Особенность реконструкции цеха спекания

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Технологическая часть

1.1 Обоснование места строительства Ачинского глиноземного комбината

Ачинский глиноземный комбинат был построен в 1970 году. Генеральный проектировщик комбината - институт ВАМИ. Фактическая мощность комбината определяется степенью освоения глиноземного производства. Выбор и обоснование района строительства ведется на основании технико-экономической оценки месторождения, которая учитывает следующие показатели:

- процентное содержание глинозема в руде;

-большая или меньшая сложность способа извлечения ценных компонентов из этих руд;

- условия залегания руды;

- географические условия района;

- характер и содержание, кроме ценных, других минералов в руде;

- доступность источников топлива, воды и энергии;

- транспортные возможности и другие.

Глиноземный комбинат проектировался на базе Кия-Шалтырского нефелинового месторождения. При комплексной переработке нефелина на глинозем, соду, поташ, галлий и цемент необходимо еще, кроме руды, большое количество известняка. Площадка глиноземного комбината находится на расстоянии шести километров на юго-запад от города Ачинска, и расположена в долине реки Чулым на ее террасе между селом Мазуль и бывшим Марганцевым рудником. Участок, на котором расположен комбинат, характеризуется спокойным рельефом местности. Климат района резко континентальный с явно выраженными временами года. Преобладающими ветрами являются западные и юго-западные. Река Чулым служит источником промышленного водоснабжения комбината. Ачинск - крупный железнодорожный узел Транссибирской магистрали, что позволяет обеспечивать комбинат сырьем и реализовывать продукцию потребителям.

Сырьем для получения глинозема на комбинате служит нефелиновая руда Кия-Шалтырского месторождения, расположенного в двухстах сорока километрах от площадки комбината, добыча которого осуществляется открытым способом. К месту переработки руда доставляется железнодорожным транспортом. Известняк Мазульского месторождения, расположенного в четырех километрах от площадки комбината, также добывается открытым способом и доставляется на комбинат автомобильным транспортом. Мазут для печей доставляют железнодорожным транспортом в цистернах с Ачинского нефтеперерабатывающего завода. Обеспечение завода электроэнергией осуществляется от Назаровской ГРЭС и Ачинской ТЭЦ, которые включены в единую энергосистему Сибири.

Целесообразность строительства комбината по производству глинозема в районе города Ачинска была обусловлена рядом факторов. Город Ачинск является узловой станцией имеющей железные дороги, связывающие районы расположения сырья и топлива, обеспечивающие вывоз продукции комбината потребителям. Город расположен недалеко от сырьевой базы Кия-Шалтырского месторождения нефелиновых руд и Мазульского месторождения известняковых руд, а также располагает рабочими ресурсами и рабочей силой. Развитие производства глинозема и алюминия в Красноярском крае диктуется благоприятными экономическими условиями. [1]

1.2 Выбор и обоснование технологической схемы

Глинозем получают в промышленности различными способами в зависимости от состава и свойств исходного сырья. Эти способы можно подразделить на щелочные, кислотные и комбинированные кислотно-щелочные.

При кислотных способах алюминиевую руду обрабатывают раствором минеральных солей (H2SO4, HCl, HNO3), в результате чего содержащийся в ней глинозем превращается в соответствующую алюминиевую соль этой кислоты и др. (Al2SO4)3, AlCl3, при разложении растворов этой соли в осадок выпадает гидроксид алюминия, прокаливая который получают безводный глинозем.

При кислотных способах в результате выщелачивания алюминиевых руд всегда в большей или меньшей степени растворяются оксиды железа и титана, кремнезем с кислотами почти не реагирует и практически может быть полностью отделен от раствора алюминиевой соли механическим путем. Поведение же солей железа в кислотных растворах чрезвычайно близко к поведению солей алюминия. Полная очистка растворов алюминиевых солей в этом случае трудная операция, поэтому для переработки кислотными способами применимы руды с низким содержанием железа, содержание же кремнезема в них не играет существенной роли.

В настоящее время кислотные способы для производства металлургического глинозема с промышленными целями почти не применяются. Это объясняется особенностями самих кислотных способов:

Полная очистка глинозема от примесей железа представляет здесь значительную сложность;

Аппаратура должна быть кислотно-упорной, а следовательно, более дорогой, нежели железная в щелочных способах;

Регенерация кислот связана с большими затруднениями и потерями, тогда как щелочи сравнительно легко и с достаточной полнотой могут быть возвращены в процесс.

В современной алюминиевой промышленности для производства глинозема наиболее широкое применение получили щелочные способы, которые заключаются в обработке руды (NaOH, Na2CO3) щелочью для связывания глинозема в алюминат натрия, растворимый в воде. Раствор алюмината натрия затем отделяют от осадка, так называемого красного шлама, состоящего в основном из оксидов и гидроксидов железа, кремния и титана, а затем разлагают с выделением в осадок чистого гидроксида алюминия. Щелочной раствор вновь возвращают в процесс. Гидроксид алюминия после отмывки от маточного (щелочного) раствора прокаливают при высокой температуре для полного удаления воды и превращения гидроксида в сухой и достаточно негигроскопичный оксид алюминия годный для получения металлического алюминия.

В щелочных способах очистка глинозема от примесей железа и титана достаточно проста, так как их оксиды практически не растворимы в щелочных средах и легко удаляются с твердым остатком.

Кремнезем, напротив, легко реагирует со щелочами и при значительном содержании его в руде при щелочных способах производства глинозема необходимы специальные приемы, позволяющие получить глинозем требуемого качества. Поэтому для щелочных способов желательно иметь руду с достаточно низким содержанием кремнезема.

Комбинированные кислотно-щелочные способы включают себя две ветви - кислотную и щелочную. В щелочной ветви получают «сырой» оксид алюминия, то есть глинозем, загрязненный примесями. «Сырой» оксид перерабатывают на чистый глинозем щелочным способом, либо черезвыщелачиваниеNaOH. Этот способ получения глинозема характеризуется следующими недостатками:

1) необходимость применения кислотостойкой аппаратуры, стоимость которой в среднем в 1,5ч2 раза выше аппаратуры из обычной стали;

2) трудность отделения и промывки кремнеземистого шлака.

