Технология производства глинозема. Сгущение и промывка красного шлама
После выщелачивания бемитовых и диаспоровых бокситов ав-
токлавную пульпу (Na2OК ≥ 280 г/л, αк = 1,6-1,7 и ж : т = 10:1)
необходимо разделить на алюминатный раствор и твердую фазу —
красный шлам (то, что не растворилось при выщелачивании, плюс
ГАСН). Процесс осуществляется за счет сгущения (отстаивания)
красного шлама в непрерывно действующих аппаратах-густите-
лях (см. рис. 6.1, рис. 6.3-6.4). Отделение алюминатного раствора
от твердой фазы шламовой пульпы включает следующие техноло-
гические операции:
1) отделение алюминатного раствора от основной массы твердой
фазы разбавленной пульпы в сгустителях в целях дальнейшего выде-
ления гидроксида алюминия из раствора и удаления красного шлама
в отвал;
2) контрольная фильтрация слива алюминатного раствора для
удаления из раствора увлеченных частиц твердой фазы шламовой
пульпы в целях получения чистого раствора с требуемым содержани-
ем грамм-твердого в литре — ≤0,01;
3) промывка твердой фазы шламовой пульпы в системе промы-
вателей в целях наиболее полного отделения алюминатного раствора
от твердой фазы шламовой пульпы для минимизации потерь алюми-
натного раствора (Na2O и Al2O3).
При непрерывном сгущении пульпу в сгустителе по высоте
можно условно разделить на следующие зоны (см. рис. 6.1): верхняя
зона 1 — осветленный раствор, непрерывно удаляется из аппара-
та; зона свободного осаждения частиц 2, где происходит осаждение
твердой фазы шламовой пульпы под действием силы тяжести; про-
межуточная зона 3; зона уплотнения или сжатия 4, где под действием
вышележащих слоев происходит вытеснение алюминатного раствора
из твердой фазы шламовой пульпы; зона действия гребков 5 — зона
уплотненной твердой фазы шламовой пульпы, которая непрерывно
выводится из аппарата.
136
Рис. 6.1. Зоны сгущения красного шлама:
1 — зона осветленного раствора; 2 — зона свободного осаждения частиц;
3 — промежуточная зона; 4 — зона уплотнения или сжатия;
5 — зона действия гребков/зона уплотненной твердой фазы
6.1. Факторы, влияющие на процесс сгущения
На процесс осаждения твердой фазы шламовой пульпы влияют
следующие основные факторы:
1) крупность частиц твердой фазы шламовой пульпы (d);
2) минералогический состав боксита (плотность частичек мине-
ралов ( rч ));
3) вязкость алюминатного раствора (концентрация и температура);
4) наличие и свойства флокулянтов и коагулянтов;
5) соотношение жидкой и твердой фаз.
Крупность частиц твердой фазы шламовой пульпы
Основная масса твердой фазы шламовой пульпы состоит из ча-
стиц размером 1-10 мкм (УАЗ) и 10-30 мкм (БАЗ), которые осаж-
даются медленно. Частицы диаметром менее 0,1 мкм практически
не осаждаются.
Процесс осаждения частиц красного шлама в алюминатном рас-
творе осуществляется под действием сил тяжести. С определенной
долей условности этот процесс может быть описан уравнением Сток-
са для скорости осаждения шарообразной частицы в условиях сво-
бодного падения:
137
и частичек красного шлама).
Из приведенных уравнений видно, что скорость осаждения твер-
дой частицы зависит от ее диаметра, плотности и вязкости жидкой
среды. Так как разность ρч — ρср для состава пульпы — величина прак-
тически постоянная, то на скорость осаждения можно существенно
влиять изменением диаметра частиц d и вязкости среды µ.
Отсюда важен выбор оптимальной крупности помола боксита,
обеспечивающей высокое значение извлечения Al2O3 и необходимую
скорость сгущения красного шлама.
