ппаратурно-технологическая схема участка гидрометаллургического цеха производства глинозема

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аппаратурно-технологическая схема участка гидрометаллургического цеха

Содержание

Введение

1 Технологическая схема спекания

2 Устройство и работа печи спекания

3 Физико-химические процессы, происходящие в печи спекания

4 Возможные неполадки печи спекания

5 Назначение кальцинации

6 Устройство и работа печи кальцинации

7 Обслуживание печей кальцинации

8 Технические характеристики печей

9 Технологическая схема печной нитки кальцинации

Заключение

Список используемой литературы

Размещено на Allbest.ru

Введение

С повышением содержания кремнезема в боксите применение способа Байера становится все менее выгодным, так как возрастают потери глинозема и щелочи с красным шламом, находящиеся в стехиометрической зависимости от содержания кремнезема в боксите. Так, при среднем содержании кремнезема в боксите (около 7-8 % для боксита, содержащего 50 % Al₂O₃) переработка его как способом Байера, так и способом спекания с технико-экономической точки зрения примерно равноценна. При дальнейшем повышении содержания кремнезема в боксите выгоднее перерабатывать его способом спекания. Однако следует иметь в виду, что окончательный выбор способа переработки боксита определяется не только содержанием кремнезема в боксите, но и многими другими факторами, в том числе минералогическим составом боксита и содержанием в нем примесей.

В настоящее время спекание как самостоятельный способ переработки бокситов имеет ограниченное применение, но широко применяется в сочетании со способом Байера. Объединение в одной технологической схеме способов Байера и спекания позволило разработать так называемый комбинированный щелочной способ производства глинозема из бокситов, который может быть осуществлен по двум вариантам - параллельному и последовательному.

По принципиальной технологической схеме параллельного варианта основная масса боксита (низкокремнистого) перерабатывается способом Байера. Параллельно ветви Байера имеется ветвь спекания, в которой перерабатывается определенное количество высококремнистого боксита. Ветвь спекания заканчивается операцией обескремнивания.

Переработка бокситов по параллельной схеме позволяет заменить каустическую щелочь, потребляемую в ветви Байера, более дешевой кальцинированной содой. Кроме того, благодаря переработке в спекательной ветви оборотной соды упраздняется операция каустификации соды в ветви Байера, что особенно важно при переработке высококарбонатных бокситов, а в ветви спекания упраздняется операция карбонизации, что упрощает операцию обескремнивания, так как при декомпозиции по сравнению с карбонизацией предъявляются менее жесткие требования к кремневому модулю алюминатных растворов. Наконец, при работе по параллельной схеме создаются лучшие условия для декомпозиции алюминатных растворов, которая проводится при меньшем каустическом модуле в начальной стадии процесса, что достигается смешением более концентрированного раствора ветви спекания (с низким каустическим модулем) с менее концентрированным раствором ветви Байера (с повышенным каустическим модулем).

Размещено на Allbest.ru

1 Технологическая схема спекания

На рис. 1 показана примерная аппаратурно-технологическая схема спекания боксито-содо-известняковой шихты. Исходная шихта из мешалки 1 по напорному распределительному трубопроводу

Рисунок 1 - Схема спекания боксито-содоизвестняковой пульпы:

1 - мешалка; 2 - скруббер; 3 - электрофильтры; 4 - циклоны; 5 - пульповая форсунка; 6 - печь; 7 - холодильник; 8 - бункер; 9 - грохот; 10 - дробилка

через форсунку 5 подается в трубчатую вращающуюся печь 6, где спекается. Полученный спек из печи пересыпается в барабанный холодильник 4, охлаждается в нем и транспортером подается па дробление. Дробилка спека 10 работает в замкнутом цикле с грохотом 9.

Газы, выходящие из печи, уносят значительное количество шихты в виде пыли. Улавливание этой пыли происходит в системе пылеулавливающих устройств. На рис. 1 показана установка для пылеулавливания, состоящая из циклонов, электрофильтров и мокрых скрубберов. Пыль, уловленная в циклонах и электрофильтрах, а также оседающая в холодной головке печи, возвращается в печь спекания. Пыль, уловленная в скрубберах, в виде пульпы возвращается на приготовление шихты для спекания.

