Спосіб одержання оксиду алюмінію з бокситів
Номер патенту: 79606
Опубліковано: 10.07.2007
Автори: Керамідас Одіссефс, Румьє Раймон, Ламеран Жан-Мішель
Формула / Реферат
1. Спосіб одержання оксиду алюмінію з бокситів, які містять моногідрати оксиду алюмінію типу діаспору або беміту та можуть містити більше 1,5 мас. % карбонатів кальцію, який включає наступні стадії способу Байєра:
a) вилуговування руди при температурі вище, ніж 220°С, алюмінатним розчином, концентрація гідроксиду натрію в якому перевищує 200 г Na2O/л,
b) розбавлення отриманої суспензії алюмінату,
c) відділення нерозчинного осаду шляхом відстоювання і/або фільтрування,
d) розкладання розчину шляхом введення часток гідроксиду алюмінію з осадженням оксиду алюмінію, що знаходиться в розчині у вигляді тригідрату оксиду алюмінію,
e) повторне використання збідненого розчину алюмінату натрію на стадії вилуговування бокситу після відповідного підвищення концентрації гідроксиду натрію в ньому,
при цьому стадію вилуговування руди вказаного способу здійснюють таким чином:
а1) спрямовують суспензію, утворену подрібненою бокситовою рудою і концентрованим алюмінатним розчином, в установку, що містить батарею з n автоклавів (А1, ..., Ak-1, Ak, Ak+1, ..., An) і батарею з m сепараторів (D1, ..., Di-1, Di, Di+1, ..., Dm), причому m менше n, які подають пару в m трубчастих нагрівників (Rm, ..., Rk+1, Rk, Rk-1, ..., R1), що проходять через m автоклавів,
а2) спочатку пропускають суспензію через батарею автоклавів (А1, ..., Ak-1, Ak, Ak+1, ..., An), причому тривалість її проходження така, що на виході з останнього автоклава (Аn) вилуговування руди практично завершене,
а3) потім пропускають суспензію через батарею сепараторів (D1, ..., Di-1, Di, Di+1, ..., Dm), при цьому пару (Vi), що виходить з кожного сепаратора (Di), подають в нагрівник (Rk), що проходить через автоклав (Ak),
а4) суспензію спрямовують на пост (С) розбавлення і в цех (F) декантації,
який відрізняється тим, що щонайменше в одному місці батареї вказаних сепараторів (D1, ..., Di-1, Di, Di+1, ..., Dm) розбавляють суспензію (Si-1), що входить в сепаратор (Di), водою, що утворена при конденсації пари, яку отримують в одному або декількох попередніх сепараторах (D1, ..., Di-1).
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що розбавляють або суспензію (Si-1), що входить в сепаратор (Di), або суспензію (Si), яка зібрана в сепараторі (Di), або їх обидві, водою, що утворена при конденсації пари, яку отримують в попередньому сепараторі (Di-2).
3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що воду для розбавлення беруть на виході з очисного чана (Pk+2), в якому збирають конденсат (Еi-2) пари (Vi-2), яку отримують в сепараторі (Di-2), і вводять її в суспензію (Si) по трубі (Gi), яка з'єднує вихід очисного чана (Pk+2) з сепаратором (Di).
4. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що воду для розбавлення беруть на виході з очисного чана (Pk+2), в якому збирають конденсат (Еi-2) пари (Vi-2), яку отримують в сепараторі (Di-2), і вводять її в суспензію (Si-1) по трубі (Gi), яка з'єднує вихід очисного чана (Pk+2) з трубою (Тi-1), в якій циркулює суспензія (Si-1), через пробій, розташований поблизу сепаратора (Di).
5. Спосіб за пп. 3 або 4, який відрізняється тим, що в очисному чані (Pk+2) збирають воду з попередніх очисних чанів (Pk+3, …, Pm).
6. Спосіб за будь-яким з пп. 3-5, який відрізняється тим, що труба (Gi) з'єднує вихід кожного очисного чана (Pk+2) з кожним сепаратором (Di).
7. Спосіб за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що витрату води для розбавлення визначають за допомогою заздалегідь встановленої кривої розчинення.
