Металлопрокат
Металлоконструкции
Обработка металла
В глиноземном производстве получила распространение противоточная промывка красного шлама в промывателях, которая позволяет получить сравнительно концентрированную промводу при высокой степени отмывки алюминатного раствора (щелочи и оксида алюминия) от шлама.
На рис. 6.7 показана принципиальная схема пятикратной промывки шлама.
Для расчета степени отмывки красного шлама введем следующие обозначения: m — ж:т в шламовой пульпе сгустителя;
С0 — концентрация Na2О в жидкой фазе шламовой пульпы сгустителя (в алюминатном растворе), г/л;
Vв — объем воды на промывку 1 т шлама, м3;
Св — концентрация Na2O в воде на промывку, г/л;
С1, С2, С3, С4 и С5 — концентрация Na2O в жидкой фазе шламовой пульпы соответственно 1, 2, 3, 4 и 5-го промывателя, г/л.
Объем жидкой фазы в шламовой пульпе сгустителя составит, м3/т шлама: V = m/р.
При сгущении и промывке красных шламов весовое отношение ж:т в сгущенных шламах понижается постепенно при движении пульпы от сгустителя к последнему промывателю. При этом после каждой стадии сгущения шлам увлекает примерно одинаковый объем жидкого 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. Следовательно, объем слива с каждого промывателя будет равен V в м3.
Составим балансовые уравнения по Na2O для каждого промывателя:
Для 1-го: VС0 + VвС2 = VвС1 + VС1;
Для 2-го: VС1 + VвС3 = VвС2 + VС2;
Для 3-го: VС2 + VвС4 = VвС3 + VС3;
Для 4-го: VС3 + VвC5 = VвС4 + VС4;
Для 5-го: VС4 + VвСв = VвС5 + VС5.
Левую и правую части полученных уравнений разделим на V, обозначив при этом отношение объема слива к объему жидкого, увлекаемого шламом, через К, т. е. К=Vв/V.
Тогда балансовые уравнения примут вид:
С0 + КС2 = КС1 + С1;
С1 + КС3 = КС2 + С2;
С2 + КС4 = КС3 + С3;
С3 + КС5 = КС4 + С4;
С4 + КСв = КС5 + С5.
В данной системе число уравнения равно числу неизвестных. Неизвестными являются С1, С2, С3, С4 и С5 известными — С0, К и Св.
Для четырехкратной промывки соответственно получим четыре уравнения с четырьмя неизвестными:
С0 + КС2 = КС1 + С1;
С1 + КС3 = КС2 + С2;
С2 + КС4 = КС3 + С3;
С3 + КСв = КС4 + С4.
Решение приведенных систем уравнений дает следующие формулы для определения концентрации щелочи в жидкой фазе шламовой пульпы промывателей. При пятикратной промывке красного шлама:
С5 =[С0 + (К + К2 + К3 + К4 + К5)Св] / [1 + К + К2 + К3 + К4 + К5];
С4 = С5(1 + К) - СвК;
С3 = С4(1 + К) - С5К;
С2 = С3(1 + К) - С4К;
С1 = (С0 + С2К)/(1 + К).
Концентрацию щелочи в 1-м промывателе (в промводе) можно также рассчитать из соотношения С1 = (1/К)(С0 - С5) + Св.
При n-кратной промывке красного шлама
Сn = (С0 + СвКn)/(1 + Кn);
где Кn = К + К2 + К3 + ... +Кn;
Сn-1 = Сn(1 + К) - СвК;
Сn-2 = Сn-1|(1 + К) - СnК;
Сn-3 = Сn-2(1 + К) - Сn-1K;
С1 = (С0 + С2К)/(1 + К).
Степень отмывки шлама или извлечение щелочи при промывке в промводу, % от поступившей на промывку, находят из соотношения
ηот = (VвС1)/(VC0+VвСв).
Для промывки красного шлама обычно используют оборонную воду, которая содержит до 1 г/л Na2O. На предприятиях, где осуществлен 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 количеством 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 шлама. Отношение ж:т в шламовой пульпе сгустителей 2,5. Концентрация Na2O в алюминатном растворе 152,7 г/л, в подшламовой воде 2,86 г/л, в оборотной воде 0,67 г/л. Плотность алюминатного раствора 1,282 т/м3. Рассчитать степень отмывки шлама для следующих вариантов 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 + 8,04С2 = 8,04С1 + 1,95С1,
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,
1,95С1 + 8,04С2 = 8,04С2 + 1,95С2,
1,95С2 + 8,04С4 = 8,04С3 + 1,95С3,
1,95С3 + 5,53C5 + 2,51-2,86 = 8,043С4 + 1,95С4,
1,95С4 + 4,43 * 0,67 = 4,43С5 + 1,95С5.
3-й вариант:
152,7 * 1,95 + 8,04С2 = 8,04С1 + 1,95С1,
1,95С1 + 8,04С3 = 8,04С2 + 1,95С2,
1,95С2 + 2,51 * 2,86 + 5,53C4 = 8,04С3 + 1,95С3,
1,95С3 + 5,53С5 = 5,53С4 + 1,95С4,
1,95 С4 + 4,43 * 0,67 = 5,53С5 + 1,95С5.
4-вариант:
142,7 * 1,94 4 + 8,04С2 = 8,04С1 + 1,95С1,
1,95С1 + 4,43C3 + 2,51 * 2,86 = 8,04С2 + 1,95С2,
1,95С2 + 5,53С4 = 4,43C3 + 1,95С3,
1,95С3 + 5,530 = 5,53С4 +1,95С4,
1,95С4 + 5,53 * 0,67 = 5,530 + 1,95С5.
Решение составленных систем уравнений дает следующие значения концентрации Na2О в жидкой фазе шламовой пульпы промывателей (табл. 6.4).
Таким образом, расчет показывает, что наиболее полная отмывка щелочи достигается при подаче подшламовой воды в 3-й ряд промывателей.