Деятельность технологического цеха завода

Краткая характеристика и направления деятельности Павлодарского алюминиевого завода. Номенклатура, качество и уровень продукции. Технологические решения, обеспечение энергоресурсами. Режим работы цеха и его производительность, технология производства.

Рубрика Производство и технологии
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 29.04.2014
Размер файла 246,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Таблица 4 - Процентное содержание полезных компонентов в шламе

Параметр

Содержание, %

Na2О

А12О3

Шлам стандартного выщелачивания

0,97

3,52

Отвальный шлам

1,10

3,96

Ход химических реакций при спекании. При нагреве шихты первыми реакциями, идущими при очень низких температурах, являются реакции варки жидкого стекла

Na2CO3 + SiO2 = Na2O *SiO2 + CO2,

самих форм жидкого стекла несколько

2 Na 2О * SiO 2,

3 Na 2O * 2 SiO 2,

и даже сложно связанных с железоалюминатными компонентами. В любом случае в печи практически сразу любые формы щелочей - каустическая, карбонатная или сульфатная - связаны.

При дальнейшем движении шихты по печи, а значит и нагреве, в диапазоне температур 400-700°С происходит дегидратация кристаллизационной воды

А12О3 * 3 Н2О = А12О3 + 3 Н2О;

Fe2O3 * 3 Н2О = Fe2O3 + 3 Н2О;

А12О3 * 2 SiO2 * 2Н2О = А12О3 * 2 SiO2 + 2Н2О;

Na2O * А12О3 * 2 SiO2 * 2Н2О = Na2O * А12О3 * 2 SiO2 + 2Н2О.

Дальнейшим важнейшим превращением является разложение известняка. Необходимо указать, что реакционно способен только СаО, в форме СаСО3 известняк не реагирует с компонентами шихты. Разложение известняка происходит с заметной скоростью при температуре более 600°С и практически заканчивается нацело при температуре 890 °С

СаСО3 =Са + СО2.

Основных реакций спекания три

Na 2O + Fe2O3 = Na2O*Fe2O3;

Na 2O + Al 2O3 = Na 2O * Al 2O3;

SiO2 + 2CaO = 2CaO*SiO2.

Многокомпонентность шихты обуславливает связанность реакций, например:

Первый этап:

2 Na 2О * SiO 2 + 2СаО = 2 Na 2О + 2СаО * SiO 2;

освободившаяся щелочь тут же начинает реагировать с глиноземом

Na2О + А12О3 = Na2О * А12О3.

Поэтому важно отметить в связи со связанностью реакций, что выделить зону какой либо реакции практически невозможно - реакции идут во второй половине печи плавно и непрерывно по мере разложения известняка и последующей реакцией образования двух кальциевого силиката.

Специфика работы зоны кальцинации будет указана позднее, однако плавность течения химических реакций обуславливается ещё и возвратными, против движения материала по печи, потоками, связанными с подачей технологической пыли в горячий конец печи и переносом пыли из зоны в зону при пылении материала от вращения печи и пересыпания материала.

Реакции образования двух кальциевого силиката:

4 СаО + А12О3 * 2 SiO2 = 2 (2 СаО * SiO2) + А12О3;

Na2O*Al203*2SiO2 = 2 (2CaO* SiO2) + Na2O * А12О3;

2 СаО + Na2О * SiO2 = 2CaO * SiO2 + Na2O.

Реакции образования алюмината натрия и феррита натрия: если образование двух кальциевого силиката идет в указанных формах, то реакция со щелочью идет по другому пути. Из двух реакций связывания щелочи

Na2O + Fe2O3 = Na2O * Fe2O3 (1);

Na2O + Al2O3-Na2O*Al2O3 (2);

реакция образования феррита натрия (1) идет при более низкой температуре и энергичнее, чем реакция образования алюмината натрия (2).

Так как содержание Fe2О3 в шихте очень велико, то доля щелочи, первоначально связанной в феррит натрия так же велика. При подъеме температуры происходит вытеснение Fe2O3 из феррита натрия глинозёмом за счет обменной реакции

Na2O*Fe2O3 + Al2O3 = Na2O*Al2O3 + Fe2O3.

Лабораторные данные этого процесса даны в следующей таблице.

Таблица 5 - Лабораторные исследования

Температура, °С

Продолжитель-ность обжига, час

Прореагировало, %

Аl2O3

Fe2O3

700

3

9,0

44,6

800

2

29,0

58,8

900

1

65,3

27,8

1100

1

76,1

23,6

1150

1

80,0

15,1

Так как задачей процесса спекания является перевод обеих главных компонентов Na2O и А12О3 в растворимую форму Na2О * А12О3, то для ненасыщенной шихты необходимо принять дополнительный путь связывания Fe2О3 для недопущения образования большой доли феррита натрия - иначе часть глинозёма останется не прореагировавшей и образует потери при выщелачивании. Таким путем является метод восстановительного спекания.

Окислы железа обладают амфотерными свойствами - окислы трехвалентного железа обладают кислыми свойствами и реагируют со щелочью, окислы же двухвалентного железа обладают основными свойствами и не реагируют со щелочью. На этом и основан метод восстановительного спекания. Стоит восстановить трехвалентное железо до двухвалентного или чистого железа и они не участвуют в реакциях со щелочами. Возможны два течения процесса восстановительного спекания:

1) при низких температурах - 400-600°С, когда образование феррита натрия не началось

2С + О2 = 2СО2;

Fe2O3 + СО = 2FeO + СО2.

Восстановленные формы железа не реагируют со щелочью;

2) при высоких температурах более 750°С, когда идет образование алюмината натрия возможен путь

Fe2O3*Na2O + A12O3 = Na2O * Al2O3 + Fe2O3;

Fe2O3+CO = 2FeO.

Восстановление трехвалентного железа, вытесненного глиноземом из феррита натрия, сдвигает равновесие обменной реакции вправо и реакция образования алюмината натрия идет энергичнее и полнее.

При любой форме пути суммарные реакции со щелочью имеют вид

Na2O + А12О3 = Na2O * А12О3;

Na2O + Fe2O3= Na2O*Fe2O3.

