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

Na2Oк		1794,18+16,26=1810,44
Na2Oу		206,98+1,89=208,87
CO2		146,83+1,35=148,18
Al2O3		796,79+8,82=805,61

 

Следовательно, на выпарке в составе  моногидрата соды выделяется кг Na₂O_у.¹ С этим количеством Na₂O_у связанно 37,76 кг CO₂ и 15,45 кг H₂O:

Na₂CO₃ кг; кг Na₂CO₃·H₂O.

Общая масса моногидрата соды 106,42 кг; с ним увлекается 25% (от массы  влажного осадка) оборотного раствора , т. е. .

Отсюда  кг, или м³; в оборотном растворе содержится (см. состав оборотного раствора), кг:

Na2Oк		0,025·330=7,5
Na2Oу		0,025·129,87=3,25
CO2		0,025·26,10=0,65
Al2O3		0,025·18,52=0,46
H2O		0,025·945,50=23,61
Итого		35,47

 

В соответствии с реакцией каустификации

Na₂CO₃ + CaO + H₂O → CaCO₃ + 2NaOH

при условии, что извести берется 125% от стехиометрического (см исходные данные) количества, ее потребуется: кг СаО или кг технической извести, в которой содержится 60,07 кг СаО (0,864 – содержание СаО_акт в извести, кг); 9,46 кг примесей, в том числе 1,81 СаО_св, 1,39 кг СО₂ и кг H₂O (см. состав извести).

При степени каустификации 90% прореагирует кг СаО_акт, а кг СаО перейдет в шлам вместе с 9,46 кг примесей.

В результате взаимодействия 43,25 кг СаО  образуется кг CaCO₃, в том числе кг СО₂ и кг Na₂O_к.

Для растворения моногидрата соды берется такое количество воды, чтобы получить 10%-ный раствор Na₂O_общ, т. е. кг. Общее количество H₂O кг.

Известь гасят промводой известкового шлама из расчета получения известкового молока с содержанием 300 г/л СаО (ρ=1250 кг/м³).

На 60,07 кг СаО потребуется  кг H₂O.

Следовательно, в содо-известковую  пульпу поступает вода из следующих  источников, кг:

С моногидратом соды	15,45
С оборотным  раствором	23,61
С известковым молоком	190,22
Итого	229,28

 

Отсюда на растворение соды должно быть подано свежей воды кг. Отвальный известковый шлам содержит, кг:

СаО		43,25+16,82+1,81=61,88
Na2Oу		3,80
Al2O3		2,22
Примеси		9,46-(1,81+1,39)=6,26
СО2		33,98+1,39=35,37
П.п.п.		2,35
Итого		108,08

 

С ним увлекается кг щелочного раствора.

На основании полученных расчетных  данных составляем баланс каустификации  соды (табл. 11).

 

Таблица 11
Баланс каустификации  соды
Введено, кг		Получено, кг
Моногидрат  соды (см. с. 14-15):		Известковый шлам (см. с. 15):
Na2Oу	53,21	СаО	61,88
СО2	37,76	Al2O3	2,22
H2O	15,45	примеси	6,26
Итого	106,42	СО2	35,37
		п.п.п.	2,35
Оборотный раствор  с моногидратом соды (см. с.14):		Итого	108,08
Al2O3	3,25
Na2Oк	7,50	Отвальная вода с известковым шламом (см. табл. 1):
Na2Oу	0,65	Na2Oк	3,78
CO2	0,46	Na2Oу	0,02
H2O	23,61	CO2	0,02
Итого	35,47	H2O	32,45
		Итого	36,27
Известковое молоко (см. с. 14-15):
СаО	61,88	Щелочной раствор  на выпарку (по разности):
СО2	1,39	Al2O3	1,03
примеси	6,26	Na2Oк	51,61
H2O	190,22	Na2Oу	5,95
Итого	259,75	CO2	4,22
		H2O	517,44
Вода на расторение соды (см. с. 14-15)	322,96	Итого	580,25
Всего	724,60	Всего	724,60

Выпарка и отделение соды

Для составления баланса выпарки (табл. 12) следует учитывать, что в результате упаривания маточного раствора, промводы гидроксида алюминия и щелочного раствора с каустификации получается оборотный раствор, который по составу должен отвечать расчетным данным, и моногидрату соды.