Превратить глинозем, содержащийся в руде, в алюминат натрия можно различными способами: либо мокрым или гидрохимическим способом (способ Байера), либо сухими способами. В первом случае первоначальную обработку (выщелачивание) осуществляют раствором едкой щелочи, во втором случае, руду с солями щелочных и щелочноземельных металлов с начало спекают во вращающихся печах или плавят в электрических, либо же в доменных печах для получения алюмината в твердом виде. Затем этот алюминат выщелачивают водой или раствором соды для получения водного раствора алюмината натрия, который подвергают разложению углекислотой, получая гидроксид алюминия. [2]

Гидрохимическим способом (способ Байера) можно перерабатывать только высококачественные бокситы с кремневым модулем больше 7 (Si?7), так как в России запасы высококачественных бокситов ограничены, отечественная промышленность освоила комплексную переработку нефелиновых руд способом спекания.

Способ спекания нефелина с известняком включает в себя:

1) производство глинозема с получением в качестве побочных продуктов содопоташного раствора и нефелинового шлама;

2) производство соды и поташа из содопоташного раствора;

3) производство цемента из нефелинового шлама.

В связи с этим выбираем данный способ, так как он экономически целесообразен.[3]

1.3 Обеспечение комбината сырьем и энергетическими ресурсами

Сырьем для получения глинозема служит нефелиновая руда Кия-Шалтырского месторождения, расположенного в Тисульском районе Кемеровской области.

Нефелиновая руда - плотная (2,67 т/м3) горная порода магматического происхождения темно-серого цвета, содержащая в основном составе нефелин- (Na, K)2OAl2O32SiO2, пироксены (авгит, титаноавгит, диопсид), вторичные минералы нефелина (канкренит, содалит, натролит, анальцим), щелочные полевые шпаты и др.

Колебания минералогического состава руды, поступающей в глиноземное производство, незначительны, химический состав изменяется в следующих пределах:

КомпонентСодержание в процентах

Al2O3 25,527,5

SiO2 39-41

Fe2O34-6

CaO7-9

Na2O 10-11,5

K2O2,5-3,0

MgO1,0-2,5

SO3 0,1-0,5

Cl0,1-0,3

Насыпной вес руды, т/м31,71,9

Качество нефелиновой руды регламентируется СТП СМК 09.01.[4]

У нефелина наблюдается стеклянный или жирный блеск; излом - раковистый, твердость - 5,5 ч 6,0; плотность - 2,6; черта - белая; спайность несовершенная - по 0001 и 1010. Нефелин обычно светлоокрашен или бесцветен, хотя встречаются розовые, бурые и зеленые разности. Температура плавления чистого нефелина равна 1526°С, присутствие примесей значительно ее понижает. Энтропия нефелина S291,16=29,1, теплоемкость Ср =118,62 кДж/моль. Нефелин одни исследователи рассматривают как соединение постоянного состава, другие - как изоморфную смесь двух, трех и даже четырех минералов, а большинство считают нефелин твердым раствором оксида кремния в алюмосиликате щелочных металлов.

Нефелин характеризуется наличием четырех модификаций. Выше 1248 °С наблюдается устойчивая кубическая модификация, которую называют также б-карнегиитом (б•Na2O•Al2O3•2SiO2), ниже этой температуры - обычная гексагональная форма (в•Na2O•Al2O3•2SiO2). При быстром охлаждении перегретого расплава нефелина при температуре 690°С получена триклиническая модификация, иногда называемая в-карнегиитом. При 227°С наблюдается еще одно превращение, которое сопровождается изменением двупреломления, что свидетельствует об образовании четвертой формы, превращение которой в более высокотемпературную форму идет при 658°С. Нефелин принадлежит к числу легко выветривающихся минералов, способных легко гидролизоваться и создавать растворы с высоким значением рН, что облегчает образование новых комплексов. [5]

Известняк Мазульского месторождения применяется как вспомогательное сырье при комплексной переработке нефелиновой руды в глиноземном производстве.

Известняк - горная порода осадочного происхождения, микрозернистой кристаллической структуры, серого и темно-серого цвета (встречается и белого цвета). Основной минерал известняка - кальцит (СаСО3). Кроме кальцита в известняке присутствуют другие минералы (альфа-кварц, каолинит, мусковит, полевые шпаты, доломит и др.) в переменных количественных соотношениях.

Химический состав известняка, используемого в производстве глинозема, изменяется в следующих пределах:

КомпонентСодержание в процентах

Al2O3 0,1-1,0

SiO2 1,0-2,5

Fe2O30,1-1,0

CaO 50-55

MgO0,4-1,0

SO30,1-1,0

Объемный вес известняка, т/м32,7

Насыпной вес известняка, т/м31,6 1,7

Качество известняка регламентируется СТП СМК 09.02. [4]

Известняки Мазульского месторождения представляют собой сложное по строению тело. Дайковые породы, некондиционные известняки и брекчии так же, как и карстовые глины, образуют сложные причудливой формы тела, весьма изменчивые по размерам.

Известняки с содержанием оксида кальция больше 53,0%, оксида магния меньше 1,0 %, кремнезема меньше 2,0% отнесены к первому сорту, используемому в глиноземном производстве; известняки с содержанием оксида кальция больше 52,0 %, оксида магния меньше 1,5 %, кремнезема меньше 3,0% отнесены ко второму сорту, применяемому в производстве цемента.

В пробах известняков содержание оксида кальция, кремнезема и оксида магния находится в корреляционной зависимости между собой, отмечается обратная связь SiO2 - CaO: с увеличением содержания кремнезёма уменьшается содержание оксида кальция и наоборот. Между SiO2 - MgO в интервале содержаний кремнезема 0ч1,5 % существует прямая зависимость между компонентами: с изменением содержания одного из них в том же направлении изменяется содержание другого. В пробах с содержанием кремнезема выше 1,5% зависимость между компонентами теряется полностью. [5]

В качестве технологического топлива на ОАО «РУСАЛ-Ачинск» применяется малосернистый мазут (серы не более 1%). Доставляется мазут железнодорожным транспортом с Ачинского нефтеперерабатывающего завода, в цистернах. Мазут представляет собой смесь углеводородов с теплотой сгорания (3800041000) кДж/кг (91009900 ккал/кг). Основными горючими составляющими топлива являются углерод и водород, конечными продуктами сжигания - углекислый газ и водяной пар.

Также, в качестве топлива используется каменный уголь. Это угли Канско-Ачинского, Минусинского и Кузнецкого бассейнов. В Канско-Ачинском бассейне находятся месторождение бурых углей, такие как Назаровское, Бородинское, Козульское, Берёзовское. В Минусинском бассейне - Черногорское месторождение. А Кузнецкий бассейн, располагает большими запасами углей различных марок - от бурых до антрацита. Угли этого бассейна характеризуются высоким качеством и низкой себестоимостью добычи, что обеспечивает экономическую эффективность их использования. Угли всех марок - от бурых до антрацитов, содержат серы от 0,3 до 0,65%, золы от 4 до 20%, влаги от 4,7 до 21% [6].

