Способ выщелачивания боксита

 

Изобретение относится к производству глинозема и может быть использовано в сфере автоклавного выщелачивания боксита. Способ выщелачивания боксита заключается в непрерывном прокачивании бокситовой пульпы при помощи насосного агрегата через автоклавную установку с предварительным нагревом пульпы в подогревателях и окончательным нагревом в автоклавах до реакционной температуры паром ТЭЦ с использованием энергии последнего в насосном агрегате для прокачивания пульпы. Отвод отработанного пара из цилиндров насосного агрегата осуществляют в подогреватели предварительного нагрева пульпы. Закачивание пульпы в цилиндры насосного агрегата и вытеснение ее из них осуществляют через клапанную коробку, а подвод пара ТЭЦ в те же цилиндры и отвод из них отработанного пара осуществляют через распределительные механизмы. В цилиндрах насосного агрегата установлены поплавки с возможностью их продольного перемещения. Изобретение позволяет повысить экономичность процесса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к производству глинозема и может быть использовано в химическом производстве, применяющем высоконапорное оборудование с насосами высокого давления.

Известен способ выщелачивания боксита (Н.С.Мальц. Автоклавное выщелачивание бокситов. -М.: Металлургия, 1980, стр. 27, рис. 4), по которому бокситовая пульпа непрерывно прокачивается через автоклавную установку поршневым насосом двойного действия (см. И.З.Певзнер, В.Л.Райзман. Автоклавные процессы в производстве глинозема. -М.: Металлургия, 1983, стр. 104, рис. 71). При этом для нагрева пульпы до реакционной температуры она сначала предварительно нагревается в одну стадию до 148-150^oC паром самоиспарения выщелоченной пульпы, а затем окончательно догревается в двух первых по ходу пульпы автоклавах до 235-238^oC паром ТЭЦ.

Недостатком способа является малая степень регенеративного (предварительного) нагрева сырой пульпы, что ведет к перерасходу пара ТЭЦ. Кроме того, к недостаткам способа следует отнести быстрый износ деталей поршневого насоса (цилиндры, поршни), находящихся в непосредственном контакте с абразивной пульпой.

Известен способ выщелачивания боксита (А.И.Лайнер и др. Производство глинозема. -М. : Металлургия, 1978, стр. 102, рис. 30), который в принципе ничем не отличается от вышеописанного, за исключением того, что регенеративный нагрев пульпы ведут не в одну, а в три стадии. Сначала сырая пульпа нагревается при атмосферном давлении контактным способом в мешалке до температуры 105-108^oC паром третьей ступени самоиспарения выщелоченной (вареной) пульпы, затем паром второй ступени нагревается до 140^oC и наконец паром третьей ступени - до 180^oC. Предварительно нагретая пульпа прокачивается через батарею автоклавов, как и в способе-аналоге, при помощи поршневого насоса (насосного агрегата). И в двух первых по ходу пульпы автоклавах также нагревается до реакционной температуры - 235-238^oC.

Недостатком способа, присущим и способу-аналогу, даже, если в качестве насосного агрегата будет использоваться более совершенный диафрагменный насос (см. И.З.Певзнер, В.Л. Райзман. Автоклавные процессы в производстве глинозема. -М.: Металлургия, 1983, стр. 105, рис. 72), является то, что энергия пара ТЭЦ (давление 25-30 ати) используется только для нагрева пульпы. Это снижает экономичность способа.

Известен способ (а. с. N 109089) использования пара ТЭЦ не только для нагрева пульпы в сфере автоклавного выщелачивания боксита, но и для прокачивания пульпы через автоклавную установку. Действие установки напоминает работу поршневого насоса и включает те же основные циклы. Цилиндром является автоклав, а поршнем - некоторое количество периодически подаваемого в него пара. Таким образом, по данному способу вместо поршневого насоса для прокачивания пульпы через автоклавную установку используются два дополнительных автоклава, в которых поочередно проходят процессы заполнения пульпой и выдавливания ее. Все это осуществляется автоматически, основным условием чего является получение импульса на электроприводы задвижек по нижнему уровню пульпы в том или другом автоклаве (поочередно) для отключения и сдувки пара с целью предупреждения попадания его в реакционные автоклавы. Определение предельного нижнего уровня пульпы в автоклаве производится за счет разности температур пара и пульпы (250 и 90^oC соответственно) при помощи термометра сопротивления.

