Глава 2. Материальный баланс Цеха.

(процесса параллельного варианта комбинированной схемы Байер – спекание.)

1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА.

1.1.Сырье: боксит месторождений.

СУБР – перерабатывается в гидрохимической ветви.

ЮУБР – перерабатывается в ветви спекания.

Составы:

СУБР ЮУБР

Al₂O₃ 51,2 49,53

Fe₂O₃ 22,0 20,33

SiO₂ 5,1 9,30

S 0,8 0,83

CaO 3,3 4,15

CO₂ 2,9 2,7

TiO₂ 3,2 2,06

ППП 11,1 10,43

ПР 0,4 0,67

H₂O 8,69 4,1

1.2. ОБОРОТНАЯ СОДА

Na₂O_об - 400 г/дм³

Na₂O_у – 300 г/дм³

Na₂O_к – 100г/дм³

Al₂O₃ – 56 г/дм³

γ – 1546 т/м³

1.3.Оборотный раствор:

Na₂O_к = 302 г/дм³

Na₂O_у = 22 г/дм³

CO₂ = 15,6 г/дм³

Al₂O₃ = 140 г/дм³

SiO₂ = 0,85 г/дм³

α _к = 3,56

γ = 1444 кг/м³

1.4.Известняк:

CаO – 44%

SiO₂ – 1,7%

ППП – 40,2%

ПР – 13,5%

1.5.Известь:

CаO – 85,5%

CO₂ – 0,4%

SiO₂ – 0,16%

ППП – 2,87%

ПР – 11,07%

1.6.Товарные выходы:

Гидрохимия – 85%

Спекание – 80%

1.7.Разложение алюминатных растворов:

Гидрохимия – 52%

Спекание – 56%

1.8.Распределение потерь Na₂O на 1 т Al₂O₃ :

Байер Спекание

1.Нерастворимая 28 106

2.Растворимая 1,4 -

3.С сульфатами 5,5 44,5

4.С продукцией 4,4 4,4

5.При спекании - 15

6.Прочие 3,8 3,8

Итого 43,1 173,7

2. РАСЧЕТ СООТНОШЕНИЯ ВЕТВЕЙ.

2.1. Расход боксита на 1 т. Al₂O₃ :

Спекательный 988х100/49,53х0,80=2493,4 т.

Гидрохимический 988х100/51,2х0,85=2270,3 т.

2.2. Расход Na₂O на 1 т. спекательного боксита:

На Al₂O₃ – 493,3 х 0,608 = 301,1

На Fe₂O₃ – 203,3 х 0,3878 = 78,8

На S – 8,3 х 1,94 = 16,1

Итого: 396,0

2.3. Образование Na₂O в процессе

2270,3(2,49-1,91)х62/44х100= 18,6 т.

Итого образуется в ветви Байера:

Na₂O = 63,6 + 18,6 =82,2

2.4 Поступит в ветвь спекания с оборотной содой:

Na₂O = 82,2/75 х 100 = 109,6

75 - % соды в содовом растворе.

2.5. Определим долю спекания ветви:

(82,2 + 43,1)Х = 396х2,5448х173,7

126,4Х = 834

Х = 6,672

1/Х = 1/6,672 = 0,15

Таким образом, доля спекания ветви равна 15%.

2.6. Определим расход сухого боксита по ветвям:

Гидрохимия: 0,85х2270,3=1929,7

Спекание: 0,15х2493,4=374,0

2.7. Определим ввод глинозема по ветвям

Гидрохимия : 0,512х1929,7=988

Спекание: 0,4953х374=185,24

2.8.Определим вывод глинозема в товарную продукцию по ветвям:

Гидрохимии: 988х0,85=839,81

Спекание: 185,24х0,8=148,19

2.9. Товарный выход по цеху составит:

В_т=(85х85% + 15х80%)/100 = 84,3%

3 РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ ВЕТВИ (БАЙЕРА)

3.1. Вес влажного боксита, вводимого в ветвь:

2049,7 – 91,31

Х – 100

Х = 2244,77

3.2. Боксит по компонентам:

Al₂O₃ = 1929,7 х 0,512 = 988,95 кг

Fe₂O₃ = 1929,7 х 0,22 = 424,54 кг

SiO₂ = 1929,7 х 0,051 = 98,42 кг

S = 1929,7 х 0,008 = 15,43 кг

CaO = 1929,7 х 0,033 = 63,62 кг

CO₂ = 1929,7 х 0,029 = 55,96 кг

TiO₂ = 1929,7 х 0,032 = 61,75 кг

ППП = 1929,7 х 0,111 = 214,2 кг

ПР = 1929,7 х 0,004 = 7,72 кг

сумма = 1929,7 кг

H₂O = 2147,1 – 1929,7 = 217,4

Итого 2191,58

3.3.Количество извести при дозировке 4,5% CaO :

1929,7 х 0,045 =86,84

Требуется ввести с учетом CaO в боксите:

86,84 – 45,24 = 41,6

Натуральной 41,6/0,855 = 48,65

3.4. Известь по компонентам:

CaO = 48,65х 0,8550 =41,6 кг

CO₂ = 48,65х 0,0040 = 0,194 кг

SiO₂ = 48,65х 0,0016 = 0,078 кг

ППП = 48,65х0,0287 = 1,39 кг

ПР = 48,65х0,1107 = 5,38 кг

Итого 48,65

3.5. Шихта по компонентам:

Al₂O₃ = 987,95 кг

Fe₂O₃ = 410,14 кг

SiO₂ = 98,42+0,078= 98,5 кг

S = 15,43 кг

CaO = 63,62+41,6 =105,22 кг

CO₂ = 55,96+0,194= 56,154 кг

TiO₂ = 61,75 кг

ППП = 214,2+1,39= 215,59 кг

ПР =7,72+5,38 =13,1 кг

H₂O = 217,4

Итого 2195,684

3.6.Расчет материального баланса мокрого размола:

3.6.1. Количество Al₂O₃ , перешедшего в раствор после выщелачивания,

при химическом выходе = 88%.

Al₂O₃ = 988 х 0,88 = 869,44

3.6.2. Количество Al₂O₃ , перешедшее в шлам:

Al₂O₃ = 988 – 869,44 = 118,56

3.6.3. Количество Na₂O_к , необходимое для выщелачивания до α_к

Na₂O_к = 869,44 х 1,6 х 62/102 = 845,57

Где 62 и 102 – молярные массы Na₂O_к и Al₂O₃ соответственно.

