Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Декабря 2010 в 19:52, курсовая работа
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.
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
3.8. Расчет материального баланса разбавленной пульпы, сгущения и промывки шлама:
Расчет ведем по получению алюминиевого раствора:
Al2O3 – 125 г/дм3
α к - 1,68
α о -1,85
γ – 1263 кг/м3
3.8.1. Общая масса красного шлама – 1009,5 кг.
3.8.2. При Ж/Т = 2,7 из конусов сгустителей увлекается раствора:
Р увл. = 1009,5 х 2,7 = 2725,65 кг.
V = 2725,65/1263 = 2,2
3.8.3. Определяем состав увлеченного раствора:
Al2O3 = 275 кг
Na2Oк = 280,82 кг
Na2Oобщ = 309,32 кг
Na2Oу = 28,5 кг
CO2 = 20,22 кг
H2O = 2178,81 кг
Na2Oу = Na2Oобщ – Na2Oк
3.8.4. Определяем потери с отвальным шламом.
3.8.4.1. Определяем массу отвального шлама.
Масса красного шлама – 1009,5 (см. табл. 2).
На регегенерацию Na2Oк подаём в 4й ряд промывки известковое молоко, приготовленное из расчета 100 г/дм3 CaO. Считаем, что весь CaO известкового молока перейдет в шлам. Дозировка из расчета 100 кг натуральной извести на 1 т. шлама.
Количество CaO, перешедшего в шлам:
1009,5 х 0,1 х 0,85 = 85,765 кг.
Определяем массу отвального шлама:
1009,5 + 85,765 – 19,08 = 1076,185 кг.
3.8.4.2.Определим массу увлеченного раствора и его объем:
Р = 1076,185 х 2,7 = 2905,7 кг.
V = 2,905 м3
3.8.4.3. При содержании Na2O = 1.2г/дм3 в увлеченном растворе содержится:
Na2O = 3,49 кг
Al2O3 = 3,11 кг
H2O = 2899,64 кг
Шлам разбавляется по Ж/Т = 4 и откачивается на шламовое поле. Подшламовая вода возвращается в количестве 2 м3/т Al2O3.
Концентрация в подшламовой воде:
Na2O = 0,8 г/дм3
Al2O3 = 0,7 г/дм3
3.8.4.4.Расчет подшламовой воды:
Na2O = 2 х 0,8 = 1,6 кг
Al2O3 = 2 х 0,7 = 1,4 кг
H2O = 2178,81 кг – 3 = 2175,81 кг
(см. п. 3.8.3.)
3.8.4.5. Определяем состав промывной воды:
Al2O3 = 273,55 кг
Na2Oк =298,29 кг
Na2Oу = 28,5 кг
CO2 = 20,22 кг
Итого 620,56 кг
H2O = 8665,7кг
(см. п. 3.8.4.10.)
3.8.4.6. Для разбавления
варёной пульпы подаем
V = 0,84 м3
Γ = 1,05т/м3
Масса фильтрата составит: 0,84 х 1,05 = 0,882 т = 882 кг.
Состав фильтрата:
Al2O3 = 14 г/дм3
Na2Oк = 28 г/дм3
Na2Oу = 3,6 г/дм3
CO2 = 2,54 г/дм3
Фильтрат по компонентам:
Al2O3 = 0,84 х 14 = 11,76 кг
Na2Oк = 0,84 х 28 = 23,52 кг
Na2Oу = 0,84 х 3,6 = 3,02 кг
CO2 = 0,84 х 2,54 = 2,13 кг
Итого
Тогда
H2O = 882 – 40,43 = 841,57 кг
итого 882 кг
3.8.4.7. Определяем
компоненты жидкой фазы
Al2O3 = 1991,93 кг
Na2Oк = 2028,56 кг
Na2Oу = 244,53 кг
CO2 =173,508 кг
SiO2 = 5,17 кг
Итого 4443,7
H2O = (см. п. 3.8.4.9.) = 15688,52 кг
(см. п. 3.7.3., 3.8.4.5., 3.8.4.6.)
3.8.4.8. Определяем объем:
V = 1991,93/125 = 15,94 м3
Р = 15,94 х 1263 = 20132,22, где:
1991,93 – содержание Al2O3 в жидкой фазе (см. п. 3.8.4.7.)
125 – концентрация Al2O3 в жидкой фазе (см. п. 3.8.)
1263 – плотность жидкой фазы, кг/м3
3.8.4.9. Количество воды в разбавленной пульпе:
H2O = 21698,34 – 4817,91 = 16880,43 кг
3.8.4.10. Определяем количество воды в промводе:
H2O = 15688,52 – (6181,25 + 841,57) = 8665,7 (см. табл. 2 и п. 3.8.4.6.)
3.8.4.11. Определяем
слив со сгустителя по
Al2O3 = 1716,93 кг
Na2Oк = 1747,74 кг
Na2Oу = 216,03 кг
CO2 = 153,288 кг
SiO2 = 5,17 кг
Fe2O3 = 0,1 кг
H2O = 20132,22-2175,81 = 17956,41 кг
Итого
3.8.4.12. Определяем количество воды на промывку:
17956,41+2899,64 – (6181,25+841,57+1991,93) = 11841,3 кг
(см. п. 3.8.4.3. и 3.8.4.4.)
Таблица 3.
