Рецензенты: докт. техн. наук С. И. Соболь и кольчугинский тех­никум по обработке цветных металлов 23 страница

Промышленное производство алюминия в Советском Союзе было^ организовано только в 30-х годах текущего столетия после создания «Г стране первых электростанций. Сначала в Ленинграде был пущен олых». иый. завод, на котором отрабатывались технология и аппаратура, го*. товились инженерные""!! рабочие кадры. В 1932 г. состоялся пуск пер­вого в стране Волховского алюминиевого завода на базе Волховской ГЭС, а в 1933 г. — Днепровского алюминиевого завода на базе Днеп-. рогэса. В последующие годы вошли в строй действующих многочислен^ иые предприятия алюминиевой промышленности, обеспечившие наше.й стране одно из ведущих мест в производстве алюминия, в мире.

В то время как в крупномасштабном производстве тяжелых цвет­ных металлов преобладают горно-металлургические комбинаты, объ­единяющие горно-обогатительные и металлургические производства, со временная алюминиевая промышленность строится на основе четкой дифференциации глинозёмных заводон и заводов по производству ме­таллического алюминия. Это обусловлено тем, что электролитическое получение алюмниия относится к категории очень энергоемких произ­водств и размещение таких заводов тяготеет к источникам дешевой электроэнергии гидроэлектростанций. Примером этого могут служить как Волховский и Днепровский алюминиевые заводы, так и многие со­временные алюминиевые заводы, построенные на базе крупнейших гид­роэлектростанций: Волгоградский, Иркутский, Красноярский, Братский и Таджикский.

Производство глинозема, наоборот, базируется в местах добычи алюминиевых руд, что сокращает объемы перевозимых на электролит­ные заводы сырьевых материалов.

Технология получения металлического алюминия сложна и включа­ет, по существу, четыре отдельных производства (рис. 142):

1) производство глинозема; - #

2) производство криолита и фтористых солей;

3) производство угольных изделий;

4) производство электролитического алюминия. ₍

Часть электролитического алюминия подвергают дополнительному

рафинированию.

Приведенная схема получения чистого алюминия является типо-. вой и лежит в основе практически всей мировой алюминиевой промыш­ленности. Со времени открытия и внедрения электролитического спо­соба производства алюминия его развитие шло в направлении улучшения конструкции применяемых аппаратов, механизации и авто­матизации технологических операций и их совершенствования. Сущность способа осталась неизменной.

Несмотря на преимущественное применение электролиза расплавов- для' получения алюминия, эта технология.имеет определенные недо­статки по сравннию с крупномасштабным производством ряда друпа цветных металлов:,

1) малая единичная мощность даже у самых' крупных электролизе» ров (Не более 250—300 кА);

2) высокий удельный расход электроэнергии (до 16—17 тыс., кВт-ч/т)';.

3) необходимость преобразования переменного тока в постоянный;

4) сложность технологических схем производства глинозема;

5) большой расход дорогостоящих чистых фтористых солей;

6) невозможность использования низкосортных видов природного алюминиевого сырья.

Плавиковый шпат Обогащение Концентрат

Производство криолита и фтористых солей

--------------- j-------------------

NajAlF_e,AlF₃,NaF

Алюминиевая руда \

Производство

елинозема

Глинозем

Углеродистые Связующее материалы ("

I I

Дозировка й смешение —j - Углеродистая масса Прессование и обще Формовка Электроды и блока Анодная масса

Техмояогаческая

экещпрощергия

Электролитическое поличение алюминия

“I

Алюминий

\

Чушковой атмиши

Рис. 142. Принципиальная технологическая схема получения алюмниня элект* ролитическим (способом

Ндряду с электролитическим способом получения алюминия воз­можно использование электротермических процессов.. основанных на Прямом восстановлении глииоземеодержащих природных материалов с получением первичных алюминиевокремииевых сплавов с последующей переработкой их на конструкционные сплавы или технически чистый алюминий.