8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що витрату води для розбавлення контролюють за допомогою клапана, встановленого в трубі (Gi).
Текст
1. Спосіб одержання оксиду алюмінію з бокситів, які містять моногідрати оксиду алюмінію типу діаспору або беміту та можуть містити більше 1,5 мас. % карбонатів кальцію, який включає наступні стадії способу Байєра: a) вилуговування руди при температурі вище, ніж 220°С, алюмінатним розчином, концентрація гідроксиду натрію в якому перевищує 200 г Na2O/л, b) розбавлення отриманої суспензії алюмінату, c) відділення нерозчинного осаду шляхом відстоювання і/або фільтрування, d) розкладання розчину шляхом введення часток гідроксиду алюмінію з осадженням оксиду алюмінію, що знаходиться в розчині у вигляді тригідрату оксиду алюмінію, e) повторне використання збідненого розчину алюмінату натрію на стадії вилуговування бокситу після відповідного підвищення концентрації гідроксиду натрію в ньому, при цьому стадію вилуговування руди вказаного способу здійснюють таким чином: а1) спрямовують суспензію, утворену подрібненою бокситовою рудою і концентрованим алюмінатним розчином, в установку, що містить батарею з n автоклавів (А1, ..., Ak-1 , Ak, Ak+1, ..., An) і батарею з m сепараторів (D1, ..., Di-1, Di, Di+1, ..., Dm), причому m менше n, які подають пару в m трубчасти х нагрівників (Rm, ..., R k+1, Rk, R k-1, ..., R1), що проходять через m автоклавів, а2) спочатку пропускають суспензію через батарею автоклавів (А1, ..., Ak-1, Ak, Ak+1, ..., An), причому тривалість її проходження така, що на вихо 2 UA (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ОКСИДУ АЛЮМІНІЮ З БОКСИТІВ 1 (19) ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ 3 Винахід відноситься до способу отримання оксиду алюмінію (глинозему) у відповідності до способу Байєра з моногідратних бокситів, що містять моногідрати оксиду алюмінію типу діаспору або беміту, наприклад бокситів з Греції і Китаю, які можуть містити більше 1,5мас.% карбонатів кальцію. Спосіб Байєра є основною технологією отримання оксиду алюмінію (глинозему), призначеного для виробництва алюмінію електролізом розплаву (так званого «металургійного» глинозему). Він забезпечує також виробництво більшої частини оксидів алюмінію, призначених для отримання вогнетривких матеріалів, керамічних матеріалів, подрібнювальних середовищ, вогнетривких наповнювачів, бетонів і т.д. (так званих «технічних» оксидів алюмінію). Відповідно до цього способу бокситову руду обробляють при нагріванні водним розчином гідроксиду натрію відповідної концентрації (вилуговують), спричиняючи таким чином розчинення оксиду алюмінію і отримання пересиченого розчину алюмінату натрію (який також називається просто алюмінатним розчином). Для розчинення оксиду алюмінію, що міститься в моногідратних бокситах, необхідно нагрівати розчин до досить високої температури, що перевищує 220°С і досягає 250-270°С. Вилуговування руди здійснюють в автоклавах, здатних витримувати високий тиск, що звичайно становить декілька десятків бар. Після відділення твердої фази, утворюючої нерозчинний осад бокситової р уди (т.з. червоний шлам), перенасичений розчин алюмінату натрію розкладають шляхом введення часток тригідроксиду алюмінію з тим, щоб викликати осадження розчиненого оксиду алюмінію у вигляді тригідроксиду алюмінію. Розчин алюмінату натрію, збіднений після розкладання оксидом алюмінію, повторно направляють на стадію вилуговування бокситу після його повторного збагачення до відповідного вмісту гідроксиду натрію (введенням гідроксиду і/або випаровуванням). Оскільки спосіб Байєра є циклічним, будь-яка домішка, що міститься в бокситі і введена в розчин під час вилуговування руди, може акумулюватися, якщо її періодично не виводити. Зокрема, це стосується розчиненого карбонату натрію в розчині Байєра, масовий вміст якого, виражений відношенням (карбонатний