2 Устройство и работа печи спекания

Для спекания боксито-содо-известняковой шихты применяют трубчатые вращающиеся печи длиной 50-70 м, аналогичные по конструкции печам кальцинации. Футеруются печи обычно шамотом, для футеровки высокотемпературного участка (зоны спекания) целесообразно применять более стойкий огнеупорный материал - хромомагнезит. Шихта подается в печь через специальную пульповую форсунку под давлением 0,1-0,25 МПа, создаваемым поршневым насосом или группой последовательно соединенных центробежных насосов. Выходя из форсунки, пульпа образует факел длиной не менее 10 м; следовательно, пульпа сушится во взвешенном состоянии.

Для предотвращения образования в печи настылей, вызываемого оседанием части шихты в зоне сушки, служит отбойное устройство. Оно состоит из тяжелой металлической болванки, которая цепью кренится к холодной головке печи. Перекатываясь при вращении печи, отбойное устройство сбивает образующиеся настыли. Чтобы предохранить футеровку печи от разрушения отгонным устройством, к корпусу барабана печи и зоне сушки приварены стальные кольца, несколько выступающие над футеровкой.

В качестве топлива для печей спекания используют угольную пыль, мазут или природный газ. Основное требование к топливу - низкое содержание серы.

Угольная пыль из централизованной пылеугольной установки или индивидуальной углепомольной мельницы пневмотранспортом подается в бункер, расположенный возле печи. Из бункера угольная пыль тисковым питателем подается в горелку, с помощью которой вдувается в печь. Для сжигания мазута обычно применяют двухканальные механические форсунки, для сжигания газообразного топлива - двухканальные горелки. Лучшим топливом для печей спекания следует считать природный газ, так как он не содержит золы и серы, и при его сжигании легко регулировать факел горения.

Выходящие из печи газы содержат пыль, количество которой составляет 40-50 % от количества поступающей в печь шихты. Наиболее крупная пыль оседает в холодной головке печи, из которой элеватором возвращается и загрузочный конец печи. Следующие ступени очистки: от грубой пыли - в циклонах и затем от тонкой пыли - в электрофильтрах. Уловленная пыль возвращается в печь. Часть пыли вводят в печь с горячего ее конца, что позволяет несколько снизить температуру факела и увеличить срок службы футеровки в зоне спекания, а также способствует лучшей теплопередаче между газами и материалом по длине печи. Для транспортирования уловленной пыли применяют шнеки и пневмонасосы.

В некоторых случаях газы подвергаются дополнительной очистке в скрубберах, орошаемых водой. Получаемая в скрубберах пульпа циркулирует до тех пор, пока плотность ее не достигнет 1,25-1,35, после чего направляется на приготовление шихты.

Барабанные холодильники. Спек охлаждается в барабанных холодильниках, аналогичных по конструкции рассмотренным выше холодильникам для охлаждения глинозема. Температура выходящего из холодильника спека не должна превышать 80-130 ?С.

В барабанных холодильниках осуществлено комбинированное (воздушно-водяное) охлаждение спека, т.е. одновременно с орошением наружной поверхности водой через холодильник просасывается воздух. Скорость воздуха в сечении холодильника 0,5-1 м/с, расход поды па орошение барабана 6-10 м³ на 1 т спека.

Подогретый в холодильнике до 300-400 ?С воздух подается о печь спекания, где используется для сжигания топлива.

Механическая пульповая форсунка служит для подачи шихты в печь. Шихта в виде пульпы под давлением поступает в форсунку по шлангу, проходит тангенциально и распылитель, где приобретает вращательное движение, и выходит из форсунки через отверстие ниппеля, образуя факел. Теплообмен между газами с пульпой и сушка пульпы происходят во взвешенном состоянии. Для интенсификации теплообмена необходимы тонкое распыление пульпы и длинный факел, заполняющий все сечение печи.

