Алюминий металлургиясы

Пән: Тау-кен ісі
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 32 бет
Таңдаулыға:

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ 4

1 ТЕОРИЯЛЫҚ БӨЛІМ

1. 1 Глинозем өндірісіндегі аппараттық технологиялық сұлбалармен негізгі әдістер 6

1. 2 Байер әдісінің теориялық негіздері 8

1. 2. 1 Алюминат ерітіндісінің құрылысы мен құрамы 9

1. 3 Глиноземді Байер әдісімен алу 10

1. 3. 1 Бокситті ерітінділеу 12

1. 3. 2 Қызыл шламды бөлу және жуу 13

1. 4 Алюминий гидрооксидің кальцинациялау 15

1. 5 Байер әдісінің негізгі интенсификациялау жолдары 16

1. 6 Патенттік зерттеу 17

1. 7 Техникалық қауіпсіздік, экологиялығы 18

1. 8 Қондырғының есептелуі 19

2 ЕСЕПТЕУ БӨЛІМІ 21

2. 1 Алдын-ала және соңғы материалдық баланс 21

2. 2 Шикі қойыртпақ дайындау балансы 22

2. 3 Бокситті ерітінділеу балансы 23

2. 4 Қойыртпақты сұйылту балансы 25

2. 5 Қоюлату балансы 26

2. 6 Шламды бірінші жуғаннан кейінгі баланс 27

2. 7 Алюминат ерітіндісінің ыдырау балансы 28

2. 8 Алюминий гидрототығының классификациялық балансы 29

2. 9 Түртпенің қоюлану балансы 30

2. 10 Тауарлы алюминий гидрототығын жуу және фильтрациялау балансы 30

2. 11 «Сары» соданың каустификациялық балансы 31

2. 12 Айналымдағы ерітіндіні буландыру баланс 32

2. 13 Алюминий гидрототығын кальцинациялау балансы 33

ҚОРЫТЫНДЫ 34

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 35

КІРІСПЕ

Қазіргі кезде әлемде алюминий өндірісінің дамуы оның бағалы қасиеттеріне байланысты болып отыр. Техникалық таза алюминий (99. 5%) 658ºC балқиды, ал жоғары тазалықтағы алюминий (99. 996%) 660. 24ºC балқиды. Қайнау температурасы 2500ºC. Алюминийдің көлемі балқыған кезде 6, 6% ұлғаяды, механикалық өңдеу жеңіл тазалығы өскен сайын пластикалық қасиеттеріде өседі. Электр және жылуды жақсы өткізеді, бұл қасиеттері оның тазалық дәрежесіне байланысты өзгереді.

Жалпы алюминийді авияция, машина жасау, электротехника, металлургия өндірісінде, құрылыста кен қолданысқа ие.

Алюминий кендерде тотыққан минералдар, қос сульфаттар және силикаттар түрінде болады. Төменде алюминидің маңызды минералдары келтірілген (1-ші кесте) .

Кесте 1 - Алюминидің негізгі минералдары

Минерал

Минерал формуласы

Al ₂ O ₃ мөлшері, %

Минерал:

Корунд

Диаспор, бемит

Гибсит (гидраргиллит)

Нефелин

Алунит

Каолинит

Кианит (андалузит, силлиманит)

Минерал формуласы:

Al ₂ O ₃

AlООН

Al(ОН) ₃

(Na, K) ₂ О ·Al ₂ O ₃ ·2SiO ₂

(К, Na) ₂ SO ₄ ·Al ₂ (SO ₄ ) 3·4Al(OH) ₃

Al ₂ O ₃ ·2SiO ₂ ·2Н ₂ О

Al ₂ O ₃ ·SiO ₂

Al2O3мөлшері, %:

100

65, 4

32-36

37-39

39, 5

63, 2

Кен шикізатының негізгі түрі құрамында бемит немесе диаспор, гидраргиллит немесе гибсит және аздаған корунд және алюмосиликаттар бар тау жынысы. Бұл тау жыныстары бокситтер деп аталады. Бос тау жынысы гидратталған темір оксидтерінен, кальций және магнидің карбонаттарынан, әртүрлі сулы силикаттардан тұрады. Бокситтің ірі кен орындары Солтүстік Қазақстанда (Торғай) бар.

