Файл: Высокотемпературное выщелачивание бокситов.docx

Проанализировавданныетаблицы1.8можновыделитьследующиемоменты:

• 
  в отличие от Китайских предприятий (таблица 1.4) на заводах Урала (вариант
  

№2 и №3) энергозатраты комбинированного варианта составляют порядка23-24 ГДж/т глинозема (учитывая теплоту сгорания условного топлива накальцинациюиспекание),что,по-видимому,связаносменьшимматериальнымпотокомспекательнойветки наотечественных заводах;

• 
  низкая степень извлечения глинозема в параллельном варианте Байер- спекание, в связи с образованием большого количества ГАСН, что также приводит к большим потерям каустической щелочи и высоким относительным затратам боксита.
  

Следовательно, чтобы повысить конкурентную способностьпараллельноговарианта Байер-спекание, необходимо увеличить степень извлечения глинозема враствори/илиповыситьКПД печиспекания.По данным, приведённым в работе [117], энергозатраты спекательных печейна глиноземных заводах России могут быть сокращены теоретически на 20% (вслучае использования идеализированного аппарата). В данном исследовании былпроведенанализпотреблениятопливанадвухпредприятиях,производящихглинозем: завод А – из нефелина и завод Б – из боксита. Для проведения анализаиспользовалсяметодтепловогоибалансовогорасчетапечей.Втаблице1.6представленыхарактеристикиисследованных печейспекания.Таблица 1.6 – Конструктивные и режимные характеристики печей спекания,использованныевработе[117]

Параметры	Обозначение	Един. нзмер.	Завод А		Завод Б
Вид сырья			нефелин		боксит
Тип печи			Ш		I	II
Длина		м	185		51,3	66,4
Диаметр печи: - в зоне горения	Dг	м	4,4		3,1	3,1
- в загрузочном конце	Dх	м	5,6		2,7	3,3
Внутренняя поверхность печи	Fп	м2	2720		420	630
Общая поверхность теплообмена	Fт	м2	6320		420	630
Вид топлива			мазут	уголь	газ	газ
Тепловая мощность	Θ	Гкал/ч	112,0	112,0	20,0	24,0
Влажность шихты		%	29-31		37-40
Удельный пылеунос	Gу	кг/кгсп	0,33	0,33	0,86	0,75
Безвозвратный пылеунос	Gбу	кг/кгсп	0,003	0,003	0,02	0,015
Удельный расход сухой шихты: - теоретический	Gшт	кг/кгсп	1,353	1,321	1,350	1,350
- практический	Gш	кг/кгсп	1,356	1,324	1,370	1,365
Энтальпия воздуха, поступающего на горение	Qв	ккал/кгсп	122,1	127,4	100	100
Потерн тепла корпусом печи	Qпот	Ккал/кгсп	130,4	130,4	90	100
Температура отходящих газов	Тог	°С	260	260	330	280
Степень использования тепла	ηт	-	0,826	0,788	0,74	0,77

---

При расчете суммарного расхода топлива авторами получено:на заводе Бпри спекании бокситовой шихты влажностью 40 % и содержанием углерода 1,8%расход составит 209,6 кг ут/т_сп, в т.ч. расход газа 174,3 кг ут/т_сп. При удельномрасходе спека на 1 т глинозема - 4,3 т/т_гл расход топлива на переделе спеканиясоставит: газа 749,5 кг ут/т_гл (22 ГДж/т_гл); общего топлива 901,3 кг ут/т_гл (26,5ГДж/т_гл).При спекании нефелиновой шихты удельный расход топлива ниже: 156 кгут/т_сп при мазутном топливе и 160 кг ут/т_сп при угольном, что связано с меньшимтеплопотреблениемматериалазасчетболеенизкойвлажностишихтыиболеевысокойстепеньюиспользованиятеплатопливавдлинныхпечахсцепнымизавесамииутилизацией тепла спека вколосниковомхолодильнике.Распределениестатьейрасходатеплапредставленонарисунке1.1.А - Расход тепла спекообразованияВ - Расход тепла на испарение влагиС-ПотеритепласоспекомизпечиD - Потери тепла с отходящими газами и пылеуносомЕ-ПотернтеплакорпусомпечиРисунок 1.1- Структура существующего расхода тепла в печах спекания,кДжна 1кгспека: (а)- типпечи I; (б)-типпечиII,(в)-типпечи IIIТакже в статье [117] предлагается осуществить следующиеэнергосберегающиемероприятия:

• 
  Снижение влажности шихты до пределов, определяемых ее текучестью и транспортабельностью:
  
• 
  Реконструкция печей с выбором рационального соотношения L/D и диаметра отдельных зон;
  
• 
  Разработка и внедрение эффективных внутрипечных теплообменных устройств;
  
• 
  Снижение пылеуноса из печи и оборота технологической пыли;
  
• 
  Разработка и внедрение эффективных топливосжигающих устройств и футеровки с повышенными теплоизолирующими свойствами;
  
• 
  Усовершенствование систем охлаждения спека.
  