Охлажденный спек дробят до крупности 6-8 мм. Для дробления спека получили применение короткоконусные дробилки, работающие в замкнутом или открытом цикле с грохотами.

3 Физико-химические процессы, происходящие в печи спекания

Трубчатая вращающаяся печь спекания работает по принципу противотока, т.е. подаваемая в печь шихта движется навстречу горячим топочным газам, испытывая при этом сложные физико-химические изменения. Прежде всего, из нее удаляется гигроскопическая и химически связанная вода, а также разлагается известняк. Затем происходят химические взаимодействия между отдельными компонентами шихты. При температуре порядка 700 ?С глинозем и оксид железа шихты начинают взаимодействовать с содой, образуя алюминат и феррит натрия. При пониженных температурах преобладает образование феррита натрия, по с повышением температуры до 900 °С количество образующегося алюмината натрия быстро увеличивается за счет прямого вытеснения оксида железа из феррита оксидом алюминия.

При температуре около 800 °С в результате взаимодействия соды с кремнеземом образуется некоторое количество силиката натрия, который с дальнейшим повышением температуры взаимодействует с алюминатом натрия, образуя натриевый алюмосиликат. В присутствии извести большая часть Na₂O•Al₂O₃•SiO₂ разлагается по реакции

Na₂O•Al₂O₃•2SiO₂+4CaO=Na₂О.Al₂O₃+(CaO•SiO₂) (1).

При температурах выше 1100°С идет реакция между оксидом кальция и кремнеземом с образованием двухкальциевого силиката, в который и переходит большая часть кремнезема.

Одновременно в зоне высоких температур расплавляются легкоплавкие компоненты шихты (в основном эвтектика: двухкальциевый силикат - феррит натрия) и образуется спек.

В зависимости от температуры газового потока и тех физико-химических превращений, которые испытывает шихта при спекании, печь по длине можно разделить на четыре температурные зоны: обезвоживания, кальцинации, спекания и охлаждения.

На рис. 2 приведен примерный график изменения температуры газов и шихты по зонам. В первой зоне (температура шихты 50-300 °С) из шихты удаляется влага, во второй (300-900 °С) - разлагается известняк и начинаются реакции между отдельными компонентами шихты. В третьей зоне температура газового потока достигает 1400-1600 °С, а температура материала 1150-1250 °С.

Рисунок 2 - График изменения температуры газов (1) и шихты (2) по длине печи спекания

В этой зоне заканчиваются необходимые реакции и образуется спек. В четвертой зоне, расположенной в нижней части барабана печи перед огневым факелом, температура спека снижается до 1000-1100°С. Следует отметить, что протяженность зон не является постоянной для данной печи и зависит от условий теплопередачи.

В зоне спекания футеровка печи должна быть покрыта слоем гарниссажа из застывшей шихты толщиной 10-20 см, который защищает футеровку от износа и воздействия высокой температуры. Однако иногда в зоне спекания вследствие преждевременного оплавления шихты наблюдается образование настылей и колец, уменьшающих свободное сечение печи и нарушающих ее работу. При нормальном ходе процесса некоторое количество жидкой фазы образуется в зоне высоких температур после того, как в шихте значительная часть химических превращений уже прошла. При преждевременном же расплавлении в зону высоких температур поступает недостаточно прореагировавшая шихта со значительным количеством жидкой фазы. Здесь в результате образования новых тугоплавких соединений жидкая фаза застывает в виде прочных настылей и колец.

Основными факторами, определяющими образование настылей и колец, являются состав шихты и температурный режим процесса.

Каждый вид шихты характеризуется определенным интервалом температур спекообразования. Чем больше величина этого интервала, тем меньше вероятность образования в печи настылей. Малыми интервалами температур спекообразования характеризуются шихты с повышенным содержанием оксида железа. Поэтому даже небольшие колебания температурного режима при спекании такой шихты могут привести к быстрому образованию настылей и колец. Наряду с колебаниями температурного режима печи образованию настылей способствуют колебания состава шихты, неравномерное питание печи шихтой, присутствие в шихте сернистых соединении.