Указанные реакции описывают практически все взаимодействие основных компонентов. Если все элементы шихты прореагировали указанным образом, то в шламе теоретически не должно быть Na2O и А12О3 Практика же показывает наличие этих двух веществ в шламе. Возникает вопрос - какую химическую форму имеют вещества, увлекающие Na2O и А12О3 в нерастворимую форму, а значит в шлам.

Нерастворимые формы веществ, содержащих Na2O и А12О3 по форме и составу чрезвычайно изменчивы, но с точки зрения спекания существуют две причины колебаний содержания Na2O и А12О3 в шламе:

1) Недопек - форма спеченного материала условия спекания которого (температура и время высокотемпературной обработки) были ниже необходимых - исходные вещества шихты полностью не переродились.

2) Плав. Кроме появления высокотемпературных форм паразитных веществ важно отметить так называемую закалку. При охлаждении расплава, которое приводит к практически мгновенной кристаллизации, образуются формы спека, имеющие стекловидную, а не кристаллическую структуру, что вызывает неполную вскрываемость при выщелачивании. Форма же нормального формирования спека - именно в развитии кристаллической структуры.

Отдельно необходимо рассмотреть поведение паразитных веществ - хлоридов и сульфитов. Известно, что основной формой хлоридов является NaCl или КС1. Основной формой сульфатов является Na 2SO 4.

Известно, что сульфат натрия не вступает в химическое взаимодействие с веществами шихты, при высоких температурах его возгонка заметна, но не сравнима с возгонкой хлоридов, которые также не реагируют с шихтой, но возгоняются при высокой температуре с заметной скоростью.

График (рисунок 1) показывает падение содержания хлоридов в горячей зоне печи, - в то время как содержание основных компонентов возрастает (рисунок 2). Это и указывает на высокотемпературную возгонку NaCl и КС1. Падение содержания сульфатов не столь заметно.

Рисунок 1 - График содержания хлоридов в горячей зоне печи

Рисунок 2 - Содержание основных компонентов

Целью процесса спекания является проведение химических реакций. Всякая химическая реакция в своем элементарном акт взаимодействия молекул становится возможной при выполнении двух условий:

1) нобходимое условие. Необходимым условием, определяющим возможность взаимодействия между молекулами, является их взаимное столкновение, т.е. сближение до такого расстояния, при котором электроны и атомы одной молекулы попадают в сферу действия энергетических полей, возбуждаемых частицами другой молекулы. Только при таком условии могут произойти те переходы электронов и перегруппировки атомов, в результате которых образуются новые молекулы. Отсюда ясно, что для столкновения молекул определяющим является их подвижность. В существующих трех агрегатных состояниях вещества - кристаллическом, жидком и газообразном реализуются различные условия подвижности молекул.

Кристаллическое - молекулы имеют колебательное движение от своего фиксированного положения в кристаллической решетке. Амплитуда колебаний невелика.

Жидкое - жидкое состояние вещества может быть образовано либо растворением вещества в растворителе, либо при нагреве вещества выше температуры плавления, т.е. при расплавлении. При жидком агрегатном состоянии вещества не имеют кристаллической решетки и, следовательно, молекулы не имеют фиксированного места как в кристаллах и свободно перемещаются. Подвижность молекул по сравнению с кристаллическим состоянием - гигантская.

Газообразное - при газообразном состоянии вещества молекулы абсолютно не связаны речь уже идет о длине пробега молекулы - настолько скорости движений молекул велики.

Таким образом, при твердом состоянии вещества выход молекулы из кристаллической решётки при её колебательном движении является случайным, однако вероятность события имеет конечную величину. Химические реакции идут и в твердом состоянии веществ, хотя и очень медленно, не только из-за малой подвижности молекул реагирующих веществ, но и из-за того, что образовавшаяся в результате химической реакции молекула нового вещества создает барьер для доступа других молекул реагирующих веществ друг к другу. Условие продолжения реакции - образовавшаяся в результате реакции новая молекула должна диффузировать из зоны реакции.

При жидком состоянии вещества соударение реагирующих веществ, происходит не только в силу подвижности молекул растворенных реагентов, но и в силу подвижности молекул растворителя, сообщающим молекулам реагента кинетически импульс при столкновении. Скорость химических реакций при жидком состоянии высокая.

При газообразном состоянии вещества - количество столкновений велико, скорости химических реакций, как правило, очень высоки.

Однако - столкновение молекул необходимое, но не достаточное условие;

2) достаточное условие. Для любого агрегатного состояния веществ возможность и вероятность химического взаимодействия будет зависеть от состояния молекул в момент столкновения и от длительности самого столкновения. Под состоянием молекул понимается уровень энергии молекулы. В силу громадного количества молекул (6,02 * 1023 молекул / моль) энергия их подчиняется правилам квантования и энергия конкретной молекулы может достигать величин значительно больших средних значений. Вот эти молекулы, энергия которых достаточна для акта химической реакции и вступают во взаимодействие.

Поведение жидкой фазы при спекании. Основой проведения химических реакций при реализации процесса спекания является подъем температуры на фон создания жидкой фазы. Без образования жидкой фазы реализовать процесс спекания невозможно. Как указывалось выше, скорость химической реакции зависит от агрегатного состояния реагентов. При твердом (кристаллическом) состоянии веществ - скорость химической реакции минимальна, даже при высоких температурах. В гомогенной (т.е. однофазной) твердой фазе реакции образования необходимых веществ идут и в реальной печи, но для процесса спекания они не играют существенной роли, т.к. их скорость мала.

Другой характер процесса наблюдается при образовании гетерогенной (разнофазной) среды: твердая фаза - жидкая фаза т.е. кристаллы - расплав. Поведение гетерогенной фазы при спекании является основой процесса и обуславливает его результаты.

Для начала рассмотрим гипотетический эксперимент с чистыми веществами, которые содержатся в реальных шихтах спекание каустика с глиноземом. Химическая реакция эксперимента

2NaOH + А12О3 = Na2O * А12О3 + Н2О.

Количество веществ (Na2O и А12О 3) взято точно по стехиометрии процесса - т.е. по окончании реакции образуется алюминат натрия без остатков реагентов. Теплофизические свойства веществ:

- температура плавления NaOH - 320°С;

- температура плавления А12О 3 - 2050 °С;

- температура плавления Na 2О * А12О 3 - 1650 °С.