Вязкость алюминатного раствора (концентрация и температура)
Разбавление — важный фактор интенсификации процесса осаж-
дения, поскольку оно существенно снижает вязкость μ и плотность
среды ρср. Пульпа разбавляется с Na2OК = 280 г/л, αк = 1,6-1,7
до Na2OК = 140-150 г/л, αК= 1,65-1,72.
При разбавлении происходит дополнительное обескремнивание
раствора: состав пульпы изменяется по лучу АО (см. рис. 6.2). В ре-
зультате раствор попадает в область, пересыщенную SiO2 относитель-
но гидроалюмосиликата натрия (область I). Во избежание выделения
ГАСН во время декомпозиции пульпу при разбавлении выдержива-
138
ют. При наличии шлама, играющего роль затравки, обеспечивается
обескремнивание (линия ВС) до равновесной концентрации по SiO2
(точка C) с µSi = 300.
На вязкость раствора также оказывает влияние температура: пере-
грев разбавленной пульпы в автоклаве с 95 до 120 °C ускоряет отста-
ивание на 1020 %, при этом заметно увеличивается стойкость раство-
ров, что позволяет понизить каустическое отношение.
Рис. 6.2. Зависимость изменения равновесной концентрации SiO2
в алюминатном растворе (αК= 1,6-1,7) при 90 °C относительно
гидроалюмосиликата натрия: 1 — ГАСН; 2 — гидрогранат
Минералогический состав боксита
Крупность частиц шлама зависит не только от помола боксита, но
и связана с распадом частиц во время выщелачивания. Наиболее тон-
кодисперсный шлам образуется при выщелачивании гиббситовых и
бемитовых бокситов ( rч = 2,7-2,8 г/см3); при выщелачивании диа-
споровых бокситов образуется более плотный шлам ( rч = 3,1-3,2 г/см3).
Кроме того, крупность частиц зависит от их способности к агрега-
ции, т. е. к образованию хлопьев (агрегатов). В присутствии крупных
частиц хлопьеобразование идет с большей скоростью.
На величину скорости отстаивания оказывает влияние и фазовый
состав красного шлама. Неполное извлечение Al2O3 приводит к сни-
жению скорости отстаивания - плотность шлама с недовыщелочен-
ным Al2O3 ниже. Скорость отстаивания зависит от содержания ГАСН
в шламе (SiO2 в боксите). Чем оно выше, тем хуже шлам отстаивается.
139
Оказывает влияние на скорость осаждения и структура образуемого
ГАСН. Чем более тонкозернистый ГАСН, тем больше он удерживает
воды, и тем хуже он отстаивается.
Большое значение для передела сгущения и промывки красного
шлама имеет форма гидроксида железа. При температуре выщелачи-
вания 230 °С процесс дегидратации для гидроксидов Fe является не-
обратимым только для гидрогематита. В то же время лимонит и гетит,
теряя воду на выщелачивании, вновь гидратируются на сгущении и
промывке шлама; шлам разбухает, плохо отстаивается, и снижается
степень отмывки шлама от щелочи. Только в условиях высокотемпе-
ратурного выщелачивания при 260 °С процесс дегидратации стано-
вится необратимым для всех гидроксидов железа.
Низка скорость отстаивания шламов от выщелачивания бокситов,
содержащих сидерит и мельниковит-пирит, в связи с особенностью
поведения этих соединений при выщелачивании - образованием
тонкодисперсных соединений гидроксида Fe(II) и гидрокситиофер-
рата натрия.
Действие флокулянтов и коагулянтов
Важными процессами, протекающими при сгущении, являются
коагуляция и флокуляция. В алюминатном растворе частицы шлама
имеют одноименный электрический заряд и поэтому взаимно от-
талкиваются (за счет действия кулоновских сил), что препятствует
их слиянию и образованию более крупных хлопьев. При сгущении
отдельные частицы шлама, заряженные одноименными зарядами,
благодаря наличию двойного электрического слоя, под влиянием до-
бавок - коагулянтов теряют заряд, становятся электронейтральны-
ми, и при этом резко уменьшается толщина гидратной пленки на по-
верхности частиц. Между частицами появляются силы сцепления, и
в результате образуются хлопья.