Сера поступает в печь с топливом (угольной пылью, мазутом), а также с бокситом. При спекании сера частично переходит в сульфат натрия Na₂CO₃, низкая температура плавления которого (884 ?С) может вызвать образованно настылей, особенно при повышении содержания сульфата в шихте.

4 Возможные неполадки печи спекания

В зоне спекания футеровка печи должна быть покрыта слоем гарниссажа из застывшей шихты толщиной 10-20 см, который защищает футеровку от износа и воздействия высокой температуры. Однако иногда в зоне спекания вследствие преждевременного оплавления шихты наблюдается образование настылей и колец, уменьшающих свободное сечение печи и нарушающих ее работу. При нормальном ходе процесса некоторое количество жидкой фазы образуется в зоне высоких температур после того, как в шихте значительная часть химических превращений уже прошла. При преждевременном же расплавлении в зону высоких температур поступает недостаточно прореагировавшая шихта со значительным количеством жидкой фазы. Здесь в результате образования новых тугоплавких соединений жидкая фаза застывает в виде прочных настылей и колец.

Основными факторами, определяющими образование настылей и колец, являются состав шихты и температурный режим процесса.

Каждый вид шихты характеризуется определенным интервалом температур спекообразования. Чем больше величина этого интервала, тем меньше вероятность образования в печи настылей. Малыми интервалами температур спекообразования характеризуются шихты с повышенным содержанием оксида железа. Поэтому даже небольшие колебания температурного режима при спекании такой шихты могут привести к быстрому образованию настылей и колец. Наряду с колебаниями температурного режима печи образованию настылей способствуют колебания состава шихты, неравномерное питание печи шихтой, присутствие в шихте сернистых соединении.

Сера поступает в печь с топливом (угольной пылью, мазутом), а также с бокситом. При спекании сера частично переходит в сульфат натрия Na₂CO₃, низкая температура плавления которого (884 ?С) может вызвать образованно настылей, особенно при повышении содержания сульфата в шихте.

Для обеспечения нормальной работы печей спекания и получения спека высокого качества обслуживающий персонал должен поддерживать определенный технологический режим. Температура отходящих из печи газов в зависимости от длины печи должна быть не выше 300-350 °С и не ниже 180-200 ?С, так как понижение температуры газов в системе пылеочистки ниже точки росы выводит электрофильтры из строя. В отходящих газах должны отсутствовать СО и Н₂: наличие их указывает на неполное сгорание топлива. Материал в печи должен перемещаться ровным слоем, не образуя настылей и колец. Хорошего качества спек, выходящий из печи, имеет вид слегка оплавленных пористых кусков вишневого цвета. При пониженной температуре в зоне спекания образуется недопек, имеющий темно-вишневый цвет; при слишком высокой температуре получается светлый плав.

5 Назначение кальцинации

Цель кальцинации - обезвоживание гидроксида алюминия и получение из него практически негигроскопичного глинозема. При получении металлургического глинозема это достигается нагреванием гидроксида до 1150-1250 °С. Под действием высокой температуры гидроксид алюминия испытывает следующие превращения. При 110-120 °С из гидроксида начинается удаление внешней влаги, при 200-250 °С гиббсит теряет две молекулы кристаллизационной воды и превращается в бемит; при температуре около 500 °С бемит превращается в безводный г-Al₂O₃ и при температуре выше 850 °С происходит превращение г-Al₂O₃ в практически негигроскопичный б-Al₂O₃. Все эти превращения идут с поглощением значительного количества тепла (эндотермический процесс), кроме

превращения г-Al₂O₃ в б-Al₂O₃ (экзотермический процесс). Основное количество тепла затрачивается при нагревании материала до 500-600 °С, когда происходит разложение гиббсита и испарение выделяющейся влаги.

