124143 (689859), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Количество CO2 в CaСO3 равно
7,14 - 4,0=3,14 кг.
В процессе спекания боксит теряет эту углекислоту (3,14 кг), а также влагу, содержащуюся в каолините (1,01 кг), диаспоре и бемите (8,57 кг) и гидрогематите, количество которой можно рассчитать, зная величину потерь при прокаливании (табл. 1):
14,4 – (1,01+8,57+3,14)=1,68 кг.
Количество гидрогематита (Fe2O33H2О) с молекулярной массой 214 определяют по содержанию в нем влаги (молекулярная масса 318=54):
кг.
Количество оксида железа в гидрогематите равно
6,66 – 1,68=4,98 кг.
Следовательно, количество гематита в боксите составит:
23 – 4,95=18,02 кг.
Результаты расчетов сухого боксита представлены в табл. 5.
Аналогично определяем минералогический состав известняка.
В 100 кг известняка (см. табл. 2) содержится 50 кг CaО, имеющего молекулярную массу 56. Тогда количество известняка (молекулярная масса 100) составит
кг.
Содержание CO2 (молекулярная масса 44) в известняке равно
кг.
Количество воды в известняке определяют по разнице между общей массой (100 кг) и суммой других компонентов в нем:
100 – (91,25+1,7+1,1)=5,95 кг.
Результаты расчета минералогического состава известняка сведены в табл. 6.
Таблица 6.
Минералогический состав известняка, %
| Соединения | Всего | CaO | CO2 | SiO2 | H2О | Прочие |
| CaСO3 SiO2 H2О Прочие Итого | 91,25 1,7 5,95 1,1 100 | 51,1 - - - 51,1 | 40,15 - - - 40,15 | - 1,7 - - 1,7 | - - 5,95 - 5,95 | - - - 1,1 1,1 |
3. РАСЧЕТ ШИХТЫ
Шихта состоит из боксита, известняка, кальцинированной соды и оборотного раствора.
Расчет шихты производят по упрощенной методике на 100 кг сухого боксита. При этом состав оборотных продуктов принимаем, исходя из состава бокситов и данных заводской практики.
Для обеспечения полноты протекания кристаллохимических преобразований при формировании шихты необходимо соблюдать следующие требования:
Для того, чтобы рассчитать количество компонентов, участвующих в процессе спекания (СaO, SiO2, Nа2О, Al2O3, Fe2O3), необходимо проссумировать содержание каждого из них во всех составляющих шихты (боксите, кальцинированной соде, известняке и оборотном растворе).
В соответствии с технологией спекания для формирования исходной шихты используется оборотный содовый раствор, получаемый после выщелачивания спеков, отделения красного шлама и частичного выпаривания. Техническое его название – белый шлам. Исходя из данных заводской практики, принимаем следующий состав белого шлама, % 25,0 Al2O3; 20,0 SiO2; 23,0 Nа2О; 9,0 H2Oсвяз.; 23,0 H2Oвн.
Из данных практики, извлечение SiO2 в белый шлам из спека составляет 10…15%. Остальные 85…90% кремнезема переходят в красный шлам при выщелачивании. Примем извлечение SiO2 в белый шлам равным 13%.
При условии, что примерный расход известняка на 100 кг боксита, содержащего 4,2% SiO2 (см. табл. 1), составляет 42 кг с содержанием 1,7 % SiO2 (см. табл. 2), общее количество кремнезема в твердых составляющих исходной шихты равно 4,2+420,017=4,914 кг. Тогда общее количество SiO2 в белом шламе равно
кг.
Количество белого шлама, с учетом содержания в нем 20 % SiO2, составит
кг.
Результаты расчетов состава и количества белого шлама сведены в табл. 7.
Таблица 7. Состав и количество белого шлама
| Всего | Al2O3 | SiO2 | Nа2О | H2Oсвяз | H2Oвн | |
| Содержание, % Количество, кг. | 100 3,194 | 25 0,799 | 20 0,639 | 23 0,735 | 9 0,287 | 23 0,735 |
С учетом количества SiO2, поступающего с белым шламом, исходная шихта содержит условно свободный SiO2 в количестве 4,2+0,639=4,839 кг. Условно свободный СаО (молекулярная масса 40+16=56) в боксите при спекании образует двухкальциевый силикат 2СаОSiO2, связывая SiO2 (молекулярная масса 60) в количестве
кг.
Оставшееся количество SiO2, которое необходимо связать оксидом кальция равно
4,839 – 2,143=2,696 кг.
