способ выщелачивания боксита

Формула изобретения

Способ выщелачивания боксита, включающий регенеративный нагрев пульпы в подогревателях в две стадии - сначала конденсатом пара первой ступени самоиспарения выщелоченной пульпы, затем самим паром первой ступени, прокачивание нагретой пульпы через батарею автоклавов с окончательным нагревом паром ТЭЦ, двухступенчатое самоиспарение выщелоченной пульпы в самоиспарителях с подачей пара первой ступени на нагрев пульпы, отличающийся тем, что соотношение поверхностей нагрева пульпы в подогревателях первой и второй стадий выдерживают в пределах 0,25-0,40 при давлении пара первой ступени самоиспарения выщелоченной пульпы 6,0-7,0 ати.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству глинозема и может быть использовано при автоклавном выщелачивании боксита.

Известен способ выщелачивания боксита (Мальц Н.С. Автоклавное выщелачивание бокситов. М., “Металлургия”, 1980, стр.24-28, рис.4), широко применяемый в производстве глинозема, заключающийся в прокачивании пульпы под давлением через батарею автоклавов с предварительным нагревом сырой пульпы в одну стадию, т.е. с использованием пара испарения выщелоченной пульпы лишь одного самоиспарителя, из которого питаются три подогревателя сырой пульпы, соединенные последовательно пульповым трубопроводом и параллельно - паровым. Конденсат после подогревателей направляется через самоиспаритель в бак горячей воды.

После предварительного нагрева пульпа окончательно нагревается в двух автоклавах до реакционной температуры острым паром ТЭЦ. Выщелоченная пульпа, пройдя автоклавную батарею, поступает в самоиспаритель, где за счет снижения давления с 23-24 до 6-7 ати вскипает. Пар подается в межтрубную часть всех трех подогревателей сырой пульпы, а пульпа - в самоиспаритель второй ступени, где ее давление снижается до 0,6-0,8 ати и она вновь вскипает. Пар подается в контактный подогреватель горячей воды, а пульпа - в мешалку разбавления.

Недостатком способа является неполное использование тепла пара самоиспарения выщелоченной пульпы, т.е. наблюдается значительный проскок пара вместе с конденсатом из подогревателей.

Известен также способ (патент РФ №2038302) переработки боксита, ничем, в принципе, не отличающийся от аналога, за исключением того, что пар самоиспарения выщелоченной пульпы направляют не во все три подогревателя сырой пульпы, а только в два. Пароконденсатная же смесь, образовавшаяся в них, подается в первый по ходу пульпы подогреватель, т.е. тепло пароконденсатной смеси тоже используется, в отличие от способа-аналога, для нагрева сырой пульпы. Таким образом, нагрев пульпы осуществляется в две стадии.

Недостатком способа является, как и способа-аналога, неполное использование тепла пара самоиспарения выщелоченной пульпы из-за недостатка поверхности нагрева паро-пульповых подогревателей (пар не конденсируется полностью).

Задача изобретения - устранение указанного недостатка.

Техническим результатом изобретения является максимально возможное (оптимальное) использование тепла пара первой ступени самоиспарения выщелоченной пульпы.

Технический результат достигается оптимальным соотношением поверхностей нагрева пульпы в первой и второй стадиях соответственно соотношению теплосодержания конденсата и пара при давлении первой ступени самоиспарения (6,0-7,0 ати).

Например, согласно таблице параметров пара в соотношении насыщения при давлении 6,0 ати теплосодержания конденсата и пара за вычетом теплосодержания конденсата соответственно равны: 165,7 ккал/кг и 494,2 ккал/кг, а при давлении 7,0 ати - 171,4 и 489,8 ккал/кг. Значит для того, чтобы наиболее рационально использовать их тепло, поверхности подогревателей, работающих на конденсате и паре, должны соответствовать соотношению их теплосодержаний при указанных давлениях: 165,7:494,2=1,335 и 171,4:489,8=0,350.

