» » Расчет степени отмывки красного шлама
03.12.2015

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.
Расчет степени отмывки красного шлама

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).
Расчет степени отмывки красного шлама
Расчет степени отмывки красного шлама

Таким образом, расчет показывает, что наиболее полная отмывка щелочи достигается при подаче подшламовой воды в 3-й ряд промывателей.