Применение электротермических процессов производства алюминия и его сплаиов приводит к упрощению в целом технологии,, а также к

■расширению сырьевой базы алюминиевой промышленности. Последнее обусловлено тем, что для термического процесса могут быть использо­ваны различные природные алюмосиликаты без значительных затрат на их"обогащение и предварительную подготовку. Однако получение алю­миния из силикоалюминиевого сплава — задача далеко не простер. По­этому термические способы в настоящее время, как правило, применя­ют только для получения алюминиевых сплавов типа силуминов.

Остановимся более по'дробио иа рассмотрении основных стадий электролитического способа получения алюминия.

Глинозем — чистый оксид алюминия А1₂0₃ — является основным исходным материалом при производстве алюми­ния электролизом.

Безводный оксид алюминия образует несколько поли­морфных модификаций, или форм, имеющих одинаковый химический состав, но различное кристаллическое строе­ние, а следовательно,и различные свойства.

Наиболее устойчивой, формой глинозема является а-А1₂0₃ (корунд). Эта модификация встречается в природе и обладает высокой химической стойкостью к кислотам и щелочам и практически негигроскопична при хранении. Мо­дификация у-А1₂0₃ в природе не встречается; она образу­ется при нагреве гидратированного оксида алюминия до 500—550 °С. y-A1₂0₃ хорошо растворяется как в кислотах, так и в щелочах и сильно гигроскопична. При нагреве до 1200 °С у-А^Оз, как и все другие модификации глинозема, превращается в а-А1₂0₃.

Технический глинозем, используемый при электролити­ческом получении алюминия, представляет собой белый кристаллический порошок, состоящий в основном из смеси а- и ^-разновидностей. Глинозем выпускают нескольких ма­рок. Согласно ГОСТ 6912 —74 для электролиза алюминия пригодны марки глинозема Г-00, Г-0, Г-1 и далее до Г-4. Наиболее вредными примесями в нем являются Si0₂, Fe₂0₃, ТЮ₂. Кроме того, в глиноземе регламентируется предель* ное содержание щелочей (Na₂0-|-K₂0) и Р₂0₅.

Большое внимание при оценке качества технического глинозема уделяется его физическим свойствам: влажности (гигроскопичности), плотности, насыпной массе, грануло­метрическому составу, углу естественного откоса, образую­щемуся при насыпании мелкого материала на плоскую'по­верхность. От этих свойств зависит поведение глинозема при его транспортировке, загрузке в электролизеры и в са­мом процессе электролиза.

В промышленности, в зависимости от состава и физико­химических свойств сырья, глинозем получают различными способами. Из большого разнообразия известных способов можно выделить три группы процессов: щелочные, кислот­ные и кислотно-щелочные.

В. настоящее время практически весь глинозем получа­ют щелочными методами, которые в свою очередь подраз* деляются на гидрохимические, термические и комбиниро­ванные.

Получение глинозема по способу Байера

Способ Байера получил наиболее широкое распростра­нение в мировой практике. Он был предложен в конце прошлого, столетия австрийским химиком К. Н. Байером, работавшим в России. По имени автора этот процесс был назван способом Байера.

Способ Байера относится к щелочным гидрохимическим процессам. В основе способа лежит обратимая химическая реакция

А1(ОН)₃ + NaOH ^ NaA10₂ + 2Н₂0. (130)

В условиях обработки (выщелачивания) исходной руды раствором едкого натра эта реакция идет вправо, т. е. алю­миний переходит в раствор в форме алюмината натрия. При разложении (декомпозиции) полученных растворов равновесие реакций сдвигается в обратную сторону и про­исходит гидролиз алюминатного раствора с образованием кристаллического осадка гидроксида алюминия.

В способе Байера технологический цикл по щелочи замкнут. Затраченная на выщелачивание щелочь освобож­дается при декомпозиции и возвращается в голову процес­са на обработку новых порций руды.

