Расчет материального баланса производства глинозема способом Байера. Оценка распределения в нем органических примесей

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Ноября 2013 в 22:00, курсовая работа

Краткое описание

При прочих благоприятных условиях бокситы с кремневым модулем >6-7 целесообразно перерабатывать по способу Байера, бокситы с кремневым модулем <6 и с умеренным содержанием оксида железа (не более 20% Fe2O3) – по последовательному варианту комбинированного способа Байер-спекание и, наконец, бокситы с модулем <6, но с повышенным содержанием Fe2O3 – по способу спекания. Под благоприятными условиями имеется в виду малое содержание в бокситах карбонатов и сульфидов (особенно FeCO3 и FeS2). Из-за повышенного содержания этих примесей может оказаться невыгодным способ Байера для бокситов с кремневым модулем >6-7 вследствие больших потерь каустической щелочи (переход ее в соду и сульфат натрия), плохого отстаивания красного шлама и загрязнения алюминатных растворов двухвалентным железом.

Содержание

Способ Байера. Общие сведения 2
Промышленные способы получения глинозема 2
Основы способа Байера 3
Взаимодействие органических веществ с растворами NaOH 5
Материальный баланс производства глинозема из бокситов по способу Байера 8
Исходные данные 8
Расчет потерь 9
Расчет состава и количества оборотного раствора 11
Разбавление и уплотнение пульпы. Промывка красного шлама 12
Разложение алюминатного раствора (декомпозиция) 16
Сгущение пульпы гидроксида алюминия 17
Промывка продукционного гидроксида алюминия и кальцинация 19
Каустификация соды 20
Выпарка и отделение соды 23
Распределение органических примесей 24
Список используемой литературы 26

Скачать полностью (517.48 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Прикрепленные файлы: 1 файл

Курсовик Распределение Органики в Байере.doc

— 1.13 Мб (Скачать документ)

Таблица 5
Баланс уплотнения
Введено, кг		Получено, кг
Разбавленная пульпа:		Красный шлам	937,69
красный шлам (см. табл. 4)	937,69	Алюминатный раствор (в красном шламе):
алюминатный раствор:		Al₂O₃	329,41
Al₂O₃	2135,04	Na₂O_к	340,38
Na₂O_к	2157,83	Na₂O_у	29,26
Na₂O_у	238,92	CO₂	20,82
CO₂	169,56	H₂O	2093,20
H₂O	13582,61	Итого	2813,07
Итого	18283,96
		Алюминатный раствор на декомпозицию (по разности):
		Al₂O₃	1805,63
		Na₂O_к	1817,45
		Na₂O_у	209,66
		CO₂	148,74
		H₂O	11489,41
		Итого	15470,89
Всего	19221,65	Всего	19221,65

Таблица 6
Баланс промывки красного шлама
Введено, кг		Получено, кг
Красный шлам (без учета гидролиза) (см. табл. 5)	937,69	Отвальный шлам (с учетом гидролиза)	949,60
Алюминатный раствор (в красном шламе) (см. табл. 5):		Жидкая фаза отвального шлама:
Al₂O₃	329,41	Al₂O₃	4,45
Na₂O_к	340,38	Na₂O_к	4,69
Na₂O_у	29,26	Na₂O_у	0,40
CO₂	20,82	CO₂	0,27
H₂O	2093,20	H₂O	2364,19
Итого	2813,07	Итого	2374,00

Свежая вода на промывку	7405,01	Промвода на разбавление (по разности):
		Al₂O₃	317,17
		Na₂O_к	335,69
		Na₂O_у	28,86
		CO₂	20,54
		H₂O	7129,91
		Итого	7832,17
Всего	11155,77	Всего	11155,77

Разложение алюминатного раствора (декомпозиция)

Из 1805,63 кг Al₂O₃, поступающих на декомпозицию, в оборотном растворе остается 801,16 кг (см. табл. 2). Теряется на декомпозиции, выпарке и каустификации 6,68 кг Al₂O₃ (см. табл. 1). Следовательно, с гидроксидом алюминия выпадает кг Al₂O₃. Выход при декомпозиции . В маточном растворе остается кг Al₂O₃, а щелочи – такое же количество, что и в алюминатном растворе за вычетом потерь Na₂O на декомпозиции (см. табл. 1), кг:

Na₂O_к	1817,45-3,41=1814,04
Na₂O_у	209,66-0,39=209,27
CO₂	148,74-0,28=148,46
H₂O	11489,41-528,24*=10961,17
Итого	13938,55
* С 997,79 кг Al₂O₃ в Al(OH)₃ связанно 528,24 кг H₂O.