Скорость фазовых превращений гидроксида алюминия возрастает в присутствии фтористых соединении; одновременно снижается температура этих превращений. Поэтому добавка к гидроксиду алюминия небольших количеств соединений фтора позволяет увеличить производительность печей кальцинации и снизить расход топлива. Глинозем, полученный в присутствии фтора, имеет шероховатую поверхность, большую плотность и меньше пылит при транспортировании и загрузке в ванны. Однако такой глинозем медленнее растворяется в электролите и весьма абразивен, что затрудняет его пневмотранспортирование.

Чистота глинозема практически определяется чистотой исходного гидрооксида; лишь очень немного примесей SiO₂ и Fe₂O₃ попадает в глинозем за счет истирания футеровки печей.

Крупность глинозема определяется размерами частиц исходного гидроксида алюминия и условиями его нагрева при кальцинации.

При обжиге до 1200 °С глинозем в основном сохраняет форму и размеры исходных агрегатов гидроксида. Обжиг при более высокой температуре приводит к разрушению части агрегатов н некоторому измельчению глинозема. Наблюдается также некоторое измельчение гидроксида алюминия при его дегидратации, в основном в интервале температур 200-400 °С. Это измельчение тем сильнее, чем выше скорость нагрева гидроксида.

Фазовый состав глинозема зависит от температуры и продолжительности обжига. С повышением температуры и продолжительности кальцинации содержание б-Al₂O₃ в глиноземе возрастает.

Металлургический глинозем, получаемый на отечественных заводах, содержит 30-50 % б-Al₂O₃; остальное г-Al₂O₃, а иногда в небольшом количестве и бемит.

6 Устройство и работа печи кальцинации

Трубчатые вpaщaющиеся печи. На отечественных заводах для кальцинации глинозема установлены вращающиеся печи длиной 35-110 м и диаметром 2,5-4,5 м. Печь представляет собой стальной барабан (рис. 3), футерованный изнутри огнеупорным кирпичом и имеющий уширенную зону для увеличения времени пребывания глинозема в зоне высоких температур. Уклон барабана к горизонту составляет 2-2,5 %. На корпусе печи укреплены бандажи (стальные обточенные кольца), которыми он опирается на

Рисунок 3 - Печь кальцинации:

1 - барабан печи; 2 - зубчатый венец; 3 - бандажи; 4 - загрузочная головка; 5 - опорные ролики; 6 - фундамент; 7 - топливная головка

Размещено на Allbest.ru

опорные ролики. Вал каждого ролика установлен в подшипниках, укрепленных в стальной раме, которая прочно связана с массивным железобетонным фундаментом (опорой печи). Печь приводится во вращение от электродвигателя через редуктор, шестерню и зубчатый венец, насаженный на корпус печного барабана. Скорость вращения барабана 1-2 об/мин. Кроме главного привода, печь имеет вспомогательный, который применяется для поворачивания печи во время монтажных, ремонтных и аварийных работ.

Для контроля положения корпуса печи на приводной опоре по обе стороны от бандажа установлены два упорных ролика. Между упорными роликами и бандажом имеется зазор, в пределах которого корпус печи может перемещаться вверх и вниз до упора бандажа в упорный ролик. Осевое усилие печи при этом через упорные ролики воспринимается тарельчатыми пружинами, которые сжимаются. Осевое усилие на упорные ролики может восприниматься также гидросистемой. Упорные ролики в этом случае называют гидроупорами; они снабжены гидроцилиндрами, на которые передается осевое усилие печи. Гидроцилиндры трубопроводами соединены с насосами высокого давления. Рабочей жидкостью в гидросистеме служит масло.

Нижним горячим концом печной барабан входит в топливную головку печи, верхним холодным концом - в загрузочную головку.

Загрузочная головка имеет устройство для загрузки гидроксида и отверстие для выхода топочных газов. Топливная головка изнутри футерована шамотом, спереди она имеет отверстия для форсунок или горелок, а также смотровые и рабочие окна. В нижней части топливной головки расположена течка, через которую прокаленный глинозем пересыпается в холодильник. В качестве топлива для печей кальцинации используют мазут и природный газ. Мазут полается в печь нагретым до 90-110°С под давлением 1,5-2,5 МПа.

