Разработка технологии получения ТКГА конверсией среднемодульного раствора при получении глинозёма Байер-гидрогранатным способом

      В 1 тонне сухого красного шлама содержится:

 

      1) Вместе с сухим красным шламом поступают 0,98 м³ жидкой фазы содержащей Na2Ообщ  = 17,1 кг; Al2O3 = 15,7 кг. Все это смешивается с 3,65 м³ с высокомодульным алюминатным раствором с концентрацией Na2Oку = 250 г/дм³ и  αк= 30 из расчета полученную суспензию с соотношением ж : т = 5,6 и растворенного диоксида кремния 5-8 г/дм³. Все это выдерживают в мешалке в течение 30 минут, после чего подают в автоклавную установку гидрохимического выщелачивания.

      Определяем  количество Na2Оку находящуюся в смешанном высокомодульном алюминатном растворе, кг: 

      Na2Оку  = 3,65 ·  250 = 912,5                                  (1) 

      Тогда количество Al2O3 в этом растворе составит 

      Al2O3 = 1,645 · Na2Оку / αк  = 912,5 / 30 · 1,645 = 50,0354 кг        (2)

      или 13,7083 г/л 

      Определяем  концентрацию Na2Ообщ в жидкой фазе увлекаемой красным шламом 

      Na2Ообщ  = 17,1 / 0,98 = 17,45 г/л                                 (3) 

      А так же определяем концентрацию Al2O3: 

      Al2O3 = 15,7 / 0,98 = 16,02 г/л                                (4) 

      Для определения Н2О находим плотность в жидкой фазе, увлекаемой красным шламом. Для этого используем диаграмму равновесных состояний системы Al2O3 – Na2O – H2O [Троицкий И.А. Металлургия алюминия. – Москва, «Металлургия», 1977г.]. В соответствии с этой диаграммой плотность алюминатного раствора, содержащего 17, 45 г/л Na2O и 16,02 г/л Al2O3 составляет 1030 г/л.

      Отсюда, находим содержание воды в жидкой фазе красного шлама 

      1030 – 17,45 – 16,02 = 996,53 г/л                              (5) 

      Определим концентрацию Al2O3 в высокомодульном алюминатном растворе: 

      Al2O3 = 1,645 · Na2O / αк = 1,645 · 250 / 30 = 13,7083 г/л            (6) 

      В соответствии с диаграммой равновесных состояний системы Al2O3 – Na2O – H2O [Троицкий И.А. Металлургия алюминия. – Москва, «Металлургия», 1977г.] плотность высокомодульного раствора, содержащего 17,45 г/л Na2O и 16,02 г/л Al2O3 составляет 1270 г/л. Отсюда: 

      1270 – 250 – 13,7083 = 1006,2917 г/л                       (7) 

      А в 0,98 м³ жидкой фазы содержится Н2О, кг: 

      996,53 · 0,98 = 976,6                                   (8) 

      где 996,5 кг – количество воды в жидкой фазе красного шлама

          0,98 м³ – объем  жидкой фазы

      Определим состав высокомодульного алюминатного раствора, кг: 

      Al2O3 = 13,7083 · 3,65 = 50,0354                                (9) 

      Na2O = 250 · 3,65 = 912,5                                    (10) 

      Н2О = 1006,2917 · 3,65 = 3672,96                            (11) 

где 13,7083 г/л; 250 г/л; 1006,2917 г/л – концентрация в высокомодульном растворе соответственно Al₂O₃, Na₂O и Н₂О

3,65 м³ – количество высокомодульного алюминатного раствора 

      2) Приготовление клинкера

      Рыжую соду из ветви Байера смешивают с 41,0 кг кальцинированной соды, с 145,8 кг оборотной 10 - водной соды и 177,7 кг Fe2O3-содержащего материала (железная окалина), добавляют 105,5 кг воды и высокомодульный раствор (0,06 м3). Полученную шихту с влажностью 40 % подают во вращающуюся печь с целью термической каустификации карбонатов натрия при температуре 1000°С, которую осуществляют посредством синтеза железистого клинкера, содержащего в основном феррит натрия Na2Fe2O4.

      При получении 1 т красного шлама образуется 69,13 кг оборотной рыжей соды. В  моногидрате соды Na2O · CO2 · H2O состава содержится, кг:  

      CO2 = 69,13 · 44 / 124 = 24,53                              (12) 

      Na2O = 69,13 · ( 2 · 23 + 16) / 124 = 34,565                    (13) 

      H2O = 69,13 · 18 / 124 = 10,035                             (14) 

      где 69,13 – масса оборотной рыжей соды

            44; 62; 18 – молекулярная масса соответственно  CO₂, Na₂O, H₂O

            124 – молекулярная масса моногидрата Na2O · CO2 · H2O

      При приготовлении клинкера добавляют  кальцинированную соду Na2O · CO2. Находим содержание в ней Na2O и CO2 аналогично, кг:  

      CO2 = 41 · 44 / 106 = 17,02                                (15) 

      Na2O = 41 · 62 / 106 = 23,98                               (16) 

      где  41 кг – масса кальцинированной соды

44 и 62 – молекулярная масса соответственно CO₂ и Na₂O

106 – молекулярная масса Na₂O · CO₂

      Также нам требуется 10–водная сода Na₂O · CO₂ · 10H₂О. Определяем количество содержащегося в ней Na₂O, CO₂, и 10H₂О, кг: 

      Na2O = 62 · 145,8 / 286 = 31,61                            (17) 

      CO2 = 44 · 145,8 / 286 = 22,43                             (18) 

      10H2O = 180 · 145,8 / 286 = 91,76                         (19) 

где 62; 44; 180 – молекулярная масса соответственно Na₂O, CO₂, и 10H₂О

145,8 – масса оборотной 10–водной  соды

286 – молекулярная масса 10–водной  соды Na₂O · CO₂ · 10H₂О

      В высокомодульном алюминатном растворе содержится, кг:  

      Al2O3  = 13,7083 · 0,06 = 0,8226                          (20) 

      Na2O = 250 · 0,06 = 15                               (21) 

      H2O = 1006,2917 · 0,06 = 60,3774                        (22) 

где 13,7083 г/л; 250 г/л; 1006,2917 г/л – концентрация в высокомодульном растворе соответственно Al₂O₃, Na₂O и Н₂О

0,06 м³ – количество высокомодульного алюминатного раствора

      Всего получается 76,2 кг.

      Клинкер в количестве 248,0 кг (Fe2O3 = 168,8кг; Na2Oобщ = 67,4кг) смешивают с 460,0 кг товарной извести (СаО = 429,5 кг) и подвергают мокрому размолу и репульпации в высокомодульном растворе (Na2Oку = 250 г/дм³ и αк = 30) в количестве 1,24 м³. Данные для приготовления клинкера приведены в таблице 1.  

      Таблица 1 – Приготовление клинкера