Құрамында нефелин бар жыныстардың өндірістік маңызы бар. Бұл кендердің сапасы ондағы Na ₂ O : Al ₂ O ₃ қатынасымен бағаланады, бұр көрсеткіш бірге жақын болғаны дұрыс. Оларда темір минималды мөлшерде болу керек. Кейде нефелин апатитпен [Са ₁₀ Сl ₂ (F ₂ ) (PO ₄ ) ] бірге кездеседі. Апатит нефелиннен флотациялай бөлініп, тыңайтқыштар алуда қолданылады. Алынған нефелин концентратының құрамы: 30 % Al ₂ O ₃ , 20 % ( Na ₂ O+Сa ₂ O) және 44% SiO ₂ .

Алуниттерде натрий және калий алуниттерінің изоморфты қоспасы болғандықтан глинозем, поташ, сода және күкірт қышқылын алу шикізаты болуы мүмкін.

Балшықтарда каолинит бар. Егер балшықтарда Al ₂ O ₃ 30-32 %-дан кем болмаса, алюминий алудың шикізаты бола алады.

Жоғары глиноземды силикаттардан (андалузит, силлиманит, кианит) алюминий мен кремнидің қорытпасы - силуминдер алуға болады.

Алюминий өндірісіндегі аралық өнім - глинозем (алюминийдің техникалық тотығы) - оны әртүрлі алюминий кендерінен алады (бокситтен, нефелиннен, алуниттен және т. б. ) . Глиноземнің 95% бокситтен алынады. Жалпы бүкіл әлемдегі глинозем өндірісі бокситке қолдануға негізделген.

Боксит - бұл негізінен алюминийдің гидрототықтарынан тұратын тау жынысы, сонымен қатар темір тотықтарының гидратынан, кварцтан, каолиниттен, және т. б. эементтерден тұрады. Бокситтің химиялық құрамы өте күрделі, яғни құрамында 40 аса элементтер бар. Мөлшері бойынша айтатын болсақ глиноземнің мөлшері 35-60%, кремноземнің мөлшері 2-20%, Fe ₂ O ₃ 2-40%, титан оксидінің мөлшері 0, 01-10% құрайды. Бокситтердің негізгі мінездемесі, ол Al ₂ O ₃ бірдей мөлшердегі қатынасы. Оны кремний модулі деп атайды.

Бокситтің кремний модулі 2, 6 төмен болмауы керек. Орташа сапалы бокситтер үшін модуоль 5-7 құрайды, ал жоғары сапалы боқситтер үшін модуль 10 тең. Қазақстандағы төменгі сапалы бокситтер μ = 3, 5÷4, 0 гидраргилиттік түрге жатады, оның құрамында сидерит және органикалық заттардың жоғары мөлшері бар. Сонымен қатар Австралия, Индия, Гвинея, Ямайка, Гаити, Инданезия, Венгрия, Греция бокситке бай.

Совет одағының инженерлерінің еңбектерінің арқасында қазіргі кезде жоғары сапалы және төменгі сапалы бокситтер өнделуде. Алюминий шикізатын кешенді өңдеу қолдануда, яғни глиноземді, цементті, соданы, поташты, сирек металдарды, күкірт қышқылын, калий сульфатын бірге өндіреді.

1 ТЕОРИЯЛЫҚ БӨЛІМ

1. 1 Глинозем өндірісіндегі аппараттық технологиялық сұлбалары мен негізгі әдістер

Глиноземді әртүрлі алюминий кендерінен сілтілік әдіспен алады, ал қышқылдық әдіспен алу бүгінгі күнде өңделу үстінде. Бұл әдісті әлі өңдірісте қолданбаған.