В настоящее время, на ОАО «РУСАЛ-Ачинск» используется в качестве топлива для печей спекания кузнецкий уголь Красногорского месторождения. Обеспечение комбината электроэнергией осуществляется от собственной ТЭЦ и от системы Красэнерго через ЛЭП - 110 кВт. Снабжение водой осуществляется от реки Чулым [7].

1.4 Аппаратурно-технологическая схема ОАО «РУСАЛ Ачинск»

Сырьевойцех

Отделение подготовки руды и известняка

Производство глинозема начинается с дробления нефелиновой руды на дробильно-шихтовочном участке (ДШУ) КШНР. Нефелиновая руда доставляется на ДШУ из карьера автомашинами БеЛАЗ, выгружается в приемный бункер конусной дробилки крупного дробления ККД 1500/180, где измельчается до максимального размера куска 300 мм. Из дробилки измельченная руда подается на пластинчатый питатель, которым перегружается на конвейер. Далее нефелиновая руда через течку пересыпа подается на реверсивный конвейер. Нефелиновая руда подается на склады руды № 1и № 2, емкостью по 35 000 т. каждый. Конвейерами нефелиновая руда транспортируется в бункер погрузочного узла. Из бункера руда лотковым перегружателем подается непосредственно в железнодорожные вагоны.

Нефелиновая руда после крупного дробления доставляется на ОАО «РУСАЛ Ачинск» в железнодорожных полувагонах маршрутами. Каждый маршрут считается партией.

Для усреднения нефелиновой руды отгрузка производится из двух складов одновременно.

Нефелиновая руда отгружается насыпью в открытые полувагоны.

Разгрузка прибывающих вагонов производится на стационарных вагоноопрокидывателях. Нефелиновая руда с вагоноопрокидывателей поступает в приемный бункер и далее транспортируется в ОПР. Аппаратурно-технологическая схема ОПР выполнена в ниточном исполнении и состоит из трех технологических ниток, которые могут работать одновременно или отдельно каждая. После среднего и мелкого дробления, дробленая руда через склад усреднения или напрямую системой ленточных конвейеров подается в приемные бункера отделения приготовления шихты глиноземного производства.

Известняк с Мазульского рудника автотранспортом подается в отделение дробления известняка, состоящего из приемного устройства, корпуса крупного и среднего дробления, корпуса мелкого дробления, склада усреднения дробленого известняка. Дробленый известняк системой ленточных конвейеров подается в приемные бункера отделения приготовления шихты глиноземного производства.[ТИ]

Отделение приготовления шихты сырьевого цеха

Отделение приготовления шихты предназначено для приготовления шихты с заданными характеристиками.

Состав шихты характеризуют:

известняковый модуль - молярное отношение суммы оксида кальция к диоксиду кремния (Мизв = 1,07(СаО/SiO2) = 2,04 0,02 ед.);

щелочной модуль - молярное отношение суммы оксидов натрия и калия в пересчете на Na2O к оксиду алюминия (Мщел=1,645(Na2O+0,656K2O)/ Al2O3 = 1,12 0,02 ед.);

крупность помола, содержание фракции +0,08 мм, не более 8,2 - 8,6%;

влажность (W) =29,5 -31,5%;

постоянство состава.

Существует четыре стадии приготовления шихты:

-I стадия - размол нефелиновой руды с добавлением оборотного раствора, мельницы № 15-22;

-II стадия - домол нефелиновой пульпы, мельницы № 11-14;

-III стадия - размол известняка совместно с нефелиновой пульпой, мельницы № 1-8.

-IV стадия - домол нефелиновой шихты, известняка, мельницы № 9-10, 23-28, 31- 35.

Нефелиновая руда поступает из отделения подготовки руды через систему ленточных конвейеров и сбрасывающей тележкой загружается в бункера, из которых через весоизмеритель подается в рудные мельницы. Туда же из коррекционного бассейна № 8 подается оборотный содовый раствор необходимой концентрации полученный путем смешения крепких и слабых растворов. Концентрация оборотного раствора задается из расчета получения в готовой шихте заданного щелочного модуля и влажности.

Нефелиновая пульпа после мельниц первой стадии поступает в мешалки (4,5 х 4,5) м, затем перекачивается в сборную мешалку (7,5 х 9) м из которой подается на вторую стадию домола нефелиновой пульпы. Нефелиновая пульпа после мельниц второй стадии собирается в сборной мешалке (7,5 х 9) м и затем распределяется по известняковым мельницам.

Известняк из отделения дробленияизвестняка через систему ленточных конвейеров и сбрасывающую тележку загружается в бункера, затем через весоизмерители подается в известняковые мельницы, где происходит размол известняка совместно с нефелиновой пульпой и оборотным раствором.

Нефелино-известняково-содовая пульпа черезпромежуточные мешалки (4,5 х 4,5) м собирается в сборную мешалку диаметром 7,5 м, высотой 9 м и затем распределяется по до-мольным мельницам четвертой стадии.После домольных мельниц четвертой стадии раз-мола через промежуточные мешалки (4,5 х 4,5) м шихта собирается в сборную мешалку (7,5 х 9) м и насосами типа ГР-800/71 или NВВ-200 перекачивается в схемы проточного усреднения шихты в коррекционных бассейнах. Из схем проточного усреднения шихта перекачивается в расходные бассейны, откуда насосами подается на печи спекания № 1-10 и № 11-12. Избыток шихты по кольцевым трубопроводам возвращается в расходные бассейны.

При приготовлении шихты для печей спекания стандартные значения модулей шихты периодически корректируются с учетом изменения состава сырья и зольности топлива для получения максимального извлечения полезных компонентов из спека.

Блок каустификации отделения приготовления шихты

Назначение блока каустификации - обжиг известняка, получение известкового молока и каустического раствора. Блок каустификации включает в себя две печи обжига известняка и узел каустификации.

Обжиг известняка осуществляется в трубных вращающихся печах при температуре (900-1100) °С. В качестве топлива используется мазут. Реакция обжига:

СaCO3 > СaO + CO2)

Известковое молоко получают гашением извести подшламовой или промышленной оборотной водой последовательно в аппаратах «Микка» и цепных мешалках:

CaO + H2O = Ca(OH)2(

Из цепных мешалок известковое молоко откачивается в цех гидрохимии.

