3.5. Характеристика отходов, проблемы их обезвреживания и полезного использования.

3.5.1.Очистка отходящих газов

Очистка отходящих газов производится для уменьшения потерь продукта и охраны окружающей среды. С этой целью отходящие газы из сушильной печи подвергаются двухстадийной очистке.

1-я стадия. Отходящие дымовые газы из сушильной печи вен­тилятором ВМ-18А 22 протягиваются через группу циклонов НИ-ИОГАЗ, ЦН-15 17 и электрофильтр ОГП 4-16 19. Уловленная в циклонах НИИОГАЗ пыль трифторида алюминия шнеком 18 направляется в загрузочный шнек 7 сушильной печи 8. Пыль, уловленная в электрофильтре, шнеком подаётся в бак-сборник 20, репульпируется технической водой 2-го оборотного цикла и цен­тробежным насосом 21 перекачивается в сборник маточных ра­створов 15.

2-я стадия. Мокрая очистка отходящих газов производится в скруббере и пенном аппарате. Пенный аппарат орошается техни­ческой водой 2-го оборотного цикла, подаваемой центробежным насосом. Оборотная вода затем подаётся в бак-сборник для оро­шения скруббера. Отработанные скрубберные воды отстаиваются в сгустителе. Сгущенная часть через циркуляционный бак центро­бежным насосом перекачивается в бак для последующей перера­ботки в производстве криолита. Очищенные газы после пенного аппарата выбрасываются через дымовую трубу высотой 80 м и диаметром 2,7 м в атмосферу.

3.6. Технологические расчеты:

3.6.1. Расчеты материального баланса производства.

Производительность = 5 т/ч=5000кг/ч

за 1 цикл m(А1F3) = 8000кг

m А1F3 = 0,89*8000 = 7120 кг

Основная реакция:

ЗНF+Аl(ОН)3 = ЗА1FЗ + ЗН2O (1)

По реакции

m(HF) = 7120*3*20/84=5085,71кг

С учетом степень нейтрализации HF 96%

m(HF) = 5085Ю71*100/96 = 6240,25кг

5297,62 - 31%

m(HF)общ. – 100% m(HF)общ.= 5297,62*100/31 = 20800.83 кг

Образование побочных продуктов происходит в результате протекания реакций:

2 Аl(ОН)3+ H2SiF6= 2А1FЗ+ SiO2+4H2O (2)

2 Аl(ОН)3+ 3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O (3)

Al2(SO4)3+ 6HF=2А1FЗ+3H2SO4 (4)

Na2O+ H2SO4=Na2SO4 + H2O (5)

m(Аl(ОН)3) = 7120*78/84 = 6611,43кг

6611,43 – 89,5% m(Аl(ОН)3) = 6611,43*100/89,5 = 7387,1кг

m(Аl(ОН)3) – 100%

С учётом 96%

m(Al(OH3) = 7387,1/0,86 = 7694,896 кг

mSiO2 =mH2SiF6* M SiO2/M H2SiF6= 52,27*60/144 = 21,36 кг

m H2SO4: по реакции 2 расход H2SO4 равен её приходу по реакции 4 => сульфат алюминия не остаётся в продукте

m Na2SO4 = m H2SO4 * M Na2SO4 /M H2SO4 = 34,18*112/98 = 49,53кг

m Na2O = 27,7 - m H2SO4*M Na2O /M H2SO4 = 27,7 – 34,18*62/98 = 6,08кг

m А1FЗ = mHF*0,96* MА1FЗ/ 3*MHF + 2* mH2SiF6* M А1FЗ /M H2SiF6 + 2* mH2SO4*MА1FЗ /MH2SO4 = 5297,62*0,96*84 /3*20 + 2*51,27*84 /144 + 2*34,18*84 /3*98 = 7199,35кг

mHF(ост) = 0,04*5297,62 – 34,18*84/98 = 197.,95 кг

m Аl(ОН)3 = 6885,94*0,04 - 2 mH2SO4* M Аl(ОН)3 /3* MH2SO4 – 2* mH2SiF6* M Аl(ОН)3 /M H2SiF6 = 6885,94 – 2*34,18*78 /3*98 – 2* 51,27*78 /141 = 201,76кг