Қазіргі уақытта әлемдік глинозем өндірісінде бокситтер, нефелиндер, алуниттер қолданылады.

Глинозем өндірісінде келесі сілтілік әдістер қолданылады:

Байер әдісі - жоғары сапалы бокситтерге және алуниттерге қолданылады;
Күйежентектеу әдісі - төменгі сапалы бокситтерге (жоғары кремнийлі және жоғары темірлі бокситтер) және нефелин кендері;
Байер және күйежентектеудің біріккен әдісі - әр түрлі бокситтерге қолданылады.

Жалпы айтсақ алюминий өндірісінің технологиясы 2 сатыдан тұрады:

глинозем өндірісі;
глиноземнен алюминийді электролиттік жолмен алу.

Шет елдерде глиноземді көбінесе бокситтерден Байер әдісін қолдану арқылы алады (Байер К. И. - австриялық инженер, Ресейде жұмыс істеген) . Байер әдісін экономика жағынан жинақы деп айтсақ болады.

Байер әдісі - ол бокситтен глиноземді ерітінділеу арқылы алу. Мақсаты - бокситтің құрамындағы алюминий оксидін еріту. Оның негізінде келесі қайтарымды химиялық реакция жатыр:

Al2 O3 · nH2O + 2NaOH = Na2O · Al2 O3 + (n+1) H2O (1. 1)

Бокситтік кендер әртүрлі химиялық және минерологиялық құрамымен сипатталады, және әртүрлі әдістермен қайта өңделеді.

Қазіргі кезде әлемде глинозем өндірісінің 95% Байер әдісімен жүргізіледі. Жалпы алғанда глиноземнің 20% нефелиннен, ал қалған 80% бокситтен өндіріледі (Байер әдісін қолдана отырып) .

Бокситті қайта өңдеу кезінде қолданылатын аппараттық - технологиялық сұлбаны таңдау әртүрлі факторларға байланысты болады:

1. Бокситтің құрамы Al2 O3 · SiO ₂

2. Шикізаттағы сульфидтердің, карбонаттардың, органикалық заттардың мөлшеріне;

3. Минерологиялық құрамына;

4. Темір тотығының құрамына.

Глинозем өндірісіндегі сілтілік әдістің негізі алюминийді алюминат натрий құрамында сілтілік ерітіндіге өткізу. Технико-экономикалық сараптама нәтижесінде, бокситтің мөлшері μsi >6-7 болуы үшін Байер әдісімен өңдеу тиімдірек екені аңықталған. Яғни бұл кезде бокситтің құрамына карбонаттардың, сульфидтердің және де органикалық заттардың аз мөлшерде болатыны айтылған.

Байер әдісі - ең арзан және ең көп таралған әдіс, бырақ бұл әдісті қолдану үшін жоғары сапалы боксит қажет. Ал күйежентектеу әдісі - қымбаттырақ болып келеді, бырақ ол әмбебап әдіс болып табылады. Яғни кез-келген кремнийлілігі жоғары алюминий шикізатын өндіруге қолданады. Соңғы жылдары кең көлемде екі әдіс қосылған сілтілік әдіс қолданылады. Олай қолданыс тапқан себебі технико-экономикалық көрсеткіштер бойынша, сонымен қатар глиноземді максималды түрде алу және сілтіден қызыл шламды алуында.

