Участок сгущения и промывки красных шламов в однокамерных аппаратах глиноземного цеха

Федеральное агентство по  образованию

ГОУ ВПО  «Уральский государственный технический  университет – УПИ  имени первого  Президента России Б.Н.Ельцина» 
 
 

                                                        Кафедра металлургии легких металлов

                                                              Оценка работы______________________

Члены комиссии_____________________

__________________________________ 
 
 

Участок сгущения и промывки красных шламов в  однокамерных аппаратах  глиноземного цеха. 
 
 

Курсовая  работа

Пояснительная записка  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Екатеринбург

2010 
 
 
 
 
 

     Содержание 

     Введение…………………………………………..…………………….3

     1.Получение глинозема………………………..……………………….6

     2.Состав  боксита………………………………………………………..7

     3.Подготовка боксита…………………………………………….…....9

     4.Общая схема процесса……………………………………………....11

     5.Цикл процесса Байера в системе Al₂O₃ —Na₂O H₂O  …………….16

     6.Описание процесса сгущение и промывки красного шлама в однокамерных аппаратах глиноземного цеха,,…………………………….18

     7.Теоретические основы сгущения…..…………,……………...........18

     8.Отделение алюминатного раствора от красного шлама..…………………...…………………………………………………..18

     9.Минералогический состав шлама……..………………..…………20

     10.Отделение и промывка красного шлама…………..…………….27

     10.1.Обслуживание сгустителей и промывателей..……….………..32

     10.2Факторы влияющие на сгущение…………..…..……………….34

     11.Материальный баланс…………………………………………….36

     12.Расчет количества основного оборудования …………………....83

     13.Заключение…………………………………………………………85

     14.Список  литературы……...………………………………………..86

 

     

     Введение

     Курсовая  работа посвящена основам производства глинозема из бокситов по параллельному варианту комбинированной схемы Байер - спекание, предназначена для рабочих и техников глиноземной промышленности, но может быть полезна и для инженерного персонала, не имеющего химико-технологической подготовки в области производства глинозема.

     В курсовой работе присутствует диаграммно-табличный метод изложения материала, позволяющий быстрее охватить все связи производства и линии процессов.

     С тем, чтобы не перегружать текст  формулами, приведены только самые  необходимые из них, позволяющие  производить расчеты, ограниченные потребностями производства. Для  более подробного ознакомления с  вопросами химии и физики процесса, следует обратиться к специальным  монографиям.

     В моей работе мы рассматриваем участок  сгущения и промывки красных шламов в однокамерных аппаратах глиноземного цеха.

     Уменьшение  концентрации и увеличение Ж:Т облегчает сгущение красного шлама. В мешалке разбавления, пульпа выдерживают в течение 2-4 часов и при этом происходит дальнейшее обескремнивание пульпы.

     2Na₂SiO₃+2NaAl(OH)₄ - > Na₂O *Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O+4NaOH↓

     В результате обескремнивание модуль пульпы изменяется от 150(100) до 300 единиц.

     В мешалку разбавления вводят флокулянт  для ускорения процесса осаждения  красного шлама. Разбавленную пульпу подают в сгуститель, где происходит отделение  красного шлама от раствора.

     В сгустителе верхний слив – это  алюминатный раствор, в виде песка  – красный шлам. Ж:Т=2,5:3,5.

     Для сгущения применяют однокамерные или  многокамерные сгустители. Красный  шлам из под конусов отправляется на промывку (5раз на противоточную). Промытый красный шлам разбавляют до Ж:Т=10:10,5 и отправляют по трубопроводам на шламовые поля. Шламовая пульпа отстаивается, и раствор переходит в подшламовую воду.

      

 

     

1. Получение глинозема

     Глиноземом  получают из руды, содержащей горную породу - боксит. Бокситы имеют сложный  химико-минералогический состав. Ценность боксита в основном зависит от следующих факторов:

     1) от содержания кремнезема SiO₂,

     2) от содержания окиси титана  TiO₂,

     3) от сорта гидроокиси алюминия

     а.) гиббситовые, Al(OH)₃

     б) гиббсит - бемитовые;

     в) бемитовые AlООН;

     г) бемит - диаспоровые;

     д) диаспоровые (перекристаллизованная AlООН);

     4) от содержания органических веществ,  замедляющих рост кристаллов  гидроокиси алюминия

     5) от геологического возраста бокситов

     6) от содержания карбонатов СаСО₃ , MgСО₃, FeСО₃ для удаления которых NаОН

     7) от содержания серы, загрязняющей  глинозем и понижающей, тем самым,  качество алюминия;

     Чрезмерное  содержание любых других примесей также  является вредным и приводит к  повышению затрат на производство глинозема. 