3.6.4. Определим химические потери Na₂O_к и Al₂O₃ принимая µ_{кремневый} раствора – 350

И процент разложения = 52

Количество Al₂O₃ в растворе:

Al₂O₃ = 869,44/0,52 = 1672

Количество SiO₂ оставшегося в растворе:

SiO_{2 р-р} = 1672/350 = 4,77

Количество SiO₂ перешедшего в шлам:

SiO_{2 шл.} =81,7– 4,77 = 76,93

Потери в составе:

Na₂O Al₂O₃ 1,67 SiO₂ ­ 2 H₂O

62 102 1,67 60 2 18

Al₂O₃ = (76,93 х 102)/(1,67 х 60) = 78,31

Na₂O = (76,93 х 62)/(1,67 х 60) = 47,60

H₂O = (76,93 х 36)/(1,67 х 60) = 27,62

Потери в составе CaO SiO₂

56 60

CaO = (105,22 х 56)/60 = 98,2

Потери в составе 3CaO Al₂O₃ 6H₂O

CaO = 105,22 – 98,2 = 7,02

Al₂O₃ = (7,02 х 102)/(3 х 56) = 4,27

H₂O = (49,44 х 108)/(3 х 56) = 31,74

Декаустификация NaOH карбонатами сырья:

CaCO₃ + 2NaOH --- Na₂CO₃ + Ca(OH)₂

CO₂ Na₂O

44 - 62

63,62 - Na₂O

Na₂O = (55,96 х 62)/44 =78,85

В составе сульфатов, если связывается 20% серы:

Na₂O + SO₃ = Na₂SO₄

62 - 32

Na₂O = (62 х 0,2 х 15,43)/32 = 5,98

Определим количество невыщелаченного глинозема

Al₂O₃ = 118,56 – (78,31 + 4,27 ) = 35,98

(см. п. 3.6.2.)

H₂O = (18 х 35,98)/102 = 6,35

Количество Al₂O₃ увлекаемое в содовый раствор:

300 - 100

64,79 - Х

Х = (78,85 х 100)/300 = 26,28

Na₂O_к = 26,28

Определим общее щелочное число:

Na₂O = 845,56 + 53,14 х 0,6 + 78,85 + 26,28 + 4,4 + 3,8 =990,774

53,14 х 0,6 – 40% Na₂O из состава красного шлама регенерируется

(см. п. 3.6.3., 3.6.4., 1.8.)

3.6.5. Определяем оббьем оборотного раствора:

V_о = 990,774/0,608 х 140 х 1,91 = 6,09м³

1,91 = 3,56 – 1,65

3.6.6. Определяем оборотный раствор по компонентам:

Na₂O_к = 6,09 х 302 = 1839,18

Na₂O_у= 6,09 х 22 = 133,98

CO₂ = 6,09 х 15,6 = 95,004

Al₂O₃ = 6,09 х 140 = 852,6

SiO₂ = 6,09 х 0,85 = 5,1765

Масса основных компонентов = 2925,94

Масса оборотного раствора = 6,09 х 1444 = 8793,96

Тогда H₂O = 8793,96 – 2925,94 = 5867,06

(см. п. 1.3.)

3.6.7.Количество H₂O перешедшего в раствор:

2AlOOH = Al₂O₃ + H₂O

849,44 - H₂O

102 - 18

H₂O = (869,44 х 18)/102 = 153,43

(см. п. 3.6.2.)

3.6.8. Сырая пульпа по компонентам:

Al₂O₃ = 988 + 852,6 = 1840,6 кг

Na₂O_к = = 1839,18 кг

Na₂O_у = = 133,98 кг

CO₂ =56,154 + 95,004 = 151,158 кг

CaO = = 105,22 кг

Fe₂O₃ = = 424,22 кг

SiO₂ = 98,5 +5,1765 = 103,68 кг

TiO₂ = = 61,75 кг

ППП = = 215,59 кг

S = = 15,43 кг

ПР = = 13,1 кг

H₂O = 217,4 + 5867,06 = 6084,46

Итого 10980,75 кг

Таблица 1.

Материальный баланс размола

Приход, кг	Расход, кг
1. Боксит – 2147,1, в т.ч.: Al2O3 = 988 кг Fe2O3 = 424,54 кг SiO2 = 98,42 кг S = 15,43 кг CaO = 63,62 кг CO2 = 55,96 кг TiO2 = 61,75 кг ППП = 214,2 кг ПР = 7,72 кг H2O = 217,4 2. Известь – 48,65 в т.ч.: CaO = 41,6 кг CO2 = 0,194 кг SiO2 = 0,078 кг ППП = 1,39 кг ПР = 5,38 кг 3. Оборотный раствор – 8793,96, в т.ч.: Na2Oк = 1839,18 Na2Oу= 133,98 CO2 = 95,004 Al2O3 = 852,6 SiO2 = 5,1765 H2O = 5867,06	1. Сырая пульпа – 10989,71 в т.ч.: Al2O3 = 1825,2 кг Na2Oк = 1839,18 кг Na2Oу = 133,98 кг CO2 = 151,58 кг CaO = 105,22 кг Fe2O3 = 424,54 кг SiO2 = 103,68 кг TiO2 = 61,75 кг ППП = 215,59 кг S = 15,43 кг ПР = 13,1 кг H2O = 6084,46
Итого 10989,71 кг.	10989,71 кг.

3.7. Расчет материального баланса выщелачивания.

Принимаем, что конденсат острого пара отделяется от пульпы при сепарации.

3.7.1. Определяем SiO₂ в растворе при µ_{кремневый} = 350.

SiO₂ = (1825,2 – 15,46)/350 = 5,17

Где 15,46 – масса невыщелаченного глинозема (см п. 3.6.4.)

3.7.2. Определяем шлам по компонентам:

Al₂O₃ = 118,57 кг

Fe₂O₃ = 424,54 кг

SiO₂ = 98,51 кг

TiO₂ = 61,75 кг

Na₂O =53,58 кг

CaO =105,22 кг

ППП =118,8 кг

S =15,43 кг

ПР = 13,1 кг

Итого 1009,5кг

(см. п. 3.2., 3.3., 3.5., 3.6.2., 3.6.4., 3.6.7., 3.6.8.)

3.7.3. Определим варёную пульпу по компонентам:

Al₂O₃ = 1706,63 кг

Na₂O_к = 1706,75 кг

Na₂O_у = 212,83 кг

CO₂ =151,158 кг

SiO₂ =5,17 кг

H₂O =6181,25 кг

Итого 9963,788

(см. п. 3.6.4., 3.6.8.)