Составим реагирующую шихту следующим образом: - сфера каустика, обсыпанного снаружи глиноземом. Можно и наоборот - сфера глинозема, обсыпанная снаружи каустиком.

Рисунок 2.3 - Сфера глинозёма

1) Как только составлена шихта - между Na2О и А12О3 начинается реакция с образованием Na2О * А12О3, однако скорость реакции ничтожно мала;

2) начнем нагревать шихту. При достижении температуры шихты в 320°С каустик расплавится, глинозем - нет, однако скорость реакции скачком повысится в том числе из-за высокой скорости диффузии образовавшегося алюмината натрия (Na2О * А12О3) в глубь расплава;

3) через некоторое время капля расплава каустика будет представлять смесь расплава каустика и алюмината натрия. Для этой смеси температура плавления (а значит и кристаллизации) будет выше 320°С. В теории даже одной молекулы Na2O * А12О3 должно хватать для вызова кристаллизации расплава, т.к. его температура 320°С, а расплав уже переродился. Однако реально всегда существует переохлаждение при кристаллизации и перегрев при плавлении, т.е. процесс кристаллизации не пойдет мгновенно, а с задержкой, но он неизбежен.

Итак, возможны два варианта: а) Если температуру шихты оставить неизменной (даже не надо охлаждать), то расплав закристаллизуется, и скорость химической реакции упадет практически до нуля; б) Если температуру шихты поднимать сообразно изменению состава жидкой фазы, изменяющейся вследствие проходящей химической реакции, то скорость химической реакции в гетерогенной среде будет возрастать из-за того, что главное условие - существование жидкой фазы сохранится, а температура - растет;

4) приняв, что температура шихты изменяется синхронно прохождению химической реакции, можно установить, что в жидкой фазе возрастает содержание алюмината натрия, но до определенного предела называемого эвтектическим составом. При любой температуре (естественно выше чем температура плавления эвтектики) состав эвтектики не изменяется, а это значит, что следующие молекулы алюмината натрия, образующиеся в результате химической реакции, будут внутри эвтектики строить твердый кристалл алюмината натрия, и главное, чем глубже проходит реакция, тем больше в плаве твердых кристаллов алюминат натрия и меньше эвтектоидной жидкой фазы;

5) наиболее интересен последний акт химической реакции - когда вся шихта прореагирует, то продукт спекания будет алюминат натрия в твердом кристаллическом виде при температуре плавления. Жидкая фаза вся израсходована.

Процесс спекания - процесс образования и расходования жидкой фазы, при этом в конце процесса можно получить твердофазный продукт. Важно отметить следующее обстоятельство - для того чтобы расплавить получившийся продукт (при этом надо твердо понимать - термодинамика разрешает получать продукт в последней стадии опыта только в кристаллическом виде) не нужно поднимать температуру, - достаточно подвести к материалу необходимое количество теплоты (то же самое - лед растает при 0єС, если к нему подвести теплоту - эта теплота называется теплотой фазового перехода, в данном случае плавления, и нельзя поднять температуру льда выше 0°С пока он не растает - все подводимое тепло пойдет не на его нагрев, а на плавление). Таким образом - в случае, если в гетерогенной системе кристалл - плав идет химическая реакция, то теплофизические параметры текущего состояния продукта - температура плавления, теплоемкость, фазовое состояние и т.д. зависят от глубины (или скорости) прохождения химической реакции, причем, чем полнее прошла химическая реакция - тем выше температура плавления получившегося продукта. Сочетание возникновения плавов и их расходование в результате химической реакции с перекристаллизацией получающихся новых продуктов делает обычное понятие «расплав» неприемлемы к описываемому процессу - настолько быстро идут процессы плавление - химической реакция - перекристаллизация, что в обычном понятии это полужидкие образования. Указанный плав отличается от жидкой фазы спека - жидкая фаза спека практически расплав конечных продуктов, химические реакции в нем с заметной скоростью не идут. Затвердение жидкой фазы спека идет вследствие остывания спека, а не перекристаллизации.

Основой и целью промышленного процесса спекания является управление образованием и расходованием жидкой фазы, ибо только образование жидкой фазы позволяет обеспечить прохождение химических реакций с необходимой скоростью. Рассмотрим процесс в установившемся тепловом режиме печи спекания, когда поле температур по длине печи установилось и не меняется, т.е. температура газов и материала в каждом сечении печи поддерживается неизменной. Температура обрабатываемого материала зависит от места нахождения её вдоль печи.

При подаче материала в печь спекания в виде высушенной шихты, движущейся вдоль печи, а значит и в поле поднимающейся температуры, начинают проходить химические реакции в гомогенной твердой фазе. Скорость реакций чрезвычайно мала.

В некотором сечении печи материал нагревается до плавления самого легкоплавкого вещества, содержащегося в шихте. Образовавшийся плав растворяет твердые частицы шихты и растворенные вещества вступают в химическую реакцию внутри плава. В результате химической реакции жидкая фаза перерождается так, что температура кристаллизации (плавления) поднимается. Скорость химических реакций высока.

В зависимости от качества ведения процесса возможны два варианта: а) Если скорость химической реакции (т.е. темп возрастания температуры кристаллизации) соответствует скорости движения материала вдоль печи (т.е. скорости возрастания температуры материала), то жидкая фаза сохранится, скорость химических реакций будет максимально высокой и температура плавления материала в финишной зоне (зоне спекания) будет максимально высокой для этой шихты, а значит и качество спека наивысшее. б) Если по каким либо причинам скорость движения материала вдоль печи (а значит и в температурном поле) снизится, то в результате химической реакции температура кристаллизации материала возрастает, а материал не прогреется до нужной температуры. Важно подчеркнуть, что не прогреется не из-за низкого температурного поля в печи, а в результате временного торможения движения материала вдоль печи из-за технологических причин - сворачивание «колбасы», сброс загрузки шихтой, задержка материала на пылевозврате и т.д. Результатом будет следующее: жидкая фаза закристаллизуется, скорость химических реакций резко падает и это состояние консервируется до прихода материала в зону температур, где произойдет повторное расплавление перерожденной жидкой фазы. Скорость химической реакции снова возрастает, но суммарная глубина прохождения химических реакций к подходу к финишной зоне (зоне спекания), будет ниже, а значит и температура кристаллизации (плавления) спека будет ниже, качество спека будет ниже.