Расчет баланса по воде:

По 1-ой реакции m(H2O)= 0б96*mHF*MH2O /MHF = 0,96*5297,62*18 /20 = 4577,14кг

По 2-ой реакции m(H2O)=m H2SO4*2*MH2O /MH2SO4 = 34,18*2*18/96=12,81кг

По 3-ей реакции m(H2O)=m H2SiF6*4*M H2O/M H2SiF6 = 51,27*4*18 /144=25,63кг

По 5-ой реакции m(H2O)= m H2SO4*MH2O /MH2SO4 = 34,18*18/98=6,28кг

m(H2O)общ.=4577,14 + 12,81 +25,63 + 6,28 + 11706,03+769,49 (m H2O (нач)) = 17097,13кг

Составим таблицу материального баланса при варке.

Таблица 3.2

Материальный баланс при варке.

Приход			расход
Статья прихода	Количество		статья расхода	Количество
	поток	компонент		поток	компонент
1.Плавиковая кислота, в т.ч.	17089,1		1Пульпа фторида алюминия в т.ч.	24773,16
HF		5297,62	AlF3		7199,35
H2SO4		34,18	SiO2		21,36
H2SiF6		51,27	Na2SO4		49,53
H2O		11706,03	AL(OH)3		201,76
			HF		197,95
2. Гидроксид алюминия, в т.ч.	7694,896		H2O		17097,13
AL(OH)3		6885,94	Na2O		6,08
H2O		769,49
SiO2		11,77
Na2O		27,7
Итого	24783,996	24783,996	Итого	24773,16	24773,16

Образующийся пересыщенный раствор фторида алюминия кристаллизуется в течение 3-х часов.

Найдем массу жидкого раствора.

m(жид.раствора)=m(Na2SO4)+m(H2SO4)+m(HF)+m(H2O)общ=73,11+53,54+82,35+20936,14=21145,14кг

Трифторид алюминия- вещество слабо растворимое в воде. При Т=90°С растворимость равна 1,17%.

21145,14-98,83

m(А1F3)рас-ое=21145,14*1,17/98,83=250,33кг

m(А1F3)тв.=8718,13-250,33=8467,81кг

m(А1F3*3H2O)=8467.81*138/84=13911.39кг

Масса воды в кристаллогидрате:

m(H2O)=8467,83*54/84=5443,59кг

Масса воды в жидкой фазе:

m(H2O)=20936,14-5443,59=15492,55кг

Составим таблицу материального баланса при кристаллизации:

Таблица 3.3

Материальный баланс при кристаллизации

Приход			расход
Статья прихода	Количество		статья расхода	Количество
	поток	компонент		поток		компонент
1Пульпа фторида алюминия в т.ч.	29921,65		Сгущенная пульпа фторида
AlF3		8718,13	алюминия в т.ч.
SiO2		58,38	1. Твердая фаза в т.ч.	13969,77
Na2SO4		73,11	AlF3*3H2O			13911,39
H2SO4		53,54	SiO2			58,38
HF		82,35	2.Жидкая фаза в т.ч	15951,88
H2O		20936,14	Na2SO4			73,11
			H2SO4			53,54
			HF			82,35
			H2O			15492,55
			AlF3			250,33
Итого	29921,65	29921,65	Итого	29921,65		29921,65

Осадок А1F3*3H2O отделяется фильтрованием, репульпируется в горячей воде.

mвлажного осадка=mосадка+mвлаги mвлаги=0,2* mосадка/0,8=0,2*13969,77=3492,44кг

mвлаги/ mвлажного осадка=0,2

mосадка=13911,39+58,38=13969,77кг

W(SO4)=M(SO4)/ M(Na2SO4)=96/142=67.6%

73.11 -100% m(SO4)=73.11*67.6/100=49.43кг

m(SO4)-67.6%

m(H2O)в осадке=3492,44-49,43=3443,01кг

m(Na2SO4)=73,11-49,43=23,68кг

m(H2O)в мат. рас-ре=15492,55-3443,01=12049,54кг

Составим таблицу материального баланса при фильтрации.

Таблица 3.3