Ка2О)/(каустичний Na2O+карбонатний Na2O), повинен звичайно становити приблизно 10% (причому каустичний Na2O містить вільний Na2O+Na2O у вигляді розчину алюмінату NaAlO2). При перевищенні порога вмісту в 14% карбонат натрію може несвоєчасно осідати і пepeшкoджaти роботи установок. Зокрема, це стосується сепараторів в установках для гарячого вилуговування під тиском бокситів, багатих моногідратами оксиду алюмінію. На фігурі 1 зображена частина установки циклу Байєра згідно з відомим рівнем техніки, від 79606 4 повідна цеху вилуговування бокситів, які містять моногідрати оксиду алюмінію: боксит (bх), подрібнений (в дробарці В) в присутності аліквотної частини (L1) обробляючого розчину, являє собою пульпу, змішану із залишком обробляючого розчину (L2). Отримана внаслідок змішування суспензія переміщається за допомогою потужних насосів через батарею з n автоклавів (А1,..., Ak-1 , Аk, Ak+1 , .., Аn), що збовтуються механічно, потім через батарею з m сепараторів (D1 ..., Di-b Di, Di+1,..., Dm), причому m менше n, перш ніж надійти на пост (С) розбавлення, а потім на пост (F) відстоювання при атмосферному тиску. Проходячи через кожний автоклав Ак , суспензія циркулює поблизу трубчасто го нагрівника (Rk), який перетинає автоклав Ак . У перші трубчасті нагрівники m (R1,..., Rk-1 , Rk, Rk+1 ,.., Rm) подають пару, що витягується з сепараторів (Dm,..., Di+1, Di, Di-1,···, D1), а в подальші (m-n) сепараторів (Rm+1,..., Rn) - гостра пара (V) з котельної. Температур у суспензії на виході з кожного автоклава (Ак ) встановлюють заздалегідь і контролюють за допомогою кількості пари (Vi), що ви ходить з сепаратора (Di) і проходить через нагрівник (Rk). З кожним сепаратором пов'язаний стан, через який проходить суспензія і який характеризується середнім рівнем тиску і температурним інтервалом, відносно стабільним у часі. Промислові установки містять змінювані числа n автоклавів і m сепараторів. Декілька десятків років тому n звичайно становило приблизно 10, a m - приблизно 7; в цей час n становить приблизно 20, a m - приблизно 12. Тривалість проходження суспензії така, що на виході з останнього автоклава (Аn), де температура складає близько 260°С, вилуговування руди вже завершене, тобто велика частина оксиду алюмінію, що міститься в бокситі, розчинена в алюмінатному розчині. Потім суспензію спрямовують до батареї сепараторів (D1 ..., Di-1 Di, Di+1,..., Dm), причому кожний з цих сепараторів D1 виділяє пару Vi, що надходить в нагрівник Rk, описаний вище. На ви ході з останнього сепаратора (Dm) суспензія надходить на пост (С), де її розбавляють перед надходженням у відстійний чан (F) для відділення нерозчинного осаду. Вода від конденсації пари (Vi), що ви ходить з сепаратора (Dі), який проходить через нагрівник (Rk), для нагрівання суспензії в автоклаві (Ак ), збирається в очисній камері (Рк ). Неконденсована пара (V’і) надходить в лінію подачі пари (Vі+1) нагрівника (Rk-1), а конденсат (Еі), що міститься в очисній камері (Рк ), спрямовують до очисної камери (Рk-1). Воду, що виходить з очисної камери (Рi), яку називають дистильованою натрієвою водою (EDS), використовують як промивні води, зокрема, для промивання нерозчинних залишків, отриманих шляхом декантації в наступному цеху (F). Боксити, що містять моногідрати типу діаспору або беміту, і часто зустрічаються в Греції або Китаї, особливо багаті карбонатами кальцію (Са 5 СО3>1,5%). Під час обробки констатують істотне підвищення вмісту карбонату натрію внаслідок надходження іонів СО32-, що вивільняються під час розкладання СаСО3. Цей вміст карбонатів в алюмінаті звичайно вище за вміст, отриманий тільки за рахунок надходження карбонатів, що містяться в бокситі, оскільки для підвищення ефективності вилуговування додають вапно, а використовуване вапно містить часто з економічних міркувань деяку кількість часток карбонату кальцію. Таким