Для футеровки печи применяют шамотные и высокоглиноземистые (в зоне высоких температур) огнеупоры. Небольшой участок печного барабана, непосредственно примыкающий к загрузочной головке, не имеет футеровки. Здесь установлены теплообменные устройства в виде металлических полок,

Рисунок 4 - График изменения температуры газов (1) и глинозема (2) по длине печи L: I-IV - зоны печи

которые создают завесу из влажного гидроксида для выходящих из печи газов.

Иногда для увеличения времени пребывания материала в зоне высоких температур футеровка этой зоны выполняется в виде многозаходного винта.

Печь кальцинации работает по принципу противотока. Нагреваемый материал вследствие наклона печного барабана и его вращения движется навстречу горячим топочным газам, которые при этом охлаждаются. Условно в печи различают четыре температурные зоны. На рис. 4 показан график, по которому можно проследить, как изменяется температура газов и глинозема по длине печи.

В зоне сушки (1-я зона) из материала удаляется гигроскопическая влага, в зоне кальцинации (2-я зона) удаляется химически связанная влага, и гидроксид алюминия превращается в безводный г-Al₂O₃. Зона прокалки (3-я зона) находится в области факела горящего топлива, здесь происходит превращение г-Al₂O₃ в б-Al₂O₃.

В зоне охлаждения (4-я зона) температура прокаленного глинозема снижается примерно до 1000 °С: окончательно глинозем охлаждается в холодильнике до 80-100 °С.

Барабанный холодильник - это стальной вращающийся барабан, имеющий наклон 2-5 % в направлении, противоположном наклону печи. Длина его до 40 м, диаметр 2,2-3,6 м, скорость вращения 2-3 об/мин. Холодильник имеет приводной механизм и опорные устройства, сходные с таковыми у печи. Верхний конец барабана холодильника изнутри футерован шамотным кирпичом, остальная часть не футерована.

Глинозем охлаждается в холодильнике воздухом, который подастся с холодного конца холодильника и движется навстречу глинозему. Нагретый воздух поступает в печь кальцинации, где используется для сжигания топлива. Кроме того, для обеспечения нужной степени охлаждения глинозема наружная поверхность барабана с помощью брызгал орошается водой, которая затем собирается в корыто, расположенное под холодильником. Для улучшения теплообмена и нефутерованной части барабана имеются металлические полки. Нижний конец барабана входит в головку с сеткой, которая задерживает куски разрушившейся футеровки печи.

Кальцинация глинозема в кипящем слое. Кальцинация съем глинозема (~0,6 т с 1 м³ печи в сутки), обусловленный низким коэффициентом заполнения печи, который составляет 4-5 % от объема печи; большой пылеунос и необходимость в громоздких газоочистных устройствах.

Весьма эффективно применение для кальцинации глинозема стационарных печей кипящего слоя, обеспечивающих снижение

Рисунок 5 - Схема установки для кальцинации глинозема в циркуляционном кипящем слое:

1 - бункер; 2 - питатель; 3 - сушилка Вентурн; 4 - циклон подогревателя;

5 - подогреватель Вентурн; 6 - печь кипящего слоя;

7 - циклон рециркуляции; 8 -циклон холодильника; 9 - холодильник;

10 - электрофильтр

расхода тепла до 3300-3600 кДж/кг глинозема и повышение термического к. п. д. до 75 %.

На рис. 5 показана схема установки для кальцинации глинозема в циркуляционном кипящем слое. Перед поступлением в печь кипящего слоя гидроксид алюминия проходит две стадии подогрева в сушилке и подогревателе типа “Вентурн”. Для подогрева гидроксида используются топочные газы печи кипящего слоя. После первой стадии подогрева подсушенный гидроксид алюминия отделяется от газов в электрофильтре. Уловленный в электрофильтре гидроксид поступает на вторую стадию подогрева до 350-400°С, после чего отделяется от газов в циклоне и поступает в печь кипящего слоя.