Определим каустический модуль полученного раствора:

α _к = (1706,75 /1706,63) х 1,645 = 1,645

V_пульпы = V_об + V_тв

V_тв =2195,684/3500 = 0,627 м³ , где

V_тв = 2195,684 = масса боксита + масса извести (см. табл. 1)

V_пульпы =6,09+0,627=6,717

Таблица 2

Материальный баланс выщелачивания

Приход, кг	Расход, кг
1. Сырая пульпа – 10989,71 в т.ч.: Al2O3 = 1825,2 кг Na2Oк = 1839,18 кг Na2Oу = 133,98 кг CO2 = 151,58 кг CaO = 105,22 кг Fe2O3 = 424,54 кг SiO2 = 103,68 кг TiO2 = 61,75 кг ППП = 215,59 кг S = 15,43 кг ПР = 13,1 кг H2O = 6084,46	1.Вварёная пульпа – 9963,78 в т. ч.: Al2O3 = 1706,63 кг Na2Oк = 1706,75 кг Na2Oу = 212,83 кг CO2 =151,158 кг SiO2 =5,17 кг H2O = 6181,25 кг 2. Шлам - 1009,5, в т.ч.: Al2O3 = 118,57 кг Fe2O3 = 424,54 кг SiO2 = 98,51 кг TiO2 = 61,75 кг Na2O = 53,58 кг CaO = 105,22 кг ППП = 118,8 кг S = 15,43 кг ПР = 13,1 кг
Итого 10989,71 кг	10989,71 кг

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

Na₂O_к = 280,82 кг

Na₂O_общ = 309,32 кг

Na₂O_у = 28,5 кг

CO₂ = 20,22 кг

H₂O = 2178,81 кг

Na₂O_у = Na₂O_общ – Na₂O_к

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 Na₂O_к 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

Na₂O_к =298,29 кг

Na₂O_у = 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 фильтрат второй стадии:

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

Na₂O_к = 28 г/дм³

Na₂O_у = 3,6 г/дм³

CO₂ = 2,54 г/дм³

Фильтрат по компонентам:

Al₂O₃ = 0,84 х 14 = 11,76 кг

Na₂O_к = 0,84 х 28 = 23,52 кг

Na₂O_у = 0,84 х 3,6 = 3,02 кг

CO₂ = 0,84 х 2,54 = 2,13 кг

Итого 40,43 кг

Тогда

H₂O = 882 – 40,43 = 841,57 кг

итого 882 кг

3.8.4.7. Определяем компоненты жидкой фазы разбавленной пульпы:

Al₂O₃ = 1991,93 кг

Na₂O_к = 2028,56 кг

Na₂O_у = 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 компонентам:

Al₂O₃ = 1716,93 кг

Na₂O_к = 1747,74 кг

Na₂O_у = 216,03 кг

CO₂ = 153,288 кг

SiO₂ = 5,17 кг

Fe₂O₃ = 0,1 кг

H₂O = 20132,22-2175,81 = 17956,41 кг

Итого 21795,67 кг

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 Фильтрат II стадии- 882 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 – 80^оС

2 – 70 ^оС

3 – 60^оС

3.9.4. Давление по корпусам:

Р₁ – 0,50 атм

Р₂ – 0,32 атм

Р₃ – 0,20 атм

Среднее давление Р_ср = (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:

t_нач= 95^оС

t_кон=65^оС

3.9.6. Количество тепла, отдаваемое раствором:

Q = T_р x C_р x /t_нач – t_кон/, где

T_р – масса раствора

C_р – теплоемкость раствора

C_р = 0,88 ккал/г

3.9.7. Количество тепла, затраченное на парообразование:

Q₂ = η х Q₁ = λ x T_в , где

Η = 0,98 – коэффициент теплопотерь,

Т_в – масса упарено воды

3.9.8. Количество упарено воды:

Т_в = (T_р x C_р x /t_нач – t_кон/)/ 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

3.10.3. Объем увлеченного раствора с γ = 1235 кг/м³

3.10.4. Концентрация увлеченного раствора:

Al₂O₃ = 62,5 г/дм³

Na₂O_к = 133,68 г/дм³

Na₂O_у = 16,2 г/дм³

CO₂ = 11,5 г/дм³

Увлекаемый раствор по компонентам:

Al₂O₃ = 0,7657 х 62,5 = 47,86 кг

Na₂O_к = 0,7657 х 133,68 = 102,45 кг

Na₂O_у = 0,7657 х 16,2 = 12,40 кг

CO₂ = 0,7657 х 11,5 = 8,81 кг

H₂O = 945,69 – 171,52 = 774,17 кг

Итого 945,69 кг

3.10.5. Определяем объем затравочной пульпы:

V₃ = 15,8677 м³

3.10.6. Состав жидкой фазы, поступающей на декомпозицию:

Al₂O₃ = 1764,79 кг

Na₂O_к = 1850,19 кг

Na₂O_у = 228,43 кг

CO₂ = 162,098 кг

SiO₂ = 5,17 кг

Fe₂O₃ = 0,1 кг

H₂O = 19974,46 кг

Итого 22220,448 кг

Где 1014,21 – количество упаренной воды

3.10.7. Определяем α _к = 1850,19/1764,78 х 1,645 = 1,725

3.10.8. Определяем количество Al₂O₃ , выпавшее в осадок, если α _к маточного раствора – 3,56:

Al₂O₃ = 909,66 кг

Al₂(ОН)₃ = 1391,78 кг

H₂O = 473,18 кг

3.10.9. Определяем компоненты твердой части:

Al₂O₃ = 4343,52 кг

Fe₂O₃ = 0,1 кг

SiO₂ = 0,12 кг

H₂O = 2293,13 кг

Итого 6636,87 кг

(см. п. 3.10.1.)

3.10.10. Определим Na₂O_у , образующееся при декомпозиции:

Na₂O_у = 1,65 кг

Количество СО₂ , поглощаемое из воздуха:

СО₂ = 1,65 х 44/62 = 1,171 кг

3.10.11. Определяем маточный раствор по компонентам:

Al₂O₃ =885,13 кг

Na₂O_к = 1848,465 кг

Na₂O_у = 230,155 кг

CO₂ =163,269кг

SiO₂ =5,05 кг

H₂O =19501,28 кг

Итого 22603,349 кг

Таблица 6.

Материальный баланс декомпозиции.