чином, якщо масовий вміст, виражений відношенням (карбонатний Na2O)/(Kayстичний Na2O+карбонатний Na2O) перевищує поріг, близький до 14%, - цей поріг залежить, зокрема від температури розчину і від концентрації каустичного Na2O в ньому, - карбонат натрію може несвоєчасно осідати і перешкоджати роботі установок. Ця проблема стосується в більшій мірі сепараторів і виявляється, зокрема у вигляді великого скупчення накину на вході однієї або декількох тр уб (Т,) по яких суспензія проходить з одного сепаратора (Di) в наступний сепаратор (Di+1). У цьому випадку потрібно зупинити батарею і очистити засмічені труби. Ця операція є тривалою, складною і дорого коштує. З іншого боку, вона блокує процес виробництва, що істотно знижує економічну ефективність виробничого ланцюга Байєра. [У FR 1523304 (PECHINEY і KESTNER)] для бокситів з підвищеним вмістом карбонату кальцію запропонований спосіб, що полягає в пересиченні карбонатом кальцію фракції збідненого алюмінатного розчину, отриманого відразу після його розкладання і обробленого в спеціальному цеху, в якому знаходиться батарея випарників і батарея сепараторів, так що кристалізація карбонату натрію проходить в з утворенням великих зерен, які легко відділити від алюмінатного розчину. Потім його витягують і каустифікують вапном після повторного розчинення. Цей спосіб видалення вуглекислоти, на жаль, є таким, що дорого коштує, і вимагає значних витрат енергії пари. [У французькій заявці FR 2328660] заявник пропонує спосіб, також адаптований для обробки бокситів з високим вмістом карбонату кальцію (СаСО3>1,5%), таких як діаспорові боксити з Греції або Китаю. Цей спосіб полягає в уловлюванні іонів карбонатів шляхом осадження карбонату барію з фракції збідненого розчину. Карбонат барію потім кальцинують в присутності тригідроксиду алюмінію Аl(ОН)3 для регенерації алюмінату барію, що повторно використовується. Цей спосіб, який є ефективним відносно видалення карбонатів, має, проте, три недоліки: - велике споживання енергії: близько 20кг рідкого палива з низьким вмістом сірки на одну тонну оксиду алюмінію; - він викликає значні виробничі втрати, пов'язані з тригідроксидом алюмінію, який необхідно постійно подавати на стадію регенерації алюмінату барію і кількість якого залежить від вмісту карбонату кальцію в бокситі; 79606 6 - солі барію викликають важко вирішувані проблеми, пов'язані з навколишнім середовищем і санітарією. Нарешті, інший спосіб був запропонований PECHINEY і SOCIETY DES BAUXITES DU PARNASSE для грецьких діаспорових бокситів. Цей спосіб полягає в подрібненні бокситу з подальшим відділенням шляхом флотації і частковим видаленням карбонатів до введення вказаного бокситу в ланцюг Байєра [див. наприклад, статтю в TMS 99: «Виробництво глинозему з діаспорового бокситу» (Alumina Production From Diasporic Bauxite), автори E.Lavalou, O.Keramidas, B.Bosca]. Такий спосіб, який називається "декальцінацією" є ефективним, але вимагає розміщення додаткової установки перед установками Байєра. Фінансова амортизація цієї установки збільшує вартість отримання оксиду алюмінію з бокситів такого тину. Постановка задачі Заявник поставив задачу розробити спосіб отримання оксиду алюмінію (глинозему) способом Байєра з бокситів, що містять моногідрати оксиду алюмінію типу діаспору або беміту, причому ці боксити можуть містити більше1,5мас.% карбонатів кальцію. Такий спосіб не має економічних і екологічних недоліків, вказаних вище. Об'єктом даного винаходу є спосіб отримання оксиду алюмінію (глинозему) з бокситів, що містять моногідрати оксиду алюмінію тину діаспору або беміту, причому ці боксити можуть містити більше 1,5мас.