Материальный баланс разбавления.
| Приход, кг | Расход, кг |
| 1.Вареная
пульпа 9963,788
Al2O3- 1706,62 Na2Oк – 1706,75 Na2Oу - 212,83 CO2- 151,158 SiO2 - 5,17 H2O – 6181,25 1.2 Шлам – 1009,5 Al2O3 – 118,57 Fe2O3 -424,54 SiO2 - 98,51 TiO2 – 61,75 Na2O - 53,58 CaO – 105,22 ппп – 118,8 S – 15,43 пр – 13,1
Al2O3- 11,76 Na2Oк – 23,52 Na2Oу - 3,02 CO2- 2,13 H2O – 841,57 3. Промвода – 9286,432 Al2O3- 252,98 Na2Oк – 277,3 Na2Oу - 32,44 CO2- 23,02 H2O – 8602,98 |
1.
Разбавленная пульпа
– 20361,32
Al2O3- 1991,93 Na2Oк – 2028,56 Na2Oу - 244,53 CO2- 173,508 SiO2 - 5,17 H2O
– 15688,52 2.Шлам – 1009,5 Al2O3 – 118,57 Fe2O3 -424,54 SiO2 - 98,51 TiO2 – 61,75 Na2O - 53,58 CaO – 105,22 ппп – 118,8 S – 15,43 пр – 13,1 |
| итого 21141,72 кг | 21141,72 кг |
3.9. Расчет материального баланса вакуумного охлаждения:
3.9.1. Масса алюминатного раствора – 21795,67 (см. п. 3.8.4.11.)
3.9.2. Объем алюминатного раствора V = 15,94 – 1,99 = 13,95 (см. п. 3.8.2.4. и 3.8.4.8.)
3.9.3. Принимаем температуру пара по корпусам охладителей:
1 – 80оС
2 – 70 оС
3 – 60оС
3.9.4. Давление по корпусам:
Р1 – 0,50 атм
Р2 – 0,32 атм
Р3 – 0,20 атм
Среднее давление Рср = (0,50 + 0,32 + 0,20)/3 = 0,34 атм
3.9.5. Скрытая теплота парообразования:
Λ = 556 ккал/кг (Вукалович стр. 29)
Температура раствора:
tнач= 95оС
tкон=65оС
3.9.6. Количество тепла, отдаваемое раствором:
Q = Tр x Cр x /tнач – tкон/, где
Tр – масса раствора
Cр – теплоемкость раствора
Cр = 0,88 ккал/г
3.9.7. Количество
тепла, затраченное на
Q2 = η х Q1 = λ x Tв , где
Η = 0,98 – коэффициент теплопотерь,
Тв – масса упарено воды
3.9.8. Количество упарено воды:
Тв = (Tр x Cр x /tнач – tкон/)/ Х = 21795,67 х 0,98 х 0,88 х 30/ 556 = 1014,21 кг
Объем охлажденного раствора:
V= 13,95 –1,0142 = 12,94
Масса раствора Р = 21795,67 – 1014,21 = 20781,46 кг
Таблица 4.
Материальный баланс сгущения и промывки
| Приход, кг | Расход, кг |
| 1.
Разбавленная пульпа
– 21141,72
1.1 Al2O3- 1991,93 Na2Oк – 2028,56 Na2Oу - 244,53 CO2- 173,508 SiO2 - 5,17 H2O – 15688,52 1.2 Шлам – 1009,5 Al2O3 – 118,57 Fe2O3 -424,54 SiO2 - 98,51 TiO2 – 61,75 Na2O - 53,58 CaO – 105,22 ппп – 118,8 S – 15,43 пр – 13,1 2.Подшламовая вода – 2175,81 Na2Oк–1,6 Al2O3- 1,4 H2O
– 2175,81 3.Вода на промывку 9588,632 4.Известковое молоко – 1079,18 CaO – 79,18 H2O – 1000,0 |
1.Слив
сгустителя –
21795,67
Al2O3- 1716,93 Na2O к – 1747,74 Na2Oу - 216,03 CO2- 153,288 SiO2 - 5,17 Fe2O3 -0,1 H2O – 17956,41 2. Отвальный шлам – 1075,8 Al2O3 – 118,57 Fe2O3 -424,54 SiO2 - 98,51 TiO2 – 61,75 Na2O - 53,58 CaO – 105,22 ппп – 118,8 S – 15,43 пр – 13,1 3.Раствор со шламом - 2906,24 Al2O3- 3,31 Na2O–3,72 H2O – 2899,64 4. Промвода – 9286,432 Al2O3- 252,98 Na2O к – 277,30 Na2Oу - 32,44 CO2- 23,02 H2O – 8602,98 Продолжение таблицы 4 |
| итого 34997,842кг | 34997,842кг |
α к = 1747,74/1716,93 х 1,645 = 1,674
С Al2O3 = 1716,93/12,94 = 132,68г/дм3
Таблица 5.
Материальный баланс вакуум охлаждения.
| Приход | Расход |
| 1.Алюминатный раствор – 21795,67 Al2O3- 1716,93 Na2O к – 1747,74 Na2Oу - 216,03 CO2- 153,288 SiO2 - 5,17 H2O
– 17956,41 |
1.Алюминатный раствор - 20781,46кг, в т.ч.: Al2O3- 1716,93 Na2O к – 1747,74 Na2Oу - 216,03 CO2- 153,288 SiO2 = 5,17 кг Fe2O3 = 0,1 кг H2O = 15688,52 2. Конденсат – 1014,21 |
| итого 21795,67 кг | 21795,67 кг |
3.10. Расчет материального баланса декомпозиции.
3.10.1. Определяем количество затравочного гидроксида при З.О. = 2,0.
Al2O3 = 1837 х 2 = 3674 кг
Al2(ОН)3 = 3674 х 1,53 = 5621,22 кг
H2O = 5621,22 – 3433,86 = 2187,36 кг
3.10.2. При влажности отфильтрованного гидрата = 18% увлекается раствора:
5621,22 х 0,18 = 1011,82 кг