Способ Байера обычно применяют для переработки вы­сококачественных бокситов с относительно низким содер­жанием кремнезема. Упрощенная схема производства гли­нозема этим методом приведена на рис. 143. Согласно этой схеме исходный боксит дробят и затем измельчают в среде концентрированного оборотного раствора щелочи. Далее пульпу выщелачивают с целью перевода оксида алюминия в раствор. Выщелачивание боксита в зависимости от мине­ралогической формы природного гидроксида алюминия протекает по следующим реакциям:

A1₄0_s-H₂0 + 2NaOH = 2NaA10₂ + 2Н_гО; (131)

(Диаспор, бемит)

А1₂0₃ • ЗН₂0 + 2NaOH = 2№А10_а + 4Н₂0. (132)

¹гвдраргиллит)

Наиболее легко выщелачиваются гидраргиллитовые бокситы; для растворения моногидратных бокситов требу­ются более высокие температура и концентрация щелочно­го раствора.

Одновременно с природными гидроксидами алюминия со щелочью взаимодействуют свободный кремнезем и раз­личные алюмосиликаты. Этот процесс идет вначале с обра­зованием силиката натрия по реакции Si0₂ + 2NaOH = Na₂Si0₃ + Н₂0. (133)

Дробление

1»

Мокрое измельчение

Пульпа

Выщелачивание

г

т

Разбавление пульпы Сгущение шлама

\---------

Красный шлам

I f

Промывка

Алюминатный раствор

j t

Декомпозиция

Гидратная пульпа

Шлам

1.

Сгущение и классификация гидроксида 1

Затравка ~1----

Крупная фракция гидрата Маточный раствор

I \

Ф ильтрация и промывка Выпаридание

Отделение сом

Сода Раствор

Известь I

Гидроксид алюминия

I

Кальцинация

Глинозем

Каустификация

- Г

Целый шлам Щелочной раствор

• I 1.

На извлечение глинозема Рис. 143. Схема производства глинозема по способу Байера

Силикат натрия реагирует затем с алюминатом натрия с образованием нерастворимого в щелочных растворах на­триевого гидроалюмосиликата:

2NaA10₂ + 2Na₂Si0₃ + 4Н₂0 = = NajO • А1₂0₃ • 2Si0₂ • 2Н₂0 + 4NaOH. (134)

Аналогичная картина имеет место при непосредственном растворении содержащегося в бокситах каолинита, который взаимодействует со щелочью по реакции

А1₂0₃ • 2Si0₂ • 2Н₂0 + 2NaOH = = Na₂0 • А1₂0₃ • 2Si0₂ • 2Н_аО + Н₂0. (135)

Образование больших количеств нерастворимого гидро­алюмосиликата натрия при выщелачивании бокситов недо­пустимо, так как ведет к неизбежным потерям дорогостоя­щей щелочи и к снижению извлечения в раствор алюминия. По этой причине бокситы с повышенным содержанием кремнезема перерабатывать способом Байера нецелесооб­разно.

Для выщелачивания бокситов и особенно бокситов, со­держащих алюминий в форме моногидроксида, требуются температуры не ниже 180—240 °С. Повышенные температу­ры одновременно способствуют увеличению скорости обра­зования алюмината натрия и полноты извлечения алюми- миния из боксита. При таких условиях давление насыщен­ных паров водного раствора гораздо выше атмосферного. Поэтому выщелачивание бокситов проводят в специальных аппаратах—автоклавах, работающих под давлением.

Вертикальные автоклавы, используемые для выщелачи­вания бокситов, представляют собой стальные сосуды, ра­ботающие при давлениях до 3 МПа и температуре до 250 ^СС. Обогрев автоклавов может производиться острым паром, вдуваемым непосредственно в пульпу, или с по­мощью обогреваемых змеевиков.

В отечественном глиноземном производстве получили распространение автоклавы емкостью 25—72 м³ с обогре­вом острым паром.

Автоклав (рис. 144) представляет собой вертикальный цилиндрический цельносварной сосуд диаметром 1,6— 2,5 м и высотой 13,5—17,5 м с эллиптическими днищами. Он снабжен трубой передавливания для разгрузки пульпы. Загружают пульпу в автоклав через штуцер в верхнем днище. Кроме того, в верхнем днище имеются патрубки для подключения термометра и манометра и для сдувки не- конденсирующихся газов. На цилиндрической части корпу­са и в нижнем днище имеются люки для чистки автоклава и для производства ремонтных работ. Аппарат устанавли­вают на несущую конструкцию с помощью четырех опор, приваренных к кррпусу.