Каустический раствор получается гашением извести карбонатным раствором в аппаратах «Микка» и цепных мешалках (каустицерах):

Ca(OH)2+ Na2CO3 = 2NaOH+CaCO3

Пульпа из последнего каустицера направляется на двухъярусный сгуститель на осветление. Слив сгустителя - осветленный каустический раствор сливается в бак, затем подается на контрольную фильтрацию на фильтр ЛВАЖ-125.

Отфильтрованный каустический раствор откачивается в цех кальцинированной соды. Большая часть каустического раствора (60 %) используется для нейтрализации бикарбоната натрия содового раствора, поступившего из цеха гидрохимии. Оставшаяся часть упаривается и откачивается в цех гидрохимии, где используется для химчистки баковой аппаратуры.

Пески сгустителя, измельченная в мельницах крупка недопала с классификаторов и аппаратов «Микка», пульпа пыли газоочистки печей обжига репульпируются карбонатным раствором и направляются на осветление в сгуститель-промыватель. Осветленный карбонатный раствор с содержанием каустической щелочи 20 - 25 г/дм3 поступает в бак, из которого насосами подается на приготовление каустического раствора в аппарат «Микка». Пески сгустителя-промывателя объединяются с производственными стоками в сборной мешалке, из которой насосом откачивают в коррекционный бассейн КБ-1.

Цех спекания

Цех спекания предназначен для спекания шихты во вращающихся печах с целью:

? перевода нерастворимого оксида алюминия, содержащегося в нефелиновой руде, в легкорастворимые соединения - алюминаты натрия и калия;

? связывания диоксида кремния в трудно растворимое соединение - двухкальциевый силикат.

Цех выщелачивания

Назначение процесса выщелачивания заключается в максимально возможном переводе в раствор из спека оксида алюминия, оксидов натрия и калия и отделении раствора от белитового шлама.

Алюминат натрия и калия при выщелачивании с избытком щелочи переходит в раствор.

Na2OAl2O3 +H2O > Na2ОAl2 O3 + Н2О

спёк раствор

Двухкальциевый силикат в алюминатных растворах медленно разлагается.

3(2CaOSiO2)+2(Na2ОAl2O3)+2NaOH + 11H2O > 2(3CaO Al2O3 6H2O) + 3(Na2О SiO2)

2(Na2OSiO2)+Na2OAl2O3+4H2O=Na2OAl2O32SiO22H2O+4NaOH

В зависимости от качества спека, степени его измельчения, продолжительности и температуры выщелачивания меняется степень прохождения реакций.

Образующиеся трёхкальциевый гидроалюминат и гидроалюмосиликат натрия являются источниками вторичных потерь оксида алюминия при выщелачивании.

Отделение выщелачивания - проточное

Проточное выщелачивание спека проводится в две стадии:

Первая стадия - в трубчатых выщелачивателях;

Вторая стадия - в стержневых мельницах с последующей промывкой шлама в вертикальных аппаратах и в системе сгустителей.

Спек из силоса емкостью 6000 т. ленточным конвейером, через весоизмеритель и течку подается за первый виток спирали в нижнем конце трубчатого выщелачивателя и спиралью за счет вращения выщелачивателя перемещается в верхний разгрузочный конец аппарата. Трубчатый выщелачиватель установлен с уклоном, оснащен внутренней трёхзаходной спиралью, предназначенной для транспортировки спёка. Выщелачивание осуществляется оборотным раствором по принципу противотока.

Со стороны разгрузочной части в трубчатый аппарат подают оборотный раствор (смесь содощелочного раствора и промводы сгустителей), который за счет наклона аппарата движется навстречу спеку, обогащается растворенными алюминатами натрия, калия и сливается из аппарата. Пребывание спека (шлама) в аппарате примерно 30 мин. Для улучшения контакта раствора и шлама в спиралях вырезаны отверстия.

Спек, прошедший трубчатый аппарат, разгружается в стержневую мельницу и доизмельчается для повышения степени извлечения.

Крепкий алюминатный раствор (слив трубчатых аппаратов) сливается в конический сборник, откуда насосами откачивается на гидроциклоны диаметром до 350 мм для отделения твердой фазы от раствора. Осветленный крепкий алюминатный раствор после гидроциклонов перекачивается в приемные мешалки отделения обескремнивания.

Заданная концентрация оксида алюминия в алюминатном растворе поддерживается изменением расхода оборотного раствора в трубчатые аппараты. Каустический модуль (отношение молярных концентраций каустической щелочности в пересчете на оксид натрия к оксиду алюминия Мку = 1,645 (Na2Оку/Al2O3)) в алюминатном растворе поддерживается изменением расхода содощелочного раствора.

В стержневые мельницы кроме шлама из трубчатого аппарата поступают пески гидроциклонов. Пульпа стержневых мельниц поступает в бак - «свечу», куда так же подаётся слив промывных сгустителей основной нитки промывки шлама 1, 3, 6, 8 из мешалки № 5 (или № 6 узла оборотного раствора - УОР) и часть перелива мешалки № 4 УОР (сливы первых сгустителей ниток промывки шлама № 1, 2, 3, 4), есть схема 3х ниток промывки. Далее пульпа насосами через узел индивидуального питания № 4 (УИП-4) подается на узел вертикальных аппаратов. В вертикальных аппаратах происходит классификация шлама по классу 0,2 мм и его промывка водой. Осажденный в вертикальном аппарате шлам фракции более 0,2 мм промывается в плотном слое горячей водой, разгружается через конуса вертикального аппарата и насосами направляется на шламоудаление.

Слив вертикальных аппаратов поступает в мешалку УИП-3 (узел индивидуального питания), далее на узел сгущения, на головные сгустители № 2, 4, 5, 7 основной нитки промывки шлама, работающие с добавкой флокулянта для увеличения скорости осветления раствора. Твердая часть пульпы осаждается, уплотняется (в пески) и разгружается в бак - «свечу», а жидкая фаза через сливной порог в верхней части сгустителя разгружается в сливной карман и поступает в мешалки приготовления оборотного раствора (мешалки № 1,2 УОР), где смешивается с содощелочным раствором.

В бак - «свечу» головного сгустителя вместе с песками поступает и слабая промвода из мешалки № 4 УОР. Полученную пульпу подают на хвостовые сгустители, также работающие с добавкой флокулянта для увеличения скорости осветления раствора. Пески с минимальным содержанием жидкой фазы сбрасываются в бак - «свечу» и откачиваются на узел индивидуального питания (УИП-2), и далее на сгустители ниток промывки шлама.

