Отделение выщелачивания и обескремнивания
Примерный состав нефелинового спека можно характеризовать следующими данными, % (по массе): Al2O3 15,5; СаО 45; SiO2 24,5; Fe2O3 2,1; R2О 9,5. Основными фазами в спеке являются: 2CaO.SiO2; Na2O.Al2O3; К2О.Al2O3; Na2O.Fe2O3. Кроме того, в спеке могут присутствовать алюминаты кальция и другие соединения. По сравнению с бокситовым нефелиновый спек содержит меньше алюминатов и больше двухкальциевого силиката, а также отличается наличием алюмината калия и малым содержанием соединении железа.
Выщелачивание спека совмещено с его размолом. Спек дробится до крупности 15—25 мм и поступает в мельницы. Для размола применяют шаровые мельницы, работающие в замкнутом цикле с классификаторами, и стержневые мельницы, работающие в открытом цикле.
Размол происходит в среде оборотного раствора, который готовится смешением содощелочного раствора из отделения карбонизации с промводой от промывки нефелинового шлама.
Основные требования к размолу - однородность выходящего из мельницы материала и минимальное содержание в нем мелких фракций, так как с повышением содержания крупных фракций расчет недоизвлечение из спека глинозема и щелочи, при переизмельчении же спека увеличиваются вторичные потери Al2O3 и Na2О, а также снижается скорость последующей фильтрации шлама. С повышением содержания соды в сфере выщелачивания извлечение Al2O3 из спека возрастает, однако одновременно увеличивается расход извести на обескремнивание и количество образующегося белого шлама.
Примерные условия выщелачивания спека: температура оборотною раствора 55—60°С; концентрация Al2O3 в алюминатном растворе 80—90 г/л; каустический модель раствора 1,4-1,5, содержание Na2Oy в растворе 14—16 г/л.
Продуктом выщелачивания спека в мельницах является пульпа, состоящая из алюминатного раствора и нефелинового шлама.
Подлежащая фильтрации пульпа поступает в чан по загрузочной трубе. Под действием вакуума раствор через фильтровальную ткань поступает во внутреннее пространство фильтровальных патронов и выводится из фильтра-сгустителя через распределительную головку по трубе. Патроны каждой секции через коллектор сообщаются с распределительной головкой, с помощью которой автоматически подключаются то к линии вакуума, то к линии сжатою воздуха и наоборот. При переключении той или иной секции от линии вакуума к линии сжатого воздуха осевший на поверхности патронов шлам отдувается и падает на дно чана. Здесь шлам мешалкой перегребается к центральному разгрузочному отверстию чана. Под конусом фильтра-cгустителя установлен шнек для разгрузки аппарата.
Фильтры-сгустители быстро отделяют раствор от шлама.
Фильтрующая поверхность патронов полностью погружена в жидкость, что обеспечивает высокую производительность аппарата и небольшие затраты энергии на создание вакуума. Кроме того, фильтровальную ткань на патронах каждой секции можно менять, не останавливая весь фильтр.
Однако наряду с этими достоинствами фильтры-сгустители имеют существенные недостатки: значительные трудовые затраты на обслуживание, неблагоприятные условия труда, большой расход фильтровальной ткани и небольшая степень уплотнения шлама, чем вызывается необходимость в многократной его промывке.
Пульпа из мельницы поступает в фильтр-сгуститель основной фильтрации, фильтрат из которого направляется на обескремнивание, а сгущенный шлам — на многократную промывку в системе фильтров-сгустителей. Перед поступлением в фильтр-сгуститель шлам в репульпаторах смешивается с промводой (фильтратом), получаемой в следующем (по ходу шлама) аппарате, чем достигается принцип противотока при промывке. Шлам, поступающий в последний аппарат промывочной цепи, смешивается с горячей водой.
Промытый шлам насосами перекачивается в шламовые бассейны цементного завода. Крепкая промвода из первого аппарата используется для приготовления оборотного раствора, идущего на выщелачивание спека. Перед подачей в цементное производство шлам может быть подвергнут дополнительному размолу в мельницах домола, чтобы повысить его жидкотекучесть и облегчить транспортирование по шламопроводам. Общее содержание щелочи в шламе в пересчете на Na2O должно быть не более 2%, а содержание отмываемой щелочи не более 0,5%.
В процессе работы фильтровальная ткань фильтров-сгустителей постепенно зарастает цементирующимся осадком. Капроновая ткань на основной фильтрации работает до 24 ч, после чего ее подвергают регенерации. Для этого отдельные секции вынимают из чана и промывают слабым раствором соляной кислоты и водой.
При эксплуатации фильтров-сгустителей регистрируют и контролируют вакуум в системе, давление сжатого воздуха, концентрацию алюминатного раствора и содержание в нем твердого, расход воды на промывку шлама, содержание щелочи в промытом шламе, ж:т в сгущенном шламе.
Примерный режим фильтрации и промывки шлама: ж:т в пульпе питания фильтров-сгустителей 3,0—3,5, в отбираемом из них шламе от 1,0—1,1 (в фильтре-сгустителе основной (фильтрации) до 0,6—0,7 (в последнем аппарате для промывки); температура воды па промывку не ниже 75 °С, влажность шлама не более 40 %, вакуум в системе 0,05—0,06 МПа, давление сжатого воздуха 0,12—0,13 МПа. После каждой стадии промывки содержание щелочи в промводе должно снижаться примерно вдвое.
После выщелачивания алюминатных спеков образующиеся алюминатные растворы пересыщены кремнеземом: концентрация SiO2 в них в несколько раз превышает равновесную концентрацию. Поэтому на заводе проводят процесс обескремневания, схема которого можно увидеть на предыдущей странице. Процесс идет в две стадии.