Курсовая работа: Расчет вращающейся печи для спекания боксита производительностью по спеку
G = 16 т/час»
Исходные данные для расчета.
1. Состав обрабатываемого боксита, %:
| Al2 O3 | SiO2 | Fe2 O3 | CaO | TiO2 | П . П . П . | прочие |
| 51,9 | 4,2 | 23,0 | 4,0 | 1,7 | 14,4 | 0,8 |
| П.П.П. – потери при прокаливании | ||||||
2. Состав, используемого в процессе спекания известняка, %
| CaO | SiO2 | П . П . П . | прочие |
| 51,1 | 1,7 | 46,1 | 1,1 |
3. Основные технологические параметры
Содержание Na2 CO3 в соде составляет 98%;
4. Печь отапливается природным газом следующего состава, (в объемных процентах):
| CH4 с.г. | C2 H6 с.г. | C3 H8 с.г. | C4 H10 с.г. | N2 с . г . | CO2 с . г . |
| 94,7 | 1,2 | 0,5 | 0,3 | 2,9 | 0,4 |
Влагосодержание 1м3 сухого газа равно gс.г. =10,3 г/м3 .
5. Подогрев воздуха, подаваемого на горение, осуществляют в барабанном или рекуперативном холодильнике (выбрать самостоятельно). Температура подогрева воздуха tв и коэффициент избытка воздуха α также выбираются самостоятельно в пределах допустимых границ.
ВВЕДЕНИЕ
Для каждой алюминиевой руды существует наиболее выгодный способ переработки. Определяющей является массовая доля каждого из трех основный оксидов, содержащихся в технологическом сырье (Al2 O3 , Fe2 O3 , SiO2 ), Содержание CaO, H2 O, CO2 , TiO2 и других оксидов имеет второстепенное значение. Так для бокситов с низким содержанием кремния рекомендуется использовать гидрохимические способы, а для бокситов, содержащих значительное количество кремния и железа, наиболее приемлемо щелочное спекание.
Из термических способов производства глинозема промышленное применение имеет способ спекания, основанный на получении алюмината натрия. В отличие от гидрохимического способа спекание можно применять практически для любого вида алюминиевого сырья. Однако, в промышленном масштабе его применяют в основном для переработки двух видов сырья – высококремнистого боксита и нефелина.
Сущность способа спекания заключается в образовании алюмината натрия при высокой температуре в результате взаимодействия в смеси алюминиевой руды, соды и известняка. Полученный при этом пористый спек выщелачивают водой. Раствор алюмината натрия после выщелачивания разлагают углекислым газом с выделением в осадок гидроксида алюминия, который для получения безводного глинозема подвергают кальцинации. Цель спекания – перевести содержащийся в руде алюминий в форму водорастворимого алюмината натрия и связать кремнезем в малорастворимые кальциевые силикаты.
По способу спекания можно перерабатывать сырье с высоким содержанием кремнезема. Чем выше содержание кремнезема в сырье, тем больше известняка добавляют в шихту.
ПРОИЗВОДСТВО ГЛИНОЗЕМА ПО СПОСОБУ СПЕКАНИЯ
Сущность способа спекания заключается в образовании алюмината натрия при высокой температуре в результате взаимодействия смеси алюминиевой руды, соды и известняка. Полученный при этом пористый спек выщелачивают водой. Раствор алюмината натрия после выщелачивания разлагают углекислым газом с выделением в осадок гидроксида алюминия, который для получениябезводного глинозема подвергают кальцинации.
Реакции, протекающие при спекании насыщенной боксито - содо - известковой шихты, могут быть представлены следующим образом:
Al2 O3 ·H2 O+Na2 CO3 =2NaAlO2 +Co2 +H2 O
Fе2 O3 ·H2 O+Na2 CO3 =2NaFeO2 +CO2 +H2 O
Кремнезем сырья способен соединяться при спекании с содержащимися в шихте оксидом алюминия и щелочью в алюмосиликат натрия (Na2 O·Al2 O3 ·SiO2 ), что обуславливает при гидрохимической обработки спека потери оксида алюминия и щелочи. Поэтому в шихту добавляют известняк, который связывает кремнезем в нерастворимое соединение - двухкальциевый силикат (2CaO·SiO2 ):
CaCO3 +SiO2 =2CaO·SiO2 +2CO2
Кроме того, происходит частичная диссоциация СаСО3 с образованием СаО.
По способу спекания можно перерабатывать сырье с высоким содержанием кремнезема. Чем выше содержание SiO2 в сырье, тем больше известняка добавляют в шихту.
Для низкокремнистых бокситов может быть применено спекание боксита с содой без добавки известняка. Независимо от содержания и минералогической формы кремнезема в сырье связывание кремнезема в двухкальциевый силикат позволяет перевести оксид алюминия, содержащийся в сырье, в растворимый алюминат натрия.
Дозировка шихты для процесса спекания должна осуществляться с учетом составных частей всех компонентов: основного сырья, известняка, свежей соды, оборотного раствора, топлива, белого шлама (алюмосиликата натрия), образующегося при обескремнивании, и пульпы, получающейся при промывке в скрубберах отходящих газов печей спекания.
Оптимальные температурные условия спекания определяются минералогическим и химическим составом сырьевых материалов и соотношением компонентов шихты.
Интенсивность и полнота взаимодействия реагирующих твердых веществ шихты зависит от степени равномерности смешивания этих веществ, крупности частиц шихты и температуры спекания.
При достижении температуры начала плавления шихты образуется жидкая фаза в количестве, достаточном для связывания и окускования материала, и получается пористый спек.
Спекание проводят при температурах 1200...1300 °С, что позволяет превратить практически весь оксид алюминия в алюминат натрия. В результате образуются кусковой пористый частично оплавленный спек темно-серого цвета, а также газы, содержащие 10... 12 % СО2 , которые используют для карбонизации алюминатных растворов.
Спек после охлаждения дробят до крупности 6...8 мм и направляют на выщелачивание, которое производят водой и слабым оборотным раствором соды. Цель выщелачивания - перевод твердого алюмината натрия в раствор. Нерастворимый остаток (шлам) отделяют от алюминатного раствора и отправляют в отвал. Выщелачивание спека должно осуществляться в условиях, способствующих переходу в раствор алюмината натрия и разложению феррита натрия. А также в условиях, препятствующих протеканию реакций разложения двухкальциевого силиката с дальнейшим образованием нерастворимого алюмосиликата натрия.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--