Важно учесть следующий аспект ведения процесса в целом - известно, что температура факела должна быть не более чем на 200-250°С выше температуры спекания по условиям гарниссажеобразования.

В рассматриваемом варианте развития процесса снижение температуры плавления неизбежно приведет к необходимости снижения температуры факела, а значит и дозировки топлива - в результате возникнет снижение температурного поля в печи, что создает несоответствие температурного поля в печи и потенциальной скорости химической реакции шихты.

Таким образом, качество ведения процесса может обусловить разную температуру спекания одной и той же шихты, а влияние разницы температуры спекания даже на 10°С показано выше.

Если исходить из вышеизложенного, понятие «плохая» и «хорошая» шихта при спекании красного шлама в последовательной схеме Байер - спекание заключается в следующем: суммарная скорость химической реакции зависит от двух параметров шихты: количества первоначального плава; температуры образования первоначального плава.

Очевидно, что шихты с большим количеством и низкой температурой плавления первоначального плава потенциально имеют очень высокие скорости химической реакции и требуют для обеспечения надлежащего качества спека столь высоких температурных полей и высокой равномерности пропуска материала по печи, что их стали называть «плохими». Переработать указанные шихты можно успешно, имея большую производительность печей при условии минимальной величины гарниссажа - в этом случае продольная скорость движения материала в печи (а значит и темп нагрева) максимальны.

Необходимо учесть следующее - возникновение состояния кристаллизации жидкой фазы, по какой ни случись причине, вызывает кристаллизацию не только на материале, но и на стенках печи. «Намазка» в зоне кальцинации и задние кольца гарниссажа - это результат несвоевременной кристаллизации.

Конструкция вращающихся печей.

1) Корпус. Печи четырехопорные, вращающиеся, барабанного типа 5,0 х 100 метров. Корпус печей сварной из стали толщиной 30 мм, в районе бандажей - 45 мм, под бандажами - 60 мм. В холодном конце печи смонтирован борт высотой 1,0 метр, в горячем - борт высотой 150 мм с бронировкой жаропрочными бронями укрепленными на болтах. В корпусе барабана печи выполнены отверстия для установки термопар, пробоотборников и смонтирован ремонтный люк. На печах спекания используется два вид крепления бандажей:

- бандажи на скользящей посадке;

- вваренные бандажи.

Крепление бандажей на скользящей посадке осуществлено на подбандажных пластинах косынками и сегментами и на подбандажных пластинах и башмаках.

2) Опора печи. На сварной несущей раме установлены два опорных ролика с корпусами. Корпус ролика крепится анкерными болтами креплениями на салазках по типу «ласточкин хвост». Для сдвига корпуса опорного ролика поперек оси печи имеются приспособления - винтовые упор под домкрат и регулировочные. Под каждым опорным роликом установлена ванночка для охлаждения роликов водой в летнее время. Для равномерного износа поверхностей бандажей и опорных роликов печей спекания, конструктивно предусмотрен продольный, относительно оси печи сдвиг (ход) печи спекания. Для этого применяется метод разворота опорных роликов и смазки (либо осушки) поверхностей бандажей и роликов. На печах продольный сдвиг обеспечивается работой системы гидроупоров (гидротолкателей). Контроль продольного хода печи спекания осуществляется: упорными контрольными роликами; работой гидроупоров.

3) Система гидротолкателей печей. Система гидротолкателей печей смонтирована для обеспечения продольного хода печи спекания и поддержания ее номинальном положении, т.е. в промежутке между крайним верхним и крайним нижним положением. Перемещение печи вверх производится под действием гидротолкателей, вниз под действием осевого усилия печи. Рабочий ход печи - 100 мм. Включение в работу маслонасоса на подъем печи и отключение его при достижении печью крайнего верхнего положения производите автоматически от конечных выключателей.

Гидротолкатель состоит из упорного ролика, закрепленного на станине, которая передвигается по направляющей, а также гидроцилиндра закрепленного на неподвижной станине. Передвижная станина и гидроцилиндр соединены между собой упором, один конец которого является поршнем гидроцилиндра. При срабатывании конечного выключателя крайнего нижнего положения, автоматически включается маслонасос, создающий давление масла в гидроцилиндре (до 125 кг/см2). Под действием созданного давления поршень - упор приходит в движение, передвигая станину с упорным роликом, который взаимодействуя с бандажом печи, выталкивает печь вверх. При достижении печью крайнего верхнего положения, бандаж действуя на конечный «верха», который автоматически отключает маслонасос. Тем самым пропадает избыточное давление в гидроцилиндре, и печь под действием осевого усилия, создающегося собственной массой уклоном печи, опускается вниз. При движении поршень выдавливает масло из гидроцилиндра через дроссель в емкость маслостанции. Дросселем, путем регулирования площади проходного сечения, обеспечивается необходимая скорость опускания печи до крайнего нижнего положения. Количество масла в маслобаке маслонасоса - 300 кг.

4) Привод печи. Венцовая шестерня монтируется на корпус печи на пружинах (траверсах). Привод печи спекания двухсторонний, т.е. в зацеплении с венцом находятся две подвенечные шестерни, установленные в опорные стойки. С редукторами подвенечные шестерни соединяются посредством промежуточных валов, а соединения редукторов с электродвигателями главного привода реализуется через втулочно-пальцевую муфту.

При ремонтных работах, а также в режимах розжига, охлаждения, горячего резерва и пуска печи используется вспомогательный привод печи спекания. От электродвигателя вспомогательного привода мощностью 30 кВт, вращающий момент, через втулочно-пальцевую муфту, где корпус муфты является тормозным барабаном колодочного тормоза, редуктор и храповую обгонную муфту передается на первые валы редукторов главного привода. Вспомогательный привод печи также двухсторонний.

Система смазки главного редуктора:

- картерная, циркуляционная, от маслонасосов. Количество масла в редукторе - 1800 кг.

- циркуляционная от маслостанции посредством маслонасосов. Количество масла в баке маслостанции - 4000 кг.