Приход	Расход
1.Алюминатный раствор – 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.Затравка – 6199,5, в т.ч.: 2.1. Твердая часть: Al2O3 =3433,86 кг H2O = 1819,95 2.2. Раствор – 945,69 кг Al2O3 = 47,86 кг Na2Oк = 102,45 кг Na2Oу = 12,40 кг CO2 = 8,81 кг H2O = 774,17 кг 3. СО2 из воздуха – 7,69 кг	1. Декомпозерная пульпа -5901,312 кг 1.1 Твердая часть – 6636,87 кг, в т.ч.: Al2O3 = 4343,52 кг Fe2O3­ = 0,1 кг SiO2 =0,12 кг H2O = 2293,13 кг 1.2Маточный раствор – 22603,349 кг Al2O3 = 885,31 кг Na2Oк = 1848,465 кг Na2Oу = 230,155 кг CO2 =163,269кг SiO2 = 5,05 кг H2O = 19501,28 кг
итого 35140,36 кг	35140,36 кг

3.11.Расчет материального баланса сгущения и фильтрации

3.11.1. Объем маточного раствора:

V =18,23 м³

С_Al2O3 = 66,08 г/дм³

(см. п. 3.10.11.)

3.11.2. При влажности отфильтрованного гидроксида = 18% увлекается раствора:

6636,87 х 0,18 = 1194,64 кг

При γ = 1,235, его объем V = 1220,97/1235 = 0,989 м³

3.11.3. Определяем увлеченный раствор по компонентам:

Al₂O₃ = 60,44кг

Na₂O_к = 12,3846 кг

Na₂O_у =15,6654 кг

CO₂ = 11,1205 кг

H₂O = 976,99 кг

Итого 1193,6кг

В том числе, раствор, увлекаемый продукцией (см. п. 3.10.4.)

Al₂O₃ = 12,58 кг

Na₂O_к = 26,94 кг

Na₂O_у = 3,265 кг

CO₂ = 2,31 кг

H₂O = 202,82 кг

Итого 247,915 кг

V = 0,2013 м³

(см. п. 3.11.2. и п. 3.10.3.)

3.11.4. Определяем количество воды, подаваемое на отмывку щелочи:

W = 44,799 кг.

3.11.5. Определяем слабый раствор по компонентам:

Al₂O₃ = 794,69 кг

Na₂O_к = 1719,08 кг

Na₂O_у = 214,49 кг

CO₂ =152,15 кг

SiO₂ =5,05 кг

H₂O = 17592,1 кг

Итого 21409,75 кг

Таблица 7.

Материальный баланс сгущения и фильтрации гидроксида.

Приход	Расход
1.Декомпозерная пульпа - 28263,23 кг, в т.ч.: 1.1.Жидкая часть – 21626,36 кг Al2O3 = 885,31 кг Na2Oк = 1848,465 кг Na2Oу = 230,155 кг CO2 =163,269кг SiO2 = 5,05 кг H2O = 18524,29 кг 1.2.Твердая часть - 6783,19 кг, в т.ч.: Al2O3 = 4343,52 кг Fe2O3­ = 0,1 кг SiO2 =0,12 кг H2O = 2293,13 кг Вода на отмывку – 44,799 кг	1. Гидроксид затравочный и продукционный 1.1.Твердая часть - 6783,19 кг, в т.ч.: Al2O3 = 4343,52 кг Fe2O3­ = 0,1 кг SiO2 =0,12 кг H2O = 2293,13 кг 2.1.Увлеченный раствор – 1220,97 Al2O3 = 60,44 кг Na2Oк = 129,3846 кг Na2Oу = 15,6654 кг CO2 = 11,1205 кг H2O = 976,99 кг 2.Слабый раствор на вакуум охлаждение – 20477,56 кг в т.ч.: Al2O3 = 794,69 кг Na2Oк = 1719,08 кг Na2Oу = 214,49 кг CO2 = 152,15 кг H2O = 17592,1 кг SiO2 = 5,05 кг
итого 28308,03 кг	28308,03 кг

3.12.Расчет материального баланса выпарки.

3.12.1. Определяем оборотный раствор.

Объем оборотного раствора:

V = 5,601м³

Масса раствора Р = 8087,844 кг

Определим компоненты оборотного раствора:

Al₂O₃ = 776,24кг

Na₂O_к = 1691,64кг

Na₂O_у = 131,68кг

CO₂ = 93,78кг

SiO₂ =5,05 кг

Итого 2698,39 кг

Масса воды в оборотном растворе 5389,454

Количество упаренной воды 11960,076

Таблица 8.

Материальный баланс выпарки.

Приход	Расход
1.Слабый раствор – 21409,75 кг в т.ч.: Al2O3 = 794,69 кг Na2Oк = 1719,08 кг Na2Oу = 214,49 кг CO2 = 152,15 кг H2O = 17592,1 кг SiO2 = 5,05 кг	1.оборотный раствор – 8330,92 кг в т.ч.: Al2O3 = 776,24 кг Na2Oк = 1691,64 кг Na2Oу = 131,68 кг CO2 = 93,78 кг H2O = 5389,454 кг SiO2 = 5,05 кг 2.Содовый раствор – 429,79 кг в т.ч.: Al2O3 = 15,34 кг Na2Oк = 27,4 кг Na2Oу = 82,4 кг CO2 = 57,91 кг H2O = 238,57 кг 3.Потери – 4,02 в т.ч.: Al2O3 = 3,11 кг Na2Oк = 0,04 кг Na2Oу = 0,41 кг CO2 = 0,46 кг 4.Конденсат – 11960,076
итого 20473,54 кг	20473,54 кг

4.Расчет материальтериалього баланса ветви спекания.

4.1.Расчет материального баланса подготовки шихты.

4.1.1. Определяем ввод боксита : 0,15 х 2493,4 = 374,01 кг (сухого).

4.1.2. Боксит по компонентам:

Al₂O₃ = 374,01 х 0,4953 = 185,25 кг

Fe₂O₃ = 374,01 х 0,2033 = 76,04 кг

SiO₂ = 374,01 х 0,0930 = 34,78 кг

CO₂ = 374,01 х 0,0270 = 10,10 кг

CaO = 374,01 х 0,0415 = 15,52 кг

TiO₂ = 374,01 х 0,0206 = 7,7 кг

S = 374,01 х 0,0083 = 3,10 кг

ППП = 374,01 х 0,1043 = 39,01 кг

ПР = 374,01 х 0,0067 = 2,51 кг

H₂O = 100 х (374,01/95,9) – 374,01 = 15,99 кг

Итого 390 кг

4.1.3.Объем содового раствора

V = 82,4/300 = 0,274 м³

Масса раствора

Р = 0,274 х 1546 =423,604

4.1.4. Содовый раствор по компонентам:

