Способ нагрева бокситовой пульпы

Изобретение относится к области химии и металлургии и может быть использовано в производстве глинозема из бокситов по способу Байера. Нагрев предварительно подогретой до 85-105°C бокситовой пульпы в процессе ее выщелачивания ведут в автоклавной батарее, состоящей из последовательно соединенных автоклавов. Нагрев осуществляют комбинированным способом: до температуры 150-170°C «глухим» паром через поверхность трубчатых греющих элементов, от температуры 150-170°C до температуры 210-240°C «острым» паром путем подачи теплоносителя в нагреваемую пульпу, от температуры 210-240°C до температуры более 270°C - «глухим» паром через поверхность трубчатых греющих элементов. Изобретение позволяет снизить эксплуатационные и энергетические затраты. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к технологии производства глинозема из бокситов по способу Байера.

Известен способ нагрева бокситовой пульпы в процессе выщелачивания в батарее, состоящей из нескольких последовательно соединенных автоклавов, когда пульпу, предварительно подогретую до 85÷105°C, нагревают до реакционной температуры 230÷280°C путем подачи в объем нагреваемой среды «острого» водяного пара (Н.И.Еремин, А.Н.Наумчик, В.Г.Казаков. «Процессы и аппараты глиноземного производства». М.: Металлургия, 1980 г., стр.169, рис.60). К недостаткам такого способа нагрева следует в первую очередь отнести разбавление пульпы вследствие конденсации греющего пара непосредственно в объеме нагреваемой пульпы. Сконденсировавшуюся в пульпе при таком способе ее нагрева влагу необходимо впоследствие полностью удалить из щелочно-алюминатных растворов, образующихся в процессе собственно выщелачивания бокситов и непрерывно циркулирующих в цикле производства глинозема по способу Байера. Указанная технологическая операция осуществляется методом многостадийного упаривания растворов в выпарных батареях, на что затрачивается большое количество энергии.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ нагрева бокситовой пульпы «глухим» паром, т.е. нагрева через поверхность труб, из которых выполнены нагревательные элементы (А.И.Лайнер, Н.И.Еремин, Ю.А.Лайнер, И.З.Певзнер. «Производство глинозема». М.: Металлургия, 1978 г., стр.101). В этом случае исключается разбавление пульпы конденсатом, поскольку собственно конденсация пара происходит внутри труб, составляющих нагревательные элементы, а накапливающийся в них конденсат отводится в сборники конденсата через так называемые конденсационные горшки.

К недостаткам данного способа следует отнести интенсивное зарастание греющих поверхностей минеральными осадками (настылями), состоящими, в частности, из титанатов и алюмосиликатов натрия. Особенно интенсивно выпадают эти осадки в диапазоне температур нагрева 170÷240°C. При этом коэффициент теплопередачи снижается с 1000÷1200 ^ккал/_{час·м2·град} до 200÷400 ^ккал/_{час·м2·град}. Соответственно снижается и производительность автоклавных батарей. Для восстановления производительности неизбежно требуется очистка любым из известных способов (механическим, химическим и т.д.) наружней поверхности трубчатых греющих элементов от указанных осадков. Это приводит не только к снижению коэффициента использования автоклавных батарей выщелачивания бокситов, но и к значительным эксплуатационным затратам на производство глинозема. Тем не менее, данный способ по основному признаку, связанному с «глухим» нагревом бокситовой пульпы, т.е. нагревом через поверхность трубчатых греющих элементов, принят нами за прототип.

Задачей изобретения является повышение коэффициента использования автоклавных батарей, снижение эксплуатационных и энергетических затрат за счет комбинированного способа нагрева бокситовой пульпы в процессе выщелачивания.

Получение технического результата достигается тем, что предварительно подогретая до 85÷105°C бокситовая пульпа нагревается в процессе выщелачивания в автоклавной батарее, состоящей из последовательно соединенных автоклавов, до реакционной температуры комбинированным способом: до температуры 150÷170°C «глухим» паром через поверхность трубчатых греющих элементов, от температуры 150÷170°C до температуры 210÷240°C «острым» паром, посредством подачи теплоносителя в нагреваемую среду, от температуры 210÷240°C до температуры более 270°C - «глухим» паром через поверхность трубчатых греющих элементов.

Сущность способа и выбор оптимальных параметров процесса показаны на конкретном примере и в таблице.

Пример

Бемитовый боксит, содержащий 48% Al₂O₃ и 6,8% SiO₂, дробили и измельчали до крупности 0,15 мм, смешивали с оборотным щелочно-алюминатным раствором с концентрацией 210 ^г/_л Na₂O_к, и t°C=95°. Полученную пульпу нагревали «глухим» способом до температуры 170°C, затем нагрев осуществляли «острым» паром до t°C=240°, далее вновь до t°C=280° нагрев производился «глухим» способом. После нагрева пульпы до заданной конечной температуры ее выдерживали в течение 40 мин, затем охлаждали в системе до температуры 107°C, разбавляли до 145 ^г/_л Na₂O_к. Разбавленную пульпу выдерживали в течение 1 часа, далее отделяли твердую фазу от алюминатного раствора. При этом отложений твердых осадков (настылей) на греющих поверхностях элементов «глухого» нагрева не было обнаружено.

Предлагаемый способ нагрева обеспечивает значительное снижение эксплуатационных и производственных затрат в связи с резким уменьшением зарастания греющих поверхностей на наиболее опасном температурном участке нагрева пульпы при сохранении общего удельного расхода пара в производственном цикле, как это следует из данных, помещенных в таблице.

№	Способ нагрева	Коэффициент использования основного оборудования	Удельный расход пара, гкал/т	Удельные эксплуатационные затраты на автоклавную батарею
1	Способ нагрева до заданной температуры - 260÷280°C «глухим» паром.	60÷70%	1,8÷2,0	100%
2	Способ нагрева до температуры 150-170°C «глухим» паром далее до заданной температуры «острым» паром.	90÷95%	3,0÷3,5	60%
3	Предлагаемый способ	90÷95%	1,8÷2,0	65%

Способ нагрева бокситовой пульпы до реакционной температуры в процессе ее выщелачивания в автоклавной батарее, состоящей из последовательно соединенных автоклавов, включающий предварительный подогрев пульпы 85÷105°C, отличающийся тем, что нагрев ее осуществляют комбинированным способом: до температуры 150÷170°C «глухим» паром через поверхность трубчатых греющих элементов, от температуры 150÷170°C до температуры 210÷240°C «острым» паром путем подачи теплоносителя в нагреваемую пульпу, от температуры 210÷240°C до температуры более 270°C «глухим» паром через поверхность трубчатых греющих элементов.