Кіріспе №1 Зертханалық жұмыс. Глиноземді бокститтерден Байер әдісімен алу
жүктеу/скачать 474,35 Kb.
|
Глинозем тех
| Кіріспе
№ 1 Зертханалық жұмыс. Глиноземді бокститтерден Байер әдісімен алу Байер әдісі арқылы глиноземді өндірудің физикалық және химиялық негіздері Жұқа ұсатылған бокситті қышқыл натрдың ерітіндісімен өңдеу нәтижесінде алюминий тотығы натрий алюминаты түріндегі ерітіндіге өтеді, бұл Байер әдісінің негізін қалайды. Белгілі жағдайда натрий алюминатының ерітіндісі алюминий гидроксидінің қатты фазаға өтуімен ыдырайды. Алынған алюминий гидроксидін жоғары температурада қыздырғанда ылғалсыз глиноземді алады. Байер әдісімен глиноземді өндірудің технологиялық схемасы 1-суретте көрсетілген. Бокситті сілтілеу. Бокститтардағы глиноземкелесі минералдар түрінде көрсетілуі мүмкін: диаспор – AlOOH,бемит – AlOOH және гидрагиллит – Al(OH)3. Майдаланған бокситті диірменде ылғалды ұнтақтауға салады, содан кейін оны қанықтыайналмалы сілтілік ерітіндісімен сілтілейді, алғашқы цикл үшін қышқыл натрдың ерітіндісін (каустикалық сода) қолданылады. Бокситтің құрамында көбінде гидроксидтер түрінде болатын алюминий тотығы қышқыл натриймен әрекеттесіп, натрийдің моноалюминаты түрінде ерітіндіге өтеді. Al (OH)3+NaOH↔NaAl (OH)4 (1) AlOOH+NaOH+H2O= NaAl (OH)4 (2) Бос кремнозем қышқыл натриймен әрекеттеседі де, ерітіндіге натрий силикаты түрінде өтеді 2NaOH+SiO2=Na2SiO3+ H2O (3) Натрий силикаты ерітіндіде натрий алюминатымен әрекеттесіп ерімейтін натрий гидроалюмосиликат (ГАСН) түзейді. 1,7 Na2SiO3+2 NaAl (OH)4= Na2O∙Al2O3∙1,7SiO2∙H2O+3,4 NaOH+1,3 H2O (4) Каустик Боксит Айнамалы ертінді Ұнтақтау Ылғалды размол Сілтілеу
Пульпаны араластыру
Ерітіндіден шламды бөлу Алюминаттық ерітінді Қызыл шлам Бақылаушы сүзгілеу Жуу Су Алюминаттық ерітінді Қызыл шлам Жуғыш су Выкручивание Үйінді 
(Декомпозиция) Түпкі ерітіндіден гидратты бөлу Түпкі ерітінді Гидрат Затравка Буландыру Жуу және сүзгілеу Су Айналмалы Сары сода Түпкі ерітінді және Өнімдік гидрат ерітінді жуғыш су Кальцинация Сода Cu(OH)2 (прокалка) Каустификация Шлам Глинозем Қанықпаған сілтілі ерітінді 1 сурет – Байер әдісімен глиноземді өндірудің технологиялық схемасы
Реакцияны (4) пайдаланып бокситтен глиноземді алудың теориялық (химиялық) мәні, яғни шламмен глинозем шығыны мен алынған глинозем мөлшерінің айырмасы есептелінеді  = (5) немесе = (6)
мұндағы, а және s – бокситтегі сәйкесінше Al2O3 және SiO2 мөлшері, %; – бокситтің кремнийлік модулі, Al2O3/ SiO2 (салмақ бойынша тең). Көрсетілген реакциялар бойынша (5) немесе (6) құрамдары әр түрлі бокситтерден глиноземді алудың теориялық мәні есептелінеді де, құрамында SiO2 үлкен мөлшері бар бокситтерден глинозем аз алғандықтан, Байер әдісі тиімсіз екенің көрсетуге болады. Бокситтерді сілтілеудің шарттары әр түрлі болады. Жеңіл ашылатын гидрагилиттік бокситтерді атмосфералық қысымда 105-1070С температурада, араластырғыштарда сілтілейді; ал қиын ашылатын бемиттік және диаспорлық бокситтерді 150-2400С температурада, автоклавтарда сілтілейді. Сілтілеуден кейін алюминаттық ерітіндіден және қатты қалдықтан (қызыл шламнан) тұратын пісірілген пульпаны алады. Алюминаттық ерітіндінің маңызды сипаты каустикалық модуль () – каустикалық сілті шоғырының және алюминий тотығының молярлық қатнасы болып келеді =  = = (7)
