1236

бавления, где пульпу выдерживают до 7 ч. После этого кремневый модуль повышается до 350—400.

С пермутитом на каждый 1 кг SiC>2 теряется 0,85 кг AI2O3 и 0,67 кг NaOH. Вследствие этого, особенно при высоком содержа­ нии SiC>2 в боксите, снижается извлечение глинозема и теряется дорогая щелочь. Присутствие в боксите ТЮг тоже снижает извле­ чение А120 3.

Дробление и помол боксита. Для дробления влажных глини­ стых (скользких) бокситов применяют молотковые дробилки с подвижной плитой. Дробление ведут обычно до размера 20— 30 мм (крупное дробление — в щековой дробилке от 1000— 1200 до 130—180 мм, среднее дробление от 150—200 мм до 30—40 мм). Часовая производительность одной дробилки достигает на круп­ ном дроблении 350—600 т, на среднем 100—150 т. Помол боксита ведут мокрым способом на оборотном растворе в шаровых и труб­ ных мельницах, работающих в замкнутом цикле с классифика­ торами и гидроциклонами. На измельчении (помоле) работают мельницы диаметром 2700—4500 мм при длине 3600—5000 мм. Их часовая производительность составляет 25—100 т.

Смесь измельченного боксита и оборотную пульпу направляют на одну из основных операций — выщелачивание или варку боксита.

Выщелачивание боксита. Назначение выщелачивания — раство­ рить оксид алюминия, содержащийся в боксите, избежав перевода в раствор остальных составляющих боксита (ЭЮг, оксидов железа и др.). Для успешного выщелачивания боксита в автоклавах необ­ ходимо соблюдение следующих условий:

1.Концентрация ЫагО в зависимости от типа боксита должна составлять 220—320 г/л. При этом каустический модуль (мольное отношение ЫагО : AI2O3) должен быть 3,5—4,0 (для оборотного раствора) и 1,5—1,7 (для алюминатного раствора).

2.Оптимальная температура выщелачивания для гидраргиллитовых бокситов 100—135°С, бемитовых 140—200°С, диаспоровых 230—250 °С.

3.Длительность выщелачивания 1,5—2,0 ч.

4.Оптимальная тонина помола. Известны случаи успешной

работы при помоле до 100% класса —1,3—1,5 мм. Для трудновскрываемых диаспоровых бокситов необходим тонкий помол: 100 % — 147 мкм, в том числе 90—95 % < 52 мкм.

5. Достаточное соотношение между объемом оборотного рас­ твора и массой боксита. Расход ЫагО в оборотном растворе на 1 т боксита рассчитывают на полное растворение А120з с избытком в 1,5—1,7 раза. Часто расход оборотного раствора на 1 т влаж­ ного боксита равен 2 ,8—3,2 м2.

6. Добавка 3—4 % извести, необходимой для успешного выще­ лачивания диаспорового боксита. Известь каталитически дейст­ вует на процесс, связывает ТЮ2 и СаТЮ3.

7. Перемешивание. В Советском Союзе принят барботаж острым паром. При проектировании и строительстве новых глино­

называется красным шламом. Из алюминатного раствора в конеч­

бами для подвода и вывода пульпы. Емкость автоклавов составляет 24—30 м3. Автоклавы работают под давлением 2,5—3,2 МПа и при температуре до 240 °С. Поэтому работу в ав­ токлавном отделении должны вести рабочие высокой квалификации, хорошо знающие пра­ вила техники безопасности.

Для экономии греющего пара и оздоров­ ления условий труда автоклавы снаружи теп­

(обычно К — 0,95).

В .батарее непрерывного действия обычно J A работают 8—И автоклавов, два подогрева-

Р ис. 57 . А в то к л а в д л я вы щ елачиван ия бок сита

теля и два самоиспарителя первой и второй ступеней (в новых батареях — до 8 ступеней). Перед поступлением в автоклавы пульпу подогревают паром, поступающим от самоиспарителя\ пер­ вой ступени, до 145—150 °С. На отечественных автоклавных уста­ новках применяют прямой паровой обогрев — вводят острый пар в пульпу.

Подача пульпы и пара в подогреватели и автоклавы автома­ тизирована. Температура и давление в автоклавах регистрируются пишущими приборами. О нарушении режима извещает световая сигнализация. Расход пара на выщелачивание определяется тем­ пературой выщелачивания, теплоемкостью растворов [около*

противоточной декантацией (принцип противотока). Шлам идет навстречу воде от первого промывателя к пятому. Пуск линии промывателей начинается с заполнения первого промывателя,. затем второго и т. д. Промытый красный шлам откачивают в хра­ нилище. Температуру растворов на сгущении и промывке следует поддерживать около 95 °С. Этим предупреждается самопроизволь­ ный распад алюмината натрия и улучшается отстаивание. Первая: промывная вода содержит около 40 г/л Na20, пятая — около 2 г/л

для выплавки чугуна и глиноземистого шлака. После отделения* от красного шлама алюминатный раствор фильтруют под давлением. Для этого на капроновую ткань или металлическую сетку наносят слой бумажной массы или целлюлозы. Осветленный и прошедший контрольную фильтрацию алюминатный раствор дол­

сторона»).