Общая масса гидроксида алюминия кг Al(OH)₃.

При затравочном отношении (отношение массы Al₂O₃ в затравке к массе Al₂O₃ в алюминатном растворе) с затравкой вносится 3611,26 кг Al₂O₃ и 1911,84 кг H₂O. Итого 5523,10 кг Al(OH)₃. При влажности затравочного гидроксида 20% с ним поступает кг маточного раствора.

В 1380,77 кг маточного раствора содержится, кг:

Al₂O₃
Na₂O_к	0,009061·1814,04=179,70
Na₂O_у	0,009061·209,27=20,73
CO₂	0,009061·148,46=14,71
H₂O	0,009061·10961,17=1085,83
Всего	1380,77

На основании расчетов составляем баланс декомпозиции (табл. 7).

Таблица 7
Баланс декомпозиции
Введено, кг		Получено, кг
Алюминатный раствор (см. табл. 5):		Пульпа гидроксида алюминия:
Al₂O₃	1805,63	Al(OH)₃	7049,13*
Na₂O_к	1817,45	Al₂O₃	4609,05*
Na₂O_у	209,66	H₂O	2440,08
CO₂	148,74
H₂O	11489,41	Маточный раствор (по разности)	15319,32
Итого	15470,89	Al₂O₃	885,41
		Na₂O_к	1993,74
Затравка (гидроксид алюминия)	5523,10	Na₂O_у	230,00
		CO₂	163,17
Маточный раствор (в затравке):		H₂O	12047,06
Al₂O₃	79,80	Итого	22368,45
Na₂O_к	179,70
Na₂O_у	20,73	Потери (см. табл. 1):
CO₂	14,71	Al₂O₃	2,23
H₂O	1085,83	Na₂O_к	3,41
Итого	1380,76	Na₂O_у	0,39
		CO₂	0,28
		Итого	6,31
Всего	22374,76	Всего	22374,76
* Количество Al₂O₃ определяется как сумма Al₂O₃, выпадающей с гидроксидом алюминия (997,79 кг) и Al₂O₃, выносимой с затравкой (3611,26 кг); H₂O.

Сгущение пульпы гидроксида алюминия

При сгущении пульпы гидроксида алюминия образуются сгущенная пульпа с ж:т=1,0 и маточный раствор, поступающий на выпарку. Одна часть сгущенной пульпы фильтруется и гидроксид влажностью 20,0% поступает на затравку; другая часть – продукционный гидроксид, в котором содержится 1526,03 кг Al(OH)₃, также фильтруется до влажности 10%, репульпируется водой, промывается водой и поступает на кальцинацию (на прокаливание). С продукционным гидроксидом увлекается кг маточного раствора:

; кг.

В этом маточном растворе содержится, кг:

Al₂O₃
Na₂O_к	0,00996·1993,74=19,86
Na₂O_у	0,00996·230,00=2,29
CO₂	0,00996·163,17=1,63
H₂O (по разности)	120,00

По полученным результатам составляем баланс сгущения пульпы гидроксида алюминия (табл. 8).