Недостатком способа является то, что энергия отработанного пара не используется, что снижает эффективность способа и его экономичность.

Задача изобретения - устранение указанного недостатка.

Техническим результатом изобретения является более полное использование энергии пара ТЭЦ (25-30 ати) в сфере автоклавного выщелачивания боксита.

Технический результат достигается тем, что энергию пара, используемую для нагрева пульпы до реакционной температуры и прокачивания пульпы через автоклавную установку, используют также для предварительного (регенеративного) нагрева пульпы после выполнения паром работы по прокачиванию пульпы. При этом установка для прокачивания пульпы несколько усложняется по сравнению с установкой способа-прототипа (а.с. N 109089), что тем не менее не снижает эффективность предлагаемого способа.

На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого способа выщелачивания боксита; на фиг. 2 - принципиальная конструкция насосного агрегата, дающего возможность использовать пар высокого давления для прокачивания пульпы через автоклавную установку за счет прямого использования его энергии.

Схема для осуществления предлагаемого способа включает в себя насосный агрегат, состоящий из центробежного насоса 1, клапанной коробки 2, двух распределительных механизмов 3,4 с электроприводами 5, 6 и двух силовых цилиндров 7, 8 подогреватели 9, 10, автоклавную батарею 11, самоиспаритель 12 выщелоченной пульпы, пульпопроводы 13-16 с задвижками 17-22 и паропроводы 23-25. Насосный агрегат включает в себя, кроме вышеназванных элементов, четыре гамма-реле 26-29 для фиксации уровня пульпы в силовых цилиндрах 7, 8, клапаны 30-33, поплавки 34, 35 и трубопроводы 36-43.

Способ осуществляется следующим образом. Сырая бокситовая пульпа из приемной мешалки подается на всас центробежного насоса 1, который закачивает ее под давлением 9-10 ати в клапанную коробку 2 по трубе 36. Пульпа проходит через открытый клапан 31 (клапан 33 закрыт, т.к. на него действует давление пульпы большее, чем давление насоса 1, передаваемое по трубе 38 из цилиндра 7; закрыт также и клапан 30 по той же причине) и трубу 37 в цилиндр 8, заполняя последний. При этом вместе с уровнем пульпы поднимается и поплавок 34, о предназначении которого будет сказано ниже. Когда уровень пульпы в цилиндре 8 достигает расположения гамма-реле 26, оно срабатывает, т.к. плотность среды меняется. В это же самое время в цилиндре 7 происходит вытеснение пульпы давлением пара ТЭЦ, который проходит в данный цилиндр сверху по трубам 23 и 42 через отверстие в распределительном механизме 3 (при этом труба 41 перекрыта тем же механизмом 3). Из цилиндра 7 пульпа выдавливается в трубу 38, а из нее через клапан 32 в трубу 43 и далее по трубе 16 поступает в подогреватель (или подогреватели) 9, где нагревается до 148-150^oC паром первой ступени самоиспарения выщелоченной пульпы. Следует сказать, что как и в способе-прототипе, предварительный нагрев пульпы до 105-108^oC может быть осуществлен до поступления последней в насос 1, т.е. в приемной мешалке (на схеме не указана). Затем пульпа поступает в подогреватель 10, в межтрубную часть которого подается отработанный пар из насосного агрегата. На фиг. 2 как раз показан такой момент, когда пульпа заполняет цилиндр 8, выдавливая из него отработанный пар. При этом труба 39 открыта, а труба 40 для пара ТЭЦ закрыта.

Поступление отработанного пара из цилиндра 8 в подогреватель 10 происходит за счет разности давлений (давление, создаваемое насосом 1 больше, чем давление в межтрубной части подогревателя 10, т.к. пульпа в трубы последнего поступает с температурой не более 150^oC и может нагреться до 160-163^oC). При полезном перепаде, например 15^oC, температура отработанного пара будет не более 178^oC, что соответствует давлению 8,8 ати.

После подогревателя 10 пульпа поступает в батарею 11 автоклавов, в двух первых которых по ходу пульпы она окончательно нагревается до реакционной температуры 235-238^oC и выщелачивается. Затем пульпа самоиспаряется в самоиспарителе 12 первой ступени и переходит в самоиспаритель второй ступени (на фиг. 1 не указан).