---

ЭнерогозатратыспекательныхпечейнаглиноземныхзаводахРоссииприреализацииуказанныхмероприятиймогутбытьсокращенына8-10%,атеоретически (в случае использования идеализированного аппарата) – на 19-20%(таблица1.7).Таблица1.7 -Расход тепланапеределеспекания

Завод	Энергозатраты
	теоретическое, химизм процесса		в идеализирован ном аппарате		существующее		возможное снижение до уровня
	% (от теор.)	ГДж	% (от теор.)	ГДж	% (от теор.)	ГДж	% (от теор.)	ГДж
Б	100,0	4,5	422	21,2	587	26,4	540	24,3
А	100,0	9,2	352	32,4	437	40,2	411	37,8

Согласно списку энергосберегающих мероприятий показанных выше, однимиз способов повышения КПД печи является уменьшение пылеуоноса из печи иоборотатехнологическойпыли.Встатье[118]предлагаетсядляулучшенияэкологической обстановки и повышения производительности передела спеканияутилизироватьпыльэлектрофильтров.При повышенной производительности работы печей спекания в зависимостиот содержания в шихте примесейувеличивается пылевынос в количестве до 50 %отмассыисходнойсухойшихты[118].Возвратпылившихтуиувеличениесодержания примесей в спекательной шихте оказывает отрицательное влияние напроцессспекания:образуютсянастыли,

---

нарушается аэродинамический режим, создается балластный поток и снижается коэффициент использования печей [119].

Помимо этого вынос щелочных соединений из печей спекания происходит как за счет механического уноса их с газовоздушным потоком, так и за счет возгонки щелочных солей: хлоридов, сульфатов, карбонатов. В системе пылегазоочистки для эффективной очистки отходящих газов от мелкой фракции служат электрофильтры, где улавливаются пыли спекания.

Авторами статьи [118] были найдены оптимальные условия выщелачивания пыли электрофильтров спекательного передела АО «Алюминий Казахстана» в промышленной воде с извлечением необходимых примесей в раствор.

Другим направлением усовершенствования процесса Байер-спекание является совместное автоклавное выщелачивание спека и боксита в оборотном алюминатном растворе [120-123]. Логинова Ирина Викторовна совместно с
другими исследователями впервые показала, что при совместном выщелачивании бокситов и спеков удается решить целый ряд проблем параллельной варианта Байер-спекание: повышается сквозное извлечение глинозема в раствор, исчезает необходимость в применении аппаратов периодического действия с высокой долей ручного труда (диффузоры), снижаются потери каустической щелочи с красным шламом за счет образования новых продуктов обескремнивания – алюможелезистых гидрогранатов.

Кроме того, происходит существенное сокращение энергоресурсов за счет объединения операции автоклавного выщелачивания бокситов и спеков с

---

одновременным более глубоким обескремниванием щелочно-алюминатных растворов. Также совместное выщелачивание позволяет получить более низкий каустический модуль алюминатного раствора, что необходимо для повышения степени разложения на стадии декомпозиции и осаждения крупнодисперсного гидроксида алюминия. Работоспособность данной технологии была подтверждена промышленными испытаниями, проведенными на Богословском алюминиевом заводе.

Суть процесса совместного выщелачивания бокситов и спеков заключается в том, что после спекания с содой железо, содержащееся в боксите, переходит в феррит натрия, который в свою очередь при взаимодействии с водой образует активный гидроксид железа. Наличие активной формы железа в пульпе при выщелачивании приводит к выделению из раствора алюможелезистых гидрогранатов, что подтверждают данные ИК-спектрометрии.

Еще одним из возможных направлений модернизации процесса Байер- спекание является высокотемпературное выщелачивание в цикле Байера. Так, предложено увеличение температурных параметров процесса с 230 до 300°С. Как показывают исследования [124-126] уже при 280°С фактическая степень извлечения глинозёма приближается к теоретической. С повышением температуры происходит смещение равновесия процесса в сторону более низких концентраций и уменьшается продолжительность выщелачивания.
В основу высокотемпературного [127] процесса выщелачивания бокситов положены результаты теоретических исследований системы Nа₂О – А1₂О₃ – Н₂О, согласно которым при взаимодействии бемита и диаспора со щелочно- алюминатными растворами с повышением температуры от 200 до 300° С можно

---