Al₂O₃ =15,34 кг

Na₂O_к = 27,4 кг

Na₂O_у = 82,4 кг

CO₂ =57,91 кг

H₂O = 242,754 кг

4.1.5.Определим количество Na₂O , которое необходимо ввести на спекание:

Al₂O₃ = 122,09 кг

Fe₂O₃ = 29,49 кг

S = 6,01 кг

Итого 157,59 кг

При каустическом отношении = 1,05 требуется Na₂O:

157,59 х 1,05 = 165,47 кг

4.1.6.Необходимо вести Na₂O в виде кальцинированной соды:

Na₂O = 165,47 – 109,8 = 55,67

4.1.7.Определяем ввод соды:

62 Na₂O – 106 Na₂ СO₃

55,67 Na₂O – х Na₂ СO₃

Х = (55,27 х 106)/62 = 95,17 кг

Сода натуральная: Na₂ СO₃ = 95,17/0,95 = 100,18

4.1.8.Определяем соду по компонентам:

Na₂ СO₃ =95,171 кг

Na₂O =55,67 кг

CO₂ =40,05

ППП = 3,51 кг

ПР = 1,512 кг

Итого 195,913 кг

Na₂ СO₃ = Na₂O + CO₂

4.1.9.Расход известняка:

На связание оксида CO₂ х TiO₂ :

56 – 80

Х – 7,70

Х = CaO = 5,4 кг

4.1.10.Состав оборотного белого шлама:

SiO₂ = 5,0 кг

Na₂O = 3,1 кг

Al₂O₃ = 5,1 кг

H₂O_пр = 1,8 кг

4.1.11.Определяем состав шихты после размола:

Al₂O₃ =205,69 кг

Fe₂O₃ =76,04 кг

SiO₂ = 42,40 кг

CO₂ = 108,6 кг

CaO = 84,20 кг

TiO₂ = 7,7 кг

S = 3,10 кг

ППП =106,2 кг

Na₂O_к = 30,5 кг

Na₂O_у = 138,84 кг

ПР = 24,82 кг

Итого: 826,99

Масса сухих компонентов - 826,99 кг

При влажности шихты 36% требуется воды:

H₂O = 465,18 кг

С учетом воды в боксите и содовом растворе нужно ввести воды = 210,62 кг

Таблица 9.

Материальный баланс подготовки шихты.

Приход	Расход
1. Боксит – 390 кг в т.ч.: Al2O3 = 185,25 кг Fe2O3 = 76,04 кг SiO2 = 34,78 кг CO2 = 10,10 кг CaO = 15,52 кг TiO2 = 7,7 кг S = 3,10 кг ППП = 39,01 кг ПР = 2,51 кг H2O = 15,99 кг 2.Сода кальцинированная – 311,032 кг в т.ч.: Na2O = 55,34 кг CO2 = 40,05 ППП = 3,51кг ПР = 1,512 кг H2O = 210,62 кг 3.Содовый раствор – 425,804 кг в т.ч.: Al2O3 = 15,34 кг Na2Oк = 27,4 кг Na2Oу = 82,4 кг CO2 = 57,91 кг H2O = 242,754 кг 4.Известняк – 154 кг в т.ч.: CaO = 68,68 кг SiO2 = 2,62 кг ППП = 61,91 кг ПР = 21,79 кг 5.Белый шлам – 15 кг в т.ч.: SiO2 = 5 кг Al2O3 = 5,1 кг Na2O = 3,1 кг H2O = 1,8 кг	1.Шихта – 1291,81 кг в т.ч.: Al2O3 = 205,69 кг Fe2O3 = 76,04 кг SiO2 = 42,40 кг CO2 = 108,06 кг CaO = 84,20 кг TiO2 = 7,7 кг S = 3,10 кг ППП = 106,28 кг Na2Oк = 30,3 кг Na2Oу = 138,04 кг ПР = 24,82 кг H2O = 465,18 кг
итого 1291,81 кг	1291,81 кг

4.2.Расчет материального баланса спекания

4.2.1.Определяем состав спека, если потери при спекании – 1,5% :

Al₂O₃ = 202,6 кг

Fe₂O₃ = 74,90 кг

SiO₂ = 41,764 кг

CaO = 82,937 кг

TiO₂ = 7,58 кг

S = 3,05 кг

Na₂O_к =165,81 кг

ПР = 24,45 кг

Итого 603,091 кг

4.2.2.Потери:

Al₂O₃ = 2,98 кг

Fe₂O₃ = 1,14 кг

SiO₂ = 0,636кг

CaO = 1,263 кг

TiO₂ = 0,12 кг

S = 0,05 кг

Na₂O_к =2,53 кг

ПР = 0,37 кг

ППП =106,2 кг

H₂O =465,18 кг

CO₂ =108,06 кг

Итого 688,529 кг

Таблица 10.

Материальный баланс спекания.

Приход	Расход
1. Шихта – 1291,81 кг в т.ч.: Al2O3 = 205,69 кг Fe2O3 = 76,04 кг SiO2 = 42,40 кг CO2 = 108,06 кг CaO = 84,20 кг TiO2 = 7,7 кг S = 3,10 кг ППП = 106,28 кг Na2Oк = 30,3 кг Na2Oу = 138,04 кг ПР = 24,82 кг H2O = 465,18 кг	1.Спек – 603,54 кг в т.ч.: Al2O3 = 202,6 кг Fe2O3 = 74,90 кг SiO2 = 41,764 кг CaO = 82,937 кг TiO2 = 7,58 кг S = 3,05 кг Na2Oк = 165,81 кг ПР = 24,45 кг 2.Потери – 689,4 кг в т.ч.: Al2O3 = 2,98 кг Fe2O3 = 1,14 кг SiO2 = 0,636кг CaO = 1,263 кг TiO2 = 0,12 кг S = 0,05 кг Na2O = 2,53 кг ПР = 0,37 кг ППП = 108,06 кг H2O = 465,18 кг CO2 = 108,06 кг
итого 1291,81 кг	1291,81 кг

4.3.Расчет материального баланса выщелачивания спека.

При выщелачивании принимаем выхода –

Al₂O₃ = 80%

Na₂O = 96%

В раствор перейдет 5 кг SiO₂ при µ _{кремневый} раствора = 33.

Определяем состав алюминатного раствора:

Al₂O₃ = 162,08 кг

Na₂O = 159,18 кг

SiO₂ =5 кг

S =3,05 кг

Итого 329,31 кг

Определяем объем полученного алюминатного раствора, если концентрация по

Al₂O₃ = 125 г/дм³

V = 162/125 = 1,296 м³

γ= 1,260 кг/м³

масса раствора: 1,296 х 1260 = 1632,96 кг.