Боксит

Ұсату

Материалды ұсату және қойыртпақты дайындау

Ерітінділеу

Қойыртпақты сұйылту

Шламды бөлу және жуу

Алюминат ерітіндісі

Ыдырау

Бөлу және жуу Al(ОН) ₃

Жуу Al(ОН) ₃ Өзектік ерітінді

Кальцинациялау Буландыру Қайтымды ерітінді

Глинозем «сары» содасы жана сода

Са(ОН) ₃ Каустификация

NaOH ерітіндісі

Сурет 1 - Байер әдісі бойынша бокситтен глиноземді алуға қолданылатын технологиялық сұлбасы

Аппарат модернизациясы және глинозем өндірісінің сұлбасы тез іске асырылады. Жақын болашақта келесі негізгі мәселелерді шешу керек:

Құрғақ шикіқұрамды дайындау және күйдіруге арналған сұлбалармен аппараттарды дайындау, және оларды тасымалдау кезінде жанармай шығыны аз болуы керек;
Автоклавты және буландыру қондырғыларын модернизациялау;
Глиноземді қайнап тұрған күйінде кальцинациялау және суыту үшін стационарлы пештер жасау;
Суспензияларды бөлуге арналған экономикалық тиімді жоғары өнімділікті аппараттар ойлап табу;
Алюминатты балқымаларды ерітінділеу үшін жаңа аппаратуралар жасау;
Гидравликалық араластырғышы бар реакционды герметикалық аппараттар дайындау;
Автоматтық басқаруда бір линиялы технологиялық жүйе ойлап табу;
Глинозем өндірісінде кешенді автоматтизацияланған жүйе дайындау.

1. 2 Байер әдісінің теориялық негіздері

Байер әдісі жоғары температурадағы метастабельді күйдегі алюминат ерітіндісіне негізделген. Әдіс негізінен келесі негізгі реакциялар жүреді:

Al2 O3 · nH2O + 2NaOH + (3-х) H2O→ 2Na Al(OH) 4 (1. 2)

Na Al(OH) 4 → Al(OH) 3 + NaOH (1. 3)

(1. 2) реакция айналымдағы сілтілі - алюминат ерітіндісімен бокситті ерітінділеу кезінде жүреді. (1. 3) реакция төменгі темперада алюминий гидрототықтарын тұндыру гидролизі кезінде жүреді. Көргеніміздей глинозем өндірісіндегі Байер әдісінде негізгі аралық өнім ретінде сілтілі алюминат ерітіндісі алынады.

Алюминий кендерінен глинозем өндіру алюминий алудың бірінші қажетті сатысы болып келеді. Әртүрлі кендерден глинозем алу әдістері әртүрлі. Бокситтерден глинозем гидратталған алюминий оксиді мен сілтінің қайтарымды реакцияларына негізделген Байер әдісімен өндіріледі:

Al(OH) ₃ + NaOH = NaAl(OH) ₄ (1. 4)

немесе

AlOOH + NaOH + H ₂ O = NaAl(OH) ₄ (1. 5)

Бокситті концентрленген сілтімен қыздырғанда 100 ⁰ С температура маңында гидраргиллит сілтімен әрекеттесіп, натридің моноалюминатын түзеді. Диаспор және бемитті еріту үшін 160-200 ⁰ С температура қажет. Ол үшін жоғары қысым болу керек, сондықтан үрдіс автоклавтарда жүргізіледі.

1. 2. 1 Алюминат ерітіндісінің құрылысы мен құрамы

Алюминат ерітіндісінде негізгі компонент ретінде натрий алюминаты және күйдіргіш натр болады. Нефелин өндірісінде алюминат ерітіндісі құрамына күйдіргіш калий және поташ кіреді. Ал алунит өндірісінде - натрий сульфаты және калий қолданылады. Сонымен қатар, алюминат ерітіндісінің кез-келген түрінің құрамында Si, W, P, органикалық заттары болады.