% карбонатів кальцію, що включає в себе наступні загальні стадії способу Байєра: a) вилуговування руди при температурі вище 220°С алюмінатним розчином, концентрація гідроксиду натрію в якому перевищує 200г Na2O/л. b) розбавлення отриманої суспензії алюмінату; c) відділення нерозчинного осаду шляхом відстоювання і фільтрування; d) розкладання розчину шляхом введення часток тригідроксиду алюмінію з тим, щоб викликати осадження оксиду алюмінію, який знаходиться в розчині у вигляді тригідрату оксиду алюмінію; є) повторне використання збідненого розчину алюмінату натрію на стадії вилуговування бокситу після відповідного підвищення концентрації гідроксиду натрію в ньому; при цьому стадію вилуговування руди здійснюють таким чином: а1) спрямовують суспензію, утворену подрібненою бокситовою рудою і концентрованим алюмінатним розчином, в установку, що містить батарею з n автоклавів (Аi,..., Аk-1 Аk, Аk+ 1 ···, Аn) і батарею з m сепараторів (D1 ..., Di-1, Di, Di+1, ..., Dm), причому m менше n, що подає пару в m трубчастих нагрівників (Rm, ..., Rk+1, R k, Rk-1 ,.., R1), що проходять через m автоклавів (звичайно, але необов'язково, це перші m); a2) спочатку суспензію пропускають через батарею автоклавів (А1,.., Аk- 1, Ak, Ak+1 ,..., Аn), причому тривалість її проходження і температура 7 такі, що на виході з останнього автоклава (Аn) вилуго вування руди практично завершено; а3) потім суспензію пропускають через батарею сепараторів (D1,.., Di-1 Di, Di+1, Dm), при цьому пара Vi, що ви ходить з кожного сепаратора Di, подається в нагрівник Rk, проходячи через автоклав (Аk); а4) нарешті, суспензію спрямовують на пост (С) розбавлення і в цех (F) декантації; при цьому спосіб відрізняється тим, що щонайменше в одному місці батареї вказаних сепараторів (D1,..., Di-1, Di, Di+1,.., Dm) розбавляють суспензію (Si), що входить в сепаратор (Di+1), водою, отриманою при конденсації пари, що виходить з одного або декількох попередніх сепараторів (D1,.., Di). Таким «щонайменше одним місцем» батареї сепараторів переважно є сепаратор, що викликає проблеми масового осадження карбонатів натрію, або частина труби, в якій циркулює суспензія, що надходить у вказаний сепаратор, поблизу вказаного сепаратора. Вода для розбавлення безпосередньо подається у вказаний сепаратор і/або в трубу, в якій циркулює суспензія перед сепаратором. Вираз «що входить в сепаратор» означає, що розбавлення можна здійснювати або безпосередньо в сепараторі, що має окрему трубу, яка виходить в сепаратора і по якій надходить необхідна для розбавлення вода, або шляхом пробивки труби, в якій циркулює суспензія перед сепаратором. У цьому випадку пробій знаходиться поблизу сепаратора таким чином, що значна частина завантаження втрачається між цим місцем і виходом з сепаратора і безпосередньо перед ним, що відповідає, наприклад, щонайменше 90% загальної втрати завантаження між двома сепараторами. Припустимо, що (Di) є сепаратором, який викликає проблеми непередбаченого осадження. Згідно з даним винаходом, розбавляють суспензію (Si), яка знаходиться в сепараторі (Di), або суспензію (Si-1), яка циркулює в трубі (Ti-1) для входу в сепаратор (Di), водою, що являє собою один або декілька конденсатів, отриманих в попередніх сепараторах. Цю воду подають через окрему трубу (Gi), що ви ходить або безпосередньо в сепаратор (Di), в якому збирається суспензія (Si), або в трубу (Тi-1), по якій суспензія (Si-1) надходить в сепаратор (Di), при цьому пробій знаходиться поблизу сепаратора (Д). Обидві можливості розбавлення можна також використати одночасно. Заявник упевнений, що замість того, щоб обов'язково усува ти всі карбонати повністю, щонайменше значно зменшувати їх концентрацію засобами відомого рівня техніки, які дорого коштують, можна просто перешкоджати осадженню карбонатів у вразливих місцях, тобто на рівні труб на виході з сепараторів. Такий спосіб дозволяє працювати з масовим вмістом, вираженим відношенням (карбонатний Na2O)/(каустичний Na2O+карбонатний Na2O), який перевищує 14%. Такий підвищений вміст є збалансованим: виведення карбонатів, достатнє для того, щоб 79606 8 уникнути їх скупчення, дійсно може бути забезпечене під час витягання твердих осадів. Це є дещо незручним (зокрема в тому, що стосується продуктивності), але не перешкоджає здійсненню способу Байєра за умови, що можна уникнути непередбаченого осадження карбонату натрію і, можливо, інших солей, зокрема солей на основі сірки, фтору, фосфор у, миш'яку і/або ванадію, таких як ванадати, фторарсенідванадати і т.