Далее пульпа через узел индивидуального питания (УИП-3) откачивается на головные сгустители, работающие с добавкой флокулянта для увеличения скорости осветления раствора. Слив головных сгустителей поступает в мешалки приготовления оборотного раствора (мешалки № 1,2 УОР), где смешивается с содощелочным раствором.

Сгущённый шлам из конуса головного сгустителя основной нитки промывки шлама поступает в бак - «свечу», репульпируется смесью промвод из мешалки № 4 УОР и насосами подаётся на промывные сгустители. Слив головных сгустителей основной нитки промывки шлама и недостающая промвода из мешалок № 5 или № 6 УОР подаётся на приготовление оборотного раствора.

Шлам промывных сгустителей сбрасывается в бак - «свечи» под сгустителями, откачивается на поворотные бачки мешалок узла индивидуального питания (УИП-2) откуда насосами откачивается на нитки промывки шлама № 1, 2, 3, 4 (есть схема 3х ниток промывки).

Назначение нитки промывки шлама - окончательная промывка шлама.

Промывка шлама ведется горячей подшламовой водой (80-90°С) по принципу противотока с добавкой во все сгустители флокулянта для увеличения скорости осветления растворов.

Промывка шлама на нитках промывки № 1,2,3,4 (по четыре сгустителя на каждой нитке) производится по схеме:

- шлам из мешалки узла индивидуального питания (УИП-2) поступает в «нулевой» репульпатор - «свечку»;

- репульпируется сливом второго сгустителя, откачивается в первый промывной сгуститель;

- пески (шлам) первого сгустителя выгружаются из конической части сгустителя и поступают в репульпатор - «свечку», репульпируются сливом третьего сгустителя, откачиваются во второй сгуститель и т.д.;

- слив первого промывного сгустителя откачивается в мешалку № 4, 5 УОР оборотного раствора;

- слив последнего (четвёртого) сгустителя поступает на репульпацию шлама второго сгустителя;

- в бак - «свечу» предпоследнего (третьего) сгустителя подаётся горячая подшламовая вода;

- пески последних (четвёртых) сгустителей поступают в репульпатор и откачиваются в мешалки шламоудаления, откуда насосами подаются на шламовое поле.

Назначение вертикальных аппаратов - классификация шлама по классу 0,2 мм и его промывка водой. Для промывки шлама в вертикальный аппарат подается горячая подшламовая вода с температурой 80 -90 °С.

Жидкая фаза пульпы отвального шлама (подшламовая вода) после отстаивания на шламовом поле системой водозабора подается к насосной станции подшламовой воды, возвращается в технологический процесс для промывки шлама, используется для гидротранспорта шлама и др. целей.

Для повышения мощности передела установлены вертикальные аппараты и дополнительные сгустители[7].

Отделение выщелачивания - агитационное

Агитационное выщелачивание спека осуществляется в стержневых мельницах с последующей промывкой шлама в вертикальных аппаратах и затем в четырех параллельно работающих технологических нитках промывки (одна нитка промывки - 8 сгустителей, всего 32 сгустителя).

Спек из силоса челюстным дозатором подается на ленточные конвейеры и далее в течки стержневых мельниц. В стержневые мельницы для выщелачивания спека подаются содощелочной раствор и промвода. Из мельниц выходит пульпа с Ж:Т = 1,5-3,0 ед. и содержанием частиц шлама 1 мм не более 40 % (остаток на сите + 1,0 мм).

Изменением расхода содощелочного раствора корректируется каустический модуль алюминатного раствора, а изменением расхода промводы - концентрация Al2O3 в растворе.

Пульпа из репульпаторов мельниц размола при распределяется в вертикальные аппараты.

В вертикальных аппаратах происходит классификация шлама по классу 0,2 мм и промывка крупной фракции горячей водойдо 85°С. Слив вертикальных аппаратов, содержащий мелкие частицы шлама поступает в головные сгустители четырех технологических ниток промывки. Осветлённый слив головных сгустителей насосами откачивается в отделение обескремнивания алюминатного раствора.

Шлам из конусов головных сгустителей идет на промывку в систему последовательно работающих сгустителей при противоточном движении шлама и промводы. Во все сгустители для увеличения скорости осветления раствора подается флокулянт.

При работе вертикальных аппаратов с последующей подачей шлама на шламовое поле, для промывки используется горячая подшламовая вода. Промытый и осаждённый в вертикальных аппаратах шлам, содержащий частицы более 0,2 мм, разгружается через конуса аппаратов и насосами направляется для измельчения в шаровые мельницы домола. В этом случае шлам не домалывается на второй стадии, а сразу после сгущения в восьмых сгустителях откачивается насосами 5ГРТ-8 в мешалки шламоудаления.

Сгущённые пески из конусов хвостовых сгустителей сбрасываются в бак - «свечу» и откачиваются в мешалки шламоудаления, а слив поступает на репульпацию шлама по схеме противоточной промывки.

Принципиальная схема промывки мелких частиц шлама, уходящих в слив вертикальных аппаратов:

- пески (шлам) выгружаются из конической части сгустителя и поступают в репульпатор - «свечу»;

- репульпируются промводой, являющейся сливом последующего (через один) сгустителя. Слив первого промывного сгустителя откачивается в мешалки промвод узла оборотного раствора. В предпоследний бак - «свечу» подается слив сгустителей домолотых песков вертикальных аппаратов и добавляется подшламовая вода.

Осажденный в вертикальном аппарате шлам фракции более 0,2 мм промывается в плотном слое горячей водой, разгружается через конуса вертикального аппарата и насосами направляется для измельчения в шаровые мельницы первой стадии домола. Из мельниц шлам подается в хвостовые сгустители для сгущения и промывки. С хвостовых сгустителей шлам подаётся на вторую стадию домола на доизмельчение для цементного производства.

При работе вертикальных аппаратов с последующей подачей шлама на цементное производство, для промывки используется горячая оборотная вода с содержанием общей щелочности до 0,5 г/л[7].

Глинозёмный цех

Отделение обескремнивания

Назначение отделения обескремнивания - очистка алюминатного раствора от диоксида кремния переводом диоксида кремния в белый шлам и подогрев горячей воды для отделений выщелачивания.

Чистота алюминатного раствора характеризуется кремневым модулем - весовым отношением Al2O3 / SiO2 в растворе. Для гарантированного получения глинозема марки Г-00 очистку раствора, предназначенного для переработки в содовой ветви отделения карбонизации, проводят в две стадии до кремневого модуля 3000-4000 ед.