Тогда нужно воды на выщелачивание: H₂O = 1303,65 кг

Воды для удаления шлама:

273,781 х 4 = 1095,124 кг ,где

603,091 – 329,31 = 273,781 кг

Определяем состав шлама:

Al₂O₃ = 40,6 кг

Fe₂O₃ =74,90 кг

SiO₂ = 36,764 кг

CaO = 82,937 кг

TiO₂ = 7,58 кг

S = 0 кг

Na₂O_к = 6,63 кг

ПР =24,45 кг

Итого 273,861 кг

Таблица 11.

Материальный баланс выщелачивания спека.

Приход	Расход
1.Спек – 603,54 кг в т.ч.: Al2O3 = 202,6 кг Fe2O3 = 74,90 кг SiO2 = 41,764 кг CaO = 82,937 кг TiO2 = 7,58 кг S = 3,05 кг Na2Oк = 165,81 кг ПР = 24,45 кг 2.Вода – 1303,65 кг. 3.Пр. воды – 1095,124 кг	1.Алюминатный раствор – 1632,96 кг в т.ч.: Al2O3 = 162,08 кг Na2Oк = 159,18 кг SiO2 = 5 кг S = 3,05 кг H2O = 1303,65 кг 2. Шлам – 273,84 кг в т.ч.: Al2O3 = 40,6 кг Fe2O3 =74,90 кг SiO2 = 36,764 кг CaO =82,937кг TiO2 =7,58 кг S = 0 кг Na2Oк = 6,68 кг ПР = 24,45 кг 3.Подщламовая вода – 1095,124
итого 3001,865 кг	3001,865 кг

4.4.Расчет материального баланса обескремнивания.

Принимаем, что конденсат греющего пара испаряется при сепарации.

Выход компонентов в шлам.

Считаем, что весь кремнезем связывается.

Na₂O х Al₂O₃ х 1,67 х SiO₂ х 2 H₂O

62 102 1,67 60 36

Na₂O = 5 х 62 / 1,67 х 60 = 3,1 кг

Al₂O₃ = 5 х 102 / 1,67 х 60 = 5,1 кг

H₂O = 5 х 36 / 1,67 х 60 = 1,8 кг

SiO₂ = = 5,0 кг

Итого 15 кг

Определяем состав алюминатного раствора:

Al₂O₃ = 156,98 кг

Na₂O_к = 156,08 кг

S = 3,05 кг

H₂O = 1301,85 кг

Итого 1617,96 кг

Таблица 12.

Материальный баланс обескремнивания.

Приход	Расход
1.Алюминатный раствор – 1632,96 кг в т.ч.: Al2O3 = 162,08 кг Na2Oк = 159,18 кг SiO2 = 5 кг S = 3,05 кг H2O = 1303,65 кг	1.Алюминатный раствор – 1617,96 кг в т.ч.: Al2O3 = 156,98 кг Na2Oк = 156,08 кг S = 3,05 кг H2O = 1301,85 кг 2.Белый шлам – 15 кг в т.ч.: Al2O3 = 5,1 кг Na2О = 3,1 кг SiO2 = 5 H2O = 1,8
итого 1632,96кг	1632,96 кг

4.5.Расчет материального баланса вакуумного охлаждения.

Расчет вакуумного охлаждения ведем по тем же параметрам, что и для ветви Байера.

Количество упаренной воды составит:

Т_в = (1617,96 х 0,98 х 0,88 х 30)/556 = 75,28 кг

75,28 / 1000 ~ 0,0752 м³

Масса полученного раствора: Р = 1617,96 – 75,28 = 1542,68 кг

V = 1,296 – 0,075 = 1,221 м³

Определим концентрацию алюминатного раствора:

С _Al2O3 = 126,291 г/дм³

С _Na2O = 125,6 г/дм³

α _к = 1,63

4.6.Расчет материального баланса декомпозиции.

4.6.1. α _к спекания оборотного раствора – 3,6.

4.6.2.Определим количество затравочного гидроксид при З.О. = 2,0:

Al₂O₃ = 313,96 кг

Al(OН)₃ = 480,358 кг

H₂O = 166,398 кг

4.6.3.При влажности 16% увлекается с фильтром раствор:

480,358 х 0,16 = 76,85728 кг

Концентрация увлеченного раствора:

Na₂O = 120 г/дм³

Al₂O₃ = 55 г/дм³

γ= 1,2 т/м³

Объем увлекаемого раствора: V = 76,85728/1200 = 0,06404 м³

4.6.4. Раствор по компонентам:

Al₂O₃ = 3,5226 кг

Na₂O_к = 7,6848 кг

H₂O = 65,65728 кг

4.6.5.Определяем состав жидкой фазы на декомпозиции:

Al₂O₃ = 160,5026 кг

Na₂O_к = 163,7648 кг

H₂O = 1367,50728 кг

S =3,05 кг

Итого 1691,77 кг

Объем раствор: V = 1,221 + 0,0640 = 1,285 м³

Объем пульпы: 1,285 + 0,198 = 1,483 м³

480,79/2430 = 0,198

4.6.6.Определяем α _к раствора:

α _к = (163,764/160,5026) х 1,645 = 1,678.

4.6.7.Определяем количество Al₂O₃ , выпавшее в осадок:

Al₂O₃ = 160,5026 х (3,6 – 1,68)/3,6 = 85,69 кг

Al(OН)₃ = 85,69 х 1,53 = 131,106 кг

H₂O = 131,106 – 85,69 = 45,42 к

Таблица 13.

Материальный баланс декомпозиции.

Приход	Расход
1.Алюминатный раствор – 1617,96 кг в т.ч.: Al2O3 = 156,98 кг Na2Oк = 156,08 кг S = 3,05 кг H2O = 1301,85 кг 2.Затравочный гидроксид – 557,215 кг в т.ч.: 2.1.Твердая часть – 480,358 кг в т.ч.: Al2O3 =313,96 кг H2O = 166,398 кг 2.2.Жидкая часть – 76,857 кг в т.ч.: Al2O3 = 3,523 кг Na2Oк = 7,684 кг H2O = 65,657 кг	1.Декомпозерная пульпа – 2175,221 кг в т.ч.: 1.1.Твердая часть – 611,51 кг в т.ч.: Al2O3 = 399,65 кг H2O = 211,86 кг 1.2.Маточный раствор – 1563,711 кг в т.ч.: Al2O3 = 74,81 кг Na2Oк = 163,764 кг H2O = 1322,087 S = 3,05 кг
итого 2175,221 кг	2175,221 кг

Где 399,65 = 313,96 + 85,69

211,82 = 166,398 + 45,42

75,81 = 160,5 – 85,69

1322,087 = 1367,507 – 45,42

4.7.Расчет материального баланса фильтрации и сгущения:

4.7.1.Масса твёрдой фазы – 609 кг.

