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

 

      В результате выщелачивания получаем пульпу, которая состоит из среднемодульного алюминатного раствора и твердой фазы, представляющей собой железистый гидрогранат. Гидрогранатовый шлам поступает на сгущение и промывку. После промывки его выводят на шламовое поле. Потери алюминия и щелочи вместе с жидкой фазой гидрогранатного шлама рассчитываем по данным отвального шлама, полученного при переработке бокситов по способу Байер-спекания [Самарянова Л.Б. Технологические расчеты в производстве глинозема].  

      Na₂O_ку = 192 · 7,614 = 1461,9 кг,                               (33) 

      где 192 г/л – концентрация Na₂O_ку в среднемодульном растворе

7,614 м³ – объем среднемодульного алюминатного раствора,      поступающего на конверсию 

      Al₂O₃ = 35,49 · 7,614 = 270,205 кг,                             (34) 

      где 35,49 г/л – концентрация Al₂O₃ в среднемодульном растворе

7,614 м³ – объем среднемодульного алюминатного раствора,      поступающего на конверсию

      Потери  алюминия с жидкой фазой, увлекаемой гидрогранатовым шламом в отвал, берем по данным равным 0,249 кг.

      Жидкую  фазу, которая увлекается гидрогранатовым  шламом в отвал, считаем равной 30% от общей массы гидрогранатового шлама 

            1258,7044 · 0,3 = 377,61132 кг                              (35) 

      где 1258,7044 кг – общая масса гидрогранатового шлама.

      Рассчитаем  количество воды в жидкой фазе гидрогранатового шлама, идущей в отвал 

      377,61132 – 0,249 – 0,8 = 376,56232 кг                      (36) 

где 377,61132 кг – общая масса жидкой фазы, увлекаемой гидрогранатным шламом в отвал

0,249 кг – потери алюминия с жидкой фазой

0,8 кг – потери натрия с жидкой  фазой

      Плотность среднемодульного раствора составляет 1197,49 г/л, тогда концентрация Н₂О в среднемодульном растворе будет равна 

      1197,49 – 192 – 35,49 = 970 г/л                           (37) 

где 192 г/л 35,49 г/л – концентрация соответственно Na₂O_ку и Al₂O₃ в среднемодульном растворе.

      Отсюда рассчитываем общее количество воды, содержащейся в вареной пульпе и промывных водах, кг: 

      970 · 7,614 = 7385,58 кг                                (38) 

      где 7,614 м³ – количество среднемодульного алюминатного раствора.

      Расчет  промводы на промывку трехкальциевого гидроалюмината:

      1) расчет количества пром. воды: 

      7385,58 – 5897,3596 = 1488,2204 – 376,56232 = 1111,65808 кг 

где 5897,3596 кг – общее количество воды в среднемодульном алюминатном  растворе

376,56232 кг – количество воды в жидкой  фазе гидрогранатового шлама, идущей в отвал.

      2) расчет Al₂O₃, кг: 

      1111,65808 · 0,249 / 376,56232 = 0,7351 кг               (39) 

      где 0,249 кг – потери алюминия с жидкой фазой

376,56232 кг – количество воды в жидкой фазе гидрогранатового шлама, идущей в отвал

      3) расчет Na₂O_ку , кг: 

      1111,65808 · 0,8 / 376,56232 = 2,3617 кг                (40) 

      где 0,8 кг – потери натрия с жидкой фазой

376,56232 кг – количество воды в жидкой фазе гидрогранатового шлама, идущей в отвал

      Расчет  состава трехкальциевого гидроалюмината 3СаО · Al₂O₃ · 6Н₂О.

      Определим количество Al₂O₃, который связывается с трехкальциевым гидроалюминатом (ТКГА). Так как после конверсии жидкая фаза представляет собой слабый высокомолекулярный раствор с молярным отношением Na₂O_ку/Al₂O₃, равным 30, то количество Al₂O₃, которое останется в растворе, составит: 

      Al₂O₃ = 1,645 · Na2Оку / αк = 1,645 · 1461,9 / 30 = 80,161 кг     (41) 

      Тогда количество Al₂O₃, которое связывается в ТКГА, определяется: 

      270,205 – 80,161 = 190,044 кг                            (42) 

где 270,205 кг – сумма среднемодульного алюминатного раствора и пром. воды

      При конверсии ТКГА вся регенерированная из красного шлама окись алюминия переходит в твердую фазу – трехкальциевый гидроалюминат (ТКГА). Поэтому расчет количества компонентов ТКГА производится исходя из количества Al₂O₃ в поступающем среднемодульном алюминатном растворе равном 190,044 кг.

      В ТКГА содержится, кг: 

      3СаО  = 168 · 190,044 / 102 = 313,015                       (43) 

      6Н₂О = 108 · 190,044 / 102 = 201,224                        (44) 

      где 168 и 108 – молекулярная масса соответственно 3CaO и 6H2O

190,044 кг – масса окиси алюминия в среднемодульном алюминатном растворе

102 – молекулярная масса окиси алюминия 

      Таблица 5 – Баланс конверсии среднемодульного раствора 

 

      Определим количество воды, поступающей вместе с Са(ОН)₂, кг:

      Н₂О = 313,015 · 18 / 56 = 100,612 кг                     (45) 

      где 313,015 кг – содержание оксида кальция в ТКГА

18 – молекулярная масса Н₂О

56 – молекулярная масса СаО 

      Таблица 6 – Баланс выпарки слабого высокомодульного раствора 

 

      Найдем  объем крепкого высокомодульного раствора: 

      1461,9 / 250 = 5,85 м³                                                            (46) 

      где 1461,9 кг – количество Na₂O_ку в крепком ВМР

          250 г/л – концентрация Na₂O_ку в крепком ВМР

      Для определения содержания Н₂О в крепком высокомодульном растворе ВМР находим его плотность по справочнику. Плотность крепкого ВМР равна 1280 г/л.

      Отсюда, находим содержание воды в крепком высокомодульном растворе:  

      1280 – 250 – 13,7083 = 1016,28917 г/л                      (47) 

      где  250 г/л – концентрация Na₂O_ку в крепком ВМР

          13,7083 г/л – концентрация Al₂O₃ в крепком ВМР

      Тогда количество воды, которое при выпарке  перейдет в крепкий высокомодульный  раствор, рассчитывается: 

      1016,28917 · 5,85 = 5945,2916 кг                          (48) 

      где 5,85 м³ – объем крепкого высокомодульного раствора

      Рассчитываем количество испарившейся воды при выпарке по разности: 

      6908,40568 – 5945,2916 = 963,11408 кг                    (49) 

где 6908,40568 кг – количество воды в слабом высокомодульном растворе

5945,2916 кг – количество воды в крепком высокомодульном растворе. 

      Таблица 7 – Баланс регенерации гидрооксида кальция