Первая стадия обескремнивания алюминатного раствора осуществляется в батарее автоклавов непрерывного действия. Подогрев алюминатного раствора в батарее производится острым паром, поступающим с ТЭЦ с температурой 240-250°С. Нагревание растворов до определенной температуры значительно ускоряет процесс обескремнивания.

Оптимальная температура автоклавного обескремнивания раствора составляет 150 °С, продолжительность процесса - 2 часа. Снижение температуры ведет к уменьшению степени очистки растворов от диоксида кремния. Повышение температуры раствора свыше 150°С ускоряет процесс незначительно, но ведет к перерасходу пара, ускоряет износ оборудования.

В общем виде процесс обескремнивания на первой стадии можно выразить как:

I. Процесс обескремнивания - перевод растворенного Na2SiO3 в твердую фазу натриевый алюмосиликат - Na2OAl2O32SiO22H2O (или ГАСН) - основная реакция I стадии обескремнивания:

2NaAlO2 +2Na2SiO3 + 4H2О > Na2OAl2O32SiO22H2O + 4NaOH (1.7)

II. Разложение твердой фазы (2СаО•SiO2 - 50-80 %), приходящей с алюминатным раствором с выщелачивания, приводит к потерям глинозема и щелочей в виде:

- Na2OAl2O32SiO22H2O (ГАСН);



3CaOAl2O3nSiO2(6-2n)H2O

(гидроалюмосиликаткальцияилигидрогранат, n = 0,2 ч 0,5).

В результате автоклавной обработки алюминатных растворов содержание диоксида кремния в них снижается с 2-3 г/дм3 до 0,2 г/дм3, что отвечает истинной растворимости гидроалюмосиликата натрия в алюминатных растворах, т.е. оставшееся содержание диоксида кремния является минимально возможным для данных условий.

Автоклавное обескремнивание (первая стадия) осуществляется для всего потока алюминатного раствора с достижением кремневого модуля не менее 450 ед.

Вторая стадия обескремнивания алюминатного раствора, подаваемого в содовую ветвь карбонизации (80-85% слива сгустителей первой стадии), осуществляется за счет ввода специально приготовленной известь-содержащей добавки - гидрокарбоалюмината кальция (ГКАК) 4CaO•Al2O3• nCO2•11H2O из расчета 4-5 г по СаОакт на один литр общего алюминатного раствора до содержания диоксида кремния, необходимого для получения глинозема заданной марки (Г-000, Г-00, Г-0).

Кристаллизация ГКАК протекает по реакции:

4Са(OH)2 + Na2O•Al2O3 +Na2CO3 +ag > 4CaO•Al2O3•nCO2•11H2O +4NaOH +ag.

гдеag - количество теплоты, выделяемое во время реакции.

При внесении ГКАК в алюминатный раствор после автоклавного обескремнивания начинается перестройка его метастабильной гексагональной решетки в устойчивую кубическую структуру С3АН6. Переход одной структуры в другую протекает через раствор. Глубокое поглощение диоксида кремния в момент трансформации решетки объясняется соизмеримостью скоростей перестройки решеток и изоморфного обмена 4[OH]- - [SiO2]-4, что обеспечивает практически полное осаждение диоксида кремния из алюминатных растворов в состав нерастворимых соединений - гидрогранатов кальция

3CaOAl2O3•n •SiO2(6-2n)H2O, где n = 0,1ч0,2(1.9)

Крепкий алюминатный раствор из отделения выщелачивания поступает в приемные мешалки отделения обескремнивания, из которых поршневыми насосами или «Углесосами» У-450-120 подается в параллельно работающие автоклавные батареи непрерывного действия, предварительно подогреваясь в полочных подогревателях до температуры не менее 90 °С. Каждая батарея состоит из девяти автоклавов и трех самоиспарителей (сепараторов). Подогрев алюминатного раствора в батарее производится острым паром в первом автоклаве. Обескремненная автоклавная пульпа из последнего автоклава батареи непрерывно выгружается в самоиспаритель первой ступени.

Пар самоиспарителя первой ступени направляется:

- на подогрев алюминатного раствора перед автоклавами в полочный подогреватель;

- на подогрев раствора в схеме регенерации белого шлама;

- на подогрев воды для промывки гидроксида алюминия и гидратной пульпы в репульпаторах БОУ-40 отделения карбонизации.

Автоклавная пульпа из самоиспарителя первой ступени последовательно проходит через самоиспарители второй и третьей ступеней. Пар самоиспарителя второй и третьей ступеней используется для подогрева воды для отделений выщелачивания. Часть пара второй ступени используется для подогрева алюминатного раствора перед автоклавами и подогрева пульпы в схеме регенерации шлама. После самоиспарителя третьей ступени автоклавная пульпа сгущается в однокамерных сгустителях с добавлением флокулянта.

Часть слива сгустителей (12 - 20) % подается на контрольную фильтрацию обескремненного раствора на фильтрах ЛВАЖ-125. Алюминатный раствор после контрольной фильтрации откачивается в приемный бак отделения карбонизации и поступает в головной декомпозер содощелочной ветви. Сгущенный продукт однокамерных сгустителей - белый шлам первой стадии обескремнивания, направляется в узел регенерации оксида алюминия из белого шлама и смешение с оборотным белым шламом II стадии.

Раствор после автоклавного обескремнивания (80-75) %, осветленный в сгустителях первой стадии, распределяется по батареям второй стадии обескремнивания, состоящих из 6 мешалок каждая, с добавлением обескремнивающей добавки - ГКАК. Процесс обескремнивания в мешалках происходит при температуре (80-90) °С в течение 3-4 ч. Обескремненный раствор отделяется от твердой фазы (белого шлама второй стадии) сначала на сгустителях, затем на фильтрах ЛВАЖ-125 контрольной фильтрации и откачивается в приемный бак отделения карбонизации.

Приготовление известь содержащей добавки (гидрокарбоалюмината кальция) производится путем смешения охлажденного до 60°С (вакуумное охлаждение) алюминатного раствора второй стадии обескремнивания и известкового молока при соотношении (2-3)/1 и выдержки в течение 1-2 часов. Готовая карбоалюминатная смесь дозируется по батареям второй стадии обескремнивания: (77-85) % - в первые мешалки, остальное - во вторые мешалки батарей - дробная дозировка.