При флокуляции происходит нарушение устойчивости взвеси
вследствие адсорбции органических гетерополярных веществ на по-
верхности частиц. В этом случае создаются предпосылки для про-
явления сил сцепления между углеводородными частями закрепив-
шихся на поверхности молекул или ионов флокулянта, возникают
условия для образования агрегатов.
В производственных условиях для ускорения процесса отстаива-
ния используют различные добавки. На отечественных заводах ши-
140
роко используется ржаная мука, на зарубежных заводах - крахмал.
Применяются различные синтетические флокулянты - седипур, по-
лиакриламид, алклар и др. Дозировка флокулянта изменяется при
снижении или увеличении потока по красному шламу.
Преимущество синтетических флокулянтов определяется скоро-
стью осаждения шлама: увеличение почти в 3-10 раз по сравнению с
использованием ржаной муки. Кроме того, процесс приготовления,
дозирования и контроля полностью автоматизирован. Расход данных
флокулянтов на порядок меньше по сравнению с расходом муки.
Использование различных флокулянтов и коагулянтов суще-
ственно увеличивает производительность сгустителей и соответ-
ственно производительность участка сгущения и промывки крас-
ного шлама.
Соотношение жидкой и твердой фаз
6.2. Расчет основных количественных характеристик
при сгущении красного шлама
После разбавления автоклавной пульпы в мешалке до концентра-
ции щелочи в растворе 145-150 г/л и ж : т = 16-18 пульпу центробеж-
ным насосом подают в питающий стакан сгустителя.
Основными показателями отделения алюминатного раствора
от красного шлама являются:
1) удельная производительность по сливу или скорость слива —
объем алюминатного раствора (м3), выводимого из сгустителя за еди-
ницу времени (ч) с каждого квадратного метра площади осаждения,
м3/ (м2·ч) (0,13-0,2 м3/ (м2·ч));
2) степень уплотнения шлама — отношение (по массе) жидкой
фазы к твердой, содержащихся в пульпе,— ж : т (ж : т = 2,5-4 при
сгущении; ж : т = 2-3 при промывке);
3) скорость осаждения шлама при неизменной осветленной зоне
в сгустителе, м/ч.
141
Производительность сгустителей и промывателей определяется
как скорость слива, под которой понимают объем осветленного рас-
твора, полученного за час рабочего времени с 1 м2 площади осажде-
ния, м3/ (м2·ч) или м/ч (см. формулу (6.3)).
Различные по конструкции сгустители (одноярусные, многоярус-
ные) имеют разную скорость слива, поэтому для каждого типа сгу-
стителей скорость слива следует определять отдельно:
Температура процесса 95-105 °С, содержание твердых частиц в
сливе сгустителя не более 0,1 г-тв/л (при плохом отделении мел-
кой фракции до 15 г-тв/л), величина осветленной зоны промыва-
теля > 1 м.
6.3. Основная аппаратура при сгущении шламовой пульпы
По устройству и принципу действия сгустители и промыватели
одинаковы.
Сгуститель (см. рис. 6.3) представляет собой металлический ци-
линдрический чан 2 с коническим или плоским дном. В центре чана
смонтирован гребковый механизм 3, с помощью которого осевший
шлам перемещается к разгрузочному отверстию 5, расположенно-
му в центре днища сгустителя или на его периферии. В зависимости
142
от этого различают сгустители с центральной и периферической раз-
грузкой шлама.
Рис. 6.3. Одноярусный сгуститель с центральным приводом:
1 — ферма; 2 — цилиндрический чан; 3 — гребковый механизм;
4 — вал; 5 — разгрузочное отверстие;
6 — загрузочный стакан; 7 — кольцевой желоб;
8 — механизм подъема вала; 9 — механизм вращения вала
Гребковый механизм состоит из вертикального вала 4, подвешен-
ного на ферме или опирающегося на центральную колонну. Вал при-
водится во вращение приводом 9 (двигатель с редуктором), который
может быть расположен на ферме или под сгустителем.