Ерітіндінің құрамындағы Na2O және Al2O3 мөлшерін аңықтау үшін келесі теңдеу қолданады:

N = Na2O · в 1000/ 100; А = Al2O3 в 1000/100 . (1. 6)

Сонымен қатар Na2O және Al2O3 молярлық қатынасын білуіміз қажет, ал келесі формуламен аңықталады:

α _к = (моль) = 1, 645 (г/л) (1. 7)

NaOH ерітіндісінде Al2O3 еріуі - ол ерітіндінің температурасына және концентрациясына тәуелді. Кремнезем бокситте таза күйінде де, каолинит түрінде де болады. Байланыспаған кремнезем күйдіргіш натримен әрекеттесіп, натрий силикаты түрінде ерітіндіге өтеді:

SiO ₂ + 2NaOH = Na ₂ SiO ₃ + H ₂ O (1. 8)

Натрий силикаты натрий алюминатымен әрекеттесіп, ерімейтін натрий гидроалюмосиликатын - пермутит түзеді:

2Na ₂ SiO ₃ + 2NaAl(OH) ₄ = Na ₂ O·Al ₂ O ₃ · SiO ₂ ·2H ₂ O +4NaOH (1. 9)

Бұл үрдіс нәтижесінде ерітінді SiO ₂ ден тазарады, бірақ бұл кезде сілті және еріген глиноземның біраз мөлшері, қызыл шлам деп аталатын, ерімейтін қаты қалдықпен жоғалады. Байер әдісі кезінде ерітінділеу үрдісі кремнисіздендірумен қатар жүреді. Алюминатты ерітіндінің кремнисізденуінің толықтығы кремний модулімен ситпатталады:

β = (1. 10)

мұнда β - кремний модулі;

Al ₂ O ₃ - алюминатты ерітіндідегі глинозём мөлшері, %;

SiO ₂ - алюминатты ерітіндідегі кремнезём мөлшері, %.

Кремний модулі неғұрлым үлкен болса, ерітіндінің кремнисізденуі соғұрлым толығрақ болады. Кремнисіздендіру үрдісі көбінесе автолавта емес, оның сыртында концентрленген алюминатты ерітіндіні сұйылтқанда және қойылтқыштарда қызыл шламды бөлгенде жүреді. Автоклавта ерітінділеудің соңында кремнилік қатынас 100-150 шамасында болады. Бұл қажетті тазалықта глинозем алуға жеткілікті емес. Сұйылту кезінде кремний модулі 200-250 дейін ұлғаяды. Ерітіндіде SiO ₂ нің көп болуы қажетсіз, өйткені ол қызыл шламмен глиноземның жоғалуын көбейтеді. Сондықтан бұл әдіспен кремнеземы көп бокситтерді қорыту тиімсіз.

Боксит құрамындағы кальций мен магнидің карбонаттары сілтімен әрекеттесіп, сода түзеді:

CaCO ₃ + 2NaOH = Ca(OH) ₂ + Na ₂ CO ₃ (1. 11)

MgCO ₃ + 2NaOH = Mg(OH) ₂ + Na ₂ CO ₃ (1. 12)

Сода ерітіндіде оның ауадағы көмір қышқыл газымен әрекеттесуінің нәтижесінде де жиналады:

2NaOH + CO ₂ = Na ₂ CO ₃ + H ₂ O (1. 13)

Сондықтан Байер әдісі жоғары кремнеземды бокситтерді қорытуға жарамсыз.

Алюминат ерітіндісінің құрылысы алюминат натрий ерітіндісі басқа тұздар ерітіндісіне ұқсамайды. Алюминат натрий ерітіндісінің ерекшеліктері келесіде:

олар көп уақытқа дейін мөлдір бола алады, егер оны алюминий гидрототығымен араластырмаса;
алюминат ерітіндісі әртүрлі концентрация негізінде де тұрақты бола алады.