Декомпозиция алюминатного раствора. Процесс декомпозиция

пульпу перемешивают в течение 50—70 ч. Разбавление ограничено' затратами на выпарку воды и объемами аппаратуры.

Охлаждение алюминатного раствора в теплообменниках дол­ жно быть умеренным. При чрезмерном охлаждении раствора полу­ чаются очень мелкие кристаллы, которые затрудняют дальнейшие операции (сгущение, отмывку, фильтрацию), увеличивают пыление при транспортировке и перегрузках. Поэтому отечественной прак­

Перемешивание ускоряет разложение, но оно не должно вызы­ вать измельчения кристаллов, в результате которого может полу­ читься множество центров кристаллизации и образоваться очень мелкий гидроксид. Декомпозицию проводят в декомпозерах непре­

рывно или периодически.

На отечественных заводах принят непрерывный, автоматически управляемый процесс в крупных декомпозерах с воздушным пере­ мешиванием. Общий вид такого декомпозера дан на рис. 58.

Емкость декомпозера 1000—3000 л. В непрерывно работающей «нитке» желательно иметь 16—28 аппаратов.

Для регулирования температурного режима работы декомпозеров используют следующие способы: водяное охлаждение по­ верхности декомпозеров, водяное охлаждение с помощью змееви­ ков, охлаждение при помощи водяных рубашек на аэролифтах, ■обдувание воздухом зеркала пульпы. Алюминатный раствор целе-

сообразно охлаждать еще до подачи в декомпозеры путем тепло­ обмена с маточным раствором, направленным на упаривание. Охлаждение производят в трубчатых или пластинчатых тепло­ обменниках. Поверхность теплообмена у пластинчатых теплооб­ менников достигает 400 м2.

Поступающая в декомпозеры затравка должна занимать мини­ мальный объем. Содержание твердого в ней поэтому доводят до D00 г/л по А120 3. Съем А120 3 с 1 м3 декомпозера в сутки состав­ ляет около 25 кг. Для отделения полученного гидроксида алюми­ ния (в заводской практике его обычно называют гидратом) от маточного раствора его промывают в системе сгустители—промы-

ватели. Промывку ведут по принципу противотока. Степень раз­

с промывными водами и направляют на выпарку. Концентрация Na20 в нем составляет около 140 г/л.

Выпаривание алюминатного раствора. Выпаривание ведут в многокорпусных батареях с аппаратами пленочного типа, имею­ щих греющую поверхность 700—1600 м2. Схема одного из распро­ страненных выпарных аппаратов представлена на рис. 59. С 1 м2 поверхности батарей, составленных из подобных аппаратов, выпа­ ривают 25—30 кг/ч воды. Во время выпаривания можно выделить Ыа2СОз и ванадий. Допустимым пределом содержания в алюминатных растворах считается 0,5—0,7 г/л V20 3. В случае превыше­ ния указанного предела возникает опасность загрязнения им гото­ вой продукции. Поэтому из частично упаренного маточного рас­ твора выделяют ЫаУОз в кристаллизаторах с наружным водяным охлаждением. Осадок перерабатывают, получая товарный кон­ центрат ванадия.

Кальцинация гидроксида алюминия. Цель процесса — перевод гидроксида алюминия в товарный глинозем путем обжига — каль­ цинации. Кальцинацию ведут в трубчатых печах (см. рис. 5) дли­ ной 75—100 м и диаметром 3,5—4,5 и при температуре от 200—300 (загрузка) до 1150—1200°С. Печи кальцинации следует отапли­ вать беззольным и бессернистым топливом — мазутом (или газом). Расход условного топлива составляет 160—200 кг/т. Полученный глинозем охлаждают в трубчатых холодильниках и затаривают или перекачивают в смеси с воздухом в специальные вагоныцистерны или приемные бункера электролизных цехов. Основная

кубическая модификация для глинозема (у-форма) очень мелка, пылит и гигроскопична. Ее следует не менее чем на 25—30 % превратить в гексагональный корунд (a-форма). Это достигается дальнейшим нагревом до 1200 °С. При этом кристаллы укруп­ няются, перестают пылить, не поглощают влаги и быстро раство­ ряются в электролите.

с содой и связывания кремнезема в нерастворимый двухкальцие­ вый силикат. Далее алюминат растворяют и отделяют от нерас-

творившейся части. Способом спекания перерабатывают бокситы, содержащие более 6—8 % (до 17—20%) Si02. Процесс спекания измельченных боксита, известняка и соды ведется в трубчатых вращающихся печах. Взаимодействие оксидов металлов боксита с содой и известняком начинается примерно при 700 °С и закан-

Обескремнидание

Отстаивание и фильтрование

Чистый Белыйшлам ал/оминатныйраствор

в алюминатиый раствор и промывные воды. При этом при недо­ статочном ак (<1,5) или пониженной температуре (<90°С) неко­ торое количество А120 3 может потеряться вследствие разложения

алюмината. Ca2Si04 не растворяется, но незначительно разла­ гается водой: Ca2Si04 + 4Н20 = 2Са (ОН) 2 + H4Si04.

