СПОСОБ НАГРЕВА БОКСИТОВОЙ ПУЛЬПЫ
HEATING METHOD OF BAUXITE PULP

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.
ккал
ккал
час·м2·град
час·м2·град
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 / до 200÷400 /. 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
2
3
2
л
2
к
л
2
к
г
г
Бемитовый боксит, содержащий 48% AlO и 6,8% SiO, дробили и измельчали до крупности 0,15 мм, смешивали с оборотным щелочно-алюминатным раствором с концентрацией 210 / NaO, 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 / NaO. 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%