» » Концентрация алюминатного раствора
03.12.2015

С увеличением концентрации щелочи алюминатный раствор становится более стойким к разложению, и выход глинозема снижается. Низкоконцентрированные растворы подвержены более глубокому разложению, но при этом удельный съем глинозема с 1 м3 раствора снижается. Концентрация алюминатного раствора должна обеспечивать приемлемую степень разложения (не менее 50 %) и высокий удельный съем Аl2O3 с 1 м3 раствора (20—25 кг/сут). Оптимальная концентрация общей щелочи в байеровских растворах — Na2O = 150 г/л.
Повышение общей концентрации в алюминатном растворе приводит к уменьшению скорости разложения раствора, уменьшению скорости зародышеобразования. Наблюдается тенденция к уменьшению содержания мелкой фракции в продукте, к значительному укрупнению получаемых кристаллов гидроксида алюминия, что в итоге может привести к самопроизвольному измельчению.
На рис. 8.5 представлена зависимость скорости разложения алюминатных растворов от концентрации Аl2O3 в широких пределах — от 40 до 192 г/л при постоянном αa = 1,79. Из графиков видно, что концентрация существенно влияет на скорость разложения — с ростом концентрации скорость и выход заметно уменьшаются.
Концентрация алюминатного раствора

Для одного и того же значения αa концентрация Аl2O3 действует на производительность декомпозеров в двух направлениях (см. формулу (8.2)). С одной стороны, повышение концентрации Аl2O3 ведет к росту удельной производительности декомпозера Q, поскольку Аl2O3 входит в числитель. С другой — повышение Аl2O3 ведет к снижению выхода η (см. рис. 8.5).
Каждому значению αa соответствует оптимальная концентрация Аl2O3, при которой производительность декомпозеров будет максимальной. Влияние изменения концентрации в пределах одного цикла на дисперсный состав получаемого гидроксида незначительно.
Чем ниже каустический модуль исходного алюминатного раствора αa, тем выше оптимальная концентрация Аl2O3, а также съем его с 1 м3 раствора в сутки.
На скорость и глубину разложения алюминатных растворов решающее влияние оказывает пересыщение. Наиболее пересыщены растворы средних концентраций — они и разлагаются быстро и глубже, чем разбавленные и крепкие.
Сведения о влиянии концентрации на крупность гидроксида недостаточны. Можно лишь заметить тенденцию к уменьшению содержания мелкой фракции в продукте с повышением концентрации исходного раствора.
При снижении концентрации раствора количество образующихся зародышей ниже. Минимальную скорость роста (<1 мкм в сутки) имеют частицы размером меньше 15 мкм. Скорость роста выше при низком каустическом модуле алюминатного раствора и меньшей концентрации щелочи.
А.И. Савченко и К.Н. Савченко был предложен расчетный метод определения оптимальной концентрации алюминатного раствора. В основу расчета было положено определение количества воды (Ж), выпариваемой из маточного раствора при получении 1 т Аl2O3. Расчет проводится по формуле
Концентрация алюминатного раствора

где Аl2O3 — концентрация Аl2O3 в алюминатном растворе, г/л;
Na2Oк — концентрация каустической щелочи в алюминатном растворе, г/л;
1,04 — коэффициент, учитывающий изменение концентрации раствора в процессе декомпозиции (определен на основе промышленных данных);
295 — технологическая норма концентрации Na2O упаренного раствора, г/л.
Декаустификация в процессе декомпозиции с небольшой погрешностью принята равной нулю.
Анализ формулы показывает, что концентрация алюминатного раствора дважды влияет на итог расчета: на количество маточного раствора, находящегося в обороте при производстве 1 т глинозема; на количество воды, выпариваемой из 1 м3 маточного раствора. В результате обработки опытных и промышленных данных была показана экономическая целесообразность концентрации Аl2O3 алюминатного раствора свыше 130 г/л.
На основе анализа влияния концентрации алюминатного раствора на экономическую эффективность процесса Байера рекомендовано выдерживать концентрацию алюминатного раствора в пределах 143-147 г/л Na2Oк.