілтілік ерітінділер кристалдандырғыштарға түсіп, одан ары қарай қойылтқыштарға құйылады.

Қойылтқыштың мөлдірленген ағызындылары бөлек бактарға құйылады, ал астыңғы конусынан алынған сода қойыртпағы сүзілуге жіберіледі.

Бөлініп алынған сода шөгіндісінің құрамы мен қуатты ерітіндінің қойыртпақ қоспаларының химиялық құрамдары төмендегідей:

– айналымдағы сода (қатты фазасы):

– Al₂O₃ – 18,0; Na₂Oж – 139,0; Na₂Oку – 33,0; α_к – 3,0.

– айналымдағы сілтілік ерітінді ( сұйық фазасы):

– Al₂O₃ – 120г/л; Na₂Oку – 210-220г/л; α_к – 2,9-3,2; соданың % –10-11%.

Кесте 18 – Қоюландыру процесінің технологиялық параметрлерінің

режімі

Параметрлердің атаулары	Технологиялық режімнің мөлшері	Бақылау әдісітері
Сода тұндырғыш аппараттың ағызындысы: Na2Oку; соданың % ; үлестік салмағы.	210-215г/л; 9-11; 1,360-1,365 г/см3	Ортаауысымдық алымды талдау
Қойылтқыштың конусынан алынған қойыртпақтың құрамы.	350-400 қг/л	Көз мөлшерімен анықталады
Сода тұндырғыш аппараттың ағызындысының температурасы	115-117 оС	Бақылау өлшеуіш аспаптары (БӨА) көрсеткіштері бойынша
Қойылтқыштың конусынан алынған қойыртпақтың тығыздығы, меншікті салмағы.	1,5-1,6 г/см3	Бақылау өлшеуіш аспаптары (БӨА) көрсеткіштері бойынша