Система смазки редуктора вспомогательного привода - картерная.

5) Футеровка печи. Зона сушки длиной 10-15 метров от холодного борта печи выполнена из жаропрочного шамотно-цементного бетона толщиной 180 мм. Бетон укладывается на спиральной арматуре диаметром 140 мм, приваренной к корпусу печи. Остальная часть печи футеруется шамотным кирпичом ШЦУ - 3А, ШЦУ - 4А продольными рядами с перевязкой швов на подушке толщиной 10 мм. Футеровка печи выполняется из панелей длиной по 6 метров, с температурными швами толщиной 3-5 мм между панелями. Раствор готовится из цемента и шамотного мертеля. Процентное содержание цемента в растворе составляет 50%, шамотного мертеля 50% с пластической добавкой в виде глиняного молока. В зимнее время в качестве противоморозных добавок в раствор добавляется поваренная соль или поташ.

6) Загрузочная головка печи. Загрузочный конец печи входит в загрузочную (холодную) головку печи спекания. Сопряжение выполнено с установкой уплотнения.

Головка - сварная, выполнена из листовой стали, и футерована внутри шамотным кирпичом. В корпус холодной головки вмонтированы:

- ремонтный люк;

- два взрывных клапана;

- два лотка для установки пульповых форсунок;

- течка элеватор - печь;

- выхлопная труба циклона - разгрузителя;

- термопара, для измерения температуры отходящих дымовых газов;

- датчики газового анализа отходящих газов;

- датчик, измеряющий разряжение в холодной головке печи;

- шунтовая труба для установки газоанализатора типа «Циркон».

Холодная головка сопрягается с холодным стояком, через который отводятся дымовые отходящие газы в систему газоочистки.

7) Разгрузочная головка печи.

Разгрузочный конец печи входит в разгрузочную (горячую) головку печи. Сопряжение выполнено с установкой уплотнения. Головка - сварная, выполнена из листовой стали и футерована внутри шамотным кирпичом. В корпус горячей головки вмонтированы:

- горелка угольная;

- трубопровод III (третичного) воздуха;

- форсунка Шухова;

- гляделка;

- монтажные ворота;

- люк, для установки прожектора.

Также в угольную горелку устанавливается механическая мазутная форсунка производительностью по мазуту - 10 т/час. Горячая головка сопряжена с горячим стояком встык.

8) Горячий стояк печи.

Горячий стояк - сварной, выполнен из листовой стали. Тепловой защитой его являются жаропрочные брони, навешанные на уголки, приваренные к корпусу стояка. Тепловая защита горячих стояков печей комбинированная: задняя стенка и боковые стенки футерованы шамотным кирпичом ШБ - 5, а передняя стенка защищена жаропрочными бронями, навешанными на уголки. На горячих стояках печей смонтирована шуровочная течка. На корпусе горячего стояка печей выполнен компенсатор устраняющий влияние теплового расширения. Горячий стояк сопрягается с холодильником горловиной.

Таблица 6 - Печь спекания. Техническая характеристика

Наименование параметра

Единица измерения

Количество опор

штук

4

Диаметр барабана печи

метров

5,0

Длина печи

метров

100,0

Длина барабана печи, диаметром 5,0м.

метров

100,0

Уклон печи

%

2,5

Футеровка печи бетонная

метров

10,0-15,0

Футеровка печи шамотная

метров

85,0 - 90,0

Скорость вращения печи: от главного привода

об / мин

1,84

от вспомогательного привода

об / час

12,0

Диаметр опорного ролика

мм

1700

Зубчатый венец: Диаметр наружной окружности

мм

7740

Количество зубьев

штук

172

Шестерня: Диаметр наружной окружности

мм

1260

Количество зубьев

штук

28

Передаточное число редуктора

87,0

Мощность эл. двигателя главного привода

кВт

2x250

Скорость вращения эл. двигателя

об / мин

1000

Обеспыливание газов вращающихся печей и использование уловленной пыли. Процесс спекания глиноземсодержащих шихт во вращающихся печах сопровождается значительными пылевыделениями. Основная масса пыли, составляющая 25-40% от количества загружаемой шихты, выносится вместе с отходящими газами.

Улавливаемая пыль - это смесь мельчайших частиц сухой исходной шихты и продуктов начальной степени спекания.

Пыль отличается от исходной шихты повышенным содержанием щелочек - наиболее летучих компонентов шихты.

Наличие в шихте свободной щелочи предопределяет склонность к «схватыванию» пыли, содержащейся в газах печей.

«Схватывание» пыли объясняется избирательным уносом щелочей и образованием соединений типа Na2O * nH2O с низкой температурой плавления.

В переходных камерах происходит гравитационное осаждение взвешенных частиц. Эти камеры являются сопрягающими устройствами между печами и аппаратами для улавливания пыли - циклонами и электрофильтрами.

В циклонах осаждается основная часть пыли, уносимая печными газами. Принцип работы циклонов основан на использовании центробежной силы, развивающейся в аппарате при вращательно-поступательном движении в нем пылегазового потока. Это достигается тем, что газовый поток со скоростью 20 м/с вводится в циклон через входной патрубок с углом наклона винтообразной крышки 24°. Вследствие инерционных сил частицы пыли отбрасываются со стенок циклона и, двигаясь по направлению к пылевыпускному отверстию, выпадают в бункере аппарата, из которого удаляются системой пылетранспорта. Газ, попавший в бункер вместе с пылью, меняет направление движения на 180°. Выходя из бункера, он дает начало внутреннему вихрю и вместе с присоединившейся к нему основной частью газа удаляется из циклона через выхлопную трубу.

В связи со значительными объемами очищаемых газов устанавливают циклоны, объединенные в три группы диаметром 1600 мм по шесть штук в группе.

Электрофильтры являются основными аппаратами в системах газоочистки печей спекания. Они отличаются низким гидравлическим сопротивлением, относительно невысокими энергетическими расходами, позволяют очищать значительные объемы газов от мельчайших фракций пыли. Несмотря на высокие капитальные затраты, связанные с сооружением электрофильтров, преимущества этих аппаратов делают их незаменимыми для окончательной, тонкой очистки газов печей спекания.