Пульпа поступает в загрузочный стакан, опущенный до зоны
свободного оседания частиц, где ж : т такое же, как у поступающей
пульпы ~ 18:1. Пульпа растекается с убывающей к стенкам скоро-
стью, и происходит оседание частиц шлама на дно сгустителя, откуда
гребками он перемещается к центру и разгружается через патрубок.
Осветленный раствор перетекает через внутренний борт и по кольце-
вому желобу 7 между ним и стенками чана стекает в трубу.
На рис. 6.4 показан одноярусный сгуститель диаметром 40 м
с центральным приводом.
Многокамерные сгустители обычно работают по двум схемам:
1) с параллельной работой ярусов (см. рис. 6.5): каждый ярус пита-
ется пульпой, и с каждого яруса получаются идентичные сливы; раз-
грузка сгущенного продукта — центральная за счет того, что переточ-
143
ный стакан предыдущего яруса оканчивается в зоне работы гребков
последующего яруса;
2) с последовательной работой ярусов по схеме, позволяющей
осуществлять методичную промывку от первого к последнему
ярусу: в переточный стакан предыдущего яруса подается про-
мывная вода, которая размывает шлам до необходимого ж : т, по-
сле чего осуществляется сгущение этой пульпы в нижнем ярусе,
и т. д.
Рис. 6.4. Одноярусный сгуститель диаметром 40 м
с центральным приводом:
1 — механизм вращения; 2 — граблины; 3 — вал;
4 — питающие трубы;
5 — загрузочный стакан
Разбавленная пульпа из питающей коробки 1 поступает в камеры
многокамерного сгустителя (см. рис. 6.5). Осветленный алюминатный
раствор из всех камер сгустителя через коробку сбора слива 4 самоте-
ком поступает далее в мешалку нефильтрованного раствора. Сгущен-
ный шлам самотеком разгружается через конус сгустителя 7.
В зарубежной практике применяется заключительная операция —
фильтрация для промытого красного шлама в целях сокращения рас-
хода воды на промывку шлама и для его дальнейшей утилизации. Для
этих целей эффективно используются дисковые фильтры и барабан-
ные вакуум-фильтры.
144
Рис. 6.5. Многоярусный сгуститель:
1 — распределительная коробка исходной пульпы;
2 — трубы подачи пульпы; 3 — механизм вращения;
4 — коробка сбора слива;
5 — переточные стаканы; 6 — сливные трубы;
7 — разгрузочный конус; 8 — перемешивающее
устройство с гребками
В глиноземном производстве можно использовать сгустители раз-
личного диаметра и конструкции (см. табл. 6.1, 6.2).
145
146
Таблица 6.2
Технические характеристики многокамерных сгустителей
Скорость
Полный
Высота
Мощность
Диаметр,
Число
Площадь
гребкового
Масса
объем
чана в
двигателя,
м
камер
осаждения, м2
устройства,
сгустителя, т
чана, м3
центре, м
кВт
об/мин
2,2
3
11,4
19
5,4
0,5-0,7
1,0
4,39
5
2
39,2
70
4,5
0,5
1,1
16,17
6
2
56,8
145
6,1
0,5
1,0
13,81
9
2
127
295
6,6
0,5
4,0
37,00
9
3
190
355
7,8
0,2
2,8
38,86
11
3
285
540
7,3
0,1-0,5
3,0
54,66
12
2
226
540
7,8
0,5
4,5
51,60
12
3
339
810
10,4
0,5
2,8
70,85
14
2
308
795
8,5
0,5
2,8
68,50
14
3
460
1170
11,1
0,5
2,8
98,20
14
5
770
1450
11,1
0,1
4,5
130,80
15
2
352
1050
9,2
0,5
2,8
86,00
15
5
880
1600
11,1
0,1
4,5
128,20
16
5
1005
1850
11,2
0,1
4,5
154,10
20
2
628
1450
6,7
0,1
4,5
119,20
20
5
1570
3240
12,7
0,1
5,5
252,00
6.4. Принцип работы схемы непрерывного сгущения
и противоточной промывки красного шлама
Полученная разбавленная пульпа (см. рис. 6.6) центробежными
насосами подается в питающие коробки сгустителей 2, из которых
поступает в питающие стаканы. Осветленный алюминатный раствор
(слив) поступает в бак-сборник нефильтрованного раствора, откуда
центробежными насосами подается на контрольную фильтрацию для
отделения взвешенных частиц твердой фазы шламовой пульпы.