д. [З FR 1386328 (PECHINEY) або FR 1523304] відомо, наприклад, що розчинність карбонатів меншає з підвищенням концентрації каустику в розчині. Тому недивно, що розбавлення дозволяє уникнути осадження карбонатів. Однак введення води в ланцюг Байєра є небажаним з економічних причин, оскільки обов'язково спричиняє порушення енергетичного балансу: це приводить або до більшого споживання енергії для випаровування введеної води, або, якщо воду беруть з самого ланцюга, до здійснення способу зі значно меншою кількістю води для промивання шламу (внаслідок чого втрати гідроксиду натрію збільшуються). Рішення, що пропонуються згідно з винаходом, відрізняються від рішень відомого рівня техніки, які йдуть від зворотного: концентрувати розчин в певному місці в ланцюгу Байєра, вибраному таким чином, щоб контролювати осадження домішок. Крім того, подача води в такому місці представляє певну небезпеку, оскільки вона є в деякому роді передчасним розбавленням, яке випереджає передбачене розбавлення перед осадженням і може викликати зворотний процес, тобто передчасне осадження тригідрату у відстійних чанах. Дійсно, проведені заявником випробування показують, що несподіваним чином ризик зворотного процесу не є значно більш високим в тому випадку, якщо в сепараторі здійснюють обмежене розбавлення. Таким чином, даний винахід полягає в тому, що суспензію розбавляють для того, щоб уникнути осадження карбонатів: розбавляють суспензію (Si-1), яка входить в сепаратор (Di), або суспензію (Si), зібрану в сепараторі (Di), водою, отриманою при конденсації пари з одного або декількох попередніх сепараторів (D1,…, Di-1). Переважно, використовують воду, отриману внаслідок конденсації пари (Vi-2), що ви ходить з попереднього сепаратора (Di-2). У переважному варіанті здійснення винаходу використовують систему уловлювання вод, отриманих внаслідок конденсації пари в сепараторах і, що проходять через нагрівники, встановлені в автоклавах. Ці води, які називають натрієвими дистиляційними водами, скупчуються в очисних чанах, при цьому в очисному чані (Рk) збирають, з одного боку, води з попередніх очисних чанів (Рm, ..., P k+1), а з іншого боку - конденсат (Еi) пари (Vi), що виходить з сепаратора (Di). Переважно, воду, призначену для розбавлення суспензії (Si) з сепаратора (Di) і/або суспензії (Si-1), яка входить в сепаратор (Di), беруть на виході з очисного чана (Рk+2). її подають по трубі (Gi) або безпосередньо в сепаратор (Di) (труба G1a), або в трубу (Тi-1), по якій циркулює 9 суспензія (Si-1) перед сепаратором (Di) (труба G1b). Таким чином, різниця температур суспензії і призначеної для розбавлення води мінімальна, що сприяє збереженню карбонатів в стабільному розчиненому стані. Баланс по воді майже не порушений: звичайно, менше води виходить з ланцюга очисних чанів (натрієва дистильована вода), але вода надходить з самого ланцюга і досить швидко її повторно вводять в подальший сепаратор, частково випереджаючи розбавлення, здійснюване нижче останнього сепаратора по ходу процесу (на посту С) і призначене для отримання шуканої концентрації каустику в суспензії на вході в перший відстійний чан (цех F). Таким чином, зменшують споживання води на посту (С) розбавлення, і зекономлену таким чином воду можна, наприклад, використати для того, щоб компенсувати введення меншої кількості натрієвої дистильованої води у воду для промивання шламу. Крім того, меншає споживання гідроксиду натрію, оскільки гідроксид натрію, що