Белый шлам второй стадии, отделенный в сгустителях, с добавлением шлама I стадии, дозируется в необескремненный алюминатный раствор перед автоклавным обескремниванием из расчета содержания твердого с дренажа приемных мешалок алюминатного раствора - 30ч40 г/дм3, а избыток шлама откачивается в узел регенерации. Регенерация оксида алюминия из белого шлама производится за счет разложения трехкальциевого гидроалюмосиликата углекислым натрием бикарбонатного раствора отделения карбонизации:

3CaOAl2O3nSiO2(6-2n)H2О+3Na2CO3+ nH2О > CaCO3 + (2-n)/2Na2ОAl2O3 + 4NaOH + 4H2О + n/2 Na2ОAl2O32SiO22H2О (n< 0,2)

Смешанный белый шлам фильтруется на головных фильтрах БОУ-40, затем репульпируется в мешалках содовым раствором при Ж/Т =(2,2-3,6)/1, нагревается до температуры (90-95)°С вторичным паром сепаратора первой и второй ступеней, выдерживается в мешалке 2 ч, фильтруется на хвостовых фильтрах БОУ-40. Отфильтрованный белый шлам репульпируется содовым раствором в мешалках и направляется в отделение подготовки шихты сырьевого цеха.

Фильтрат первой фильтрации с головного БОУ-40 направляется в сгуститель первой стадии и после контрольной фильтрации направляется в содощелочную ветвь карбонизации, или (реже) на вторую стадию обескремнивания. Фильтрат второй фильтрации (с хвостового БОУ-40) по составу соответствует содощелочному раствору и направляется в отделение агитационного выщелачивания[7].

Отделение карбонизации

Назначение отделения карбонизации - разложение алюминатного раствора с получением гидроксида алюминия, содобикарбонатного и содощелочного растворов.

Разложение алюминатного раствора осуществляется по двум ветвям:

- содовой, где перерабатывается глубокообескремненный раствор с кремневым модулем не менее 3000 ед. по способу двухстадийной карбонизации с довыкручиванием;

- содощелочной, где перерабатывается обескремненный раствор с кремневым модулем не менее 450 ед. способом декомпозиции.

Карбонизация алюминатных растворов осуществляется барботированием через раствор смеси газов, содержащих CO2. Сущность процесса состоит в нейтрализации едкой щелочи с образованием соды:

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O

При взаимодействии алюминатного раствора с углекислым газом, содержание каустической щелочи уменьшается, что ведет к снижению стойкости алюминатного раствора и выделению гидроксида алюминия в осадок:

NaAl(OH)4 + CO2 = Al(OH)3+ NaHCO3

При глубокой карбонизации, проводимой на второй стадии (в присутствии карбонатной и бикарбонатной щелочей), происходит разложение оставшегося алюмината натрия с образованием гидроалюмокарбоната натрия (Na2OAl2O32CO24H2O):

2Na(Al(OH)4)+2NaHCO3 > Na2OAl2O32CO24H2O + 2NaOH

образование бикарбоната

Na2CO3+CO2+ H2O = 2NaHCO3

Выделение гидроксида алюминия в содощелочной ветви происходит за счет гидролиза алюмината натрия в присутствии «затравочного» гидроксида при интенсивном перемешивании и естественном снижении температуры пульпы на (8-10) 0С к концу процесса.

NaAl(OH)4 > Al(OH)3v + NaOH

Алюминатный раствор после второй стадии обескремнивания из приемного бака насосами откачивается в головной карбонизатор многокорпусной батареи карбонизаторов первой стадии (при одновременной эксплуатации 2-х батарей в головные карбонизаторы обеих батарей). В головной карбонизатор подается также «затравочный» гидроксид алюминия, полученный после первой стадии карбонизации, алюмокарбонат натрия, полученный на второй стадии карбонизации. Перемещение пульпы от первого до последнего карбонизатора осуществляется самотеком по перетокам и транспортными аэролифтами.

Дымовые газы печей спекания с температурой 160 С с запыленностью до 0,5 г/нм3 подаются в скруббер-электрофильтры КМ-21 по газоходу Ф1600 мм.

Для грубой очистки газа используются керамические кольца «Рашига» 100х100 (120х120), которые уложены в скруббере на двух площадках. Эти площадки орошаются оборотной водой с УВС-1.

Для тонкой очистки газа в верхней части КМ-21 находится электрофильтр, состоящий из двух секций: А и Б. Площадь активной зоны электрофильтра 21м2.

Выход газа из нагнетателя составляет: температура 45-50 С, запыленность не более 0,02 г/нм3.

Дымовые газы, содержащие оксид углерода, подаются в опущенные через крышку карбонизатора, барботеры на глубину 5 м. от уровня раствора в каждом аппарате. Перемешивание пульпы в карбонизаторах происходит в основном за счет газа, подаваемого на нейтрализацию каустической щелочи в растворе и воздушных перемешивающих аэролифтов.

В последний карбонизатор или емкость газ не подается. Он служит в качестве затвора-выгружателя для стабилизации уровня в газируемых карбонизаторах. Из последнего карбонизатора пульпа поступает в сборные мешалки, а затем на сгущение в одноярусные сгустители.

Нижний продукт сгустителей - «затравочный» гидроксид алюминия делится на три части:

небольшая часть (30-40 м3/час) направляется в головной карбонизатор с целью кристаллизации гидроксида алюминия и снижения щелочи в получаемом продукте;

вторая часть (80-120 м3/час) откачивается в головной декомпозер содощелочной ветви в качестве «затравки» для ускорения разложения раствора;

остальная часть откачивается на узел фильтрации продукционного гидроксида алюминия.

Верхний продукт сгустителей - карбонатно-каустический раствор с содержанием (3-5) г/дм3 каустической щелочи и (2-4) г/дм3 оксида алюминия собирается в мешалки и затем откачивается:

на вторую стадию карбонизации;

в содощелочной раствор для агитационного выщелачивания;

в отделение приготовления шихты;

в блок каустификации сырьевого цеха.

Карбонизаторы второй стадии объединены в батареи по четыре корпуса. В хвостовые карбонизаторы газ не подается, сюда возвращается часть сгущенной алюмокарбонатной пульпы из мешалки, получаемой в этой же ветви. Карбонизация на второй стадии заканчивается при содержании (5 -10) г/дм3 бикарбоната натрия.

Пульпа из последнего карбонизатора второй стадии откачивается на две батареи декомпозеров содовой ветви, где при воздушном перемешивании и естественном охлаждении происходит довыкручивание оксида алюминия в алюмокарбонат натрия. Пульпа из последнего декомпозера поступает на сгустители.