 

2. Состав  боксита

     В бокситы входит до 100 минералов в которых содержится более 40 химических элементов:

     1.Глинозём – основной минерал боксита

     по  осносному минералу бокситы делятся на  4 группы

     1.1 Корундовые (глинозём в виде корунда)

     1.2 Диаспордемитовые (AlOOH) самые трудно вскрываемые бокситы

     1.3 Гиббситовые (преобладает минерал гиббсит)  самые легко вскрываемые бокситы

4. Смешанные бокситы (гиббситдемитовые)

     2.Диоксид кремния

     3.Железосодержащие минералы

     3.1 Карбонаты

     3.2 Силикаты

     3.3 В виде оксидов и гидроксидов

4. Сульфиды и сульфаты

     4.Диоксид титана

     4.1 анатаз

     4.2 брукит

     4.3 рутил

     5.Углекислота

     5.1 доломит

     5.2 кальцид

     5.3 магнезит

     6.Органические вещества

     6.1 битумы

     6.2 гумины

     7.Минералы серы

     7.1 халькозин

     7.2 гипс

     8.Минералы фосфора

     8.1 апатит

     9.Минеральные щелочи

     9.1 NaOH

     9.2 KOH

     10.Малые примеси

     10.1 литий

     10.2 берилий

     10.3 ванадий

     10.4 хром

     10.5 кобальт

     10.6 никель

     10.7 цинк

     10.8 скандий

     10.9 галий 

     3. Подготовка боксита

     Подготовка  боксита в способе Байера включает в себя следующие основные операции: дробление боксита, его усреднение и измельчение. В зависимости  от необходимой степени измельчения  бокситов и их размалываемости на практике применяют различные схемы дробления и измельчения.

     Боксит, размер кусков которого до 500 мм, из железнодорожных  вагонов разгружают роторным вагоноопрокидывателем  в приемные бункера . Из бункеров боксит пластинчатым питателем подается па крупное дробление в молотковую дробилку , где дробится до крупности 100—150 мм. Среднее дробление боксита до крупности 40 мм осуществляется в конусной дробилке.

     Перед конусной дробилкой установлен грохот для отделения мелких кусков руды, не требующих дробления на второй стадии.

     После среднего дробления системой транспортеров  боксит подается для хранения и усреднения на оперативный склад .

     В способе Байера применяют мокрый размол боксита в шаровых мельницах, работающих совместно с гидроциклонами или механическими классификаторами. Размол ведут в среде оборотного щелочного раствора.

     Описание  одностадийного размола боксита  в шаровой мельнице, работающей в  замкнутом цикле с гидроциклонами. Из бункера , расположенного над мельницей , боксит пластинчатым питателем подается на ленточный весоизмеритель и далее в загрузочную течку мельницы. Сюда же поступает оборотный раствор, а также известь. Из мельницы размолотый боксит в виде пульпы поступает в мешалку , а из нее насосом перекачивается на классификацию в гидроциклоны. Пески гидроциклонов возвращаются в мельницу на доизмельчение, а слив направляется на выщелачивание.

     Описание  двустадийного размола боксита. Здесь мельница первой стадии размола  работает на боксите в открытом цикле  с классификацией размолотого материала  в гидроциклоне, а мельница второй стадии работает на песках в замкнутом цикле с гидроциклонами. Классификация пульпы после второй стадии размола проходит в две стадии в последовательно соединенных гидроциклонах. Неизбежные потерн щелочи в процессе компенсируются добавками свежего каустика.

     Пульпой называют смесь твердой и жидкой фаз, например в производстве глинозема—смесь размолотого боксита с оборотным щелочным раствором или смесь гидроксида алюминия со щелочным маточным раствором. Пульпа характеризуется химическим составом ее составляющих, отношением жидкой и твердой фаз по массе (ж : т) или содержанием твердого в одном литре пульпы

     При известном ж :т легко найти содержание твердого в 1 л. пульпы:

     b= 1000р_тр_ж /[ж(р_т + р_ж)], т

     где b—содержание твердого в 1 л. пульпы, г; р_т и p_ж—плотность соответственно твердой и жидкой фаз пульпы, г/см³.

     Для обеспечения лучших условий измельчения  боксита в пульпе, выходящей из мельницы, должно поддерживаться определенное ж:т. Поэтому расход оборотного раствора следует распределять таким образом, чтобы получать требуемое соотношение между жидкой и твердой фазами в мельницах Остаток оборотного раствора поступает в мешалку, из которой пульпа подается на классификацию. С помощью систем автоматического регулирования возможно автоматически поддерживать необходимое соотношение расходов боксита и оборотного раствора, поступающих на размол, а также соотношение расхода оборотного раствора на измельчение и классификацию.

     Необходимая степень измельчения зависит  от природы боксита и условий  его выщелачивания. Так, в измельченном североуральском боксите при принятом в настоящее время температурном режиме выщелачивания (240 °С) содержание фракции +150 мкм не должно превышать 2%, а содержание фракции —56 мкм должно быть не ниже 75%. Такое измельчение достигается при двустадийном размоле.Примерный режим измельчения- ж:т в мельницах 1-й стадии 1,2—1,8, в мельницах 2-й стадии 0,6—1,0; температура оборотного раствора около 100 °С, диаметр шаров, загружаемых в мельницу 1-й стадии 80— 120 мм, в мельницу 2-й стадии 40—60 мм. Для гвинейского боксита оптимальным является более грубый размол, который достигается при измельчении в одну стадию.

     Кроме боксита и щелочною раствора, в состав шихты при переработке бокситов, содержащих диаспор и бемит, входит добавка извести. Чистая известь состоит в основном из СаО и представляет собой кусковой материал белого цвета, малорастворимый в воде (0,13% при 20°С). Известь добавляют к бокситу либо в бункера мельниц в виде кускового материала, либо непосредственно в мельницы в виде известкового молока. Для получения известкового молока известь гасят большим количеством воды или оборотного раствора и размалывают в мельницах. При взаимодействии СаО с водой образуется гидроксид кальция Са(ОН)2.