Печь кипящего слоя представляет собой вертикальную шахту, сообщающуюся как в верхней, так и в нижней части с циклоном рециркуляции. В нижней части шахты установлена воздухораспределительная решетка, через которую поступает нагретый воздух для создания кипящего слоя и сжигания топлива. Прокаленный глинозем выносится топочными газами в циклон печи, где отделяется от газов и через гидравлический затвор в значительной своей части возвращается в шахту печи. Топочные газы из циклона поступают в подогреватель Вентурн. Благодаря большой внутренней циркуляции глинозема обеспечивается постоянство температуры в печи.

Кальцинированный глинозем охлаждается сначала в циклоне холодильника кипящего слоя, затем в самом холодильнике. При выгрузке из печи глинозем подхватывается воздухом, поступающим из холодильника, и но газоходу выносится в циклон. Горячий воздух из циклона подается в печь, где используется для сжигания топлива в качестве вторичного, а глинозем разгружается из циклона в холодильник для дальнейшего охлаждения. В холодильнике кипящего слоя часть охлаждающего воздуха поступает в слой глинозема через воздухораспределительную решетку и также используется для сжигания топлива в печи в качестве вторичного.

Другая часть охлаждающего воздуха проходит через погруженные в слой кипящего глинозема змеевики. Эта часть нагретого воздуха используется в печи для сжигания топлива в качестве первичного. Окончательное охлаждение глинозема происходит в последних камерах холодильника с помощью водяных теплообменников.

7 Обслуживание печей кальцинации

При эксплуатации печей кальцинации контролируют и peгистрируют расход топлива, количество поступающего в печь гидроксида алюминия и полученного глинозема, температуру отходящих газов и содержание в них СО₂, О₂, CO+H₂, разрежение в печи и другие показатели технологического режима.

Печной агрегат должен быть оснащен автоматическими устройствами для блокировки печи с холодильником, дымососом и транспортными линиями, для сигнализации об уровне мазута в баках и пыли в бункерах, о прекращении подачи охлаждающей поды, о достижении максимально допустимого нагрева подшипников, о прекращении циркуляции масла в редукторе привода.

Показатели работы печи, прежде всего, зависят от состояния ее теплового режима. Температура горения топлива должна быть максимальной, для чего необходимо обеспечить полное сгорание топлива с избытком воздуха не более 5-10%. Обслуживающий персонал отделения кальцинации должен следить за исправным состоянием механизмов, работой смазочных устройств, охлаждением подшипников, за состоянием футеровки, правильностью расположения факела горения, не допуская соприкосновения с футеровкой и т.д. Прокаленный глинозем контролируют на содержание Na₂O, SiO₂, Fe₂O₃ и б-модификации.

Лучшие условия для получения глинозема с заданными физико-химическими свойствами создаются в печи кипящего слоя, процесс кальцинации в которой может быть полностью автоматизирован. Во вращающейся печи из-за неравномерного нагрева отдельные частицы материала нагреваются до 1300 °С и даже выше, что приводит к пережогу их и переизмельчению. В печи кипящего слоя благодаря длительной выдержке при постоянной температуре материал обжигается равномерно и не переизмельчается.

8 Технические характеристики печей

Коэффициент полезного действия вращающейся печи спекания не превышает 60-65 %, т. е. только примерно ²/₃ тепла, выделяющегося при сгорании топлива, расходуется на физические и химические превращения, а также на испарение влаги шихты; остальное тепло теряется через стенки печи и окружающую среду, с отходящими газами, спеком и оборотной пылью. Удельный расход тепла (на 1 кг опека) при спекании боксито-содо-известняковой шихты составляет 5200-6300 кДж.

Температура отходящих из печи газов в зависимости от длины печи должна быть не выше 300-350 °С и не ниже 180-200 ?С.

Скорость воздуха в сечении холодильника 0,5-1 м/с, расход поды па орошение барабана 6-10 м³ на 1 т спека.

Мазут полается в печь кальцинации нагретым до 90-110°С под давлением 1,5-2,5 МПа.