мұндағы Na2Ok және Al2O3 – сәйкесінше келетін каустикалық сілтінің және глиноземнің ерітіндідегі мөлшері г/дм3; 62 және 102 – сәйкесінше Na2Ok және Al2O3 молекулярлық массасы. Каустикалық модулі = 3-4 болатын ерітінділер, тұрақты және бокситтің гидроксидін еріте алады, ал ерітіндінің каустикалық модулі = 1,6-1,8 болса, ол тұрақсыз және өздігінен ыдырауы мүмкін. Сілтілеуге түсетін айнымалы ерітіндінің каустикалық модулі = 3-3,8 тең. Айналмалы ерітіндімен бокситтің салу мөлшерін, декомпозиция кезінде ыдырайтын, каустикалық модулі = 1,65-1,8 болатын алюминатты ерітінді алатындай етіп алады. Есептеуді (7) формуламен жүргізеді, есептеген кезде бөлімінде НГАС-пен (4) кететін Na2Ok шығыны алып тасталған, айнымалы ерітіндімен кіргізілетін Na2Ok мольдерінің саны есептеледі, ал бөліндіде - НГАС-пен (4) кететін Al2O3 шығыны алып тасталған, боксит және айнымалы ерітіндімен кіргізілетін Al2O3 мольдерінің саны есептеледі.  , (8)
мұндағы αа–сілтілеуден кейінгі алюминаттық ерітіндінің каустикалық модулі. Ол 1,65-1,75 (зертханалық жұмыста 1,9-2,0 тең) аралығында алады; αо–айналмалы ерітіндінің каустикалық модулі сынаумен, әдетте 3- 3,8 тең алынады; n–айналмалы ерітіндідегі Na2Oк мөлшері, кг/м3; V– бокситтің 1 тоннаға сәйкес келетін айналмалы ерітіндінің көлемі, м3; a және S– бокситтің 1 тоннадағы сәйкесінше Al2O3 және SiO2 мөлшері, кг;  және  – сілтілеуге айналмалы ерітіндімен кіргізетін
сәйкесінше Na2Oк және Al2O3 мольдік мөлшері;
мольдік мөлшері;  және  –ГАСН құрамындағы шламмен кететін сәйкесінше Na2Oк және Al2O3 мольдік
мөлшері,
v-ға қатысты (8) формуламен шығарғанда, бокситтің 1 тоннаға кететін айналмалы ерітіндінің мөлшерін есептеу үшін (9) формуланы алады.  (9)
Құрамы 50% Al2O3 және 5% SiO2 100кг бокситті мөльшері Na2Oк-240 г/дм3 және αо=3,5 болатын айналмалы ерітіндімен сілтілеугенде αа=1,9 алюминаттық ерітіндіні алу үшін (10) бойынша айналмалы ерітіндіні алу қажет.  дм3 (10)
Есептеудің нәтижесін (8) формула бойынша тексереді. Алынған нәтиже αа-ның берілген мәнімен тең шығу керек. Бокситтің ұсақтау өлшемі: +110 мкм фракцийлар 10%-дан көп емес, -53 мкм фракцийлар 70%-дан кем емес. Қиын ашылатын бокситтерден глиноземді алуды көбейту үшін сілтілеу кезінде ізбес салынады, әдетте бокситтің массасынан 3-4% мөлшерінде. Бокситтерді жоғары температуралық (280-3100С) сілтілеу Байер әдісіндегі прогрессивті технология болып келеді. Оны автоклавтарда немесе “құбырдағы құбыр” типті реакторларда өткізуге болады. Сілтілеудің осы түрімен глинозем алуы 2-4% көтеріледі, үрдістің өту уақыты 5-6 есе төмендейді; әдеттегі автоклавты сілтілеу кезіндегі (2350С) айналмалы ерітіндідегі Na2Oк 240-300г/дм3 концентрациясынын орнына 140-200 г/дм3 концентрациясында сілтілеуге болады. Сондықтан Байер әдістегі бу пайдалануы 1,5-2 есе төмендейді. Пісірілген пульпаны сұйылту және оны тұнбалау. Қызыл шламды жуудан алынған 1-ші (қанықты) жуғыш сумен сұйылту өткізіледі. Сұйылтылған пульпа қоюлатқыштарда t = 980С-да (шамамен 2 есе) тұндырылады. Тұндыру