Разработка методов интенсификации автоклавного выщелачивания моногидроксидных бокситов

• Автор: Круглов, Василий Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 178 с.

Содержание
Введение

1. Литературный обзор.

1.1. Основные направления развития технологии выщелачивания моногидроксидных бокситов в России и за рубежом.

1.2. Поведение отдельных минералов в процессе щелочной обработки бокситов.

2. Исследование вопросов поверхностного нагрева бокситовой пульпы, изучение образующихся осадков на греющих поверхностях теплообменников и возможности увеличения глухого нагрева бокситовой пульпы.

2.1. Анализ теплотехнических характеристик автоклавных батарей

2.2. Испытание промышленных тепловых схем автоклавных батарей по увеличению глухого нагрева бокситовой пульпы
2.3. Исследование образования твердых фаз в условиях нагрева и выщелачивания бокситовой пульпы

2.4. Выводы к главе 2.

3. Исследование поведения соединений кальция в щелочных и алюминатнощелочных растворах
3.1. Подготовка извести для выщелачивания моногидроксидных бокситов.
3.2. Исследование образования гидроалюмината и гидроалюмосиликата кальция в щелочноалюминатном растворе
3.3. Исследование процесса разложения углекислого кальция в щелочных растворах.
3.4. Выводы к главе
4. Разработка способов очистки греющих поверхностей теплообменников,
а также способов снижения интенсивности инкрустаций на них.
4.1. Исследование химического растворения высокотемпературных осадков, образующихся в теплообменниках в процессе нагрева бокситовой пульпы в лабораторных условиях, на опытной установке и на промышленных теплообменниках.
4.2. Разработка высокоэффективных контактных теплообменников
для нагрева пульп.
4.3. Повышение степени обескремнивания бокситовой пульпы перед автоклавным выщелачиванием.
4.4. Выводы к главе
5. Исследования возможности повышения извлечения глинозема при
выщелачивании на действующих батареях и изменения технологических параметров процесса
5.1. Исследования по повышению извлечения А0з и уменьшению материального потока на переделе выщелачивания боксита.
5.2. Разработка аппаратов и устройств, применение их в существующей технологии выщелачивания и в новых технологических схемах.
5.2.1. Погружной подогреватель для верхнего нагрева пульпы в греющих автоклавах.
5.2.2. Паропульповой инжектор для догрева пульпы на заключительной стадии выщелачивания.
5.2.3. Электрогидравлический насос для осуществления двухстадийного высокотемпературного выщелачивания
5.2.4. Напорный фильтр непрерывного действия для фильтрации красного шлама после автоклавного выщелачивания боксита.
5.3. Выводы к главе 5.
6. Заключение.
7. Литература.
8. Приложение.
Реферат.
Работа посвящена исследованиям и разработке методов
интенсификации автоклавного выщелачивания моногидроксидных бокситов.
Проведен анализ литературных данных по основным направлениям развития технологии выщелачивания и поведению отдельных минералов в процессе щелочной обработки бокситов.
Проведены исследования по образованию твердых фаз в алюминатнощелочных растворах по методике последовательного исключения основных химических составляющих компонентов бокситовой пульпы в интервале температур от до 5 С. На основе этих исследований определена температурная последовательность образования алюмосиликатных и титанистых осадков, расшифрован минералогический состав
высокотемпературных осадков с опытнопромышленных теплообменников и определен способ исключающий обрастание греющих поверхностей теплообменников титанистыми осадками при нагреве до 0С.
Детально изучен процесс гашения обожженной извести алюминатнощелочными растворами, преобразование алюмината кальция в алюмосиликат кальция, низкотемпературного алюмосиликата кальция в высокотемпературный с п0,5, процесс разложения и воздействия этих соединений на вскрываемость боксита.
Разработан способ обескремнивания при повышенной температуре в процессе подготовки бокситовой пульпы и технология химической очистки греющих поверхностей от титанистых осадков.
Определены возможности повышения извлечения глинозема из мокрогидроксидных бокситов, в том числе и на действующих автоклавных батареях. В процессе длительных промышленных испытаний достигнуто повышение реакционной температуры на С и извлечения глинозема более одного процента.
В плане реализации технологических разработок проведены промышленные испытания аппаратурных схем с применением контактных подогревателей, паропульповых инжекторов и напорного фильтра непрерывного действия.
Стр.7,илл. , табл., библиогр. найм., прил. 9 стр.
Введение