Весьма эффективно применение для кальцинации глинозема стационарных печей кипящего слоя, обеспечивающих снижение расхода тепла до 3300-3600 кДж/кг глинозема и повышение термического к. п. д. до 75 %.

Основные направления технического прогресса на переделе кальцинации: снижение удельного расхода топлива, повышение производительности печей и получение глинозема с заданными физическими свойствами. На большинстве отечественных заводов для кальцинации глинозема установлены трубчатые вращающиеся печи с барабанными холодильниками, термический к.п.д. которых не превышает 45 %.

Основными мероприятиями но совершенствованию действующих печей кальцинации, которые в значительной степени уже осуществлены, являются: установка циклонных теплообменников для подогрева поступающего в печь гидроксида алюминия и охлаждения глинозема, замена барабанных холодильников холодильниками кипящего слоя, реконструкция газоочистного оборудования и улучшение тягодутьевого режима. Осуществление этих мероприятий позволило снизить удельный расход топлива с 5000-5500 до 4400-4600 кДж на 1 кг глинозема.

На новых заводах для кальцинации глинозема устанавливают печи кипящего слоя, которые обеспечивают дальнейшее снижение расхода топлива и позволяют получать глинозем с заданными физическими свойствами. Для транспортирования глинозема в силосные башни предусматривают установку пневмоподъемников и конвейеров, что позволяет устранить измельчение глинозема, которое имеет место при пневмотранспортировании.

9 Технологическая схема печной нитки кальцинации

На большинстве отечественных заводов кальцинация глинозема осуществляется в трубчатых вращающихся печах, а охлаждение прокаленного глинозема - в барабанных холодильниках. Примерная аппаратурно-технологическая схема кальцинации показана на рис. 6.

Рисунок 6 - Схема кальцинации:

1 - бункер; 2 -смесительный шнек; 3 - печь; 4 - холодильник;

5 - камерный нacоc; 6 - батарейные циклоны; 7- электрофильтр

Промытый гидроксид алюминия из бункера пластинчатым питателем подастся в смеситель, где смешивается с пылью, возвращаемой из газоочистных устройств. Перемешанный с пылью гидроксид по наклонной течке поступает в загрузочную головку трубчатой печи, где прокаливается. Выходящий из печи глинозем охлаждается в холодильнике, после чего камерным насосом транспортируется в бункера готовой продукции. Для улавливания пыли, уносимой из печи топочными газами, установлены мультициклоны и электрофильтры.

Термический к.п.д. рассмотренной нами установки для кальцинации не превышает 45%, что объясняется большими безвозвратными потерями тепла с отходящими из печи газами и прокаленным глиноземом. Расход тепла на кальцинацию высок - составляет 5000-5500 кДж на 1 кг глинозема. С целью снижения расхода топлива и повышения производительности трубчатых печен кальцинации широко применяют циклонные теплообменники и холодильники кипящего слоя. В циклонных теплообменниках поступающий в печь влажный гидроксид алюминия подсушивается теплом отходящих газов. В других теплообменниках, установленных у противоположного конца печи, подогревается поступающий в печь воздух теплом прокаленного глинозема.

Заключение

За время прохождения практики я изучила аппаратурно-технологическую схему участка гидрометаллургического цеха. Прошла вводный инструктаж и изучил инструкцию по охране труда. Ознакомилась с работой всех узлов и углубила свои знания на практике об аппаратурно-технологической схеме участка № 4 гидрометаллургического цеха. Изучила правила технической эксплуатации и техническую характеристику аппаратуры цеха.

Список используемой литературы

1 Еремин Н.И. Процессы и аппараты глиноземного производства. - М.: Металлургия, 1980. - 360 с.

2 Беляев И.И. Контроль и автоматизация производства глинозема и алюминия. - М.: Металлургия, 1967. - 206 с.

3 Коржова Р.В. Сырьевая база и обогащение руд. - М.: Металлургия, 2001. - 193 с.

Размещено на Allbest.ru