үрдісін қарқындату үшін пульпаға коагулянт (ұн, крахмал) немесе синтетикалық флоакулянттар салынады. Тұндырудан кейін екі өнім алынады – қоюлатқыштың құйылымы (алюминаттық ерітінді) және қызыл шлам. 1.1.3 Алюминаттық ерітіндінін ыдырауы (декомпозиция). Алюминаттық ерітіндіні бақылаушы сүзгілеуден өткеннен және 65-680С температураға дейін суытылғаннан кейін ыдырауға (выкручивание) жібереді, осы кезде кристалдық гидроксид тұнбаға өтеді. Алюминаттық ерітіндінің ыдырауы, ерітіндідегі ОН иондардың белсенділігі немесе концентрациясы азайған кезде жүреді, осынын нәтижесінде реакцияның тепе-теңдігі Al(OH)3 түзілу жағына ауытқиды  (11)
Осы үрдісті қарқындату үшін жаңа тұндырылған алюминий гидрокидтің үлкен мөлшерін салады. Салымдағы (затравочное) Al2O3 мөлшерінің ерітіндідегі Al2O3 мөлшеріне қатынасы (салмақ бойынша) салымдық қатынасы (3,0) деп аталады да әр түрлі глиноземдік заводтарда 1,5-2,8 болады. Алюминаттық ерітіндінің ыдырауы көптеген шарттарға тәуелді: алюминаттық ерітіндінің концентрациясы мен каустикалық қатынасына,үрдістің температурасына, салымның мөлшері мен сапасына. Ерітіндінің ыдырауы температураның 65-70-тен 45-500С дейін төмендеуінің политермиялық режимінде жүргізіледі. Глиноземнің ыдырау кезіндегі шығуы деп тұнбағаөткен глиноземнің, бастапқы алюминаттық ерітіндідегі глиноземге қатынасы аталады. Ерітіндінің ыдырау дәрежесі келесі формула бойынша анықталады  немесе  (12)
мұндағы С1 және С2 – бастапқы алюминаттық (С1) және ыдыраудан кейінгі маточный (С2) ерітінділердегі глиноземнің концентрациясы, г/дм3; αа және αм – бастапқы алюминаттық (αа) және ыдыраудан кейінгі маточный (αм) ерітінділердегі каустикалық қатынас. Декомпозиция үрдісін әр қайсысының сыйымдылығы 800-ден 3000м3 дейін болатын декомпозер батарейлерде (10 және одан да көп) үздіксіз жүргізеді. 1.1.4 Алюминий гидроксидтің кальцинациясы. Кальцинация – глинозем өндірудің барлық әдістердің соңғы сатысы, ол алюминий гидроксидін 1100-13000С температурада қыздырып техникалық алюминий оксидін (глинозем) алуға негізделген. Қыздыру кезінде алюминий гидроксидтің келесі структуралық өзгерулер өтеді  (13)
Кальцинация үрдісі айналмалы барабанды пештерде немесе балқу қабатының пештерінде жүргізіледі. Тиімділігі жоғары болып, балқу қабатының пештері, ылғалды материалды циклондық дайындауы және ыстық глиноземді суық ауамен циклон арқылы суытуы бар схемалар табылады. Осы схемаларда пеш қондырғыларынан шығатын газдардың жоғары тиімді жойғыштары болып циклондар жүйелері табылады. Мұндай схемалардағы пештердің өнімділігі 20-25% көтеріледі, ал жылу шығыны 1300-1400-ден 760-780 ккал/1 кг Al2O3 төмендейді. Глиноземнің товарлық шығымы. Глиноземнің товарлық шығымы – шығындардың дәрежесі және бокситтен глиноземді алудың толығына бойынша технологияның тиімділігін сипаттайтын басты көрсеткіш болып келеді  (%) (14)
мұндағы ηт – глиноземнің товарлық шығымы, %; q1 – бокситтің масса бірліктен алынған глиноземнің мөлшері, кг; q2 – бокситтің масса бірлігіндегі глинозем мөлшері, кг.
№ жүктеу/скачать 474,35 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
- бокситтің 1 тоннамен кіргізетін Al2O3