При этом принципиальная схема выщелачивания боксита включает регенеративный нагрев пульпы в две стадии - сначала конденсатом пара первой ступени самоиспарения выщелоченной пульпы, затем самим паром первой ступени. Нагрев производится при соотношении поверхностей нагрева пульпы в подогревателях первой и второй стадий в пределах 0,25-0,40 при давлении пара первой ступени самоиспарения выщелоченной пульпы 6,0-7,0 ати.

После предварительного нагрева, как и в способе-прототипе, пульпа прокачивается через автоклавную батарею и окончательно нагревается паром ТЭЦ, выщелачивается и самоиспаряется, как уже было сказано, в две стадии (ступени).

На чертеже дана упрощенная схема предлагаемого способа выщелачивания боксита.

Схема включает в себя поршневой насос 1, прокачивающий пульпу через подогреватели 2 и 3, автоклавную батарею 4, состоящую обычно из 8-10 автоклавов (на чертеже указаны два), самоиспарители 5 и 6 первой и второй ступени соответственно. Для снижения давления конденсата из подогревателя 2 служит самоиспаритель 7. Подача пара из самоиспарителя 5 в подогреватели 3 осуществляется по трубопроводу 8, а подача паро-конденсатной смеси из подогревателей 3 в подогреватель 2 - по трубопроводу 9. Остальные трубопроводы не обозначены как не входящие в отличительную часть данного технического решения от известных.

Способ осуществляется следующим образом.

Поршневым насосом 1 сырая пульпа из приемной мешалки подается в подогреватель 2, где нагревается конденсатом пара, затем - в подогреватели 3, где нагревается паром первой ступени самоиспарения выщелоченной пульпы. Затем пульпа поступает в автоклавную батарею 4, где окончательно нагревается паром ТЭЦ до реакционной температуры и выщелачивается. Выщелоченная пульпа выгружается в самоиспаритель 5, где за счет снижения давления вскипает. Пар самоиспарения, как уже указывалось, с давлением 6-7 ати по трубопроводу 8 поступает в межтрубную часть подогревателей 3, а из них в виде конденсата пара по трубопроводу 9 направляется в межтрубное пространство подогревателя 2. Конденсат направляется в самоиспаритель 7 конденсата (как в известной схеме) и далее - в бак горячей воды.

Таким образом, в предлагаемом способе, как и в способе прототипе, применяется двухстадийный пароконденсатный нагрев пульпы, но с использованием не трех стандартных двухходовых подогревателей, выпускаемых промышленностью с поверхностью нагрева 35-38 м, хорошо зарекомендовавших себя в сфере автоклавного выщелачивания боксита, а четырех (один на первой стадии, три на второй).

Это обусловлено необходимостью выдерживания соотношения поверхностей нагрева первой и второй стадий в пределе соответствия с указанными соотношениями теплосодержаний конденсата и греющего пара. Поэтому в первой стадии нагрева пульпы необходимо использовать один подогреватель, а во второй стадии нагрева паром - три. Варианты соотношения поверхностей:

35:(3·35)=0,333; 35:(3·38)=0,307;

38:(3·35)=0,362; 38:(3·38)=0,333;

Учитывая при этом, что проскок пара из подогревателей второй стадии нагрева в первую в малой степени необходим для устранения возможности переполнения межтрубной части подогревателей конденсатом, и учитывая также фактор разных производственных отклонений, соотношение должно быть в пределах 0,25-0,40.

Проведенные производственные испытания показали, что в предлагаемом способе регенеративный нагрев пульпы более эффективен, чем в способе-аналоге (повышение температуры пульпы по сравнению с ним на 4-5°С).

При этом по расчету теплового баланса, на второй стадии нагрева достаточно иметь поверхность в пределах 115 м при производительности автоклавной батареи 85-105 м³/ч пульпы.