Таблица 7 - Химический состав пыли, %

Компоненты

Пыль из холодного стояка

Пыль из циклонов

Пыль из электро-фильтров

Пыль из последних бункеров электро-фильтров

П. п. п.

19,0

17,1

15,3

15,0

SiO2

9,7

10,0

10,0

9,5

СаО

24,2

24,6

12,9

10,6

Fe2О3

15,8

13,6

11,8

10,4

А12О3

13,1

13,4

13,4

12,4

Na2O

11,75

12,5

20,2

22,1

К2О

1,22

1,08

6,25

10,5

MgO

-

-

-

-

3

2,31

2,83

7,34

9,5

прочие

3,92

4,89

1,91

-

3.6 Расчеты технологических процессов

Материальный баланс. Расчёт баланса производим на одну тонну сухого боксита.

Боксит: Al2O3 - 42,2; SiO2 - 10,6; CaO - 1,17; Fe2O3 - 19,9; Cорг - 0,25;

Cl - 0,51; SO3 общ - 0,56; CO2 - 2,21; W - 17,2; Глинистая фракция - 43,8;

Qc - 4806.

Состав оборотного раствора: Al2O3 - 119,8; Na2O - 243,1; Na2Ok - 222,9;

Na2Okб - 20,2; бку - 3,0607; с - 1,4202.

Варенная пульпа: Al2O3 - 22,3; SiO2 - 21,2; Fe2O3 - 29,4.

Железистый песок: Al2O3 - 17,39; SiO2 - 5,7; CaO - 4,44; Fe2O3 - 50,77;

SO3 общ - 2,44; CO2 - 10,88; Na2O - 0,36.

Алюминатный раствор Байера: Al2O3 - 126,3; SiO2 - 0,385; Cорг - 3,7;

Cl - 46,5; SO3 общ - 5,83; CO2 - 11,6; W - 983; Na2O - 133,7; Na2Ok - 117,3; Na2Okб - 16,5; бку - 1,5278; с - 1,2581.

Алюминатный раствор ЦС: Al2O3 - 97,2; SiO2 - 0,186; Na2O - 99,4; Na2Ok - 92,6; бку - 1,5672; с - 1,1997.

Маточный раствор смешанный: Al2O3 - 61,9; Na2O - 131,6;

Na2Ok - 116,5; Na2Okб - 15,1; бку - 3,0960; с - 1,2167.

Расчёт вывода железистых песков. Доля вывода железистых песков вычисляется по формуле

SiO2бр*Fe2O3вп - Fe2O3бр*SiO2вп

SiO2жп*Fe2O3вп-Fe2O3жп*SiO2вп

Количество железистых песков составит 1000*0,12131=121,31 кг,

где 1000 - количество введенного боксита, т;

0,12131 - доля железистых песков выведенных из боксита д.е.

Содержание компонентов железистых песков

Al2O3=121,31*0,1739=21,0958 кг.

Аналогично выполняем расчёт содержания остальных компонентов.

Результаты вычислений сводим в таблицу 8.

Таблица 8 - Содержание основных компонентов железистых песков

Наименование

Al2O3

SiO2

CaO

Fe2O3

Cорг

Cl

SO3общ

CO2

Доля

Масса

Боксит без г/ф

42,2

10,60

1,17

19,9

0,25

0,51

0,56

2,21

1000

Доля ЖП

0,1213

Количество ЖП

121,310

В ЖП содержится

AL2O3

21,0958

Na2O

0,43671

SiO2

6,91468

Fe2O3

61,5892

CaO

5,38617

CO2

13,1985

SO3

2,95997

Расчёт ГАСН. Весь SiO2 поступающий на выщелачивание переходит в ГАСН,

Al2O3*Na2O*1,7SiO2*2H2O: 106,0-6,914687=99,08531 кг.

где 106 - содержание SiO2 в боксите;

6,914687 - содержание SiO2 в железистых песках,

Содержание компонентов в железистых песках:

Al2O3

99,08531*1,7*60/102=99,08531 кг;

Na2O

99,08531*62/102=60,22833 кг;

2О

99,08531*36/102=34,97129 кг,

где Na2O*Al2O3*1,7SiO2*2H2O - 62; 102; 1,7*60; 2*18 - молекулярные веса компонентов ГАСН.

С учётом потерь щёлочи на СО2 количество её составит:

CO2боксита - CO2ЖП

22,1-13,19856=8,90144 кг;

Na2O

8,90144*65/44=12,5429 кг.

Расчёт потерь с 3CaO*Al2O3*6H2O

Количество СаО:

СаОбоксита-СаОЖП

11,7-5,386177=6,313823 кг;

количество Al2O3

6,313823*102/168=3,833393 кг,

где 102 и 168 - молекулярные веса Al2O3 и 3CaO;

количество H2O:

6,313823*108/168=4,058886 кг.

Расчет потерь Na2O с SO3.

Количество SO3:

SO3=SO3боксита-SO3жп

5,6-2,599971=2,640029кг.

Количество Na2O

2,640029*62/80=2,046022кг.

Количество Al2O3 перешедшего в алюминатный раствор

Al2O3=Al2O3боксита - Al2O3жп - Al2O3гасн - Al2O3СаО

422,0 - 21,09586 - 99,08531 - 3,833393 = 297,9854 кг.

Количество Na2O в алюминатном растворе

Na2O=Mky*Al2O3 /1,645.

1,5278*297,9854/1,645=276,7513кг.

Количество Na2O с учётом потерь

Na2O = Na2OАл.р-р + Na2OГАСН + Na2OSO3 + Na2OЖП + Na2OCO2.

276,7513 + 60,22833 + 2,046022 + 0,436717 + 12,54294 = 352,0053кг.

Количество активной щёлочи в оборотном растворе

Na2Oакт. об.р-р = Na2Oky об.р-р - Al2O3об.р-р*Mky/1,645.

222,90 - 119,80*1,5378 / 1,645 = 111,6368кг.

Состав и объём оборотного раствора

Vоб.р-р = Na2O / Na2Oакт. об.р-р

Vоб.р-р = 377,7449/111,6368 = 3,153129м3,

состав оборотного раствора

Al2O3=Vоб.р-р*G

3,133129*119,80=424,3541кг.