Алюминат ерітіндісінің бұл күйі оның арнайы осы процеске дайындалады. Көптеген физико-химиялық сараптамалардың нәтижесінде алюминат ерітіндісі нақты алюминат натрий ерітіндісі болып аңықталады. Ғалымдардың зерттеуі бойынша алюминат ерітіндісінде Na, OH, Al(OH) ₄ иондары бар деп анықтаған. Тұрақты алюминат ерітінділерінде концентрациямен температураның жоғарлауына байланысты алюминат иондарының дегидратациялануы жүреді. Ол келесі сұлбада көрсетілген:

Al(OH) ₄ → AlО(OH) ₂ + H ₂ O → AlO2 + 2H ₂ O (1. 14)

Ал тұрақты емес алюминат ерітінділерінде алюминат ионының құрамы күрделірек. Al(OH) ₄ иондарымен қатар дегидратталған иондарда болады.

Алюминат ерітіндісінің ыдырауы автокаталитикалық процесс, мұнда катализатор ретінде алюминий гидрототығын қолданады.

Байер әдісімен бокситті өндіргенде алюминат ерітіндісі тұйықталған циклде жүреді. Ол келесі процесстерден тұрады: ерітінділеу, араластыру және буландыру. Алюминат ерітіндісіндегі Al ₂ O _3, Na2O температурасымен концентрациясының өзгерісі. Бокситтегі алюминий тотығын тауарлы алюминий гидрототығына айналдырады.

1. 3 Глиноземді Байер әдісімен алу

Байер әдісі алюминий өндірісінде кенінен қолданылады. Шикізат ретінде жоғары сортты SiО2 мөлшері төмен (2-5%) бокситті қолданады. Жоғары сапалы бокситтер үшін Байер әдісі экономика жағынан тиімді, қарапайым және таза глинозем алуға мүмкіндік береді. Әдісті 1890ж австрия химигі Байер ашқан.

Байер әдісі - тұйық процесс. Оны келесі реакциямен көрсетуге болады:

Al(OH) ₃ + NaOH = NaAl(OH) ₄ (1. 15)

Реакция оңға қарай жүргенде NaAl(OH) ₄ ерітіндісі түзіледі, ал реакция кері бағытта жүрген кезде ерітінді ыдырап, Al(OH) ₃ қатты фазаға өтеді.

Бокситтерді дайындау ірі ұсату пешінде жүргізіледі, сонынан заводта ұсақтап, сулы майдалау жүргізеді. Алынған қойыртпақ жинағыштарда қыздырылып (90-100ºС бумен) автоклавтарға ерітінділеуге жіберіледі. Сонынан қойыртпақ сұйылтылып - қойылтып -қызыл шламнан ерітінді бөлініп алынады. Қызыл шламнан жуылып үйіндіге тасталады, ал алюминаттық ерітінді сүзіліп түртпе қосу арқылы декомпозицияларда иіріле араластырылып ыдыратылады. Алынған алюминий гидрооксиді жуылып, қоюлатылып, жіктеліп, сонынан кальцинацияға жіберіледі.

Ерітінділеуден бұрын бокситті кен алынған жерден кесек ұсатудан, одан кейін оны металлургия заводтарында орташа, ұсақ және ылғалды ұсатудан өткізеді. Қатты бокситті заводта 2-3 сатылы ұсатудан, ал жұмсақтау бокситті 1-2 сатылы ұсатудан өткізіді. Бокситті 0, 05-0, 15 мм жеткенге дейін ұсатудан өткізеді. Ұсату кезінде сілті мен айналымдағы ерітіндіні қосады, сонымен қоса азғана мөлшерде әктас қосады. Құрамында коалиттің мөлшері көп бокситтерді ұсатудан кейін сумен араластырады, ал ірілерін айналымдағы ерітіндіде ұсатады.

Бокситтердің сулы ұсатуын шарлы диірмендерде жүргізеді. Бұл процесс айналымдағы алюминат ерітіндісіне жүргізіледі. Айналымдағы ерітіндінің негізгі бөлігін классификаторға және араластырғыштарғ жібереді, онда ерітінділеуге арнайы шикі боксит қойыртпағын дайындайды. Ұсатудан алынған қойыртпақты ерітінділеуге жібереді. Ерітінділеу сілтілі ортада жүргізіледі. Ерітінділеу кезінде жоғары қысым, температура 100-240ºС ұсталады. Ең алдымен автоклавтарда орналасқан батереялардан қойыртпақты өткізеді. Бірінші автоклавты қойыртпақты сорғылармен береді, оларды алдын -ала 150ºС дейін қыздырып қояды. Сонынан жаңағы қойыртпақ екі автоклавты буландыруға жібереді. Нәтижесінде өнім ретінде алюминий ерітіндісінен тұратын автоклавты қойыртпақ алынады. _.