- В греющий автоклав для подачи пара снизу введен бар- ботер.

Рис. 144. Автоклав для выщелачива­ния бокситов:

В зарубежной практике по­лучили применение также ав- токлавы с полезным объемом до 150 м^[13], имеющие змеевики для нагрева пульпы и мешал­ки для ее перемешивания. Ис­пользование таких автоклавов предотвращает разбавление пульпы конденсатом грею­щего пара. Однако автоклавы с косвенным нагревом более сложны по конструкции и ме­нее надежны в работе.

Выщелачивание бокситов в автоклавах можно проводить как в периодическом, так Я в непрерывном автоматизирован­ном режимах.

При периодическом выще­лачивании пульпу с начала до конца обрабатывают в одном автоклаве. Оно включает сле­дующие операции: загрузку пульпы, нагрев ее до необходи­мой температуры, выщелачива­ние и разгрузку автоклава. Длительность процесса при этом составляет около 3 ч, в том числе на выщелачивание затрачивается 1,5—2 ч.

Периодическое выщелачи­вание в настоящее время поте­ряло свое практическое значе­ние.

Непрерывный процесс осу­ществляется в автоматизиро­ванных автоклавных батареях (рис. 145), объединяющих в зависимости ют технологичес­ких требований по 6—10 авто­клавов.

Работа автоклавной бата­реи осуществляется следую­щим образом. Бокситовая пульпа из мешалок с помощью

Рис. 145. Схема непрерывного выщелачивания бокситов в автоматизирован­ной батарее:

1 — мешалка; 2 — воздушный компенсатор; 3 — поршневой насос; 4 — теп­лообменник; 5 — греющие автоклавы; 6 — реакционные автоклавы; 7 — сепаратор пульпы I ступени; 8 — сепаратор пульпы II ступени; 9 — мешал­ка разбавления; 10— самоиспаритель конденсата; —конденсационный подогреватель; 12 — бак с горячей водой

поршневого насоса нагнетается в теплообменники, где на­гревается сепараторным паром I ступени сепарации. Из теплообменника пульпа поступает в греющий автоклав и далее передавливается последовательно через батарею ре­акционных автоклавов, в которых протекает и завершается процесс выщелачивания. Из последнего автоклава пульпа вводится в сепараторы I и II ступеней, где давление сни­жается до атмосферного (соответственно снижается и тем­пература).

Вследствие резкого снижения давления пульпа в сепа­раторе I ступени вскипает, образовавшийся в нем пар на­правляют в подогреватели первичного нагрева исходной пульпы. Низкотемпературный пар сепаратора второй сту­пени используют для подогрева воды, необходимой для промывки шлама.

Время пребывания пульпы в автоклавах составляет око­ло 2 ч. Из сепаратора пульпа, состоящая из алюминатного раствора и красного шлама, поступает на разбавление в мешалку, а затем в отделение сгущения и промывки крас­ного шлама.

Для непрерывного выщелачивания бокситов можно ис­пользовать также трубчатые реакторы (выщелачиватели), позволяющие проводить процесс при 300 °С и более и дав­лении 10—25 МПа.

Режим выщелачивания зависит от состава и свойств пе-

рерабатываемых бокситов, и в частности Минералогической формы, присутствующих гидроксидов алюминия. Степень измельчения бокситов перед выщелачиванием колеблется от 0,006 до 0,83 мм.

Выщелачивание бокситов, содержащих алюминий в форме гидрлргиллита, проводят при 95—105°С, а бемито- вых и диаспоровых — соответственно при 150—230 °С и 230—245 °С.

Как показали работы ряда советских ученых, благопри­ятное влияние на результаты выщелачивания трудновскры- ваемых диаспоровых и бемитовых бокситов оказывают до­бавки оксида кальция в количестве 3—4 % от массы руды и проведение процесса при повышенных температурах.

