Добавлен: 04.12.2023
Просмотров: 544
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
Актуальность темы исследования
Теоретическая и практическая значимость работы
Методология и методы диссертационного исследования
Положения, выносимые на защиту:
Степень достоверности и апробация результатов
Способы переработки низкокачественных высококремнистых бокситов
Образование продуктов обескремнивания с низким содержанием щелочи.
Гидрохимическая обработка красного шлама известью.
Пути усовершенствования комбинированного способа Байер-
Постановка задачи исследования
Влияние пыли электрофильтров на процесс сгущения красных шламов
Глава 4. Предлагаемая технологическая схема и ее финансово- экономическая оценка
пылевозврата пыль электрофильтров, можно снизить нагрузку на электрофильтр и увеличить КПД печи спекания, так как степень пылевозврата в этих аппаратах самая высокая в системе пылеулавливания. Снизятся теплопотери, газораспределительные решетки скрубберов мокрой очистки не будут зарастать содовым кеком, не создавая тем самым затруднений при удалении отходящих газов. Утилизация пыли в ветви Байера позволит сэкономить некоторое количество кальцинированной соды, которая расходуется на компенсацию потерь щелочи в общем цикле производства.
Подтверждена возможность снижения концентраций щелочно-алюминатных растворов при высоких температурах при совместном выщелачивании бокситов и спеков, а также возможность снижения времени выщелачивания.
На отстаивание и уплотнение красного шлама после переработки бокситов на глинозем в первую очередь влияют минералогический состав боксита, крупность частиц шламов, условия выщелачивания боксита и другие. Для ускорения сгущения и фильтрации пульп применяются добавки способствующие укрупнению агрегаций шлама [5].
Особенно велико влияние на отстаивание шлама различных видов гидратированной окиси железа в боксите. Гетит, гидрогетит, лимонит и др. при процессе спекания полностью дегидратируется с образованием тонкодисперсной безводной окиси железа и легко растворимых в воде соединений феррита натрия.
Этот процесс обратим почти для всех минералов железа, которые после выщелачивания спёков и длительного обескремнивания переходят в гидрофильную форму Fe2O3. Такой шлам может набухать, после чего он плохо отстаивается и уплотняется.
До недавнего времени добавкой, оказывающей положительное влияние на отстаивание и сгущение красного шлама, являлось ржаная мука. Установлено [5], что отдельные частицы красного шлама обладают положительным зарядом. Под влиянием крахмала, находящегося в ржаной муке, частицы шлама мгновенно теряют свой заряд и становятся электронейтральными.
В данный момент используются различные, но, тем не менее, дорогостоящие синтетические флокулирующие добавки, такие как CYTEC HX -300.
Исследуя возможности разрешения проблем ветвей спекания Уральских заводов, мы обратили внимание на образование большого количества пыли в процессе
получения спёкового агломерата, которая является балластом снижающим КПД печи и процесса в целом.
Исследование возвратной пыли электрофильтров двух и трех компонентных шихт печей спекания уральских заводов на качественный и количественный
состав методами ИК–спектроскопии и рентгенодифрактометрии, а также рентгено- спектрального флуоресцентного анализа. В таблице 3.4 представлен количественный анализ ПЭФ двух- и трехкомпонентной шихты.
Таблица 3.4 – Количественный химический состав спека и возвратной пыли
Рисунок 3.5 – ИК-спектрограммы возвратной пыли и спёка: 1 – пыль электрофильтра двух компонентная, 2 – трехкомпонентная пыль, 3 – смесь
бокситов Тиман + СУБР 50/50 двух компонентная эл-фильтр, 4 – спёк двухкомпонентной шихты.
Данные ИК-спектроскопии показали (Рисунок 3.5), что валентные и деформационные колебания химических связей пыли электрофильтров соответствуют следующим минеральным соединениям:
Валентные колебания υ-СО соответствуют 3CaO
· Al2O3 ·nCO2 · 11H2O (гидрокарбоалюминат кальция) 1430-1440 см-1, так же на этом пике отмечены колебания δ – OH 1645 см -1, δ Na-O-Si – 2Na2O·2SiO2·2H2O (натриевый гидросиликат) с максимумом 1100-1000см-1, AlOOH (бёмит или диаспор) в зависимости от спекаемого боксита 1145 – 1152см-1, CaCO3 880см-1 (кальцит или арогонит), а так же Na2O·Al2O3·3H2O – 630см-1, 525-580см-1 [130], рентгеноструктурный анализ подтвердил наличие в составе возвратной пыли алюминатов натрия (2.56Å), Na2O·Fe2O3·nSiO2·(1-2)H2O, n = 0÷0,25 460-470 см-1, соответственно гидроалюминат натрия и гидроферрит натрия [131].
