Выщелачивание бокситов в условиях Павлодарского алюминиевого завода (стр. 5 из 10)

При переработке бокситов по последовательному способу Байерспекания красный шлам сначала фильтруют, а затем направляют на спекание.

Скорость осаждения и фильтрации зависит в основном от вязкости жидкой фазы (т.е. от температуры и концентрации) и от кристаллической структуры шлама. Как правило, скорость возрастает с повышением содержания окислов железа и снижается при увеличении содержания ГСН в шламе. Поэтому в большинстве случаев бокситы с большим кремневым модулем образуют после выщелачивания красные шламы с лучшими седиментационными свойствами.

При прочих равных условиях гиббситовые и гиббситбемитовые бокситы дают более тонкое и лучше откристаллизованные шламы (особенно частицы ГСН). При медленном их отстаивании значительно снижается производительность передела, увеличивается число промывок и объем промывочной воды, а также теряется больше глинозема и щелочи с отвальным шламом.

Тонкие частицы красного шлама практически не оседают без предварительной их агрегации (флокуляции с образованием хлопьев). Для этого применяют флокулянты: в основном ржаную муку.

Очень сильно снижается скорость отстаивания (фильтрации) в присутствии в бокситах перита, сидерита и некоторых органических веществ. При повышенном их содержании шламы зависают и практически не отстаиваются. В таких случаях целесообразно применять предварительный обжиг боксита.

Для снижения вязкости раствора и исключения гидролиза алюмината натрия процесс отделения и промывки красных шламов ведут при температуре не ниже 95^оС. Если каустический модуль алюминатного раствора недостаточен, то во избежание гидролиза закрепляют оборотным раствором с повышенным а_к.

Алюминатный раствор после отделения от красного шлама содержит 0,11,0 г/л твердой взвеси самых тонких фракций шлама. Такой раствор перед разложением подвергают контрольной фильтрации на фильтрах ЛВАЖ [9].

3.7 Расчеты технологического процесса

3.7.1 Подготовка исходных материалов для переработки их в продукции с характеристикой их качества

Исходные данные

1) Минералогический состав боксита:

гиббсит 55 % (Al₂O₃ x 3H₂O)

каолит 22,1 % (Al₄ [Si₄O₁₀] (OH)₂)

гематит 8,2 % (Fe₂O₃)

гетит 3,1 % (FeO(OH)

кварц 3,1 % (SiO₂)

сидерит 3,0 % (Fe[CO₃])

прочие 5,5 %

2) Химический состав сухого боксита, %: Al₂O₃ 44,7; Fe₂O₃14,0; SiO₂ 12,1; СаО 1; СО₂ 1,72; SO₃ 0,9; прочие 2,58; П.П.П. 23. Влажность боксита 20,6. Кремневый модуль 3,69.

3) Состав алюминатного раствора г/л: Al₂O₃ 110; Na₂O_к103,65; СО₂ 10,54; Н₂O 1041. Плотность 1280 кг/м³, а = 1,55.

4) Состав оборотного раствора, г/л: Al₂O₃ 113,7; Na₂O_общ223,5; N₂О_ок 202; СО₂ 15,26; Н₂O 1048 кг/м³. Плотность 1440 кг/м³, а_к = 2,92.

5) Разбавление пульпы при выщелачивании 4 %.

6) Ж:Т

в нижнем продукте сгустителя 3,0

в нижнем продукте последнего промывателя 2,5

7) Товарный выход Al₂O₃ в ветви Байера 65,4 %

8) Потери, % от содержания в исходном боксите (см. из расчетов).

3.7.2 Расчет материального баланса

Общий товарный выход Al₂O₃ составляет 88,81 %. Тогда для получения 1 т глинозема необходимо подать в процесс

985: 0,88: 0,447 = 2495,06

В нем Al₂O₃ – 1115,29 кг.

Так как потери Al₂O₃при дроблении составляют 0,3 %, тогда на размол поступает:

1115,29 – (1115,29. 0,003) = 1111,94 кг

Количество необходимого оборотного раствора (V, м³) рассчитывается по формуле:

где а_а и а_о – каустическое отношение алюминатного

и оборотного растворов соответственно;

а и s – содержание Al₂O₃ и SiO₂ в боксите, поступающем

на мокрый размол, кг;

n – содержание Na₂O_k в оборотном растворе, кг/м³.

В этом количестве оборотного раствора содержится, кг:

Al₂O₃ = 113,7. 10,15 = 1154,06 кг

Na₂O_k = 202. 10,15 = 2050,3 кг

Na₂O_у = 21,5. 10,15 = 218,23 кг

СО₂ = 15,26. 10,15 = 154,89 кг

Н₂О = 1048. 10,15 = 10637,2 кг

Итого: 14214,68 кг

Полученные данные сводим в таблицу 4.

Таблица 4 – Баланс размола

Компоненты	Введено, кг			Получено, кг
Компоненты	боксит влажн.	оборотн рр	Всего	сырая пульпа	потери	Всего
1	2	3	4	5	6	7

Al₂O₃	1111,94	1154,06	2266	2259,3	6,7	2266
Na₂O_у		218,23	218,23	218,23		218,23
Na₂O_к		2050,3	2050,3	2043,1	7,2	2050,3
Fe₂O₃	300,99		300,99	299,18	1,81	300,99
SiO₂	348,26		348,26	346,16	2,1	348,26
CaO	24,88		24,88	24,73	0,15	24,88
CO₂	42,79	154,89	197,68	197,42	0,26	197,68
ППП	572,14		572,14	568,69	3,45	572,14
прочие	64,18		64,18	63,79	0,39	64,18
Н₂О	512,44	10637,2	11149,64	11149,64	3,09	11149,64
Итого	2977,62	14214,68	17192,3	17167,15	25,15	17192,3

После выщелачивания боксита весь глинозем боксита за вычетом связанного с SiO₂ в виде гидроалюмосиликата натрия и частично недовыщелоченного переходит в раствор, а все примеси остаются в шламе.

