Первая стадия обескремнивания
Алюминатный раствор после выщелачивания спека поступает в приемную мешалку. Нагрев раствора производится частью пара самоиспарения второй ступени. Далее раствор поршневым насосом подается в автоклавную батарею, состоящую из ряда последовательно соединенных автоклавов. В первых двух (греющих) раствор нагревается до реакционной температуры, в других автоклавах раствор выдерживается, непрерывно проходя по ним со скоростью, определяемой временем его изотермической обработки, необходимым для завершения процесса кристаллизации при выбранных параметрах. Перегретый (по отношению к атмосферному давлению) алюминатный раствор охлаждается до атмосферного давления в трех самоиспарителях алюминатного раствора. В этих самоиспарителях путем внутреннего энергообмена в тепловом процессе взаимодействующих потоков растворителя и раствора получают водяной пар. Пар первой и частично второй ступени направляется на подогрев исходного раствора, оставшаяся часть пара второй ступени и пар третьей ступени используются для нагрева воды, которая далее отводится для промывки и выщелачивания спека.
Вторая стадия обескремнивания
Аппаратурная схема глубокого обескремнивания состоит из ряда последовательно соединенных между собой переточными трубами мешалок, сгустителей, фильтров, насосов.Алюминатный раствор после первой стадии обескремнивания подается в мешалку-реактор, куда подается также известковое молоко и часть известкового шлама, полученного в результате обескремнивания. Далее полученная суспензия проходит через ряд идентичных мешалок-реакторов, где поддерживается температура 90— 95°С. Число мешалок выбирается из условий протекания реакции в течение 2—3 ч. Далее пульпа поступает в сгуститель. Часть сгущенного продукта — известкового шлама через мешалку сгущенной пульпы направляется в начало процесса глубокого обескремнивания в качестве затравки, часть отводится для затравки в начало процесса первой стадии обескремнивания. Слив сгустителя через фильтр для контрольной фильтрации передается через мешалку осветленного алюминатного раствора на карбонизацию; сгущенная часть после фильтрации отводится в мешалку сгущенной пульпы после сгустителя.
|
|
После извлечения глинозема шлам представлен кальцитом (до 95%), что позволяет использовать его для спекания. Получаемый содощелочной алюминатный раствор, загрязненный кремнеземом, целесообразно использовать для выщелачивания спека.
Организация регенерации глинозема в две стадии обеспечивает улучшение технико-экономических показателей. Согласно этой схеме, на первой стадии шлам обрабатывается содощелочным раствором, содержащим небольшое количество кремнезема. В результате каустификации кремнезем переходит в раствор и отводится вместе с ним на выщелачивание спека. Вторая стадия заключается в обработке шлама после первой стадии содовым раствором. В результате получается содощелочной раствор, малозагрязненный кремнеземом, который направляется для обработки гидрогранатов на первую стадию. Около 50% полученного карбонатного шлама отводится в отдел подготовки шихты (ОПШ), а оставшаяся часть — на глубокое обескремнивание (вторую стадию).
|
|
Раствор после первой стадии обработки гидрогранатов отводится на выщелачивание спека. Шлам первой стадии обрабатывается содовым раствором после карбонизации. Время реакции на этой стадии увеличено до З ч. Длительное время контакта шлама после первой стадии с содовым раствором приводит к выделению основной части содержащего в нем кремнезема в виде ГАСН. Шлам второй стадии отправляется в отделение приготовления шихты для спекания, а очищенный от кремнезема содо-щелочной раствор используется для обработки гидрогранатов первой стадии. По этой технологии из шламов извлекается 95% глинозема, а около 98% СаО используется для каустификации содовых растворов, что позволяет —50% извести заменить карбонатным шламом.
