Сгущение красного шлама

     Таким образом, цель промывки красного шлама максимально отчистить шлам от увлекаемой им в жидкой фазе Al ₂O ₃ и Na ₂O .

     Отмывка красного шлама производиться горячей  водой приготовленной из оборотной  воды. Температура горячей воды равна 95° С с содержанием Na ₂O общее до 2 гр/л. Перед промывкой горячая вода подогревается в баках горячей воды (диаметр 10 м, высота 12 м) в которых температура поддерживается автоматической подачей пара с ТЭЦ через шаровой барбатер. 

         

        

     2.2 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО  ПРОЦЕССА НА ЗАДАННОМ УЗЛЕ 

     Разбавленная  пульпа из мешалки с выдержки насосами НББ-250 подается в питающую коробку сгустителей диаметром 20 м, 40 м. Питание сгустителей диаметром 20 м регулируется задвижками на питающих трубопроводах. Питание сгустителей диаметром 40 м регулируется изменением производительности питающего насоса прикрыванием или открыванием клапана всаса.

     Слив 20 м сгустителей поступает непосредственно  в мешалки № 123-125 через щелевые расходомеры.

       Слив сгустителей 40 м поступает  через щелевой расходомер в промежуточные баки слива. Для каждого сгустителя имеется свой бак слива, из которых насосами НББ-250 №215,217,219,235,236,237,4,5 откачивают раствор в мешалки № 123-125. Из мешалок слива не осветленный раствор откачивают на фильтрацию раствора.

       Шлам со сгустителей 40 м поступает в мешалки № 209,210,231,232,6 и насосами № 211,222,212,247,233,234,239,240,7,8 откачивают в питающие коробки первых промывателей. Шлам одного сгустителя диаметром 40 м обеспечивает питание одной нитки промывки: первый сгуститель первую нитку и т.д.

       Шлам со сгустителей диаметром  20 м поступают в гидросмеситель (г/с) 1/3 сгущения.  Из 1/3 г/с-ля шлам  насосами 160, 161 откачивают шлам в  питающую коробку 1/6 промывателя. 

     При обслуживании многокамерных сгустителей  необходимо помнить, что:

     1) При накоплении шлама в сгустителе уровень осветленного раствора поднимается одновременно во всех ярусах, при снижении уровня шлама     опускается одновременно во всех ярусах.

     2) Распределение шлама между ярусами при измененной по величине откачка шлама зависит от величины давления в системе пневморегулирования, увеличение давления вызывает накопление шлама в вышележащем ярусе, понижение давления в системе вызывает    понижение   уровня   шлама  в  вышележащем   ярусе.

     3) Опускание уровня шлама в любой из камер, кроме верхней, ниже свободного обреза переточного цилиндра, приводит к исчезновению гидравлического затвора между ярусами, что приводит к технологической аварии (раскачка).

     4) Равномерное питание ярусов сгустителя, а также выдерживание режима гидростатики многокамерного сгустителя регулируется отбором осветленного раствора из ярусов сгустителя. Слив с ярусов сгустителя отбирается с 4 точек, расположенных равномерно по периметру цилиндра сгустителя. Слив с первых ярусов сгустителя сливается через гребенку 4-ех сливных карманов, а с нижних ярусов слив отбирается через сливные трубы, которые оканчиваются сливным стаканом, представляющим собой гидрозатвор. Регулирование отбора слива производится созданием противодавления в сливном стакане. Сливные стаканы каждого яруса объединены в герметичную систему, в которую входит схема трубопроводов, У- образный манометр и регулирующие устройство. Регулирующее устройство представляет собой отвод воздуха из пневмосистемы через водяной затвор в атмосферу. Регулирование давления в пневмосистеме производится путем увеличения или уменьшения высоты гидрозатвора, т.е. трубка отводящая воздух через гидрозатвор или погружается или поднимается из гидрозатвора на величину, необходимую для создания нужного давления в пневмосистеме. Питание пневмосистемы происходит за счет воздуха, увлеченного пульпой питания сгустителей и выходящего через сливные трубы, избыток которого сбрасывается через гидрозатвор регулирующего устройства. Для создания давления в пневмосистеме необходимого для прекращения отбора слива, а также для компенсации возможных утечек воздуха к пневмосистеме подведен сжатый воздух.

     При повышении давления в пневмосистеме  какого-либо яруса сокращается отбор  слива с данного яруса и  задерживает шлам в вышележащем  ярусе.

     При снижении давления в пневмосистеме  какого-либо яруса увеличивается  отбор слива с данного яруса  и снижается уровень шлама  в выше лежащем ярусе. Для создания нормальной гидростатики сгустителя необходимо выдержать давление в ярусах в  пределах расчетного. На практике давление может отличатся от расчетного на не значительную величину, т.к. меняется удельный вес раствора и шлама.

     Зона  осветленного раствора в ярусах, кроме первого, контролируется визуально через контрольные трубки, которые заглублены на 300-400 мм ниже диафрагмы, т.е. ниже точки отбора слива с ярусов. Первый ярус замеряется пробоотборником аппаратчиком сгущения. Зона осветленного раствора в сгустителях 20м- 1м. Аппаратчик для контроля сгустителя периодически должен получать грязный слив с контрольных трубок, чтобы определить уровень шлама в ярусах сгустителя и правильно отрегулировать отбор слива с ярусов. Слив нижних ярусов сгустителя смешивается со сливом верхнего яруса в сливной коробке и поступает в коллектор слива сгустителя.                                                          

     5) Отбор сгущенного шлама из под конуса сгустителя осуществляется через пробковый кран ДУ-150 в трубопровод разгрузки имеющий регулирующую заслонку, расходомер и прибор измерения плотности. На сгустителях диаметром 40 м шлам отбирается с 2-х точек. Шлам со сгустителя 40 м откачивается в меш. № 209, 210, 231, 232, 6. Регулировка отбора шлама может производится в ручном и автоматическом режиме. Приборы КИП расположены в помещении КИПиА узла сгущения. 

