Участок карбонизации и кальцинации

Карбонизация

Обескремненный алюминатный раствор поступает на разложе­ние. Карбонизация алюминатного раствора после двухстадийного обескремниваиия проводится с целью получения содопоташных растворов, используемых для получения соды и поташа путем выпарки и раздельной кристаллизации; получаемый в процессе гидрооксид, используется как затравочный при карбонизации с довыкручиванием.

Процесс карбонизации можно схематически представить сле­дующим образом. В начале происходит нейтрализация части щело­чи по реакции:

2ROH+CO2=R2CO3+H2O

Каустический модуль раствора снижается, стойкость алюми­натного раствора уменьшается, в результате чего он разлагает­ся по реакции:

RAlO2+2H2O=Al(OH)3+ROH

Процесс карбонизации должен осуществляться в условиях, обеспечивающих получение крупнокристаллического гидроксида алюминия с минимальным содержанием примеси кремнезема и ще­лочей.

Гидрат, полученный после двухстадийного обескремнивания алюминатного раствора и полной карбонизации, направляют как затравочный в процесс карбонизации о довыкручиванием, где растворы подвергаются газации до 50 г/л R2Ok и далее разла­гаются выкручиванием до содержания оксида алюминия в маточном растворе до 26-27 г/л. Полученный гидрооксид является продук­ционным и поступает на кальцинацию, а маточный раствор - на приготовление оборотного раствора для выщелачивания спека.

Принципиальная схема отделения и промывки гидроокиси алюминия

 

1-приемная емкость алюминатного раствора

2-карбонизатор

3-гидросепаратор

4-сгуститель

5-барабанные вакуум-фильтры

6-репульпаторы

7-насосы

8-бак для отфильтр. маточника

А -алюминатный раствор

В -вода на промывку

Г- продукционная гидроокись

С- слив гидросепаратора

ПГ- пульпа гидроокиси

ЗП- затравочная пульпа

ПВ- промывная вода

М- маточный раствор

 

Кальцинация

Кальцинация — это процесс обжига гидроокиси алюминия при температуре выше 1100°С с получением технической окиси алюминия — металлургического глинозема для электро­литического производства алюминия и неметаллургического глинозема для различных отраслей промышленности (электро­технической, электровакуумной, автомобильной, керамической и т. д.).

При обжиге материала последовательно протекают процессы сушки и дегидратации алюминия и прокалка окиси алюминия, сопровождающаяся частичной перекристаллизацией γ-Аl2О3 в α-Аl2О3:

Металлургический глинозем получают прокалкой при 1200— 1250°С в течение 15—30 мин. В этих условиях вследствие малой скорости превращения γ —> α-Al2O3 в конечном продукте содер­жится 25—60% α-Аl2О3 и 40—75% γ-Аl2О3. Такой глинозем в от­личие от 100%-ной γ-Аl2О3 практически не гигроскопичен.

Неметаллургический глубоко прокаленный глинозем, содер­жащий >85% α-Al2O3, получают при 1300—1400°С, а активный γ-глинозем — при 900—1100° С.

Технологические и аппаратурные условия осуществления процесса кальцинации должны обеспечивать: 1) минимальный удельный расход топлива; 2) минимальные капитальные и эксплу­атационные затраты; 3) получение готовой продукции нужного качества.

Качество различных сортов глинозема регламентировано ГОСТом, а кроме этого, определяется крупностью и формой зерен, насыпной плотностью, растворимостью в крио-лито-глиноземном расплаве и другими важными характеристи­ками.

Крупность глинозема определяется в основном размерами частиц и агрегатов исходной гидроокиси. При нагреве гидро­окиси в интервале температур 400—600° С, когда происходит ее дегидратация, наблюдается некоторое измельчение материала, однако при дальнейшем нагреве и прокалке глинозема происходит его укрупнение в результате спекания мелких частичек до разме­ров, близких к размерам частиц и сростков исходной гидроокиси. Некоторое разукрупнение глинозема происходит под влиянием температурного и механического воздействия (быстрый нагрев и быстрое охлаждение, активное перемешивание в печах каль­цинации, холодильниках и в транспортных трубах).

Скорость процессов сушки и дегидратации гидроокиси алю­миния определяется в основном скоростью тепло- и массообмена, и она может быть существенно повышена при осуществлении этих процессов в аппаратах кипящего слоя или циклонного типа. Ско­рость перекристаллизации γ-Аl2О3 в α-Аl2О3 зависит от скорости внутренней перестройки решетки окиси алюминия, на что и требуется определенное время. Скорость превращения γ в α увеличивается в присутствии минерализаторов — соединении фтора, бора, хлора и других элементов. В присутствии минерали­заторов требуемая степень превращения может быть достигнута при более низкой температуре.