При выщелачивании диаспоровых бокситов в присутст­вии оптимального количества извести существенно возрас­тает извлечение алюминия в раствор алюмината натрия. ¹ Избыток извести приводит к снижению извлечения А1₂0₃ вследствие образования нерастворимого гидроалюмината кальция состава ЗСаО-А1₂0₃-6Н₂0.

Выщелачивание бемитовых бокситов при добавках из­вести приводит к снижению химических потерь щелочи по сравнению с безызвестковым процессом. Однако в этом случае извлечение А1₂0₃ несколько снижается из-за образо­вания гидроалюмосиликата кальция (ЗСаО-Al₂03-/wSi0₂-. ■пН₂0). О механизме активирующего действия извести при автоклавном выщелачивании бокситов до настоящего вре­мени нет единого мнения.

Алюминатные растворы, образующиеся при выщелачи­вании, склонны к распаду, т. е. обратному выделению из них гидроксида алюминия. Стойкость алюминатных раство­ров зависит от избытка щелочи, который на практике при- нято характеризовать каустическим модулем сс_к. Каустиче­ский модуль выражается мольным отношением Na₂0:

: А1₂0₃ и должен составлять в оборотном растворе величи­ну порядка 3,5—4,0. Чем больше каустический модуль, тем устойчивее алюминатный раствор и быстрее протекает про­цесс'выщелачивания. Алюминатный раствор от шлама от­деляют обычно сгущением с последующей фильтрацией от тонкой взвеси.

Сгущение пульпы проводят чаще всего в однокамерных сгустителях диаметром 30—40 м с увеличенной высотой бака. Наряду с однокамерными применяют многокамерные сгустители с 2—5 отстойными камерами, расположенными друг над другом. Такие сгустители, занимая меньшую про­изводственную площадь, отличаются более низкой сте­

пенью уплотнения шлама и более сложны в.обслуживании.

Выпущенный из сгустителей шлам подвергают много­кратной промывке по принципу противотока, что позволяет более полно отмыть его от остатков алюминатного раствора и получить промывные воды более высокой концентрации. Промытый красный шлам откачивают в хранилище. Выход шлама в зависимости от вида и качества перерабатываемо­го боксита составляет 20—50 % от исходной массы. При­мерный состав красного шлама следующий, %: 12—15 А1₂0₃; 45—50 Fe₂0₃; 6—11 Si0₂.

Алюминатный раствор после сгущения обрабатывают на фильтрах, работающих под давлением или под разрежени­ем. Раствор после фильтрации должен содержать РегОз не более 10 г/м³ и Si0₂ не более 5—6 г/м³. Температура рас­твора около 90 °С. Далее раствор подвергают декомпозиции (разложению).

■ Процесс декомпозиции, получивший название «выкручи­вание», основан на обратимой реакции:

2NaA10₂ + 4Н₂0 А1₂0₃ • ЗН₂0 + 4NaOH. (136)

Его цель — кристаллизация’ из раствора А1(ОН)₃.

Рис. 146. Декомпозер с механическим пере­мешиванием:

Для того чтобы осуществить процесс разложения алю­минатного раствора, т. е. сдвинуть равновесие реакции вправо, необходимо разбавить раствор, охладить его, вве­сти «затравку» (ранее полученные мелкие кристаллы гид­роксида алюминия) и перемешивать пульпу в течение 50— 90 ч, чтобы вырастить достаточно крупные кристаллы. Раз­бавление раствора ограничено затратами на последующую выпарку воды и объемами применяемой аппаратуры.

Охлаждение должно быть строго регламентирован­ным. В отечественной практике принят узкий температурный режим ро­ста кристаллов в интерва­ле 52—56 °С в начале опе­рации и 44—46 °С в кон­це. Мелкие кристаллы за­травки служат в процессе центрами кристаллиза­ции.

1 — вал; 2 — лопасть; 3 — цепь; 4 — волоку­ша; 5 — снфои

Выкручивание алюми- натных растворов прово­дят в аппаратах, называе­
мых декомпозерами, с меха­ническим или пневматичес­ким (воздушным) переме­шиванием в периодическом или непрерывном режимах.

