Автоклавная установка для выщелачивания боксита

 

Изобретение относится к глиноземному производству. Технический результат изобретения - утилизация избыточного тепла выщелоченной пульпы, которое образуется в самоиспарителе при отборе из него пара самоиспарения с повышенным (P = 7 атм) давлением, транспортируемого на участок выпарки. Автоклавная установка состоит из поршневого насоса, мешалки сырой пульпы, пульпо-пульповых подогревателей, автоклавов, агитатора выщелоченной пульпы, подогревателя промводы и бака горячей промводы, а также паропровода, соединяющего агитатор с подогревателем промводы. Кроме того, установка содержит самоиспаритель выщелоченной пульпы с возможностью отбора из него пара самоиспарения для участка выпарки. При повышенном давлении пара самоиспарения (P = 7 атм) в самоиспарителе температура выщелоченной пульпы (123 - 126^oC) обуславливает ее вскипание в агитаторе, а образующийся при кипении пар используется для нагрева промывной воды в подогревателе. 1 ил.

Изобретение относится к глиноземному производству и может быть использовано для автоклавного выщелачивания бокситов.

Известна автоклавная установка [1] для выщелачивания боксита, состоящая из поршневого насоса, мешалки сырой пульпы, паропульповых подогревателей, греющих и реакционных автоклавов, самоиспарителей выщелоченной пульпы первой и второй ступеней, самоиспарителя конденсата, подогревателя промывной воды, бака горячей воды и агитатора пульпы. При работе установки пар первой ступени самоиспарения направляется в подогреватели для нагрева сырой пульпы, а пар второй ступени на подогрев воды, используемой в системе промывки.

Недостаток установки недостаточно полная регенерация тепла выщелоченной пульпы, т.к. для подогрева сырой пульпы используются паропульповые подогреватели, работающие на паре самоиспарения первой ступени выщелоченной пульпы. Получение же пара самоиспарения неизбежно требует понижения давления пульпы, которое сопровождается понижением ее температуры, а значит, и температуры пара самоиспарения.

Известна также автоклавная установка [2] для выщелачивания боксита, в которой утилизация тепла выщелоченной пульпы производится более полно. Установка включает поршневой насос, мешалку сырой пульпы, пульпо-пульповые подогреватели, реакционные автоклавы, самоиспаритель выщелоченной пульпы, агитатор пульпы и подогреватель смешения, используемый вместо греющих автоклавов. Принципиальное отличие установки от установки-аналога [1] в том, что подогреватели сырой пульпы являются не паро-пульповыми, а пульпо-пульповыми.

Сырая пульпа из мешалки поршневым насосом прокачивается через пульпо-пульповые подогреватели (теплообменники), где нагревается до ≈ 150^oC. Окончательный нагрев пульпы осуществляется в подогревателе смешения паром с ТЭЦ. Нагретая до реакционной температуры пульпа поступает в реакционные автоклавы, где происходит выщелачивание боксита. Выщелоченная пульпа подвергается самоиспарению в одном или нескольких самоиспарителях с образованием пара самоиспарения, который транспортируется на участок выпарки глиноземного производства, а охлажденная в самоиспарителе выщелоченная пульпа подается в подогреватели для нагрева сырой пульпы (нагрев сырой пульпы в подогревателях установки-аналога и аналога-прототипа осуществляется до ≈150^oC, т.к. это максимальная температура, при которой еще не происходит выделение из пульпы титанистых соединений, осаждающихся на греющих трубах подогревателей и очень плохо удаляющихся при промывке). После прохождения подогревателей выщелоченная пульпа охлаждается до ≈112 - 115^oC, т.е. до атмосферного давления (депрессия составляет 12 15^oC), и поступает в агитатор на разбавление. Таким образом, использование в данной установке пульпо-пульпового теплообмена позволяет применить тепло выщелоченной пульпы для нагрева сырой пульпы и дополнительно получить пар самоиспарения для выпарки.

Недостатком установки является то, что она не позволяет с достаточной полнотой регенерировать тепло выщелоченной пульпы (при нагреве сырой до 150^oC), если давление пара не превышает 5 ати. При большем давлении температура выщелоченной пульпы на выходе из подогревателей будет выше, чем 112 115^oC, и она начнет вскипать в агитаторе при атмосферном давлении с потерей тепла в окружающую среду. А поскольку на многих глиноземных заводах многокорпусные выпарные установки работают на паре с давлением 7 ати в головном корпусе, то данная автоклавная установка имеет ограничение в применении на таких заводах из-за недостаточной утилизации тепла выщелоченной пульпы.

Задачей изобретения является повышение утилизационных возможностей автоклавной установки, т.е. наделение ее способностью регенерировать тепло выщелоченной пульпы в более широком диапазоне давлений (выше 5 ати) пара самоиспарения.