захоплюється парою, виводиться в меншій кількості з конденсатами, що використовуються для промивання шламів. Переважно здійснювати розбавлення за допомогою конденсату з др угого попереднього сепаратора, оскільки рівень тиску в чані, в якому збирається конденсат з безпосередньо попереднього сепаратора, майже дорівнює тиску в сепараторі, про який йде мова, так що введення води з чана, в якому збирається конденсат з безпосередньо попереднього сепаратора, вимагає використання додаткового насоса. З іншого боку, розбавлення натрієвими дистиляційними водами, які є повторно використовуваними в способі гарячими водами, забезпечує підвищення теплового ККД по відношенню до розбавлення водою, необхідне нагрівання якої вимагало б додаткової витрати енергії. Оскільки явище суцільного осадження карбонатів має місце у вузькому температурному інтервалі, в принципі повинен бути задіяний один сепаратор. Однак нормальні зміни робочих параметрів промислових установок, зміни вмісту карбонатів в оброблюваному бокситі, навіть можливі зміни, часто пов'язані з постачанням бокситами, і, нарешті, можливість осадження інших солей при різних температурах, яка може стосуватися інших сепараторів, все це вимагає настільки різноманітних варіантів розбавлення суспензії, наскільки це можливо, причому оптимальною є можливість розбавлення на вході в кожний сепаратор. Таке розбавлення переважно здійснюють за допомогою конденсату другого від початку сепаратора. Крім того, повторне використання (рециркуляція) натрієвих дистиляційних вод в декількох місцях забезпечує мінімальні витрати енергії. Дійсно, використовуючи повторно вказані натрієві дистиляційні води, температура яких наближається до температури суспензії, що розбавляється, здійснюють вплив на середовище, стан якого близький до термодинамічної оборотності, оскільки вдається уникнути істотних відхилень тем 79606 10 ператур присутніх текучи х середовищ. Чим більше число точок розбавлення, тим більше дане явище наближається до повної оборотності і тим менше споживання енергії. Таким чином, переважним є випадок, коли необхідну кількість води впорскують в максимальне число сепараторів. Переважно, кожна труба на виході з очисного чана (Pk+2) забезпечена відгалуженням (Gі), по якому йде частина води, яку можна використати для розбавлення суспензії (Si), що знаходиться в сепараторі (Dі), або суспензії (Sі-1), що входить в сепаратор (Dі). Крім того, за допомогою клапана, яким забезпечене кожне відгалуження (Gі), можна контролювати потік води розбавлення: вона потрібна в достатній кількості для того, щоб перешкоджати осадженню карбонатів, але в не дуже великому, щоб уникнути зайвих втрат енергії і можливого зворотного процесу. Значне число труб (Gі) є тим більш бажаним, що ряд інших солей на основі сірки, фтору, фосфору, миш'яку і/або ванадію, такі як ванадати, фторарсенідванадати і.т. можуть осідати несподівано і несвоєчасно в ланцюгу сепараторів, але кожна в своєму температурному інтервалі, відповідному певному сепаратору, який може відрізнятися від того, який пов'язаний з осадженням карбонатів. Таким чином, легше контролювати ризик осадження кожної з цих солей окремо. Нарешті, в економічному плані установка однієї або декількох додаткових труб веде до незначного підвищення витрат, незрівнянно меншого, ніж витрати на обладнання відомого рівня техніки (ланцюг осадження карбонатів барію і повторного використання алюмінату барію; цех декальцинації бокситів). Кількість води, що використовується для розбавлення суспензії, яка перешкоджає суцільному осадженню карбонатів і інших солей, можна точно визначити, виходячи з кривих розчинності цих солей, зокрема карбонатів. На фігурі 3 як приклад схематично показана крива граничної концентрації карбонатів при заданій температурі на прикладі карбонатного гідроксиду натрію (карбонатний Na2O), що змінюється в залежності