На рисунке 3,5 показано три разновидности пыли, в зависимости от состава спекаемой шихты: 1 – двухкомпонентная пыль боксит Тимана (СТБР); 2 – трехкомпонентная пыль боксит СУБР; 3 – двухкомпонентная пыль СТБР/СУБР = 50/50. Как можно увидеть на спектрограммах, почти все максимумы спектров поглощения имеют одинаковые частотные характеристики.
При всей универсальности состава пыли особый интерес вызвало минеральное соединение ГКАК (Гидрокарбоалюминат кальция), образующийся в результате взаимодействия кальцита с каустической составляющей содо- алюминатных растворов [141], которыми являются бокситовые шихты отделений спекания Уральских заводов. Данное предположение возникло в результате ознакомления с работами, которые были направлены на исследования в области производства глинозёма из Кольских нефелиновых руд [130,142]. В связи с этим нас заинтересовал обжиговый способ получения
ГКАК [130]. Условия получения и
образования схожи с условиями, происходящими в зоне сушки и кальцинации вращающейся печи спекания бокситов и коррекционных бассейнах сырой шихты.
Попадание минерала в систему газоочистки связано с пылеуносом и конструктивными особенностями передела. Рентгеноструктурный анализ показал, что в пыли обнаружено соединение СаАl2(СО)32(ОН)43Н2О (2.09Å, 6.13Å), что также подтверждает данные ИК-спектроскопии. Если сравнить кривые ИК - спектрограмм пыли электрофильтров и спёка, то на диаграмме спёка наблюдается ярко выраженный пик в области 1425-1440см-1, что соответствует образованию твердых растворов алюмината кальция [143], подтверждая возможность обнаружения в этой области ГКАК.
Учитывая сказанное, возникло предположение о возможных коагулирующих-флокулирующих свойствах данного полупродукта отделения спекания. Опираясь на полученные данные, было принято решение провести серию экспериментов по применению ПЭФ в лабораторных условиях при сгущении красного шлама отделения спекания ОАО «УАЗ СУАЛ» в качестве коагулирующей-флоккулирующей добавки.
Красный шлам отделения спекания ОАО «УАЗ СУАЛ» был взят после стадии сгущения и репульпирован в соотношении Ж:Т = 2,5, разделен на два лабораторных стакана. В один из стаканов была добавлена произвольная навеска возвратной пыли, репульпированная в соотношении Ж:Т=2,5 в дистиллированной воде с учетом того, что ПЭФ состоит на ≈50% (практические данные) из легкорастворимых соединений. Эксперименты проводились при t=95оC
Подтверждена возможность снижения концентраций щелочно-алюминатных растворов при высоких температурах при совместном выщелачивании бокситов и спеков, а также возможность снижения времени выщелачивания.
- 1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 ... 21
Влияние пыли электрофильтров на процесс сгущения красных шламов
На отстаивание и уплотнение красного шлама после переработки бокситов на глинозем в первую очередь влияют минералогический состав боксита, крупность частиц шламов, условия выщелачивания боксита и другие. Для ускорения сгущения и фильтрации пульп применяются добавки способствующие укрупнению агрегаций шлама [5].
Особенно велико влияние на отстаивание шлама различных видов гидратированной окиси железа в боксите. Гетит, гидрогетит, лимонит и др. при процессе спекания полностью дегидратируется с образованием тонкодисперсной безводной окиси железа и легко растворимых в воде соединений феррита натрия.
Этот процесс обратим почти для всех минералов железа, которые после выщелачивания спёков и длительного обескремнивания переходят в гидрофильную форму Fe2O3. Такой шлам может набухать, после чего он плохо отстаивается и уплотняется.
До недавнего времени добавкой, оказывающей положительное влияние на отстаивание и сгущение красного шлама, являлось ржаная мука. Установлено [5], что отдельные частицы красного шлама обладают положительным зарядом. Под влиянием крахмала, находящегося в ржаной муке, частицы шлама мгновенно теряют свой заряд и становятся электронейтральными.
В данный момент используются различные, но, тем не менее, дорогостоящие синтетические флокулирующие добавки, такие как CYTEC HX -300.
Исследуя возможности разрешения проблем ветвей спекания Уральских заводов, мы обратили внимание на образование большого количества пыли в процессе
получения спёкового агломерата, которая является балластом снижающим КПД печи и процесса в целом.
Исследование возвратной пыли электрофильтров двух и трех компонентных шихт печей спекания уральских заводов на качественный и количественный
состав методами ИК–спектроскопии и рентгенодифрактометрии, а также рентгено- спектрального флуоресцентного анализа. В таблице 3.4 представлен количественный анализ ПЭФ двух- и трехкомпонентной шихты.