Содержание твердых частиц шламовой пульпы в осветленном
алюминатном растворе должно быть не более 0,1 г-тв/л. Контроль-
ная фильтрация алюминатного раствора осуществляется на фильтрах
типа ЛВАЖ, МВЖ и «Диастар», работающих под давлением. В каче-
стве фильтрующего слоя на фильтрах применяется трехкальциевый
гидроалюминат (ТКГА: 3CaO·Al2O3·6H2O).
Отфильтрованный алюминатный раствор поступает в баки филь-
трата и далее насосами откачивается на участки декомпозиции для
разложения, пройдя предварительное охлаждение в вакуум-охлади-
тельных установках.
Сгущенный красный шлам содержит до 30 % и более алюминат-
ного раствора и перед сбросом на шламовое поле его необходимо
отмыть от щелочного раствора, который возвращают в технологиче-
ский процесс.
Промывка твердой фазы шламовой пульпы осуществляется по 4-
и 5-кратной схеме по принципу противотока: шламовая пульпа при
движении обрабатывается все более слабой промывной водой, а пе-
ред последним промывателем - свежей горячей водой (см. рис. 6.6).
Шламовая пульпа из конуса сгустителя 2 поступает в репульпатор 3′,
где смешивается с промводой от промывки и откачивается в промыва-
тель I. Слив промывателя I насосами подается на разбавление вареной
пульпы в агитатор разбавления. Шламовая пульпа промывателя I по-
ступает в репульпатор 3′′, где смешивается со сливом промывателя III
и насосами подается в промыватель II. Слив промывателя II поступает
в репульпатор 3′, а твердая фаза шламовой пульпы - в репульпатор 3′′′,
куда подается слив промывателя IV, и так далее в зависимости от ко-
личества промывателей.
Из репульпатора 3′′′ шламовая пульпа подается на промыватель III,
откуда поступает в последующий репульпатор 3′′′′. Сюда же подается
слив промывателей III+2.
148
В последний репульпатор 3n подается горячая вода с t = 90-95 °С
из автоклавного отделения.
Горячая
Крепкая промывная вода
3n
вода
Na2OК = 40-50 г/л
Исходная
пульпа
n
III
1
Флокулянт
II
I
3′′′
ж : т=16-18:1
2
ж:т=3:1
3′′
Отмытый
3′
красный шлам
Вода
Алюминатный раствор
Красный шлам
(на контрольную фильтрацию)
(на шламовое поле)
4
Рис. 6.6. Принципиальная схема непрерывной противоточной декантации
для промывки красного шлама (n-кратная): 1 - агитатор для разбавления
автоклавной пульпы; 2 - основной сгуститель для разделения шлама
и алюминатного раствора; 3 - репульпаторы; 4 - мешалка шламоудаления;
I, II, III, … n - сгустители-промыватели
Отмытый красный шлам разбавляется до необходимого отноше-
ния ж : т = (3-10) : 1 и системой гидротранспорта перекачивается на
шламовое поле.
Для промывки твердой фазы шламовой пульпы используется вода
из системы водооборота, подшламовая вода, вводимая после баром-
конденсаторов. В отдельных случаях может использоваться промыш-
ленная вода.
При промывке красного шлама потери Al2O3 в виде Al(OH)3 неиз-
бежны. Для снижения потерь, предотвращения частичного разложе-
ния алюминатного раствора (по реакции (3.2)) и улучшения процес-
са осаждения во всей системе сгустителей должна поддерживаться
температура не менее 100-102 °С.