Остальные компоненты рассчитываются аналогично и заполняем таблицу 9.

Таблица 9

Наименование

Количество, кг

SiO2 в ГАСН

99,08531

Al2O3

99,08531

Na2O

60,22833

2H2O

34,97129

Потери Na2O с СО2

8,90144

Продолжение таблицы №9

Na2O

12,54294

Потери с 3CaO*Al2O3*6H2O

CaO

6,313823

Al2O3

3,833393

2H2O

4,058886

Потери с SO3

2,640029

Na2O

2,046022

Al2O3 перейдёт в алюминатный раствор

297,9854

Количество щёлочи для связи Al2O3 в алюминатный раствор

276,7513

Na2O с учётом потерь

352,0053

Количество активной щёлочи в оборотном растворе

111,6368

Объём оборотного раствора составит

3,153129

Состав оборотного раствора

Al2O3

377,7449

Na2Ok

702,8325

Na2Oкб

63,6921

CO2

45,20163

H2O

3288,476

Всего, кг:

4477,948

Таблица 10 - Баланс размола

Компоненты

Боксит

Оборотный раствор

Всего

ЖП

Сырая пульпа

Всего, кг

Al2O3

422

377,7449

799,7449

21,09586

778,649

799,7449

SiO2

106

106

6,9146866

99,08531

106

Fe2O3

199

199

61,589235

137,4108

199

CaO

11,7

11,7

5,386177

6,131823

11,7

CO2

22,1

45,20163

67,30163

13,19856

54,10308

67,30163

ППП

226

226

9,7290854

216,2709

226

Прочие

13,2

13,2

2,9599711

10,24003

13,2

H2O

179

3288,476

3467,476

3467,476

3467,476

Na2Ok

702,8325

702,8325

0,4367171

702,3958

702,8325

Na2Oкб

63,69321

63,69321

63,69321

63,69321

Итого:

1179

4477,948

5656,948

121,3103

5535,638

5656,948

Расчет красного шлама. Принимаем, что с бокситом все компоненты твёрдой фазы перейдут в красный шлам. Расчет ППП в Fe2O3. Принимаем, что количество Fe(OH)310% от всего железа

ППП = Fe2O3cыр.п*0,1*54/160

137,4108*0,1*54/160=4,637613 кг,

где 54, 160 - молекулярные веса 3Н2О и Fe2O3.

Всего ППП в красном шламе

ППП = ПППFe2O3 + ПППГАСН + ПППСаО

4,637613 + 34,97129 + 4,058886 = 43,66779 кг.

Тогда общее количество красного шлама составит 456,21 кг.

Таблица 11 - Компоненты красного шлама

Наименование

Количество, кг

Потери Al2O3 составляют

0,1181

Потери Na2O составляют

0,0605

Al2O3

99,20341

SiO2

99,08531

Fe2O3

137,4108

CaO

6,313823

Прочие

10,24003

Na2O

60,28883

Принимаем коэффициент ППП от Fe2O3

0,1

Расчёт ППП Fe2O3

4,637613

Всего ППП

43,66779

Всего красного шлама

456,21

Рассчитываем количество алюминатного раствора в красном шламе. Принимаем, что 49,1% красного шлама фильтруется на ДЭУ_100 с влагой кека 52,86%. Алюминатный раствор кека

Qкш*0,491*0,5286 / 0,4714 = 251,1793 кг.

Остальной шлам из под сгущения идёт с Ж/Т = 2,58.

Ал.р-р сгущ = Qкш*0,509*2,58

456,21*0,509*2,58 = 706,213 кг.

Всего алюминатного раствора

251,1793 + 706,213 = 957,3923 кг.

Объём алюминатного составит

957,3923 / 1258,1=0,760983 м3,

в котором содержится

Al2O3=Vал.р-р

0,760983*126,3=96,11211 кг.

Остальные компоненты рассчитываем аналогично.

Расчёт потерь Al2O3 с гидролизом. Модуль первой промывной воды 1,65, тогда возврат Al2O3 с первой промывной водой составит

1,65*Na2Oky ал.раствор пр.воды

1,65*117,3/1,65=116,9445 кг/м3 алюминатного раствора.

Потери на промывке с 1м3 раствора составят

Al2O3ал.р-ра - Al2O3пр.воды

126,3 - 116,9445 = 9,355455 кг/м3.

Потери Al2O3 на промывке

Al2O3 = Vал.р-ра*Al2O3пот.пр

0,760983 * 9,355455 = 7,119339 кг.

ППП потерь составит

7,119339 / 102*54=3,769062 кг.

Полученные результаты вычислений вносим в таблицу 12.

Таблица 12 - количество алюминатного раствора в красном шламе

Наименование

Количество, кг

Алюминатный раствор кека

251,1793

Красный шлам сгущения ж/т

2,58

Алюминатный раствор с красным шламом сгущения

706,213

Всего алюминатного раствора

957,3923

Объём алюминатного раствора

0,760983

Состав алюминатного раствора

Al2O3

96,11211

Na2Ok

89,26327

Na2Oкб

12,55621

СО2

8,901214

Н2О

750,6333

Потери с последней промывной водой

Весь красный шлам фильтруется на третьей стадии фильтрации на фильтрах ДЭУ_100 с влагой кека 52,86%. Концентрация элементов в последней промывной воде: Na2O - 25 г/л; Al2O3 - 21 кг/м3, Плотность - 1031,4 кг/м3.

Количество последней промывной воды:

Qпв=mкш*0,5286/0,4714.

456,21*0,5286/0,4714=511,5668кг.

Объём составит 511,5668/1031,4=0,495993 м3.

В ней содержится:

Al2O3

24,05*0,495993=11,92862 кг;

Na2O

23,55*0,495993=11,68063 кг.

Количество Al2O3 в алюминатном растворе. За вычетом потерь, в алюминатном растворе будет содержаться: Al2O3=660,3977 кг; Н2О=5139,912 кг, тогда по полученным результатам вычисляем составы: сырой пульпы, промывной воды, красного шлама, алюминатного раствора на декомпозицию, алюминатного раствора в красном шламе. Сведём баланс промывки красного шлама. Результаты вычислений заносим в таблицы 13; 14.