від концентрації гідроксиду натрію в розчині. Необхідна для розбавлення кількість води по суті пропорційна відстані між даною кривою і функціональною точкою в певному місці ланцюга розширення. Таким чином, в кожну трубу Gі шляхом впливу на клапан, встановлений в даній трубі, можна ввести воду для розбавлення суспензії з певною витратою в залежності від температури і концентрації карбонатів в суспензії, що надходить на вхід даного сепаратора. Варіант здійснення винаходу (Загальна установка, зображена на Фіг.1, де n=19 і m=12; здійснення розбавлення згідно з винаходом, і=9 і k=4) У цьому прикладі оброблюваний діаспоровий боксит є китайським бокситом, що містить 4,3% карбонатів кальцію. Установка (цех) безперервного вилуговування містить 19 автоклавів і 12 сепараторів. Суспензія, що ви ходить з останнього автоклава, 11 має температуру 265°С і знаходиться під тиском 50 бар. При відсутності відгалуження згідно з винаходом відмічають швидке утворення накипу в сепараторі D9. Дійсно, є тенденція до засмічення ланцюга після декількох днів роботи ланцюга, в якій температура розчину становить приблизно 150°С. Без розбавлення суспензія S8 має на вході в сепаратор D9 концентрацію каустику, що дорівнює 260г/л в перерахунку на Na2O, і вміст карбонатів у 14%, виражений відношенням «карбонатний Nа2О»/«загальна кількість Na2O». Відповідна функціональна точка віддалена від кривої розчинення на Фіг.3, і відстань d від цієї точки до кривої розчинення показує, що потрібно розбавити суспензію S8, циркулюючу з витратою 375м 3/година на вході в сепаратор D9, з витратою 10м 3/година з тим, щоб уникнути осадження карбонатів в цьому місці, зокрема на виході з сепаратора D9. Якщо розбавляють водою, взятою поза установкою і нагрітою до температури 150°С, осадження не відбувається, але спостерігають підвищення споживання енергії близько 133МДж на тонну отриманого оксиду алюмінію. І навпаки, беруть частину води на виході з очисного чана Р6, в який надходить вода з попе 79606 12 редніх очисних чанів Р12-Р7, і конденсат пари V7, що ви ходить з попереднього сепаратора D7 і проходить через нагрівник R6 автоклава А6. Цю воду впорскують через трубу G9 з розрахунку 10м 3/година в суспензію 38, яка циркулює по трубі Т8, причому пробій g9b труби Т8 знаходиться поблизу (приблизно в 100мм) входу в сепаратор D9. У цьому випадку зазначають, що у випускних труба х сепаратора D9 масового утворення накину не відбувається. Переваги - можливість уникнути осадження інших солей - цей спосіб представляє особливий інтерес відносно діаспорових бокситів, що містять також і карбонати, і може застосовуватися до інших видів бокситів, так як відомо, що загальна тенденція способу Байєра полягає в підвищенні концентрації каустику в алюмінатному розчині з метою підвищення продуктивності і що в майбутньому застосування способу Байєра буде все частіше пов'язане з проблемами непередбаченого осадження карбонатів (ванадатів і інших солей, описаних вище) внаслідок їх малої розчинності в таких середовищах. 13 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 79606 14 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюMethod for production of aluminium oxide from bauxites
Назва патенту російськоюСпособ получения оксида алюминия из бокситов
МПК / Мітки
Мітки: бокситів, оксиду, спосіб, алюмінію, одержання
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/7-79606-sposib-oderzhannya-oksidu-alyuminiyu-z-boksitiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб одержання оксиду алюмінію з бокситів</a>
Попередній патент: Спосіб лікування деменції або розладу пам’яті, продукт, фармацевтична композиція та спосіб її одержання, та засіб підсилення терапевтичного ефекту галантаміну
Наступний патент: Запальна свічка для двигунів внутрішнього згоряння
Випадковий патент: Спосіб дислокації тонкокишкового трансплантата у порожнину малого таза