2.3 НОРМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА

     Отстаивание (сгущение) – это процесс осаждения  под действием силы тяжести. Частицы  размерами до 100 мкм подчиняются  законом Стокса, и скорость их осаждения  может быть определена по формуле ( 1.1):

                                            

                                    d² * (P₁-P)

                                   w=    18 м       ,                                                                               (1.1)

      

               где                                                                                                         

               w – скорость осаждения; м/с;

               Р – плотность твердой и  жидкой фазы; кг/м³;

               м – вязкость среды; кгс/м².

               Из формулы видно, что скорость  осаждения в основном зависит  от вязкости жидкой фазы (т.е. от температуры и концентрации) и от кристаллической структуры красного шлама (крупности частиц).

               Как правило, скорость осаждения  возрастает с повышением содержания  окислов железа и снижается  с увеличением содержания гидроалюмосиликата натрия (ГАСН) в шламе.

               Поэтому бокситы с высоким  кремневым модулем, как правило,  образуют, после выщелачивания, шламы  с лучшими седиментационными  свойствами. Гибситовые и гибсит-бемитовые  бокситы дают более тонкие  и хуже от кристаллизованные шламы (особенно частицы ГАСН). Тонкие частички шлама практически не оседают без их предварительной агрегации (флокуляции с образованием хлопьев). Для этого используются коагулянты и флокулянты.

      

     Температура

     Для уменьшения вязкости среды процесс сгущения проводят при максимальной температуре. Для снижения потерь тепла в окружающую среду процесс ведут в теплоизолированной аппаратуре. Температура сгущения принимается »97 °С ÷ 100 ⁰С.

       Содержание твердого в ППС

               Так как формула Стокса описывает свободное осаждение частиц, а фактически частицы при осаждении проходят несколько зон, которые условно можно разделить на:

     - зона осветленного раствора;

     - зона свободного осаждения;

     - зона стесненного осаждения;

     - зона уплотнения;

     - зона сгущенного шлама.

               При прохождении этих зон происходит  соударение частиц, из-за чего  теряется скорость осаждения  частиц. Поэтому фактическая скорость  осаждения частиц определяется  по формуле ( 1.2) :

                                                

                                                       w" = w*0.5 ,                                                  ( 1.2)

     где                             

     0,5 –коэффициент стесненного слоя.

 

Влияние примесей

               Присутствие в бокситах пирита, сидерита, некоторых органических соединений и каолинита (глина) имеющего пластинчатую структуру ухудшают процесс сгущения. При их повышенном содержании шламы зависают и практически не отстаиваются.

     Флокуляция

               Флокуляция – это процесс побуждающий  частицы собираться вместе (агрегатировать) в более крупные частицы  (флокулы, хлопья). Вещества способствующие данному процессу, называются флокулянтами. Флокулянты могут быть органическими или неорганическими. Органические флокулянты классифицируются на: природные, полусинтетические, и синтетические.

               Синтетические продукты можно  разделить на категории в зависимость от электрического заряда молекулы, т.е. на анионные, катионные и нейтральные. Наиболее важными анионными флокулянтами являются продукты совместной полимеризации акриламида и акрилата. 
 

  2.4 ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ЕГО ДЕЙСТВИЯ 

     1) Устройство сгустителя диаметром 40м

             

     Сгуститель  ЦН-40 представляет собой стальной чан  диаметром 40м с коническим днищем и крышей, поддерживаемой центральной  колонной. Внутри чана вращается крестообразная ферма, приводимая в движение через вертикальный вал, механизмом  вращения. Механизм вращения расположен под чаном.

     В сгуститель диаметром 40м питание  подается в питающий стакан по четырем  трубопроводами диаметром 159 мм, заглубленных на 500÷750 мм ниже зеркала слива. Питающие трубопроводы расположены в разных четвертях питающего стакана. Питающий стакан крепится на ферме перемешивания и вращается вместе с ним.

     Ферма представляет собой жесткую трубную  металлоконструкцию и состоит из четырех крестообразных граблин. К граблинам на тросах подвешены волокуши (спаренные рельсы). Вращение от главного вала рабочей ферме передается через плиту верхней опоры, к которой приваривают балки рабочей фермы. Верхняя опора состоит из следующих составных частей: плита, втулка эксцентриковая, подшипник шариковый – радиальный, кожух, диафрагмы затвора. Плита представляет собой жесткую сварную конструкцию, с центральным отверстием, выполненным эксцентрично относительно оси главного вала.

     Главный вал представляет собой трубопроводную конструкцию, с фланцевым соединением  отдельных частей между собой. На кольцевую площадку в верхней  части вала устанавливаются плиты верхней опоры.

     Нижняя  опора главного вала служит для связи  вала с центральным редуктором и представляет собой сварную цилиндрическую конструкцию, опирающуюся на радиально-упорный роликовый подшипник и опорное кольцо. Механизм вращения представляет собой центральный коническо -цилиндрический  редуктор, цилиндрическое зубчатое колесо, которое соединено с нижней опорой главного вала сгустителя, посредством шпоночного подвижного соединения. Вращение редуктора осуществляется двумя электродвигателями через клиноременную передачу и промежуточные редукторы типа ЦТНД, ЦТН. Осветленный слив отбирается через сливной порог в кольцевой желоб, расположенный внутри чана по периферии, из которого слив по коллектору поступает в бак слива.

       
 

     2) Устройство сгустителя диаметром 20м