Нижний продукт сгустителя - алюмокарбонатной пульпа собирается в мешалке и делится на две части: одна часть возвращается в последний карбонизатор второй стадии, а другая часть откачивается в головной карбонизатор первой стадии карбонизации. Верхний продукт сгустителя - содобикарбонатный раствор собирается в мешалках, откуда откачивается на фильтры ЛВАЖ-125 для контрольной фильтрации. Чистый содобикарбонатный раствор поступает в баки, из которых перекачивается в цех кальцинированной соды для получения содопродуктов. Мутный содобикарбонатный раствор поступает в бак и используется для репульпации белого шлама отделения обескремнивания на стадиях регенерации из него Al2O3 и гидротранспорта на приготовление шихты.

Алюминатный раствор после первой стадии обескремнивания из бака откачивается в головной декомпозер содощелочной ветви, смешивается с “затравочным” гидроксидом алюминия, поступающим из мешалки, распределяется на две батареи декомпозеров, где при интенсивном перемешивании около двух суток из раствора выделяется гидроксид алюминия, а каустический модуль раствора повышается до 3,2 - 3,6ед.

Алюминатный раствор после первой стадии обескремнивания из бака откачивается в головной декомпозер содощелочной ветви, смешивается с «затравочным» гидроксидом алюминия, поступающим из мешалки, распределяется на две батареи декомпозеров, где при интенсивном перемешивании около двух суток из растворавыделяется гидроксид алюминия, а каустический модуль раствора повышается до 3,2 - 3,6ед.

Перемешивание пульпы в декомпозерах осуществляется аэролифтами, а транспортировка - транспортными аэролифтами. Пульпа из последнего декомпозера поступает на сгустители.

Верхний продукт сгустителя - содощелочной раствор, поступает в мешалки, из которых насосом подается на контрольную фильтрацию на фильтры ЛВАЖ-125, фильтрат поступает в баки. Из баков содощелочной раствор откачивается в отделения выщелачивания на приготовление оборотного раствора.

Нижний продукт сгустителей - продукционная пульпа, собирается в мешалки, откуда перекачивается на фильтрацию и промывку на барабанных вакуумных фильтрах БОУ-40 совместно с частью нижнего продукта сгустителей, т.е. с большей половиной «затравочного» гидроксида.

На промывку гидроксида алюминия подается горячая вода. Фильтрат с первой ступени фильтрации (головного БОУ -40) собирается в мешалку и возвращается в содощелочные сгустители.

Крепкая промвода со второй ступени фильтрации (промывного БОУ-40) собирается в мешалку, отстаивается и откачивается в баки горячей воды отделения обескремнивания и в другие точки взамен подшламовой воды.

Слабая промвода с третьей ступени фильтрации (хвостовой БОУ-40) откачивается для промывки гидроксида алюминия в течку головных БОУ-40.

Промытый гидроксид алюминия подается для прокаливания в цех кальцинации системой конвейеров, либо на склад.

Участок кальцинации

На участке кальцинации осуществляется прокаливание гидроксида алюминия во вращающихся печах. Материал проходит ряд температурных (технологических) зон, отвечающих определенным стадиям превращения прокаливаемого гидроксида алюминия:

зона сушки - температура материала от 70 до 200 0С, происходит полное удаление гигроскопической влаги;

зона обезвоживания или дегидратации, температура материала от 200 до 900 0С, полностью удаляется кристаллизационная влага и гидроксид алюминия превращается в глинозем:

225 0С(500 - 900) оС

Al(OH)3 >AlOOH >-Al2O3

гидроксидбемит низкотемпературная алюминия модификация

(гиббсит) оксида алюминия зона прокаливания - глинозем нагревается до температуры (1200-1250) 0С, происходит частичная перекристаллизация гамма - глинозема в альфа-глинозем.

1200 0C



г Al2O3> -Al2O3

зона охлаждения - температура материала падает до температуры (900-1000) 0С.

Охлаждение происходит за счет теплообмена между глиноземом и поступающим воздухом. Дальнейшее охлаждение осуществляется в холодильниках кипящего слоя (КС). При кальцинации гидроксида алюминия во вращающихся печах имеет место большой пылевынос.

Снижение потерь глинозема с отходящими газами достигается многоступенчатой системой очистки дымовых газов, в которую входят:

пылевая камера в холодной головке печи;

батарейные циклоны с двумя группами циклонов;

электрофильтры.

Пыль, осажденная в циклонах, подается в печь раздельно от гидроксида алюминия через пылевую течку под встроенную обечайку печи. Пыль электрофильтров через пневмотранспортный аппарат «Рубинчик» откачивается в пылесборник, откуда также подается под встроенную обечайку в печь кальцинации.

Глинозем из холодильников подается в пневмокамерные насосы, откуда по системе трубопроводов распределяется по силосам склада глинозема.

Склад глинозема состоит из восьми силосов, расположенных попарно вдоль фронта железнодорожного пути. Глинозем загружается в железнодорожные вагоны типа «Хоппер» или цистерны, отправляется потребителю[7].



2. Специальная часть: Реконструкция цеха спекания за счет увеличения диаметра печи

2.1 Физико-химические основы спекания нефелиновых шихт

Нефелино-известняково-содовая шихта перерабатывается методом спекания с целью перевода оксида алюминия, содержащегося в шихте, в легкорастворимые соединения - алюминаты натрия и калия, и связывания диоксида кремния в труднорастворимое соединение - двухкальциевый силикат.

Широкое распространение способ спекания получил при переработке нефелинового сырья. Исследовательскими и опытными работами, начатыми ещё в 1930 году, была показана возможность комплексной переработки нефелинового сырья на глинозём, содопродукты и портландцемент.

В настоящее время в промышленных условиях освоен способ переработки Кольских нефелиновых концентратов и нефелиносиенитовой породы Сибири.

Переработка нефелинового сырья способом спекания освоена на двух заводах: на Пикалевском глинозёмном заводе перерабатывается Кольский нефелиновый концентрат, на Ачинском глинозёмном комбинате - нефелиновая руда Кия-Шалтырского месторождения.

Поскольку в нефелине содержится значительное количество диоксида кремния (до 42%), который может образовывать с оксидом алюминия нерастворимые соединения и приводить к его потерям, диоксид кремния необходимо вывести из процесса, что осуществляется связыванием его в двухкальциевый силикат, который малорастворим в щелочных растворах).

Химизм процесса спеканияизучен не до конца это связано с тем, что при спекании часть реакции протекает в твёрдых фазах, т.е. при температурах меньших точки плавления, когда ещё не достигается равновесие, а также большое содержание SiO2 в шихтах снижает кристаллизационную способность расплавов и спеков. В таких условиях образуются промежуточные соединения и стекла, которые отсутствуют в продуктах равновесных кристаллизаций.

...