Аппаратурно-технологическая схема получения глинозема на участке кальцинации по способу Байера

ВВЕДЕНИЕ

Производство алюминия развивается исключительно быстрыми темпами, что объясняется, прежде всего, его ценными свойствами (малая плотность, высокая электропроводность, пластичность и устойчивость к коррозии), разнообразием областей применения и большой распространенностью алюминиевых руд в природе. Известно, что глинозем является промежуточным продуктом в производстве алюминия, поэтому вместе с увеличением выпуска алюминия происходит рост производства глинозема. На Павлодарском алюминиевом заводе производство глинозема осуществляется по последовательной, комбинированной схеме Байер-спекание. Данный способ обусловлен химическим составом бокситов (высокое содержание кремния и железа), поступающих на переработку.

Рассмотренный в этом курсовом проекте процесс обескремнивания алюминатного раствора, является частью способа Байер-спекание, который разработан и осуществлен на Павлодарском алюминиевом заводе. Почему этот способ? Да потому, что именно по такой схеме, возможно, перерабатывать бокситы с высоким содержанием железа и кремния, с наиболее полным извлечением глинозема. Сырье, поступающее на этот завод, именно такое и каким-либо другим способом его невозможно переработать. Участок кальцинации – это подразделение ГМЦ, в котором происходит завершающая стадия производства основного вида продукции завода – металлургического глинозема. Процесс кальцинации гидроокиси алюминия Al(OH)₃ является заключительным при любой схеме производства глинозема и определяющим некоторые из его основных свойств и характеристик. Участок кальцинации также занимается складированием и отгрузкой глинозема потребителям. Входом на участок является поступление продукционного гидрата с участка №3 ГМЦ, выходом с участка является товарный глинозём, который направляется потребителю.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

1.1 Аппаратурно-технологическая схема участка кальцинации

печь кальцинация алюминий газоочистка

Технологическое оборудование участка представлено системой конвейеров подачи гидрата (узел загрузки), пятью технологически автономными печными нитками и складом товарного глинозема. Каждая печная нитка представляет собой комплекс оборудования, предназначенного для прокалки, охлаждения и транспортировки глинозема, а также газоочистного оборудования. По аппаратурному составу и технологии прокалки печные нитки принципиально не отличаются.

Гидрат, поданный на участок по системе конвейеров, попадает в бункер гидрата печной нитки. Далее ленточным дозатором СБ-111, управляемым прокальщиком с огневой, гидрат подается в шнековый питатель, который, в свою очередь, загружает его в газоход навстречу отходящим печным газам. Таким образом, термообработка гидрата начинается еще до того, как он попадает в печь – значительная часть физической влаги удаляется из него в газоходах и в системе газоочистки в результате нагрева отходящими из печи газами. Унесенные газами при загрузке частицы гидрата, а также частицы материала, вынесенные из печи, улавливаются в системе газоочистки и возвращаются в печь. Система газоочистки состоит из двух ступеней – механическая (две стадии батарейных циклонов) и электрическая (вертикальные электрофильтры).

Попав в печь через газоход или по пылепроводам из системы газоочистки, материал движется в сторону разгрузочной (горячей) головки печи за счет вращения трубчатой печи и ее уклона 2% в сторону разгрузки. Выходящий из печи глинозем имеет температуру ≈800÷900^о С и, для дальнейшей транспортировки, охлаждается в холодильниках до температуры не выше 200^о С.

Глинозем из печей охлаждается во вращающихся трубчатых холодильниках. Движение глинозема в них осуществляется по тому же принципу, что и в печах – за счет вращения корпуса холодильника и его уклона 2% в сторону разгрузки. Охлаждение происходит за счет орошения корпуса холодильника оборотной водой и за счет прососа через него атмосферного воздуха. Глинозем из печи охлаждается в холодильнике кипящего слоя (ХКС). В нем охлаждение и движение материала осуществляется атмосферным воздухом - воздух нагнетается в ХКС через слой глинозема, приводя его в псевдосжиженное (или "кипящее") состояние. Просос воздуха и его нагнетание осуществляется дутьевыми вентиляторами. Нагретый глиноземом воздух подается ими в печи на сжигание мазута. Вентилятор – марки ВМ-17.

Охлажденный в холодильниках глинозем откачивается камерными насосами (с помощью сжатого воздуха) по трубопроводам на склад глинозема. Десять трубопроводов (по числу камерных насосов – на каждую печь по два) уложены на эстакаде пневмотранспорта.

Склад глинозема представляет собой десять силосных башен, под которые подаются железнодорожные вагоны типа "хоппер – цементовоз". Погрузка глинозема в вагоны осуществляется вручную через разгрузочные рукава в днищах силосов.

1.2 Описание и режимные параметры технологического процесса по операциям

Процесс кальцинации (обезвоживания) гидрата выражается химической формулой

Для протекания этой реакции (разрыва химических связей между молекулами воды и оксида алюминия) необходимо затратить определенную, достаточно большую энергию. Практически это выражается в нагреве гидрата до высокой температуры и выдержке его при данной температуре определенное время.

В промышленных масштабах, прокалка глинозема осуществляется в металлургических печах, источником энергии в кото