กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสาธารณรัฐคาซัคสถาน

วิทยาลัยเคมี-เครื่องกลพาฟโลดาร์

ทดสอบ

ในหัวข้อ: การผลิตอลูมินา

เรื่อง: ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับความพิเศษ: “การผลิตอลูมิเนียม”

ปัฟโลดาร์ 2011

1. คำอธิบายสั้น ๆ ของการผลิต (วัตถุประสงค์ของกระบวนการ ความเกี่ยวข้องของเทคโนโลยี การประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์)

2. ลักษณะของวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

3. เคมีของกระบวนการ ( พื้นฐานทางทฤษฎีกระบวนการ)

4. แผนภาพขั้นตอนการผลิต (สำเนาของแผนภาพการไหล)

5. คำอธิบายของอุปกรณ์หลัก (สำเนา)

6. ข้อควรระวังด้านความปลอดภัย

7. รายการข้อมูลอ้างอิงที่ใช้

1. คำอธิบายโดยย่อของการผลิต (วัตถุประสงค์ของกระบวนการ ความเกี่ยวข้องของเทคโนโลยี การใช้ผลิตภัณฑ์)

อลูมินาเผาเป็นวัสดุที่ทันสมัย คุณภาพสูงซึ่งพบการประยุกต์ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทนความร้อนโดยเฉพาะ

นอกจากนี้ ยังมีการใช้อลูมินาแบบตารางและแบบรีแอกทีฟในอุตสาหกรรม ซึ่งแตกต่างจากเทคโนโลยีการผลิตและคุณลักษณะหลายประการ

อลูมินาเผาหรือที่เรียกว่าอลูมินาเผาคืออะลูมิเนียมออกไซด์ที่ผ่านการบำบัดความร้อนเพิ่มเติม - การเผา

ในการเผา อลูมินาจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงโดยไม่ปล่อยให้ผลึกอะลูมิเนียมออกไซด์ก่อตัว

เนื่องจากการรักษาอุณหภูมิเพิ่มเติมดังกล่าว อลูมินาจึงได้รับสิ่งที่มีคุณค่าและจำนวนมาก คุณสมบัติที่เป็นประโยชน์.

วัสดุประเภทนี้แตกต่างจากอลูมินาหลอมตรงตรงที่มีรูพรุนในโครงสร้าง ดังนั้นจึงก่อตัวและยึดเกาะได้ดีกว่ามาก อลูมินาเทียมชนิดเผาผนึกมีดังต่อไปนี้ คุณสมบัติที่โดดเด่น:

ฉนวนไฟฟ้า

เพิ่มความต้านทานไฟ

ปรับปรุงความแข็งแรงทางกล

เพิ่มความต้านทานต่อการสึกหรอและการเสียดสี

ความสามารถในการกำหนดขนาดและรูปร่างที่แม่นยำให้กับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

อลูมินาที่เผาแล้วสามารถผลิตได้เป็นเศษส่วนต่างๆ ขึ้นอยู่กับระดับของการเจียรและขนาดของผลึก เกรดที่แตกต่างกันของวัสดุนี้ทำหน้าที่ต่างกันในวัสดุทนไฟและให้คุณสมบัติเพิ่มเติม

ที่สำคัญที่สุด:

การเพิ่มทรัพยากรและอายุการใช้งานโดยรวมของผลิตภัณฑ์โดยการเพิ่มปริมาณอะลูมิเนียมออกไซด์

ความหนาแน่นของอนุภาคสูงเนื่องจากมีขนาดเล็ก ส่งผลให้มีความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานต่อการเสียดสีและการสึกหรอเพิ่มขึ้น

ทนไฟสูงและทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างวัสดุกับองค์ประกอบยึดเกาะ เช่น อะลูมิเนียมซีเมนต์หรือดินเหนียว

สามารถผลิตและใช้งานได้ทั้งในรูปแบบอิสระและไม่มีรูปร่าง และในรูปแบบของผลิตภัณฑ์เสาหินที่ถูกผูกไว้

อลูมินาเผาใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ต่อไปนี้:

หัวเทียน

เครื่องลายคราม

ตัวกรองเซรามิก

เซรามิกที่ทนต่อการสึกหรอ

ฉนวนไฟฟ้าแรงสูง

ผลิตภัณฑ์สุขภัณฑ์

ผลิตภัณฑ์เซรามิกสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ผลิตภัณฑ์เซรามิกทางเทคนิคและวิศวกรรม

กระเบื้องเซรามิค ฯลฯ

อลูมินาที่ผ่านการเผาแล้วพบการใช้งานในอุตสาหกรรมต่อไปนี้: การผลิตคอรันดัม วัสดุทนไฟ แก้ว เคมี การผลิตในครัวเรือน ไฟฟ้า เทคนิค และเซรามิกที่ทนต่อการสึกหรอ

2. ลักษณะของวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

อะลูมิเนียม(พ. บอกไซต์) (ตามชื่อพื้นที่ Baux ทางตอนใต้ของฝรั่งเศส) - แร่อะลูมิเนียมประกอบด้วยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ เหล็ก และซิลิคอนออกไซด์ วัตถุดิบสำหรับการผลิตอลูมินาและวัสดุทนไฟที่ประกอบด้วยอลูมินา ปริมาณอลูมินาในอะลูมิเนียมอุตสาหกรรมมีตั้งแต่ 40% ถึง 60% และสูงกว่า มันยังใช้เป็นฟลักซ์ในโลหะวิทยาเหล็ก

โดยทั่วไปแล้ว บอกไซต์เป็นมวลดินที่มีลักษณะคล้ายดินเหนียว อาจมีแถบสี ไพโซไลท์ (รูปถั่ว) หรือพื้นผิวที่สม่ำเสมอกัน ภายใต้สภาพอากาศปกติ เฟลด์สปาร์ (แร่ธาตุที่มีส่วนประกอบมากที่สุด เปลือกโลกและเป็นอะลูมิโนซิลิเกต) สลายตัวด้วยการก่อตัวของดินเหนียว แต่ในสภาพอากาศร้อนและมีความชื้นสูง ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการสลายตัวอาจเป็นแร่บอกไซต์ เนื่องจากสภาวะดังกล่าวเอื้อต่อการกำจัดด่างและซิลิกา โดยเฉพาะจากไซไนต์หรือแกบโบร แร่อะลูมิเนียมถูกแปรรูปเป็นอะลูมิเนียมเป็นขั้นตอน: ขั้นแรกจะได้อะลูมิเนียมออกไซด์ (อลูมินา) จากนั้นจึงได้ โลหะอลูมิเนียม (ด้วยไฟฟ้าต่อหน้าไครโอไลท์)

คุณสมบัติของอลูมินา

อลูมิเนียมเกิดขึ้นจากออกซิเจนได้เป็น 3 ออกไซด์:

. ในซับออกไซด์จะเป็นโมโนวาเลนต์, ใน - ไตรวาเลนต์ และใน อลาโอแสดงถึงความจุแบบผสม สารประกอบย่อยสามารถรับได้ที่อุณหภูมิสูงโดยการลดลงหรือการสลายตัวด้วยความร้อน แต่กระบวนการเหล่านี้ยังไม่มีความสำคัญในทางปฏิบัติ

วัตถุดิบสำหรับการผลิตอลูมิเนียมคืออลูมินา - ผงอลูมิเนียมออกไซด์ประกอบด้วยออกไซด์ 2 ประเภท (ดัดแปลง):