После полного заполнения пульпой цилиндра 8 гамма-реле 26, как уже указывалось, срабатывает, подавая команду на электропривод 6, который поворачивает распределительный механизм 4. Последний закрывает трубу 39, не открывая при этом трубу 40 подачи пара ТЭЦ. Труба 40 открывается лишь тогда, когда почти вся пульпа из цилиндра 7 будет выдавлена в автоклавную установку, т. е. когда ее уровень достигает расположения гамма-реле 29. Последнее срабатывает, приводя в действие электропривод 6, а также электропривод 5. Открываются сразу трубопроводы 40 и 41. В цилиндр 8 начинает поступать греющий пар ТЭЦ из трубы 23, а в цилиндр 7 начинает поступать пульпа по трубе 38. При этом за счет разности давлений в клапанной коробке 2 закрываются клапаны 31, 32 и открываются клапаны 30 и 33. Процесс повторяется.

Вместо системы автоматики с использованием гамма-реле 26-29 может быть использована система автоматики способа-прототипа (см. а.с. N 109089).

При поступлении пара ТЭЦ в цилиндры 7, 8 он может производить нагрев пульпы и конденсироваться, что может привести к пульсирующей подаче пульпы из насосного агрегата в автоклавную установку. Для предотвращения этого в цилиндры 7, 8 помещают поплавки 34, 35, имеющие удельный вес меньше, чем у пульпы. Они в значительной степени перекрывают поверхность пульпы, уменьшая контакт ее с паром и конденсацию последнего. В результате движение пульпы становится более равномерным. Но, в принципе, можно обойтись и без поплавков 34, 35.

При работе насосного агрегата должно быть так, чтобы скорость заполнения цилиндров 7, 8 пульпой была выше, чем скорость их опорожнения. Если будет наоборот, то движение пульпы примет резко пульсирующий характер (соблюдение же одинаковых скоростей практически невозможно). При указанном первом условии производительность насоса 1 должна быть выше, чем производительность по выдавливанию пульпы из цилиндров 7, 8 (например, при производительности по выдавливанию пульпы 90 м³/час, производительность насоса 1 должна быть, например, 95-100 м³/час пульпы). Прокачивание будет происходить ровно, но с периодической работой насоса 1 вхолостую.

Следует еще сказать, что перед подачей сырой пульпы в цилиндры 7, 8 она может быть предварительно нагрета в подогревателях 9, 10. Тогда возможность конденсации пара ТЭЦ в цилиндрах 7, 8 будет еще более уменьшена. По данному варианту пульпа подается насосом 1 по трубам 13, 16 сразу в подогреватель 9. При этом открывается задвижка 17 и закрывается задвижка 18, а также закрываются задвижки 21, 22 и открываются задвижки 19, 20. Поэтому нагретая до 160-163^oC пульпа поступает после подогревателя 10 не в автоклавную батарею 11, а в клапанную коробку 2 по трубе 14, а затем уже периодически выдавливается то из одного, то из другого цилиндра 7, 8 в батарею 11 автоклавов по трубе 15.

Таким образом, энергия пара ТЭЦ в предлагаемом способе выщелачивания боксита используется не только для прокачивания бокситовой пульпы через автоклавную установку, но также и для дополнительного регенеративного нагрева сырой пульпы, т. е. энергия пара ТЭЦ (давление 25-30 ати) используется более полно.

Формула изобретения

1. Способ выщелачивания боксита, заключающийся в непрерывном прокачивании бокситовой пульпы при помощи насосного агрегата через автоклавную установку с предварительным нагревом пульпы в подогревателях и окончательным нагревом в автоклавах до реакционной температуры паром ТЭЦ, с использованием энергии последнего в насосном агрегате для прокачивания пульпы, отличающийся тем, что отвод отработанного пара из цилиндров насосного агрегата осуществляют в подогреватели предварительного нагрева пульпы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что закачивание пульпы в цилиндры насосного агрегата и вытеснение ее из них осуществляют через клапанную коробку, а подвод пара ТЭЦ в те же цилиндры и отвод из них отработанного пара осуществляют через распределительные механизмы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в цилиндрах насосного агрегата установлены поплавки с возможностью их продольного перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2