4.7.2. При влажности гидроксида 16% увлекается с фильтром раствора:

609 х 0,16 = 97,44 кг

При γ = 1,20 т/м³ объем раствора V = 97,44/1200 = 0,081 м³

Увлеченный раствор по компонентам:

Al₂O₃ = 0,081 х 55 = 4,46 кг

Na₂O = 0,081 х 120 = 9,72 кг

H₂O = 97,44 – 14,18 = 83,26 кг

В том числе увлекаемый продукцией:

Al₂O₃ = 4,46 – 3,52 = 0,94 кг

Na₂O = 9,72 – 7,68 = 2,04 кг

H₂O = 83,26 – 65,62 = 17,64 кг

4.7.3.Состав продукции во второй стадии:

Твердая часть:

Al₂O₃ = 85,69 кг

H₂O =45,42 кг

Раствор:

Al₂O₃ = 0,94

Na₂O = 2,04

H₂O = 17,64

Объем жидкой части продукции:

V = 0,081 – 0,064 = 0,017 м³.

Вторая стадия фильтрации вместе с продукцией ветви Байера.

4.7.4.Определяем количество Na₂O_к декаустифицировавшегося при декомпозиции.

% соды в маточнике 1,3.

Na₂O_у = 163,76 х 0,013 = 2,13 кг

С ним связано СО₂ :

СО­₂ = (2,13 х 44)х62 = 1,51 кг

4.7.5. Определяем компоненты маточного раствора:

Al₂O₃ = 70,35 кг

Na₂O_к = 151,914 кг

Na₂O_у =2,13 кг

СО₂ =1,51 кг

S = 3,05 кг

H₂O = 1238,827 кг

Итого 1467,781 кг

4.7.6.Определяем объем маточного раствора:

V = 1,483 – 0,251 – 0,081 = 1,151 м³

Где 0,251 = 609/2430

Таблица 14.

Материальный баланс сгущения и фильтрации.

Приход	Расход
1.Декомпозерная пульпа – 2175,221 кг в т.ч.: 1.1.Твердая часть – 611,51 кг в т.ч.: Al2O3 = 399,65 кг H2O = 211,86 кг 1.2.Маточный раствор – 1563,711 кг в т.ч.: Al2O3 = 74,81 кг Na2Oк = 163,764 кг H2O = 1322,087 S = 3,05 кг 2.СО2 из воздуха – 1,51 кг	1. Затравка – 557,215 кг в т.ч.: 1.1.Твердая часть – 480,358 кг в т.ч.: Al2O3 =313,96 кг H2O = 166,398 кг 1.2.Жидкая часть – 76,861 кг в т.ч.: Al2O3 = 3,52 кг Na2Oк = 7,684 кг H2O = 65,657 кг 2.Продукция – 151,73 кг в т.ч.: 2.1.Твердая часть – 131,11 Al2O3 = 85,69 кг Na2Oк = 45,42 кг 2.2.Жидкая часть – 20,62 Al2O3 = 0,94 кг Na2O = 2,04 кг H2O = 17,60 кг 3.Маточный раствор – 1467,781 кг в т.ч.: Al2O3 = 70,35 кг Na2Oк = 151,914 кг Na2Oу = 2,13 кг СО2 = 1,51 кг S = 3,05 кг H2O = 1238,827 кг
итого 2176,73 кг	2176,73 кг

4.8.Расчет материального баланса выпарки.

Определяем потери Na₂О и Al₂O₃ с сульфатами.

Принимаем, что сера уходит из растворов полностью.

Заводской анализ сульфатов:

Na₂ SO₄ – 70%

Na₂ СO₃ – 20%

Al₂O₃ – 10%

4.8.1. Потери Na₂O и Na₂ SO₄

Na₂O_к - Na₂ SO₄

62 - 32

Х - 3,05

Х = (3,05 х 62)/32 = 5,91 кг

4.8.2. Масса сульфатов

32 - 142

3,05 - х

Na₂ SO₄ (3,05 х 142)/32 = 13,53 кг

4.8.3.Потери Na₂O с карбонатами

Na₂ СO₃ = (20 х 13,53)/70 = 3,87 кг

Na₂O_у - Na₂ СO₃

62 - 106

Х - 3,87

Na₂O_у = (62 х 3,87)/106 = 2,26 кг

Na₂O_у = 2,26 кг

СO₂ = (2,26 х 44)/62 = 1,6 кг

4.8.4.Потери Al₂O₃

13,53 - Na₂ SO₄ - 70%

Х - Al₂O₃ - 10%

Al₂O₃ = (13,53 х 10)/70 = 1,93 кг

4.8.5. Потери по компонентам:

Al₂O₃ = = 1,93 кг

Na₂O_к = = 5,91 кг

Na₂O_у = = 2,26 кг

S = = 3,05 кг

Итого 13,15 кг

4.8.6.Определяем оборотный раствор.

Объем оборотного раствора:

V = (152,914 – 8,17)/302 = 0,476 м³

Масса оборотного раствора:

Р = 0,476 х 1444 = 687,344 кг

Масса компонентов раствора:

Al₂O₃ = 68,42 кг

Na₂O_к = 143,744

Na₂O_у =2,13 кг

СО₂ = 1,51 кг

Итого 215,804 кг

Масса воды в оборотном растворе: 687,344 – 215,804 = 471,54 кг.

Тогда в конденсат уйдет воды 1238,827 – 471,54 = 767,287 кг

Таблица 15.

Материальный баланс выпарки.

Приход	Расход
1. Маточный раствор – 1467,781 кг в т.ч.: Al2O3 = 70,35 кг Na2Oк = 151,914 кг Na2Oу = 2,13 кг СО2 = 1,51 кг S = 3,05 кг H2O = 1238,827 кг	1.Оборотный раствор - 687,344 кг в т.ч.: Al2O3 = 68,42 кг Na2Oк = 143,744 Na2Oу = 2,13 кг СО2 = 1,51 кг H2O = 471,54 кг 2.Сульфат – 13,15 кг в т.ч.: Al2O3 = 1,93 кг Na2Oоб = 8,17 кг S = 3,05 кг 3.Конденсат – 767,287 кг
Итого 1467,781 кг	1467,781 кг

4.9.Расчет материального баланса фильтрации продукции.