|
|
Алюминатный раствор после первой стадии обескремнивания проходит через ряд последовательно соединенных мешалок-реакторов. В первую из этих мешалок поступает вместе с раствором известковое молоко из мешалки и оборотный раствор после первой стадии обработки гидрогранатов содо-щелочным раствором. Время реакции в мешалках 2—3 ч. Пройдя ряд мешалок-реакторов, пульпа поступает в сгуститель, где происходит разделение твердой и жидкой фазы. Для лучшего осаждения гидрогранатов в сгуститель подают флокулянт-муку (около 0,03% муки от массы шлама). Сгущенный продукт фильтруют на вакуум-фильтре, после чего его направляют на двухстадийную регенерацию глинозема и извести. Слив сгустителя через промежуточный бак и контрольную фильтрацию отводится на карбонизацию. Вместе со сгущенным шламом в мешалку подается маточный раствор из карбонизации и содощелочной раствор после 2-й стадии обработки гидрограната; туда же подают пар для поддержания температуры реакции (95° С). Время обработки — 1ч. Полученная в результате каустификации содового раствора пульпа поступает в сгуститель, откуда 50% сгущенного продукта направляют на глубокое обескремнивание в голову процесса, остальные 50% — на вторую стадию обработки шлама. Слив сгустителя отводят на выщелачивание опека. В мешалку вместе со сгущенным шламом подают содовый раствор с карбонизации. После выдержки в течение ~3 ч в последовательно соединенных мешалках пульпа поступает в сгуститель. Слив сгустителя после контрольной фильтрации на вакуум-фильтре поступает в мешалку первой стадии регенерации глинозема из гидрогранатов.
|
|
Участок карбонизации
Обескремненный алюминатный раствор поступает на разложение. Карбонизация алюминатного раствора после двухстадийного обескремнивания проводится с целью получения содопоташных растворов, используемых для получения соды и поташа путем выпарки и раздельной кристаллизации; получаемый в процессе гидрооксид, используется как затравочный при карбонизации с довыкручиванием.
Процесс карбонизации должен осуществляться в условиях, обеспечивающих получение крупнокристаллического гидроксида алюминия с минимальным содержанием примеси кремнезема и щелочей.
Гидрат, полученный после двухстадийного обескремнивания алюминатного раствора и полной карбонизации, направляют как затравочный в процесс карбонизации о довыкручиванием, где растворы подвергаются газации до 50 г/л R2Ok и далее разлагаются выкручиванием до содержания оксида алюминия в маточном растворе до 26-27 г/л. Полученный гидрооксид является продукционным и поступает на кальцинацию, а маточный раствор - на приготовление оборотного раствора для выщелачивания спека. Принципиальная схема отделения и промывки гидроокиси алюминия приведена на рис. 7.
Рис. 7 – Принципиальная схема отделения и промывки гидроокиси алюминия. 1 — приемная емкость алюминатного раствора; 2 — карбонизатор; 3 — гидросепаратор; 4 — сгуститель; 5 — барабанные вакуум-фильтры; 6 — репульпаторы; 7 — насосы; 8 — бак для отфильтрованного маточника.
А— алюминатный раствор; В — вода на промывку; Г — продукционная гидроокись; С — слив гидросепаратора; ПГ — пульпа гидроокиси; ЗП — затравочная пульпа; ПВ — промывная вода; М — маточный раствор.
Участок кальцинации
Кальцинация — это процесс обжига гидроокиси алюминия при температуре выше 1100°С с получением технической окиси алюминия — металлургического глинозема для электролитического производства алюминия и неметаллургического глинозема для различных отраслей промышленности (электротехнической, электровакуумной, автомобильной, керамической и т. д.).
Технологические и аппаратурные условия осуществления процесса кальцинации должны обеспечивать: 1) минимальный удельный расход топлива; 2) минимальные капитальные и эксплуатационные затраты; 3) получение готовой продукции нужного качества.
Производство соды и поташа. ЗАО ”Метохим”
Для получения соды и поташа раствор упаривают; различная растворимость соды и поташа позволяет осуществить их раздельное получение. Растворимость поташа, в воде с повышением температуры непрерывно увеличивается и при 100°С составляет 0,9%; растворимость соды увеличивается с повышением температуры до 32,5°С, а затем снижается и при 100°С составляет 31,1 %.
Технологический процесс переработки содопоташного раствора состоит из следующих основных стадий: нейтрализации исходного раствора, концентрационной выпарки раствора и растворения в нем двойной соли, первой стадии выделения соды, выделения сульфата калия, второй стадии выделения соды, выделения двойной соли, выделения хлорида калия, выделения поташа.
В результате концентрационной выпарки получают раствор, из которого не кристаллизуются соли (плотность упаренного раствора 1,28—1,30 г/см3), что позволяет удалить из такого раствора значительную часть воды на высокопроизводительных многокорпусных выпарных батареях.