Пульпа красного шлама, представляющая остатки бокситов по-
сле выщелачивания, имеет состав твердой фазы,%: Al2O3 12-13;
Fe2O3 45-50; SiO2 611 : (700-900) г-тв/л. Состав жидкой фазы, г/л:
Na2O 3-5; Al2O3 2-3.
Жидкая фаза шламовой пульпы собирается в центрах шламовых
карт и возвращается в производство по системе гидротранспорта.
149
Расход воды, затрачиваемой на промывку красного шлама, со-
ставляет 7-8 м3 на одну тонну глинозема. Важным показателем от-
мывки красного шлама от щелочного алюминатного раствора явля-
ется «произведение по отвальному шламу» (Na2ОK г/л · ж : т). На УАЗе
этот показатель зависит от применения коагулирующих или флоку-
лирующих добавок и составляет 6-12.
При отсутствии возврата подшламовой воды «произведение по
отвальному шламу» не должно превышать 4,5; при возврате воды в
производство оно может быть увеличено до 16.
По данным рентгеноскопического, термического и спектрального
анализа был изучен вещественный состав красных шламов гидрохи-
мии БАЗа и УАЗа (табл. 6.3).
Таблица 6.3
Вещественный состав твердой фазы шламов
Минерал
Содержание в шламе, %
БАЗ
УАЗ
Fe2O3
44
48
γ-Fe2O3·H2O
5
6
α-Al2O3
4
4
Al2O3·3H2O
4
4
CaO·Al2O3
7
9
CaO
4
4
Na2O
5
4
TiO2 анатаз
4
4
TiO2 рутил
2
2
β-SiO2
4
4
ГАСН
17
11
6.5. Расчет степени отмывки красного шлама
В глиноземном производстве получила распространение проти-
воточная промывка красного шлама в промывателях, которая по-
зволяет получить сравнительно концентрированную промводу при
высокой степени отмывки алюминатного раствора (щелочи и оксида
алюминия) от шлама.
150
На рис. 6.7 показана принципиальная схема пятикратной про-
мывки шлама.
VвС1
VвСв
VC0
VC1
VC2
VC3
VC4
VC5
1
2
3
4
5
VвC2
VвC3
VвC4
VвC5
Рис. 6.7. Схема промывки красного шлама: 1-5 - промыватели
Объем жидкой фазы в шламовой пульпе сгустителя составит, м3/т
шлама: V = m/ρ.
При сгущении и промывке красных шламов весовое отношение
ж:т в сгущенных шламах понижается постепенно при движении пуль-
пы от сгустителя к последнему промывателю. При этом после каждой
стадии сгущения шлам увлекает примерно одинаковый объем жид-
кого на 1 т твердого. Следовательно, можно считать, что в шламовых
пульпах всех промывателей содержится V м3 жидкого.
С некоторым приближением можно также считать, что объем
жидких фаз в процессе промывки остается постоянным. Следова-
тельно, объем слива с каждого промывателя будет равен V в м3.
Составим балансовые уравнения по Na2O для каждого промывателя:
Левую и правую части полученных уравнений разделим на V, обо-
значив при этом отношение объема слива к объему жидкого, увлека-
емого шламом, через K, т. е. K=Vв/V.
Тогда балансовые уравнения примут вид:
С0 + KC2 = КС1 + C1;
C1 + KC3 = KC2 + С2;
C2 + KC4 = КС3 + С3;
C3 + KC5 = KC4 + C4;
С4 + КСв = КС5 + С5.
В данной системе число уравнения равно числу неизвестных. Не-
известными являются С1, С2, С3, С4 и C5, известными - C0, К и Св.
Для четырехкратной промывки соответственно получим четыре
уравнения с четырьмя неизвестными:
Для промывки красного шлама обычно используют оборонную
воду, которая содержит до 1 г/л Na2O. На предприятиях, где осущест-
влен возврат в производство подшламовой воды, наряду с оборотной
водой для промывки используют подшламовую. Содержание Na2О
в подшламовой воде достигает 3-3,5 г/л. Место ввода подшламовой
воды в промывную систему должно быть выбрано с таким расчетом,
чтобы обеспечивалась максимальная отмывка шлама заданным ко-
личеством воды.