Рис. 147. Схема декомпозера с воздуш­ным перемешиванием:

/ — корпус; 2 — аэролифт Для переме­шивания; 3 — транспортный аэролнфт; 4 — боковая барботажиая трубка; 5 — водяные рубашки; 6 — люк; 7 — разгру­зочный клапан; 8 — вытяжная труба

Декомпозер с механиче­ским перемешиванием (рис.'

146) представляет собой стальной бак высотой и диа­метром по 8 м, внутри кото­рого вращается цепная ме­шалка, состоящая из вала с лопастями и свободно под­вешенных на них цепей с во­локушами. При непрерыв­ном осуществлении процес­са такие декомпозеры уста­навливают в последователь­ные серии по 10—11 шт. и соединяют сифонами.

Декомпозеры с воздуш­ным перемешиванием (рис.

147) являются наиболее со­вершенными и крупными ап­паратами вместимостью до 3000 м³; Для перемешивания пульпы, обеспечивающей хо­рошую циркуляцию затрав­ки, служит циркуляционный аэролифт (пневмоподъем­ник). Он состоит из двух концентрически установлен­ных вертикальных труб.По внутренней трубе сверху в коническую часть декомпо­

зера, где оседает кристаллизующийся гидроксид алюминия подают сжатый воздух. Выходя из центральной трубы, воз дух способствует образованию воздушно-пульповой взвеси которая, обладает значительно меньшей плотностью, уст ремляется в кольцевой зазор аэролифта и, поднимаясь сливается через верхний открытый конец наружной трубы Кроме циркуляционного аэролифта в пневматическом де композере имеется транспортный аэролифт, с помощью ко торого осуществляется переток пульпы из одного декомпо­зера в другой.

Декомпозеры с воздушным перемешиванием являются основными аппаратами для организации непрерывного, ав­томатически управляемого процесса в глиноземном произ­водстве на отечественных заводах. В непрерывно работаю­щей серии декомпозеров работают 16—28 аппаратов.

Гидратную пульпу из декомпозеров, состоящую из ма­точного (остаточного) раствора и кристаллов гидроксида алюминия различной крупности, направляют на сгущение.

Для отделения гидроксида от маточного раствора и классификации гидроксида используют гидросепараторы, гидроциклоны и сгустители; сгущенную пульпу фильтруют и промывают на барабанных вакуум-фильтрах.

После классификации пульпы получают две фракции гидроксида алюминия (мелкую и более крупную) и маточ­ный раствор. Крупная фракция с размером частиц 40— 100 мкм является продукционным гидроксидом, который направляют на кальцинацию, а мелкую (мельче 30— 40 мкм) используют в качестве затравки при декомпози­ции алюминатных растворов. Выход продукционного гид­роксида составляет около 65—70 %.

Маточный раствор после отделения гидроксида объеди­няют с промывными водами и направляют на выпарива- 'ние. При выпарке растворов преследуют две основные це­ли: удаление избыточной воды и повышение за счет этого концентрации щелочи до оптимального значения, а также очистку раствора от соды, образующейся при выщелачива­нии за счет взаимодействия едкого натра с карбонатами исходной шихты, и ряда других примесей. Чтобы возвра­тить соду в процесс, ее необходимо превратить в каустиче­скую щелочь.

Для превращения соды в щелочь применяют известко­вую каустификацию, основанную на реакции

Na_aC0₃ + Са(ОН)₂ ^ 2NaOH + СаС0₈. (137)

В глиноземном производстве на каустификацию посту­пает содовый раствор, содержащий некоторое количество NaA10₂ и NaOH, что приводит к их взаимодействию с изве­стью с образованием нерастворимого трехкальциевого гид­роалюмината ЗСаО-АЬОз-бНгО.

При каустификации соды в качестве отходов получает­ся белый шлам, содержащий наряду с углекислым каль­цием 9,5—10 % А1₂0₃. Этот глинозем можно извлечь путем выщелачивания. -

Крупную фракцию гидроксида алюминия после тща­тельной промывки и фильтрации направляют на заверша-

ющую стадию получения глинозема — кальцинацию. Цель кальцинации — обезвоживание гидроксида по реакции

2 А1(0Н)з->А1₂0з+ЗН₂0. При этом необходимо получить практически негигроскопичный глинозем. Это достигается цагревом гидроксида до температуры порядка 1200°С.