В продукционном корпусе батареи поддерживают температуру 93—96°С, при которой в твердую фазу выделяется одноводная сода Если температуру в продукционном корпусе поднять до температуры кипения раствора при атмосферном давлении (106—108°С), то в твердую фазу будет выделяться безводная сода. Однако эта температура очень близка к температуре перехода безводной соды в одноводную. Неизбежный переход части безводной соды в Na2CO3·H2O сопровождается цементацией осадка, что затрудняет отделение твердой фазы от жидкой.
Поэтому получение безводной соды на данной стадии выпарки нецелесообразно, Сода-1 характеризуется небольшим содержанием примесей поташа и сульфата калия; ее отделяют от маточною раствора и направляют на сушку.
После выделения сульфата калия маточный раствор упаривают и выделяют из него соду-2. Температура кипения раствора в продукционном корпусе 108—115°С, давление близко к атмосферному, плотность жидкой фазы суспензии 1,45—1,5 г/см3. В этих условиях происходит кристаллизация безводной соды. Высокое содержание поташа в растворе снижает температуру перехода безводной соды в моногидратную до 70—80 °С, поэтому цементирующего осадка не образуется. По сравнению с содой-1 сода-2 значительно больше загрязнена примесями поташа и сульфата калия.
Очищенный от хлора раствор упаривают при атмосферном давлении до плотности жидкой фазы 1,64 —1,7 г/см3, после чего охлаждают до 55 —75 °С. При охлаждении из раствора кристаллизуется полутораводный поташ К2СО3-1,5H2O. Оставшийся после кристаллизации поташа маточный раствор возвращают на выпарку с выделением двойной соли. Часть поташного маточника но мере накопления в нем каустической щелочи и соединений алюминия направляют в глиноземное производство.
Концентрирующая выпарка осуществляется в многокорпусных прямоточных батареях, состоящих из выпарных аппаратов пленочного испарения. Растворы с выделением соды упаривают в 3—4- корпусных выпарных батареях, работающих по прямоточной или смешанной схеме. Так как упаривание сопровождается значительным выделением твердой фазы, тo применяют выпарные аппараты с принудительной циркуляцией, создаваемой циркуляционным насосом. Упаривание растворов с выделением двойной соли осуществляется в двухкорпусных противоточных батареях. Высокая концентрация солей в растворах и соответственно высокая их депрессия (30—35°С) не позволяет применять на этой стадии выпарные батареи с большей кратностью использования пара. При выделении поташа раствор упаривают в однокорпусных выпарных установках.
Для кристаллизации сульфата калия, хлористого калия и поташа применяются двухкорпусные вакуум-кристаллизационные установки, в которых охлаждение раствора достигается за счет вакуумного испарения части воды. Каждый корпус вакуум-кристаллизационной установки состоит из вакуум-испарителя и кристаллорастителя. В вакуум-испарителе происходит самоиспарение раствора и его охлаждение. Охлажденный раствор стекает в кристаллораститель, где осуществляется зарождение и рост кристаллов.
Температура поступающего в вакуум-испаритель раствора превышает температуру его после самоиспарения всего лишь на 2 — 5°С, т. е. это значит, что степень пересыщения раствора очень невелика.
Это достигается смешением в определенном соотношении исходного раствора с уже охлажденным раствором из кристаллорастителя. Смешанный раствор циркуляционным насосом полается в вакуум-испаритель. Благодаря малому пересыщению раствора кристаллизующейся солью получаются достаточно крупные кристаллы.
Отделение кристаллов солей от жидкой фазы осуществляется на центрифугах либо непосредственно, либо с предварительным сгущением солей в сгустителях.
Для сушки солей применяют барабанные и аэрофонтанные сушилки. Аэрофонтанная сушилка представляет собой вертикальную трубу с несколькими пережимами по высоте. Благодаря пережимам происходит интенсивное перемешивание материала с горячими газами и увеличивается время пребывания его в сушилке.
Горячие топочные газы поступают в сушилку снизу и подхватывают влажный материал, который подается в сушилку питателем. Температуру теплоносителя (топочных газов) па входе в сушилку поддерживают при сушке (кальцинации) соды 700—800 °С, при кальцинации поташа — около 700°С. Высушенный материал отделяется от газов в циклонах. После очистки и пенных газоочистителях газы выбрасываются в атмосферу.
Выделяемые из содопоташных растворов сульфат калия и хлористый калий используют в сельском хозяйстве в качестве калийных удобрений.
Получение цемента
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 992; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!