Пример расчета. Для промывки красного шлама по пятикратной
противоточной схеме используется оборотная и подшламовая вода.
Расход оборотной воды 5,53 м3, подшламовой воды 2,51 м3 на 1 т шла-
ма. Отношение ж : т в шламовой пульпе сгустителей 2,5. Концентра-
ция Na2O в алюминатном растворе 152,7 г/л, в подшламовой воде
2,86 г/л, в оборотной воде 0,67 г/л. Плотность алюминатного раство-
ра 1,282 т/м3. Рассчитать степень отмывки шлама для следующих ва-
риантов промывки:
1-й вариант: подшламовая вода подается в 5-й ряд промывки,
2-й вариант: подшламовая вода подается в 4-й ряд промывки,
3-й вариант: подшламовая вода подается в 3-й ряд промывки,
4-й вариант: подшламовая вода подается во 2-й ряд промывки.
Определим объем жидкой фазы в шламе сгустителей:
2,5/1,282 = 1,95 м3 на 1 т шлама.
Составим балансовые уравнения для каждого варианта промывки.
1-й вариант:
152,7·1,95 + 8,04C2 = 8,04C1 + l,95C1,
1,95С1 + 8,04С3 = 8,04С2 + 1,95С2,
1.95С2 + 8.04С4 = 8,04С3 + 1,95С3,
1,95С3 + 8,04С5 = 8,04С4 + 1,95С4,
1,95С4 + 2,51·2,86 + 5,53·0,67 = 8,04 С5 + 1,95С5.
2-й вариант:
152,7·1,95 + 8,04С2 = 8,04С1 + 1,95С1,
l,95C1 + 8,04С2 = 8,04С2 + 1,95С2,
1,95С2 + 8,04С4 = 8,04С3 + 1,95С3,
1,95С3 + 5,53С5 + 2,51·2,86 = 8,04С4 + 1,95С4,
1,95С4 + 5,53·0,67 = 5,53С5 + 1,95С5.
153
3-й вариант:
152,7·1,95 + 8,04С2 = 8,04C1 + 1,95С1,
1,95С1 + 8,04С3 = 8,04С2 + 1,95С2,
1,95С2 + 2,51·2,86 + 5,53С4 = 8,04С3 + 1,95С3,
1,95С3 + 5,53С5 = 5,53С4 + 1,95С4,
1,95 С4 + 5,53·0,67 = 5,53С5 + 1,95С5.
4-вариант:
152,7·1,95 4 + 8,04С2 = 8,04C1 + l,95C1,
1,95C1 + 5,53C3 + 2,51·2,86 = 8,04C2 + l,95C2,
1,95C2 + 5,53C4 = 5,53C3 + 1,95C3,
1,95C3 + 5,53C5 = 5,53C4 +1,95C4,
1,95C4 + 5,53·0,67 = 5,53C5 + 1,95С5.
Решение составленных систем уравнений дает следующие значе-
ния концентрации Nа2О в жидкой фазе шламовой пульпы промыва-
телей (табл. 6.4).
Таким образом, расчет показывает, что наиболее полная отмывка ще-
лочи достигается при подаче подшламовой воды в 3-й ряд промывателей.
6.6. Красный шлам — комплексное сырье
Красные шламы после выщелачивания бокситов способом Байера
либо выбрасывают в море, либо складируют на шламовых полях вбли-
зи глиноземных заводов. Это влечет за собой загрязнение окружающей
среды и требует больших земельных площадей под шламовые поля.
С отвальными красными шламами теряется безвозвратно 10-20 %
глинозема, содержащегося в исходном боксите, и 60-200 кг Na2O на 1 т
товарного глинозема. Ежегодные потери железа с красным шламом круп-
ного завода составляют около 0,5 млн т. Поэтому красные шламы следует
рассматривать как один из потенциальных источников получения глино-
зема, каустической щелочи, железа и редкоземельных элементов.