(อัลฟาอลูมินา) และ (แกมมาอลูมินา) อัลฟ่าอลูมินาเป็นรูปแบบที่เสถียรที่สุดและเกิดขึ้นตามธรรมชาติเหมือนกับแร่คอรันดัม มีโครงสร้างที่แข็งแรง มีความแข็งสูง และทนทานต่อสารเคมี จุดหลอมเหลวของคอรันดัมอยู่ที่ (2054±6)°C แกมมาอลูมินาได้มาจากการอบแห้งอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ ทำปฏิกิริยาได้ดีกับสารละลายของด่างและกรด และมีความสามารถในการดูดความชื้นสูง แม้แต่แกมมาอลูมินาที่ได้รับความร้อนถึง 1,000°C ก็ยังคงมีน้ำประมาณ 1% และการสัมผัสกับอุณหภูมิ 1200°C เป็นเวลานานเท่านั้นที่จะทำให้น้ำนั้นขาดน้ำโดยสมบูรณ์ ในกรณีนี้ แกมมาอลูมินาจะกลายเป็นคอรันดัม

3. เคมีของกระบวนการ (รากฐานทางทฤษฎีของกระบวนการ)

การผลิตอะลูมิเนียมเริ่มต้นด้วยการผลิตอลูมินา อลูมินา – Al2O3 เป็นสารผลึกสีขาว เป็นที่รู้จักในรูปแบบของการดัดแปลงสองแบบอัลฟา (คอรันดัม) และแกมมาอลูมินา คอรันดัมเกิดขึ้นในหินในรูปของผลึกไม่มีสี อย่างไรก็ตาม คอรันดัมธรรมชาติส่วนใหญ่มักปนเปื้อนแมกนีไทต์ เฮมาไทต์ ควอตซ์ ฯลฯ คริสตัล Alpha Al2O3 มีสีแดง (ทับทิม) และสีน้ำเงิน (แซฟไฟร์) ซึ่งเป็นแร่ธาตุล้ำค่า อลูมินาของการดัดแปลงแกมมาไม่ได้เกิดขึ้นในธรรมชาติ และเกิดขึ้นระหว่างการคายน้ำของไฮดรอกไซด์ในช่วงอุณหภูมิ 500 – 900 องศาเซลเซียส เมื่อได้รับความร้อนตั้งแต่ 900 – 1200 จะเปลี่ยนเป็นอัลฟ่า Al2O3

วิธีการผลิตอลูมินาซึ่งเกี่ยวข้องกับการบำบัดแร่ด้วยอัลคาลิสที่จับอลูมินาให้เป็นโซเดียมอะลูมิเนตที่ละลายน้ำได้ เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดและประหยัดที่สุด ในการเปลี่ยนอลูมินาให้เป็นโซเดียมอะลูมิเนต แร่จะได้รับการบำบัดโดยตรงด้วยอัลคาไล (วิธีไบเออร์) หรือเผาด้วยเกลือของโลหะอัลคาไลและโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ทำให้เกิดอะลูมิเนตที่เป็นของแข็ง ซึ่งจากนั้นจะถูกชะล้างด้วยสารละลายที่เป็นน้ำ
วิธีการเผาผนึกใช้สำหรับการประมวลผลแร่บอกไซต์ที่มีซิลิกาสูง
ส่วนผสมที่เตรียมไว้ของบอกไซต์บดละเอียด หินปูน โซดา และผลิตภัณฑ์รีไซเคิลจะถูกให้ความร้อนและเผาที่อุณหภูมิ 1100-1300 0C ในเตาเผาแบบหมุนแบบท่อ การเผาผนึกที่เกิดขึ้นในรูปแบบของชิ้นส่วนขนาดต่างๆ และองค์ประกอบทางแร่วิทยาบางอย่างจะถูกประมวลผลด้วยสารละลายอัลคาไลน์ที่มีความเข้มข้นต่ำหรือน้ำหมุนเวียนเพื่อเปลี่ยนอลูมินาและด่างให้เป็นสารละลายอะลูมิเนต หลังจากทำความสะอาดสารละลายจากสิ่งเจือปนที่เป็นของแข็งและซิลิกาแล้ว สารละลายจะถูกสลายตัวโดยคาร์บอไนเซชันหรือการสลายตัวเพื่อให้ได้อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ในตะกอน หลังจากล้างและกรองอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์แล้ว จะถูกส่งไปเผาที่อุณหภูมิสูงในเตาเผาแบบหมุนแบบท่อ หลังจากระบายความร้อนแล้ว อลูมินาจะถูกส่งไปยังผู้บริโภค

