» » Аппаратурное оформление передела выщелачивания бокситового спека
03.12.2015

Существующие способы выщелачивания делятся на три группы — проточные, агитационные (перемешивание) и комбинированные, сочетающие два первых способа. Крупные фракции бокситовых спеков выщелачивают проточным методом. Агитационному выщелачиванию подвергают мелкие фракции бокситового спека и нефелиновые спеки. Таким образом, выбор типа аппарата для выщелачивания спеков зависит от гранулометрического и минералогического состава материала.
Комбинированные способы используются для выщелачивания крупных фракций бокситовых и нефелиновых спеков.
К группе аппаратов проточного типа относится диффузор (рис. 11.12).
Аппаратурное оформление передела выщелачивания бокситового спека

При выщелачивании в диффузоре спек загружается в аппарат на металлическую решетку 5, спек остается неподвижным, растворитель (промвода) подается через патрубок 6, двигаясь снизу вверх, обогащается Na2O и Аl2O3 и отводится через патрубок 2.
Выщелачивание проводится в батарее диффузоров, состоящей из 12-16 аппаратов, соединенных последовательно. В последнем диффузоре осуществляется окончательная промывка шлама.
По окончании отмывки хвостовой диффузор отключают и из него выгружают шлам, а горячую воду подают в предхвостовой диффузор, который становится хвостовым. Освобожденный от шлама диффузор после загрузки в него свежего спека становится головным. Система трубопроводов и запорной арматуры позволяет любой из диффузоров использовать в качестве головного, промежуточного и хвостового.
Такие установки дают возможность получить относительно крепкие алюминатные растворы с малым содержанием твердого при совмещении в одном аппарате трех процессов — выщелачивания спека, отделения раствора от шлама и его промывки.
Однако периодическая работа таких батарей, их низкая производительность, значительная доля ручного труда и неблагоприятные санитарно-гигиенические условия делают такой аппарат бесперспективным для современных заводов большой мощности.
Недостатки диффузорных батарей частично устранены при выщелачивании спека в ленточных перколяционных выщелачивателях (см. рис. 11.13).
Такой аппарат представляет цепной транспортер с системой контейнеров — перколяторов 5 (66 шт.). Перколятор разделен перегородками на ряд вертикальных отсеков: в каждом из них на расстоянии 200-250 мм от днища укреплена стальная съемная сетка. Процесс выщелачивания осуществляется по принципу противотока методом просачивания (перколяции) раствора через слой спека. В подсеточном пространстве отсеки соединены между собой и имеют выход для раствора через специальные трубы.
Загрузка спека (крупностью 6-8 мм) в перколятор 5 осуществляется из бункера 1 с помощью питателя 2. Растворы подаются в перколяторы насосами по системе трубопроводов. Аппарат разбит на 8-9 зон. В последнюю из них подается горячая вода. Пройдя через слой выщелоченного спека, слабый алюминатный раствор насосами подается в следующую зону и т. д. В предголовную зону вводится содо-щелочной раствор для получения алюминатного раствора с нужным каустическим модулем. Промытый шлам разгружается в приямок и насосами откачивается на шламовое поле.
Аппаратурное оформление передела выщелачивания бокситового спека

Преимуществами перколяционного выщелачивания перед диффузорным являются непрерывность процесса, высокая производительность, лучшие условия труда, легкость автоматизации процесса. Недостатки перколяционного выщелачивания следующие: громоздкость, высокая удельная металлоемкость, необходимость промежуточных перекачек растворов, высокая чувствительность к гранулометрическому составу спека (нормальная работа при спеке ≥ 1-2 мм).
Вертикальный выщелачиватель — предназначен для непрерывного проточного выщелачивания спека в плотном движущемся слое (см. рис. 11.14).
Аппарат состоит из бункера спека 3, шибера 4, вертикальной трубы с переменным диаметром для выщелачивателя 1, секторного раз-гружателя шлама 2 и гидравлической системы подачи в выщелачиватель горячей и холодной воды и маточного раствора. Спек поступает в аппарат сверху и постепенно опускается.
Снизу подается вода, которая выщелачивает спек и превращается в алюминатный раствор. Благодаря переменному сечению аппарата обеспечивается увеличение скорости восходящего потока алюминатного раствора при повышении концентрации раствора.
Аппаратурное оформление передела выщелачивания бокситового спека