Таблица 8
Баланс сгущения пульпы гидроксида алюминия
Введено, кг		Получено, кг
Пульпа гидроксида алюминия (см. табл. 7):		Затравочный гидроксид (см. табл. 7)	5523,10
Al(OH)₃	7049,13
		Маточный раствор затравки (см. табл. 7):
Маточный раствор (см. табл. 7)	15319,32	Al₂O₃	79,80
(Al₂O₃	885,41	Na₂O_к	179,70
Na₂O_к	1993,74	Na₂O_у	20,73
Na₂O_у	230,00	CO₂	14,71
CO₂	163,17	H₂O	1085,83
H₂O	12047,00)	Итого	1380,77
Итого	22368,45
		Продукционный гидроксид (см. с. 10)	1526,03

		Маточный раствор (в продукционном гидроксиде, см. с. 11):
		Al₂O₃	8,82
		Na₂O_к	19,86
		Na₂O_у	2,29
		CO₂	1,63
		H₂O	120,00
		Итого	152,60

		Маточный раствор на выпарку (по разности):
		Al₂O₃	796,79
		Na₂O_к	1794,18
		Na₂O_у	206,98
		CO₂	146,83
		H₂O	10841,17
		Итого	13785,95
Всего	22368,45	Всего	22368,45

Промывка продукционного гидроксида алюминия и кальцинация

Для составления баланса промывки гидроксида алюминия (табл. 9) условно принимаем, что во влаге промытого и отфильтрованного гидроксида алюминия содержится такое количество щелочи, которое соответствует потере Na₂O на кальцинации и с глиноземом, т. е. 4,0 кг Na₂O_общ, в том числе 3,6 кг Na₂O_к и 0,4 кг Na₂O_у. С этим количеством Na₂O связанно 1,6 кг Al₂O₃ и 0,28 кг CO₂.

Таблица 9
Баланс промывки гидроксида алюминия
Введено, кг		Получено, кг
Продукционный гидроксид алюминия	1526,03	Промытый гидроксид алюминия	1523,60*
В том числе:		В том числе:
Al₂O₃	997,79	Al₂O₃	996,19
H₂O	528,24	H₂O	527,41

Маточный раствор в продукционном гидроксиде (см. табл. 8):		Промвода (в гидроксиде) (см. табл. 1):
Al₂O₃	8,82	Al₂O₃	1,60
Na₂O_к	19,86	Na₂O_к	3,60
Na₂O_у	2,29	Na₂O_у	0,40
CO₂	1,63	CO₂	0,28
H₂O	120,00	H₂O	146,48
Итого	152,60	Итого	152,36

Свежая вода (см. исходные данные)	1000,0	Промвода на выпарку (по разности):
		Al₂O₃	8,82
		Na₂O_к	16,26
		Na₂O_у	1,89
		CO₂	1,35
		H₂O	974,35
		Итого	1002,67
Всего	2678,63	Всего	2678,63
* Условно принимаем, что вымывается кг Al(OH)₃, в том числе 1,6 кг Al₂O₃ и 0,83 кг H₂O.

Таблица 10
Баланс кальцинации гидроксида алюминия
Введено, кг		Получено, кг
Промытый гидроксид алюминия	1523,60	Глинозем:
Провода (в гидроксиде) (см. табл. 9):		Al₂O₃	990,0
Al₂O₃	1,60	п.п.п. + примеси	6,5
Na₂O_к	3,60	Na₂O	3,5
Na₂O_у	0,40	Итого	1000,0
CO₂	0,28
H₂O	146,48	Потери (см. табл. 1):
Итого	152,36	Al₂O₃	7,79
		Na₂O_у	0,40
		CO₂	0,28
		H₂O	667,56
		Итого	675,96
Всего	1675,96	Всего	1675,96

Каустификация соды

Так как растворимость соды с повышением концентрации щелочи понижается, то при упаривании маточного раствора часть соды выкристаллизовывается в виде моногидрата, который затем растворяют в воде и подвергают каустификации.

Количество соды, выпадающей из раствора за каждый цикл процесса Байера, равно количеству соды, перешедшему в раствор за тот же период. В оборотном растворе после упаривания маточного раствора должно содержаться (с учетом потерь на выпарке) (см. табл. 1 и 2), кг:

Na₂O_к		1850,52
Na₂O_у		160,98
CO₂		114,24
Al₂O₃		801,16
H₂O		5831,66
Итого		8758,56,

а в маточном растворе (и в промводе) содержится (см. табл. 8 и 9), кг:

Информация о работе Расчет материального баланса производства глинозема способом Байера. Оценка распределения в нем органических примесей