4.9.1.На вторую стадию фильтрации поступает продукционный гидроксид с увлекаемым раствором:

Из ветви Байера:

Твердая часть:

Al₂O₃ = 909,66 кг

H₂O = 473,18 кг

Fe₂O₃­ = 0,1 кг

SiO₂ = 0,12 кг

Итого = 1383,06 кг

Раствор:

Al₂O₃ = 12,58 кг

Na₂O_к = 26,94 кг

Na₂O_у = 3,625 кг

CO₂ = 2,31 кг

H₂O = 202,82 кг

Итого = 247,915 кг

V = 0,2 м³

Из ветви спекания:

Твердая часть:

Al₂O₃ = 85,69 кг

H₂O = 45,42 кг

Итого 131,11 кг

Жидкая часть:

Al₂O₃ = 0,94 кг

Na₂O = 2,04 кг

H₂O = 17,60 кг

Итого 20,58 кг

V = 0,02 м³

4.9.2.Определяем массу твердой фазы:

1383,06 + 131,11 = 1514,17 кг

4.9.3.Объем твердой фазы:

V = 1514,17/2430 = 0,623 м³

4.9.4.Объем жидкой фазы 0,2 + 0,02 = 0,22 м³

Состав жидкой фазы:

Al₂O₃ = 13,52 кг

Na₂O_к = 28,98 кг

Na₂O_у =3,265 кг

CO₂ = 2,31 кг

H₂O = 220,42 кг

Итого 268,495 кг

4.9.5.На вторую стадию подается пульпа с содержанием твердого = 900 кг/м³.

Определим объем пульпы на второй стадии:

V = 1514,17/900 = 1,682 м³

Требуется жидкость на репульпацитю:

1,68 – (0,623 + 0,22) = 0,837 м³

На репульпацию даем горячую воду.

Объем жидкой фазы после репульпации:

V = 0,837 + 0,22 = 1,057 м³

Состав жидкой фазы после репульпации:

Al₂O₃ =13,52 кг

Na₂O_к =28,98 кг

Na₂O_у = 3,265 кг

CO₂ =2,31 кг

H₂O = 1057,42 кг

4.9.6.Определим состав жидкой фазы, увлекаемой со второй стадии с продукцией с учетом фильтрата второй стадии:

Al₂O₃ = 1,76 кг

Na₂O_к = 5,46 кг

Na₂O_у = 0,245 кг

CO₂ = 0,18 кг

H₂O = 215,85 кг

V = 0,217 м³

4.9.7.При второй стадии фильтрации репульпируем продукционный гидроксид фильтратом кальцинации до 900 кг/м³ твердого и отправляем на прокалку.

Состав фильтрата кальцинации:

Al₂O₃ = 9 г/дм³

Na₂O_к = 22 г/дм³

Na₂O_у = 2 г/дм³

CO₂ = 1,4 г/дм³

γ = 1,030

На репульпацию требуется 0,85 м³ фильтрата

Фильтрат кальцинации по компонентам:

Al₂O₃ = 7,533 кг

Na₂O_к =18,414кг

Na₂O_у =1,674 кг

CO₂ =1,1718 кг

H₂O = 846,26 кг

Итого 875,0528 кг

Определяем состав жидкой фазы, откачиваемой в кальцинацию:

V = 0,217 + 0,837 = 1,054 м³

Al₂O₃ = 9,293 кг

Na₂O_к = 23,874 кг

Na₂O_у = 1,919 кг

CO₂ = 1,3518 кг

H₂O = 1062,11 кг

Содержание:

Na₂O_об = 23,874 + 1,919 = 25,793 кг

Концентрация:

С _Na2Oоб = 25,793/1,11 = 23,237 кг/м³

Выход в товарную продукцию (согласно ГОСТ):

Al₂O₃ = 988 кг

Na₂O = 4,4 кг

SiO₂ = 0,12 кг

Fe₂O₃ = 0,1 кг

CO₂ = 7,38 кг

Итого 1000 кг

Определим потери в кальцинации:

Al₂O_{3 тв} = 7,35 кг

Al₂O_{3 ж} =1,919 кг

Na₂O = 1,305 кг

CO₂ =0,18 кг

Итого 10,754 кг

Где 995,35 = 909,66 + 85,69

Таблица 16.

Материальный баланс фильтрации продукции.

Приход, кг	Расход, кг
1.Продукционный гидроксид 1527,73 Al2O3 – 995,35 H2O – 532,16 SiO2 - 0,12 Fe2O3 -0,1 2.Влага – 268,495 Al2O3 – 13,52 Na2O к – 28,98 Na2Oу - 3,265 CO2- 2,31 H2O – 220,42 3.Фильтрат кальцинации – 874,81 Al2O3 – 7,533 Na2O к – 18,414 Na2Oу - 1,674 CO2- 1,1718 H2O – 846,26 4.Конденсат 837	1.Продукционный гидроксид 1751,225 1.1Твердая часть 1527,73 Al2O3 – 995,35 H2O – 532,16 SiO2 - 0,12 Fe2O3 -0,1 1.2Жидкая часть 223,495 Al2O3 – 1,76 Na2O к – 5,46 Na2Oу - 0,245 CO2- 0,18 H2O –215,85 2.Фильтрат на репульпацию 874,81 Al2O3 – 7,533 Na2O к – 18,141 Na2Oу - 1,674 CO2- 1,1718 H2O – 846,26 3.Фильтрат 2-й стадии – 882 Al2O3 – 11,76 Na2O к – 23,52 Na2Oу - 3,02 CO2- 2,13 H2O – 841,57
итого 3508,2778 кг	3508,2778 кг

Таблица 17.

Материальный баланс кальцинации.

Приход	Расход
1.Промытый гидроксид алюминия – 1527,73 кг в т.ч.: Al2O3 = 995,35 кг H2O = 532,16 кг SiO2 = 0,12 кг Fe2O3 = 0,1 кг 2.Промвода с гидроксидом алюминия – 223,654 кг в.т.: Al2O3 = 1,919 кг Na2O = 5,705 кг CO2 = 0,0,18 кг H2O = 215,85 кг	1.Глинозем – 1000 кг в т.ч.: Al2O3 = 988 кг SiO2 = 0,12 кг Fe2O3 = 0,1 кг Na2O = 4,4 кг ППП = 7,38 кг 2.Потери – 751,384 Al2O3 = 18,21 кг Na2O = 1,305 кг CO2 = 0,18 кг H2O = 731,689 кг
итого 1751,384 кг	1751,384 кг