В красном шламе содержится:

Al₂O₃ = 348 кг

Na₂O = 211,5 кг

Fe₂O₃ = 346,16 кг

SiO₂ = 299,18 кг

CaO = 24,73 кг

прочие – 63,79 кг

П.п.п. – 101,43 кг

Итого: 1394,79 кг

П.п.п. рассчитываем так: общее количество п.п.п. складывается в основном из двух статей: образования гидроалюмосиликата натрия (ГАСН)

Na₂O. Al₂O₃. 2 SiO₂. 2H₂O

и частично за счет нахождения Fe₂O₃ в составе Fe(OH)₃. Принимаем, что весь кремнезем находится в составе ГАСН, тогда п.п.п. в нем составит:

Принимаем, что 10 % от всей окиси железа в шламе находится в форме Fe(OH)₃. Тогда количество п.п.п. за счет этой статьи составит:

346,16. 0,1. 54: 160 = 11,68 кг

Общее количество п.п.п. составит:

89,75 + 11,68 = 101,43 кг

При ж:т в сгустителе 3,5 с 1394,7 кг красного шлама будет увлекаться 4881,76 кг алюминатного раствора или V = 3,81 м³, в котором содержится:

Al₂O₃ = 3,81. 110 = 419,1

Na₂O_к = 3,81. 103,65 = 394,9

Na₂O_у = 3,81. 14,85 = 56,58

CO₂ = 3,81. 10,54 = 40,16

H₂O = 3,81. 10,41 = 39,66,21

Итого: 48,76,95

Это количество Al₂O₃ и Na₂O за вычетом потерь вследствие разложения и недоотмывки шлама будет возвращено на разбавление пульпы с 1й промводой от противоточной промывки красного шлама.

В 1й промводе содержится, кг:

Al₂O₃ = 419,1 – 4,46 = 414,64 кг

Na₂O_к = 394,9 – 4,8 = 390,1 кг

Na₂O_у = 56,58 кг

CO₂ = 40,16 кг

Количество Н₂О в 1й промводе рассчитывается так. В алюминатном растворе содержится 1906,84 кг Al₂O_3.

На это количество Al₂O₃ приходится Н₂О, кг:

1906,84. 1041: 110 = 18045,64 кг

Тогда с 1й промводой вносится воды, кг:

18045,64 – 11833,24 + 3966,21 = 10178,61 кг

Определяется как разность между содержанием воды в алюминатном растворе и содержанием воды в алюминатном растворе, увлеченном красным шламом, и в жидкой фазе пульпы.

Таблица 5 – Баланс выщелачивания

Компоненты	Введено, кг			Получено, кг
Компоненты	сырая пульпа	конденсат	Всего	красный шлам	жидкая фаза пульпы	потери
1	2	3	4	5	6	7
Al₂O₃	2259,3		2259,3	348	1906,84	4,46
Na₂O_у	218,23		218,23		218,23
Na₂O_к	2043,1		2043,1	211,5	1826,8	4,8
Fe₂O₃	346,16		346,16	346,16
SiO₂	299,18		299,18	299,18
CaO	24,73		24,73	24,73
СО₂	197,42		197,42		197,42
Прочие	63,79		63,79	63,79
П.п.п.	569,69		568,69	101,43	467,26
Н₂О	11146,55	686,69	11833,24		111833,24
Итого:	17167,15	686,69	17853,84	1394,79	16449,79	9,26

Таблица 6 – Баланс сгущения

Компоненты	Введено, кг				Получено, кг
Компоненты	красный шлам	жидкая фаза пульпы	1я промвода	Всего	красный шлам	алюм инатный рр с кр. шламом	алюми натный рр на декомпоз.	Всего
Al₂O₃	348	1906,84	414,64	2669,48	348	414,64	1906,84	2669,48
Na₂O_к	211,5	1826,8	390,1	2428,4	211,5	390,1	1826,8	2428,4
Na₂O_у		218,23	56,58	274,81		56,58	218,23	274,81
Fe₂O₃	346,16			346,16	346,16			346,16
SiO₂	299,16			346,16	346,16			346,16
CaO	24,73			24,73	24,73			24,73
СО₂		197,42	40,16	237,58		40,16	197,42	237,58
Прочие	63,79			63,79	63,79			63,79
П.п.п.	101,43	467,26		568,69	101,43		467,26	568,69
Н₂О		11833,24	10178,61	22011,85		3966,21	18045,64	22011,85
Итого:	1394,79	16449,79	11080,09	28924,67	1394,79	4867,69	22662,19	28924,67

Таблица 7 – Баланс промывки красного шлама

Выщелачивание бокситов в условиях Павлодарского алюминиевого завода (стр. 5 из 10)

3.7 Расчеты технологического процесса

3.7.1 Подготовка исходных материалов для переработки их в продукции с характеристикой их качества

3.7.2 Расчет материального баланса

Компоненты

Введено, кг