Шикі қойыртпақты дайындау - үздіксіз автоматтандырылған процесс. Бокситті ерітінділеу процесі алюминий оксидін аз шығын шығару негізінде алу. Бокситті ерітінділеудің сатысы және жылдамдығы келесі негізгі факторларға тәуелді болады: температура, сілті концентрациясы, бокситтің ірілігі, қойыртпақты араластыру жылдамдығы; Соның ішінде бұл процеске әсер ететін негізгі факторлардың бірі - температура. Гиббситтік бокситтер үшін 105ºС, бемитті бокситтер үшін 150-200ºС, ал диаспорлы бокситтер үшін 230-245ºС температуралр қолданады.

Ерітінділеу процесі жүру шарттарына байланысты кинетикалық және диффузия аймақтарда жүреді. Диаспорлы бокситтер 200-250ºС температурада бастапқы сатысында кинетикалық аймақта, ал соңғы сатыда диффузиялық аймақта жүреді.

Бокситтерді ерітінділеудің шарттары көп мөлшерде алюминий оксидін шикізат күйінде алып шығуға негізделген.

1. 3. 1 Бокситті ерітінділеу

Ең алдымен бокситті ерітінділеуге дайындау керек. Бокситті 0, 05-0, 15 мм жеткенге дейін ұсатудан өткізеді, ұсату кезінде сілті мен айналымдағы ерітіндіні қосады, сонымен қоса азғана мөлшерде әктас қосады.

Одан кейінгі негізгі процесс бокситті ерітінді өңдеуге жібереді. Яғни жаңа бокситті ерітіндіге дайындаудан кейінгі алынған қойыртпайты ерітінділеуге жібереді. Ерітінділеу сілтілік ортада жүргізіледі. Ерітінділеу кезінде жоғары қысым (3 МПа) және температурасы 100-240ºС ұсталынады. Құрамында каолиттің мөлшері көп бокситтерді ұсатудан кейін сумен араластырады, ал ірілерін айналымдағы ерітіндіде ұсатады. Бокситтердің сулы ұсатуын шарлы диірмендерде жүргізеді. Бұл процесс айналымдағы алюминат ерітінсінің негізгі бөлігін классификаторға және араластырғыштарға жібереді.

Шикі қойыртпақты дайындау - үздіксіз автоматтандырылған процесс. Бокситті ерітінділеу процесі алюминий тотығын аз шығын шығару негізінде алу. Бокситті ерітінділеудің сатысы және жылдамдығы келесі фокторларға байланысты болады: температура, сілті концентрациясы, бокситтің ірілігі, қойыртпақты аралсас тыру жылдамдығы, араластыру жылдамдығы. Соның ішінде бұл процеске әсер ететін негізгі факторлардың бірі - температура. Гиббситтік бокситтер үшін 105ºС, бемитті бокситтер үшін 150-200ºС, ал диаспорлы бокситтер үшін 230-245ºС температуралар қолданылады.

Ең алдымен автоклавтарда орналасқан батереялардан қойыртпақты өткізеді. Негізінен қойыртпақ Al ₂ O ₃ ·3Н ₂ О, Al ₂ O _3, Al ₂ O ₃ ·Н ₂ О түрінде болады. Бірінші автоклавты қойыртпақты сорғылармен бөледі, оларды алдын-ала 150ºС дейін қыздырып қояды, сосын жанағы қойыртпақ екі автоклавты буландыруға жібереді. Сонында өнім ретінде алюминий ерітіндісінен тұратын автоклавты қойыртпақ алады.