Алюминатный раствор сливается из верхней части аппарата в бак-сборник. Образующийся при выщелачивании шлам выгружается из аппарата с помощью секторных разгружателей 2. Отбор шлама и количество загружаемого спека регулируют изменением скорости вращения разгружателя. Через секторные выгружатели шлам попадает в напорный шламопровод, где репульпируется водой и транспортируется к насосам шламоудаления.
По высоте аппарата на нескольких уровнях предусмотрена циркуляционная перекачка раствора, которая служит для выравнивания концентрации раствора по сечению аппарата и поддержания температурного режима выщелачивания.
Вертикальный выщелачиватель предназначен для выщелачивания кускового спека крупностью 6-8 мм. Он позволяет получать крепкие (~150 г/л А1203) и не требующие осветления растворы с высоким извлечением Nа2O и Аl2O3 (86-88 % Аl2O3 и 90-93 % Nа2O).
Для агитационного выщелачивания используют мешалки и мельницы. Для мелких классов бокситовых спеков применяют выщелачивание в мешалках. В них происходит интенсивное перемешивание спека, что создает условия для быстрого растворения алюмината. Однако при реализации этого способа отмечаются трудности с отделением шлама от раствора и промывкой, несмотря на то, что процесс протекает для слабых растворов (промвод) при больших отношениях ж:т, а также в связи с большой величиной вторичных потерь Аl2O3.
Барабанные мельницы для мокрого размола и выщелачивания применяют двух типов — шаровые и стержневые. Мельницы для размола спека в одностадийной схеме работают в замкнутом цикле с классификаторами, а мельницы в двухстадийных комбинированных схемах обычно работают в открытом цикле.
Аппаратурно процесс выщелачивания спека в мельницах оформляется так же, как операция размола бокситосодовой шихты. Однако размол спека необходимо проводить так, чтобы материал не переизмельчался, или, по крайней мере, при незначительном переизмельчении. Образование тонких (илистых) фракций серьезно осложняет дальнейший процесс отделения красного шлама от алюминатного раствора и промывку шлама. Поэтому при измельчении спека в качестве дробящих тел используют шары большого размера (диаметр 100 мм).
Выщелачивание производится только водой от промывки спекательного красного шлама или с добавлением спекательного маточного раствора.
Спек подается в шаровую мельницу мокрого помола, туда поступает вода промывки спекательного красного шлама и маточный раствор для корректирования модуля. В мельнице одновременно происходит две операции: 1) измельчение спека; 2) выщелачивание спека.
Выщелоченная пульпа центробежным насосом подается в гидроциклон на классификацию, откуда слив (пульпу) направляется в сборную мешалку и затем на обескремнивание. Пески с гидроциклона направляются в мельницу, работающую на спеке или в отдельную (песковую) мельницу на домол.
Аппарат из комбинированной группы, в котором сочетаются два принципа — агитационный и проточный, — это трубчатый выщелачиватель (рис. 11.15).
Он представляет собой стальной барабан 1 диаметром 3—5 м и длиной 30—50 м, вращающийся с помощью привода через венцовую шестерню (зубчатое колесо) 5. Барабан опирается бандажами на роликовые опоры и имеет наклон 35° в сторону загрузки спека. Спек выщелачивается по принципу противотока. Он транспортируется вдоль барабана при помощи двух- или трехзаходной винтовой спирали, приваренной внутри него. Между перегородками спирали приварены полки, препятствующие сползанию массы материала по корпусу барабана. Для перетока растворителя, поступающего с другого конца аппарата через слой материала, витки спирали имеют по 3 отверстия, которые смещены относительно друг друга.
Аппаратурное оформление передела выщелачивания бокситового спека

Спек подается в аппарат через спековую течку 4. Шлам непрерывно выгружается из аппарата кольцевым элеватором.
Через разгрузочную головку поступают оборотный раствор (РО) для выщелачивания и горячая вода (ВГ) для промывки шлама.
Производительность аппарата длиной 36 м и диаметром 3,6 м с двухзаходной спиралью составляет 80—95 т спека в час, скорость вращения — 0,3—0,6 об/мин. Он имеет высокую производительность, процесс в нем протекает непрерывно и может быть автоматизирован. Основной недостаток такого аппарата — высокое содержание твердого в растворе, что ведет к высоким вторичным потерям и необходимости организации передела фильтрации. Кроме того, при таком способе выщелачивания предъявляются высокие требования к качеству спека. При повышении содержания крупной фракции извлечение Na2O и Аl2P3 снижается, при повышении содержания мелких фракций растут содержание твердого в растворе и величина вторичных потерь. При выщелачивании недопека происходит быстрое зарастание спиралей шламом, что приводит к снижению производительности выщелачивателя.
Трубчатый выщелачиватель применяется для выщелачивания крупной фракции (2-8 мм) нефелиновых и шламовых спеков. В этих схемах отмечается эффективное сочетание агитационного и проточного методов. Спековую пыль (<2 мм) вместе с недовыщелоченным материалом из трубчатого выщелачивателя выщелачивают агитационным способом — в мешалках или в мельницах.