Технический результат изобретения использование избыточного тепла выщелоченной пульпы, образующегося в самоиспарителе в результате отбора из последнего пара с повышенным (по сравнению с установкой-прототипом) давлением, для нагрева промывной воды.

Технический результат достигается тем, что в автоклавной установке для выщелачивания боксита, содержащей поршневой насос, мешалку сырой пульпы, пульпо-пульповые подогреватели, автоклавы, самоиспаритель выщелоченной пульпы с отбором из него пара самоиспарения, транспортируемого на участок выпарки, агитатор пульпы, а также подогреватель и бак промывной воды, агитатор пульпы соединен паропроводом с подогревателем промывной воды.

На чертеже дана принципиальная схема предлагаемой автоклавной установки.

Автоклавная установка для выщелачивания боксита включает поршневой насос 1, мешалку сырой пульпы 2, пульпо-пульповые подогреватели 3, греющие и реакционные автоклавы 4, самоиспаритель пульпы 5, агитатор пульпы 6, подогреватель промывной воды 7, бак промывной (горячей) воды 8, а также коммуникации: трубопровод 9 сырой пульпы, трубопровод 10 выщелоченной пульпы, паропровод 11 острого (греющего) пара, трубопровод 12 горячей воды и паропровод 13 подачи пара для нагрева промывной воды.

Установка работает следующим образом. Поршневой насос 1 из мешалки 2 по трубопроводу 9 подает сырую пульпу в трубную часть двухходовых подогревателей 3, где происходит ее нагрев теплом выщелоченной (вареной) пульпы с 90 - 95^oC до 147 152^oC. Далее пульпа поступает в греющие автоклавы 4. Туда же подается острый (перегретый) пар с ТЭЦ давлением 30 атм. Нагретая до 235 240^oC, пульпа перетекает в реакционные автоклавы 4 (на чертеже для упрощения показан только один реакционный автоклав), где выщелачивается и поступает в самоиспаритель 5, в котором за счет снижения давления до 7 ати образуется пар с температурой 170^oC, а пульпа снижает температуру до 182 - 185^oC (депрессия пульпы 12 15^oC). Пар давлением 7 ати передается на выпарку, а пульпа по трубопроводу 10 поступает в межтрубную часть подогревателей 3, где охлаждается приблизительно на столько же, на сколько сырая пульпа нагревается, т.е. на 57 60^oC. С температурой 123 - 126^oC выщелоченная пульпа транспортируется в агитатор 6, где при атмосферном давлении вскипает с образованием пара, имеющего температуру 100^oC. Этот пар по паропроводу 13 передается в подогреватель 7 для нагрева поступающей в него промывной воды, при этом энергия струи воды при подаче ее в подогреватель создает разрежение и засасывает пар. Нагретая промвода по трубопроводу 12 поступает в бак горячей воды 8, а выщелоченная пульпа в агитаторе 6 снижает температуру до 112 115^oC и подвергается разбавлению.

Таким образом, при осуществлении процесса самоиспарения в самоиспарителе при повышенном давлении 7 ати температура пульпы в нем повышается до 182 - 185^oC (в установке-прототипе при давлении пара самоиспарения 5 атм она составляет 170 173^oC), а после охлаждения в пульпо-пульповых подогревателях температура выщелоченной пульпы составляет 123 126^oC (в установке-прототипе 113-116^oC). Такая температура 123 126^oC - обуславливает кипение пульпы в агитаторе при атмосферном давлении (в установке-прототипе при 113 116^oC пульпа не вскипит), поэтому при транспорте на участок выпарки пара самоиспарения давлением 7 ати появляется необходимость утилизации низкопотенциального тепла, образующегося в агитаторе в результате кипения пульпы. Возможность такой утилизации обеспечивает наличие паропровода между агитатором выщелоченной пульпы и подогревателем промывной воды.

Утилизация тепла осуществляется в количестве: 90·0,8·1550·(125 115) 1116000 ккал/ч, где: 90 производительность автоклавной установки по пульпе, м³/ч; 0,8 теплоемкость пульпы, ккал/кг·град; 1550 удельный вес пульпы, кг/м³; 125 средняя температура пульпы, входящей в агитатор, ^oC; 115 средняя температура пульпы, выходящей из агитатора, ^oC.

Формула изобретения

Автоклавная установка для выщелачивания боксита, содержащая поршневой насос, мешалку сырой пульпы, пульпо-пульповые подогреватели, автоклавы, самоиспаритель выщелоченной пульпы с отбором из него пара самоиспарения для участка выпарки, агитатор пульпы, а также подогреватель и бак промывной воды, отличающаяся тем, что агитатор пульпы соединен паропроводом с подогревателем промывной воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1