Красные шламы выводятся из процесса в виде пульпы
с ж : т = (3-10) : 1. Жидкая фаза шлама содержит более 15 г/л Na2O.
Химический и минералогический состав шламов очень сложен.
Он определяется составом исходного боксита (см. табл. 6.5 и 6.6) и ус-
ловиями его выщелачивания (температурой, дозировкой СаО и др.).
Так, при переработке диаспоровых североуральских бокситов с µSi=
10-12 при 235 °C в присутствии 3-5 % СаО получается шлам пример-
но следующего среднего состава,%: 6,3 п. п.п.; 14,5 А12O3; 9,0 SiO2;
44,5 Fe2O3; 12,0 СаО; 4,0 TiO2; 5,0 Na2O. Шламы венгерских заводов,
перерабатывающих бокситы с таким же кремневым модулем, но без
извести, содержат,%: 10-11 Na2O; 18-20 Al2O3; 40-41 Fe2O3; 12 SiO2;
1,0-1,5 СаО. Эти шламы представлены гидроалюмосиликатом на-
трия — содалитом (40 %), бемитом (4 %), гематитом (15 %), кальцит-
доломитом (3 %), пиритом (2 %) и некоторыми другими минералами.
В разных странах мира проводятся широкие исследования по ис-
пользованию красных шламов в качестве добавок для производства
красок, цветных стекол, утяжелителя в нефтяной промышленно-
сти и особенно для получения различных строительных материалов
(кирпича, черепицы, метлахских плиток, цемента и т. д.). Возможна
добавка 10-15 % красного шлама к доменной шихте при выплавке
чугуна. Во всех этих случаях используется шлам, отфильтрованный
155
от промывной воды. Естественно, частичное использование крас-
ного шлама в качестве добавочного материала в различных областях
техники не решает вопроса о переработке больших количеств этого
отвального продукта глиноземного производства. Поэтому в послед-
ние годы во многих странах мира проводятся широкие исследования
по извлечению из красных шламов ценных компонентов.
Таблица 6.5
Содержание малых примесей в бокситах
Элемент
Содержание, %
Li
>0,001
Be
0,001-0,1
B
0,005-0,001
Sc
0,005 (50 г/т)
V
0,03-0,08
Cr
0,01-0,5
Mn
0,04-0,3
Co
0,0006-0,001
Ni
0,001-0,01
Zn
0,02-0,15
Ga
0,005
Ge
0,0005
As
0,001
Sr
0,03
Y
0,001
Zr
0,2-0,3
Nb
0,008
Mo
0,001-0,003
Sn
0,005
Ba
0,1-0,3
Ce
0,018
La
0,006
Pb
0,001-0,003
156
Таблица 6.6
Содержание редкоземельных элементов продуктов глиноземного
производства уральских алюминиевых заводов
Содержание редкоземельных элементов, %
Продукт
La·10-2
Th·10-3
Yb·10-4
Tb·10-4
Sc·10-3
Се·10-2
Боксит СУБРа
1,1
2,2
8,0
5,3
6,9
-
Боксит ЮУБРа
1,5
4,0
14,0
6,9
6,3
2,6
Глинозем
0,02
0
0,05
0
0,01
0,02
Оборотная сода
0
0
0
0
0
0
Содосульфатная
0
0
0
0
0
0
смесь
Красный шлам
ветви гидрохимии
2,0
3,9
24,0
13,0
13,0
-
(БАЗ)
Красный шлам
ветви гидрохимии
2,0
4,7
28,0
10,0
13,0
-
(УАЗ)
Красный шлам
3,4
6,8
20,0
10,0
11,0
4,3
спекания (УАЗ)
Красный шлам
2,2
6,4
19,0
10,0
11,0
4,1
спекания (БАЗ)
Известняк
0,01
0,02
0
0
0,4
0,01
Магнитная фрак-
ция ветви гидро-
0,5
1,2
10
0
20
-
химии
157
Большое спасибо!
Ваше мнение очень важно для нас.
Нет комментариевНе стесняйтесь поделиться с нами вашим ценным мнением.
Текст