Составим пропорцию, приняв потребное количество известняка X с учетом его минералогического состава (0,017Х кремнезема и 0,511Х СаО, см. табл. 6):
Решая уравнение, получим Х=10,50 кг.
Состав и количество известняка, входящего в шихту спекания, представлены в табл. 8.
Таблица 8.
Состав и количество известняка в шихте
| Всего | CaO | CO2 | SiO2 | H2О | Прочие | |
| Содержание, % Количество, кг. | 100 10,5 | 51,1 5,365 | 40,15 4,216 | 1,7 0,179 | 5,95 0,625 | 1,1 0,116 |
Для определения количества оборотного раствора и свежей соды, добавляемой в шихту, используем практические данные по составу оборотного раствора, г/л: 12,0 Al2O3; 210 Na2O; 130 CО2; 1985 H2O. Удельная плотность такого раствора составляет 1,337 г/л.
Исходя из практических данных, общее суммарное извлечение Na2O при выщелачивании, обескремнивании и карбонизации примем равным 85%.
Теперь определим количество оксида натрия Na2O, необходимого для осуществления процесса спекания. Учтем:
-
Количество Al2O3 в шихте из боксита (табл. 5) и оборотного раствора (см. табл. 7) равно
51,9+0,799=52,699 кг.
-
Количество Fe2O3 в шихте из боксита составляет 23,0 кг.
-
Количество ТiO2 в шихте из боксита составляет 1,7 кг.
Тогда потребное количество Na2O (молекулярная масса 62) составит:
-
Для получения Na2OAl2O3 через Al2O3(молекулярная масса 102)
кг.
-
Для получения метаферрита натрия Na2OFe2O3 через Fe2O3 (молекулярная масса 160)
кг.
-
Для получения титаната натрия Na2OTiO2 через TiO2 (молекулярная масса 80)
кг.
Всего количество Na2O в шихте должно быть равно
8,91+1,318+32,03=42,26 кг.
С учетом того, что в оборотном растворе часть Na2O уже связана в метаалюминат с 12,0 % Al2O3, количество несвязанного Na2O составит
кг.
Исходя из практических данных, примем степень извлечения Na2O в раствор 85%. Тогда его количество, поступающего с оборотным раствором на формирование шихты, составит 42,260,85=35,921 кг.
Количество оборотного раствора с учетом концентрации Na2O в нем равно 0,21 кг/л равно
л.
При плотности раствора 1,337 кг/л его масса составит 145,3951,337=194,392 кг.
В растворе присутствует метаалюминат натрия в количестве
210 – 202,7=7,3 г/л Na2O общей массой 7,3145,395=1061,384 г=1,061 кг.
Тогда с оборотным раствором будет подано свободной Na2O в количестве
35,921 – 1,061=34,86 кг.
Состав и количество оборотного маточного раствора представим в табл. 9.
Таблица 9.
Состав и количество оборотного раствора
| Всего | Al2O3 | Na2O | CO2 | H2О | |
| Содержание, г/л Содержание, % Количество, кг. | 1337 100 194,392 (145,392) | 12,0 0,9 1,75 | 210 15,7 30,52 | 130 9,8 19,05 | 985 73,6 143,07 |
Дополнительно в шихту необходимо ввести 42,26 – 34,86=7,4 кг. Na2O. Если учесть, что молекулярная масса Na2O составляет 62, а соды Na2CO3 – 106, то дополнительно следует подать кг кальцинированной соды или
7,4 – 4,328=3,07 кг Na2O.
При наличии в ней до 2 % примесей (исходные данные) ее количество составит кг. Расчетный состав и количество соды приведены в табл. 10.
Таблица 10.
Состав и количество кальцинированной соды
| Всего | Na2O | CO2 | Прочие | |
| Содержание, % Количество, кг. | 100 4,416 | 69,52 3,07 | 28,48 1,258 | 1,99 0,088 |
4,328 – 3,07=1,258
Определяем концентрацию оборотного раствора для обеспечения пониженной влажности шихты, значение которой из практических данных принимаем равным 36 %.
Таблица 11.
Состав и количество оборотного раствора после выпаривания
| Всего | Al2O3 | Na2O | CO2 | H2О | |
| Содержание, г/л Содержание, % Количество, кг. | 1628 100 134,34 | 21,21 1,3 1,75 | 369,86 22,72 30,52 | 230,86 14,18 19,05 | 1006,1 61,8 83,02 |
143,07 – 60,05=83,02
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