Ерітінділеу процесі жүру шарттарына байланысты кинетикалық және диффузия аймақтарында жүреді. Мысалы, диаспорлы бокситтер 230-250ºС температурада бастапқы сатысында кинетикалық аймақта, ал соңғы сатыда диффузиялық аймақта жүреді.

Бокситті ерітінділеу үрдісіне бірнеше факторлар әсер етеді:

ерітінділеу мерзімі;
сілті ерітіндісінің концентрациясы;
алюминатты ерітіндінің каустикалық қатынасы;
автоклав ішінднгі қысым (температура) ;
әк қосу;
бокситің майдалығы.

Бокситті ерітінділеу ұзақтығы тәжірибе арқылы анықталады. Бұл уақыт глиноземды алуды жоғары, ал ерітіндінің кремнисіздендірілуі толық болуына жеткілікті болу керек. Әдетте қойыртпақ автоклавта 2-2, 5 сағат болады.

Ерітіндіде сілтінің концентрациясы көтерілгенде алюминатты ерітіндіде глиноземның концентрациясы көтеріледі. Бұл ерітінділеуге және ерітіндіні сақтауға қажетті қондырғылардың көлемін азайтуға мүмкіндік береді. Бірақ сілтінің концентрациясын көтеру құрылғының коррозиясын жеделдетеді де, қызыл шламды бөлуді қиындатады. Әдетте өндірісте Na ₂ O-ға шаққанда сілтінің концентрациясы 300 г/л жуық ерітінділер қолданылады.

Каустикалық қатынас (модуль) ретінде Na ₂ O-ға шаққанда сілтінің молярлық концентрациясының глиноземге қатынасын айтады:

α _к = (1. 15)

мұнда α _к - каустикалық қатынас (модуль) ;

Na ₂ O - 1 л ерітіндідегі Na ₂ O молекулаларының саны;

Al ₂ O ₃ - 1 л ерітіндідегі Al ₂ O ₃ молекулаларының саны.

Ерітінділеу жылдамдығы айналымды сілтілік ерітіндінің каустикалық модулінің өсуіне байланысты өседі.

Алюминатты ерітінділердегі каустикалық модульдің соңғы мәнінің маңызы үлкен. Оның азайуы қойылтқыштарда қызыл шламды тұндырғанда оның ыдырауға қабылеттігінің артуының салдарынан алюминатты ерітіндінің тұрақтылығының азайуына әкеліп соғады. Тәжрибеде бокситі ерітінділеуге берілетін сілтілік ерітінділердің каустикалық қатынасы 3, 7-3, 8, ал ақырғы алюминатты ерітіндінікі 1, 7-1, 8 болады.

Басқа жағдайлар бірдей болғанда қысымды көбейткенде, температураны көтерген сияқты, ерітінділеу жылдамдығы атады. Бұл кезде глиноземды алу артады.

Әкті аздап қосу (3-5% боксит массасынан) глиноземды алуды арттырады.

Бокситті ұнтақтау дәрежесін арттырғанда оның ерітіндімен қатынасатын бетінің ауданы артады да, ерітінділеу процесінің жылдамдығы артады.

Ерітінділеуден кейін қойыртпақ автоклавтан сұйылтуға түседі. Сұйылтудың мақсаты алюминатты ерітіндінің концентрациясын азайту және қойыртпақта с:қ қатынасын арттыру. Ерітіндіні сұйылту кейіннен алюминатты ерітіндінің алюминий гидрооксидін бөле ыдырау үрдісінің тиімділігін арттырады, ерітіндінің кремнисізденуі толығырақ жүреді және қызыл шламның тұну үрдісін жеңілдетеді.

Шламды ерітіндіден тұндырып, сүзіп және жуып бөледі де күресінге жібереді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.