Таблица 3.4 – Количественный химический состав спека и возвратной пыли
| Элементы | ППП | Al2O3 | SiO2 | Na2O | K2O | MgO | CaO | Fe2O3 |
| Двух комп., % | 24,78 | 25,50 | 2,49 | 28,30 | 0,44 | 0,10 | 2,49 | 12,20 |
| Трех комп., % | 23,40 | 25,00 | 3,70 | 23,90 | 0,32 | 0,30 | 6,90 | 10,40 |
Рисунок 3.5 – ИК-спектрограммы возвратной пыли и спёка: 1 – пыль электрофильтра двух компонентная, 2 – трехкомпонентная пыль, 3 – смесь
бокситов Тиман + СУБР 50/50 двух компонентная эл-фильтр, 4 – спёк двухкомпонентной шихты.
Данные ИК-спектроскопии показали (Рисунок 3.5), что валентные и деформационные колебания химических связей пыли электрофильтров соответствуют следующим минеральным соединениям:
Валентные колебания υ-СО соответствуют 3CaO
· Al2O3 ·nCO2 · 11H2O (гидрокарбоалюминат кальция) 1430-1440 см-1, так же на этом пике отмечены колебания δ – OH 1645 см -1, δ Na-O-Si – 2Na2O·2SiO2·2H2O (натриевый гидросиликат) с максимумом 1100-1000см-1, AlOOH (бёмит или диаспор) в зависимости от спекаемого боксита 1145 – 1152см-1, CaCO3 880см-1 (кальцит или арогонит), а так же Na2O·Al2O3·3H2O – 630см-1, 525-580см-1 [130], рентгеноструктурный анализ подтвердил наличие в составе возвратной пыли алюминатов натрия (2.56Å), Na2O·Fe2O3·nSiO2·(1-2)H2O, n = 0÷0,25 460-470 см-1, соответственно гидроалюминат натрия и гидроферрит натрия [131].
На рисунке 3,5 показано три разновидности пыли, в зависимости от состава спекаемой шихты: 1 – двухкомпонентная пыль боксит Тимана (СТБР); 2 – трехкомпонентная пыль боксит СУБР; 3 – двухкомпонентная пыль СТБР/СУБР = 50/50. Как можно увидеть на спектрограммах, почти все максимумы спектров поглощения имеют одинаковые частотные характеристики.
При всей универсальности состава пыли особый интерес вызвало минеральное соединение ГКАК (Гидрокарбоалюминат кальция), образующийся в результате взаимодействия кальцита с каустической составляющей содо- алюминатных растворов [141], которыми являются бокситовые шихты отделений спекания Уральских заводов. Данное предположение возникло в результате ознакомления с работами, которые были направлены на исследования в области производства глинозёма из Кольских нефелиновых руд [130,142]. В связи с этим нас заинтересовал обжиговый способ получения
ГКАК [130]. Условия получения и
образования схожи с условиями, происходящими в зоне сушки и кальцинации вращающейся печи спекания бокситов и коррекционных бассейнах сырой шихты.
Попадание минерала в систему газоочистки связано с пылеуносом и конструктивными особенностями передела. Рентгеноструктурный анализ показал, что в пыли обнаружено соединение СаАl2(СО)32(ОН)43Н2О (2.09Å, 6.13Å), что также подтверждает данные ИК-спектроскопии. Если сравнить кривые ИК - спектрограмм пыли электрофильтров и спёка, то на диаграмме спёка наблюдается ярко выраженный пик в области 1425-1440см-1, что соответствует образованию твердых растворов алюмината кальция [143], подтверждая возможность обнаружения в этой области ГКАК.
Учитывая сказанное, возникло предположение о возможных коагулирующих-флокулирующих свойствах данного полупродукта отделения спекания. Опираясь на полученные данные, было принято решение провести серию экспериментов по применению ПЭФ в лабораторных условиях при сгущении красного шлама отделения спекания ОАО «УАЗ СУАЛ» в качестве коагулирующей-флоккулирующей добавки.
Красный шлам отделения спекания ОАО «УАЗ СУАЛ» был взят после стадии сгущения и репульпирован в соотношении Ж:Т = 2,5, разделен на два лабораторных стакана. В один из стаканов была добавлена произвольная навеска возвратной пыли, репульпированная в соотношении Ж:Т=2,5 в дистиллированной воде с учетом того, что ПЭФ состоит на ≈50% (практические данные) из легкорастворимых соединений. Эксперименты проводились при t=95оC