Обезвоживание гидроксида алюминия практически за­канчивается при 900 °С. Однако при этих температурах по­лучается гигроскопичная модификация глинозема ^-А^Оз. С повышением температуры и продолжительности прокали­вания в глиноземе возрастает содержание а-А1₂0₃.

На практике кальцинацию глинозема осуществляют в трубчатых вращающихся печах, футерованных шамотным кирпичом (рис. 148). Печи для кальцинации имеют наклон 2,5—3 % к длине, длину 35—110 м, диаметр 3—4 м. Ско- Лыль

Рис. 149. Схема кальцинации гидрокси­да алюминия:

/ — буикер; 2 — шнековый питатель; 3 — трубчатая вращающаяся печь; 4 — трубчатый холодильник; 5 — камерный насос; 6 — батарейные циклоны; 7 — электрофильтр

Вода п__Ш_

* •

S

Глинозем

рость вращения печи 1—2 об/мин. Охлаждение прокален­ного глинозема проводят в орошаемых водой трубчатых холодильниках длиной 25—50 м, диаметром 2,3—3,5 со ско­ростью вращения 2—3 об/мин. Холодильник по своей кон­струкции аналогичен трубчатым вращающимся печам. Отличие заключается в отсутствии футеровки на нижнем разгрузочном конце барабана. Примерная аппаратурно-тех­нологическая схема кальцинации гидроксида алюминия по­казана на рис. 149.

В последние годы на некоторых зарубежных заводах для кальцинации глинозема и его охлаждения начали при­менять печи кипящего слоя (КС). В Советском Союзе в этом направлении проводятся большие работы, показавшие высокую эффективность нагрева в кипящем слое.

Получение глинозема способом спекания

Способ спекания относится к термическим методам про­изводства глинозема. Сущность этого способа заключается в образовании алюмината натрия при высокой температуре в результате сложного взаимодействия смеси алюминиевой руды, соды и известняка. Полученный при спекании шихты спек выщелачивают водой. Раствор алюмината натрия пос­ле выщелачивания разлагают углекислотой с выделением гидроксида алюминия, который для получения безводного глинозема подвергают кальцинации.

Способ спекания пригоден для переработки практиче­ски любых видов алюминиевого сырья. В настоящее время он получил широкое распространение для переработки вы­сококремнистых бокситов, кремневый модуль которых не превышает 5, а также нефелиновых концентратов. Большой вклад в разработку и внедрение способа спекания в алю­миниевую промышленность внесли русские и советские ме­таллурги.

Технологическая схема получения глинозема из высоко­кремнистых бокситов по способу спекания приведена на рис. 150. Исходные материалы — боксит и известняк—пос­ле дробления поступают в мельницы, где они измельчаются в среде оборотного содового раствора. В мельницы добав­ляют также некоторое количество свежей соды для возме­щения ее потерь в процессе и оборотный шлам. Перед по­дачей в мельницы компоненты шихты дозируют в заданном соотношении; в случае необходимости состав шихты кор­ректируют после измельчения путем смешивания различ­ных шихт. Откорректированную шихту направляют на спе­кание.

Цель спекания—перевести содержащийся в руде алю­миний в форму водорастворимого алюмината и связать кремнезем в малорастворимые кальциевые силикаты. Ших­та поступает на спекание в виде пульпы с влажностью око­ло 40 %. Компоненты шихты дозируют из расчета 1 кмоль Na₂C0₃ на 1 кмоль А1₂0₃ и Fe₂0₃ и 2 кмоля СаС0₃ на

1 кмоль Si0₂.

Примерная схема спекания боксито-известковой шихты приведена на рис. 151. Для спекания используют трубча­тые вращающиеся печи длиной 50—185 м, диаметром 3— 5 м. Процесс спекания проводят при температурах в рабо^ чей зоне печи в пределах 1200—1300 °С. При этих условиях практически вся масса оксида алюминия превращается в алюминат натрия по реакции

Дата добавления: 2015-08-29