Переход в раствор Si02 приводит к потере А120 3. Чтобы меньше терять глинозема, выщелачивание следует вести быстро.

в боксите зависит исходный каустический модуль раствора. При

стоящее время применяется только мокрый размол шихты, а сле­ довательно, и мокрое спекание.

В заводской практике спек можно выщелачивать как в системе последовательно соединенных мешалок (агитационное выщелачи­ вание), так и в выщелачивателях проточного типа — диффузорах^ трубчатых выщелачивателях со спиралью, в перколяционных кон­ вейерных выщелачивателях. В результате получают алюминатные растворы, содержащие 140—160 г/л А120 3. Алюминатные растворы подвергают обескремниванию для удаления кремнекислоты, содер­ жание которой составляет 3—4 г/л на 100 г/л А120 3 (Al20 3 :Si02= = 25-г-30). Для получения глинозема высших марок алюминатный раствор обескремнивают с помощью добавок извести в две стадии с целью получения раствора с кремневым модулем не менее

1000—120 0 .

Очищенный от кремнезема алюминатный щелочной раствор* разлагают углекислотой: 2 NaOH + С02 = Ыа2СОз + Н20 и 2NaA102 + ЗН20 + С 02 = А120 3-ЗН20 + Na2C03. В отличие от де­ композиции процесс карбонизации можно довести практически до конца. Но при этом получается загрязненный глинозем. Поэтому осаждение ведут до остаточного содержания А120 3 около 5 г/л или до большего содержания А120з и оставшийся раствор возвращают на декомпозицию.

На заводах работают карбонизаторы с механическим переме­ шиванием и глубоким газоподводом, а также цилиндро-кониче­ ские карбонизаторы с воздушным перемешиванием, сходные с декомпозерами, емкостью до 500—600 м3. Для карбонизации исполь­ зуют очищенные дымовые газы печей спекания, содержащие 12—14 % С02. Процесс ведут при 70—80 СС таким образом, чтобы гидроксид алюминия получился крупностью 50—60 мкм с неболь­ шим содержанием кремнезема и щелочи. Для улучшения кристал­ лической структуры гидроксида алюминия карбонизацию проводят в присутствии затравки при затравочном отношении 1,0. Дальней­ шие операции получения А120 3 такие же, как в способе Байера.

Маточный содовый раствор после контрольной фильтрации вы­ паривают и передают в отделение подготовки шихты. При получе­ нии глинозема способом спекания удается извлечь около 82 % А120 3. Расход материалов на 1 т глинозема, т: 3,2—3,6 боксита (влаж­ ного); 1,3—1,4 известняка; 0,02—0,03 извести; 0,18—0,20 кальци­ нированной соды; 1,1 —1,2 условного топлива; около 800 кВт-ч электроэнергии.

чала выщелачивают, получающиеся при выщелачивании красные

Параллельный вариант позволяет перерабатывать больше ■сырья, лучше использовать бокситы. Применяя последовательный вариант, повышают извлечение глинозема и уменьшают расход щелочи. В обоих случаях необходимую для процесса Байера ще­ лочь получают на самом предприятии из кальцинированной соды. Комбинированные способы дают экономию щелочи, но увеличи­ вают расход известняка и топлива. Но важнее более полное извле­ чение глинозема.

Переработка нефелинов

Основная составляющая нефелинового сырья (концентратов и руд)— нефелин [(Na, К)20 - Al20 3*2Si02] . Впервые в мире про­ мышленный процесс комплексной переработки нефелинов был осуществлен в 1952 г. на Волховском алюминиевом заводе по раз­ работкам советских специалистов. Из нефелинов получают галлий, Na2C03, К2СО3, AI2O3 и цемент.

Как видно из химической формулы нефелина, в его состав входят щелочные металлы в количествах, достаточных для обра­ зования алюминатов. Поэтому во время подготовки шихты теоре­ тически можно ограничиться добавкой одного известняка. Прак­ тически в состав нефелиновой шихты входят нефелин, известняк и при недостатке — оборотный содово-поташный раствор. Нефели­ новую шихту размалывают до получения класса +80 мкм не более 5— 6 % и класса + 5 0 мкм не менее 85 %.

Для спекания нефелинов требуется температура 1250—1300°Сь Нефелиновую шихту подают в печь ковшовыми дозаторами. Процесс идет по реакции /?20 - Al20 3-2Si02 + 4СаС03 = 2/?А102 + + 2Ca2Si04 + 4С02.

Спек охлаждают во вращающихся барабанных или колоснико­ вых холодильниках воздухом и выщелачивают в оборотном щелоч­ ном растворе, совмещая его с размолом в шаровых или стержне­ вых мельницах. Нефелиновые шламы отделяют от алюминатного раствора и промывных вод в фильтрах-сгустителях. Остаток — белитовый шлам — направляют на производство цемента, где к нему добавляют Fe20 3 и спекают. Алюминатный раствор (90 г/л А120 3, ак = 1,45-s-1,55) перерабатывают как и в случае спекания боксита. Маточный содовый раствор после карбонизации и после­