Таблица 13 - Баланс выщелачивания

Компоненты

Сырая пульпа

Конденсат

1промывная вода

Всего

Красный шлам

Алюминатный раствор в красном шламе

Алюминатный раствор Д1

Всего, кг

Al2O3

778,649

77,06415

855,7132


Подобные документы

  • Характеристика и применение арболита, номенклатура изделий. Выбор способа производства, режим работы цеха и производительность; расчет и выбор технологического и транспортного оборудования. Контроль технологического процесса и качества готовой продукции.

    курсовая работа [3,8 M], добавлен 19.02.2011

  • Номенклатура выпускаемой продукции. Характеристика базового изделия. Режим работы цеха, его производительность, используемое сырье и полуфабрикаты, технологический процесс производства. Штатная ведомость цеха и контроль качества готовой продукции.

    курсовая работа [219,4 K], добавлен 09.05.2014

  • Изготовление и применение ячеистого бетона. Номенклатура продукции, технические требования. Технология производства пенобетона. Режим работы цеха, его производительность. Сырьевые материалы, подбор состава пенобетона. Выбор технологического оборудования.

    курсовая работа [997,5 K], добавлен 23.03.2011

  • Сырьевая база, номенклатура, качество и технологический уровень продукции, комплексность использования сырья. Выбор, обоснование и описание основных технологических процессов по выщелачиванию бокситов, обескремниванию раствора, промывке красного шлама.

    дипломная работа [104,5 K], добавлен 15.11.2010

  • Выбор и обоснование технологической схемы варочного цеха пивоваренного завода. Расчёт продуктов производства. Расчёт и подбор технологического оборудования варочного цеха. Расчёт расхода воды и тепла в варочном цеха, площади складских помещений.

    курсовая работа [93,2 K], добавлен 10.12.2013

  • Номенклатура выпускаемой продукции. Требования к сырью для бетона, процесс его производства. Производственная мощность предприятия и режим работы. Расчет и подбор технологического оборудования. Контроль технологического процесса и качества продукции.

    курсовая работа [442,2 K], добавлен 09.06.2011

  • Структура цеха кокильного литья, номенклатура и программа выпуска отливок. Режим работы и фонды времени работы оборудования. Технологические процессы и расчет оборудования проектируемого цеха, контроль отливок. Архитектурно-строительное решение здания.

    курсовая работа [124,7 K], добавлен 30.06.2012

  • Номенклатура стеклянной тары, выпускаемой на предприятии. Характеристика сырья и готовой продукции Чагодощенского стекольного завода. Технологическая схема процесса и ее описание. Материальный баланс цеха по производству стеклобутылки, расчет показателей.

    отчет по практике [3,7 M], добавлен 08.06.2015

  • Понятие каталитического риформинга. Влияние замены катализатора на увеличение мощности блока каталитического риформинга секции 200 на установке ЛК-6У Павлодарского нефтехимического завода после модернизации производства. Технологическая схема установки.

    презентация [2,3 M], добавлен 24.05.2012

  • Схема технологического процесса на льнозаводе. Техническая характеристика оборудования. Баланс рабочего времени и режим работы завода. Расчет производственной мощности завода по готовой продукции. Расчет загруженности куделеприготовительного агрегата.

    курсовая работа [719,1 K], добавлен 09.12.2014

  • Обеспечение предприятия сырьем, энергоресурсами, выбор режима работы цеха и его обоснование. Анализ возможности выполнения спецификации пиломатериалов по объемам и сечениям. Расчет и порядок составления сводной ведомости технологического оборудования.

    курсовая работа [641,0 K], добавлен 08.10.2012

  • Основные закономерности отбелки целлюлозы. Характеристика сырья, химикатов и готовой продукции. Описание технологического процесса производства. Производственный контроль и обслуживание в отбельном цехе. Охрана труда и правила безопасности производства.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.09.2012

  • Характеристика производства и электроприемников. Рассмотрение электроснабжения и электрооборудования механического цеха завода среднего машиностроения. Расчет нагрузки освещения цеха и заземляющих устройств. Определение числа и мощности трансформатора.

    курсовая работа [124,6 K], добавлен 23.04.2019

  • Характеристика завода, его сырьевой и энергетической базы. Характеристика сталеплавильного цеха. Назначение, химический состав и свойства сплава 35ХГСА. Результаты расчетов шихты и химического состава продуктов плавки. Тепловой расчет футеровки.

    дипломная работа [2,0 M], добавлен 18.01.2012

  • Технико-экономическое обоснование разрабатываемого завода, цеха и участка по переработке продукции растениеводства. Изучение технологического процесса и организации переработки гречневой крупы. Расчет площадей и этажности завода, количества оборудования.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 19.11.2014

  • Характеристика колбасного цеха предприятия ИП "ИНКО-ФУД" ООО. Структура основных производственных фондов. Плановый ассортимент продукции и режим работы цеха. Определение расчетного показателя производственной мощности цеха, анализ ее использования.

    курсовая работа [59,7 K], добавлен 07.03.2016

  • Общая характеристика завода и его продукции, обеспеченность энергоресурсами. Характеристика сырья и вспомогательных материалов, используемых для производства пива. Очистка и дробление солода, приготовление сусла. Безопасность условий производства.

    курсовая работа [217,8 K], добавлен 24.09.2013

  • Режим работы цеха. Номенклатура изделий, характеристика сырья. Расчет состава керамической шихты. Технологическая схема производства кирпича, ее описание. Ведомость оборудования, материальный баланс цеха. Техника безопасности, охрана труда и среды.

    курсовая работа [743,4 K], добавлен 18.04.2013

  • Режим работы механического цеха, фонды времени работы оборудования и рабочих. Технологические процессы и новая техника. Определение количества участков и грузооборота цеха. Выбор подъёмно-транспортных средств. Расчет площадей промышленного корпуса.

    курсовая работа [64,7 K], добавлен 03.05.2015

  • Технологические процессы производства всех молочных продуктов. Объемы выработки на предприятии молока, творога и сметаны. Расчет площади завода. Характеристика готовой продукции. Расчет потребности в таре. Безопасность и экологичность производства.

    курсовая работа [3,7 M], добавлен 27.02.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.