 Разница между составом полученного  раствора (см. табл. 12) и составом  раствора в табл. 2 0,03 Na₂O_к – 0,03 Na₂O_у + 0,006 СО₂, что в пределах точности расчета.

 

 

Таблица 12
Баланс выпарки
Введено, кг		Получено, кг
Маточный раствор  с декомпозиции (см. табл. 8):		Моногидрат  соды (см. табл. 11)
Al2O3	796,79	Na2Oу	53,21
Na2Oк	1794,18	CO2	37,76
Na2Oу	206,98	H2O	15,45
CO2	146,83	Итого	106,42
H2O	10841,17
Итого	13785,95	Оборотный раствор  с моногидратом соды (см. табл. 11):
		Al2O3	3,25
Промвода после промывки гидроксида (см. табл. 9):		Na2Oк	7,50
Al2O3	8,82	Na2Oу	0,65
Na2Oк	16,26	CO2	0,46
Na2Oу	1,89	H2O	23,61
CO2	1,35	Итого	35,47
H2O	974,35
Итого	1002,67	Потери (см. табл. 1):
		Al2O3	2,23
Щелочной раствор  с каустификации (см. табл. 11):		Na2O	4,00
Al2O3	1,03	Итого	6,23
Na2Oк	51,61
Na2Oу	5,95	Оборотный раствор  на мокрый размол (по разности):
CO2	4,22	Al2O3	801,16
H2O	517,44	Na2Oк	1850,52
Итого	580,25	Na2Oу	160,98
		CO2	114,24
		H2O	5831,66
		Итого	8758,56
		Конденсат пара	6462,19
Всего	15368,87	Всего	15368,87

 

Распределение органических примесей

Баланс органических примесей может  быть составлен только путем практического  анализа производственных растворов, продуктов и полупродуктов цикла  Байера. Данные о распределении и процентном содержании органики представлены в табл. 13. 

 

 

Таблица 13
Баланс распределения  органических веществ в цикле  Байера
Статьи баланса	Баланс органических веществ, кт/т глинозема	Доля органических веществ от Σприхода, %
Приход:
Боксит	1,110	42,55
Мука	1,020	39,10
Синтетический флоккулянт	0,009	0,34
Кристаллический модификатор роста	0	0
Оборотная вода	0,470	18,01
Σприхода	2,609	100,00
Обедненный  раствор	96,46
Расход:
Красный шлам в  озеро	1,893	72,56
Продукционный гидроксид алюминия	0,609	23,34
Промывная вода мелкой затравки	0	0
Из-за каустификации  раствора	0	0
Σрасхода	2,502	95,90
Разница (Σприхода - Σрасхода)	0,107	4,10

 

Список используемой литературы

1. Лайнер А.И. Производство глинозема/ А.И. Лайнер, Н.И. Еремин, Ю.А. Лайнер, И.З. Певзнер. М.: Металлургия, 1978. 344с.
2. Справочник металлурга по цветным металлам. Производство глинозема/ А.А. Аграновский, В.И. Берх, В.А. Кавина и др. Под редакцией Ю.В. Баймакова, Я.Е. Контровича. М.: Металлургия, 1970. 320с.
3. Самарянова Л.Б. Технологические расчеты в производстве глинозема/ Л.Б. Самарянова, А.И. Лайнер. М.: Металлургия, 1981. 280с.
4. Еремин Н.И. Процессы и аппараты глиноземного производства/ Н.И. Еремин, А.Н Наумчик, В.Г. Казаков. Под редакцией Н.И. Еремина. М.: Металлургия, 1980. 360с.
5. Dr. Károly Solimár. Determination and evolution of organic balances of alumina refineries/ Dr. Károly Solimár, Mrs. Márta Gimpel-Kazár, Mrs. Elenóra Molnár// Light Metals, 1996. p. 29-35.

¹ При каустификации 90%.