Кроме роста скорости процесса повышение температуры позволяет иметь грубый помол, что увеличивает производительность мельниц и снижает энергозатраты. Как сказано выше, высокие температуры позволяют вести выщелачивание растворами средней концентрации 0 гл и даже слабыми ,9 гл 5 . При температуре 0С 2 расчетное извлечение достигается за 2 мин. Опыты показали, что повышение температуры от 5 до 0С ускоряет выщелачивание североуральского боксита даже при снижении каустического отношения алюминатного раствора с 1,8 до 1,6 2 . Пониженные каустические отношения снижают материальные потоки в схеме Байера. Из всего перечисленного выше становится ясно устремление и практические попытки во многих странах мира 3,6 , проводить выщелачивание при высоких температурах С . Достижение таких температур в традиционных большеемкостных автоклавах не представляется возможным изза больших давлений 0 ат и, следовательно, необходимой большой прочности автоклавов. Еше в году было предложено Гитлер и Мюллер, Германия в качестве реакционных химических аппаратов использовать трубопроводы. В послевоенные годы были начаты исследования высокотемпературного выщелачивания бокситов в СССР, которые в конце х годов были завершены разработкой технологии применительно к отечественному бокситовому сырью 7 . Западногерманская фирма V Vii ii v активно занимаясь разработкой трубчатого выщелачивателя, довела его до стадии широкого внедрения на глиноземных заводах ФРГ. Имеются сведения об активных исследованиях в области технологии трубчатого выщелачивания в Чехословакии, Югославии, Венгрии, Франции
Полупромышленная установка высокотемпературного выщелачивания бокситов была смонтирована на ДАЗе. Непрерывная эксплуатация установки в течение ряда лет при нарастающей длительности кампании до суток позволила разработать стабильный режим работы и ее отдельных аппаратурных узлов. На основании результатов этой работы был разработан регламент для проектирования опытной промышленной установки III. Принципиальная схема выщелачивания в г. Штаде показана на рис. Сырая бокситовая пульпа поршневым насосом подается во внутреннюю реакционную трубу выщелачивательной установки, а во внешнюю трубу, разделенную на несколько секций, подается нагревающая среда. Нагрев пульпы осуществляется последовательно горячей выщелоченной пульпой, затем сепараторным паром и, наконец, теплоносителем, проходящим в межтрубном пространстве. В последней секции пульпа нагревается до температуры вскрытия боксита солевым расплавом или жидким органическим теплоносителем. Подача пульпы на установку осуществляется мембранным насосом высокого давления производительностью 0 0 м час и давлением ат. Температура теплоносителя около 0С. Следствием высокой температуры выщелачивания около 0С является большая скорость реакции при сравнительно низких концентрациях щелочного раствора 0 гл Каустический модуль пульпы после выщелачивания 1,. Продолжительность процесса вместо обычных минут в объемной батарее сокращено до 1 минуты 3,7 . Помимо повышения реакционной температуры важным фактором интенсификации процесса может быть воздействие различных неорганических и органических соединений в процессе подготовки пульпы и выщелачивания. Общеизвестна роль СаО при выщелачивании диаспоровых и диаспорбемитовых бокситов. Добавка СаО к бокситу улучшает его вскрываемость. До этого важного открытия диаспоровые бокситы считались непригодными для получения глинозема по способу Байера изза малого извлечения из них I. Активизирующая способность извести была установлена в году советскими исследователями Майаевым, Цирлиной и Лосевым 8 . В табл. Рис. Таблица 1. Практическое значение при переработке бокситов имеет уровень дозировки извести, так как одновременно со снижением потерь щелочи, вследствие замещения в гидроалюмосиликате натрия на СаО, при избыточных дозировках извести возможны потери I в виде гидроалюмината кальция ЗСаО А0з 6Н 8 . Дозировка СаО практически определяется в конкретных условиях индивидуально. В результате экспериментов по синтезированию фаз при переменной дозировке извести установлена практически линейная зависимость потерь щелочи и глинозема в интервале температур С рис.