วิธีอัลคาไลน์แบบแห้ง (การเผาผนึกช่วยให้คุณได้รับอลูมินาบริสุทธิ์จากแร่ (บอกไซต์เกรดต่ำ, เนฟีลีน ฯลฯ ) ที่มีปริมาณซิลิกาสูง (มากกว่า 6%) หินที่มีอลูมิเนียมถูกบดด้วยหินปูนและโซดาแล้วเผาในเตาเผา ที่อุณหภูมิ 1200-1300 ° ซึ่งเป็นผลมาจากการที่อลูมิเนียมออกไซด์ถูกแปลงเป็นอัลคาไลน์อะลูมิเนตที่ละลายน้ำได้ Na20»Al203 และซิลิกาถูกผูกไว้กับไดแคลเซียมซิลิเกตที่ไม่ละลายน้ำ หลังจากการชะล้าง การทำให้หนาขึ้น การซักและการแยกตะกอน อลูมิเนียมบริสุทธิ์สลายตัวด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ในอนาคตกระบวนการจะดำเนินการในลักษณะเดียวกับด้วย วิธีการของไบเออร์. สำหรับแร่เนฟิลีน เหตุผลที่สมเหตุสมผลที่สุดคือวิธีอัลคาไลน์แบบแห้ง ซึ่งช่วยให้สามารถแปรรูปหินเนฟิลีนที่ซับซ้อนด้วยการผลิตผลิตภัณฑ์เพิ่มเติม - โซดา โปแตช และซีเมนต์ นอกจากนี้ แร่อลูไนต์ยังได้รับการประมวลผลโดยใช้วิธีอัลคาไลน์แบบแห้ง โดยผลิตกรดซัลฟิวริกและเกลือแกงเป็นผลพลอยได้

สำหรับอลูมินาหนึ่งตันที่ใช้วัตถุดิบเนฟีลีน แร่เนฟีลีน 5-6 ตัน หินปูน 7-8 ตัน ถ่านหิน 1.5-2.0 ตันสำหรับเตาเผาซินเทอร์ และไอน้ำแรงดันสูงและต่ำ 5-6 ตันถูกใช้ โครงสร้างของสินทรัพย์ถาวรของโรงกลั่นอลูมินา (โรงงานที่มีกำลังการผลิตปานกลางซึ่งดำเนินการเกี่ยวกับอะลูมิเนียมวิธีไบเออร์) เป็น%: อาคารและโครงสร้าง - 70 อุปกรณ์พร้อมการติดตั้ง - 26 อื่น ๆ - 4; การผลิตอลูมินา 1 ล้านรูเบิล เงินลงทุน (t/100 รูเบิลต่อปี - 1.1-1.2)

กระบวนการของไบเออร์ซึ่งปัจจุบันมีบทบาทสำคัญในการผลิตอลูมินา เหมาะสำหรับการแปรรูปอะลูมิเนียมซิลิกาต่ำเท่านั้น (ที่มีโมดูลัสสูงกว่า 7) เมื่อใช้วิธีการเผาผนึก ไม่เพียงแต่สามารถแปรรูปแร่บอกไซต์ทุกชนิดให้เป็นอลูมินาได้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเนฟิลีน ดินเหนียว ดินขาว และหินอลูมิโนซิลิเกตอื่น ๆ อีกด้วย ซึ่งเป็นปริมาณสำรองที่ไม่มีวันหมดสิ้น วิธีนี้ใช้ครั้งแรกในปี 1858 โดย Louis Le Chatelier เขาเริ่มได้อลูมินาจากบอกไซต์โดยการเผาด้วยโซดาแล้วสลายสารละลายอะลูมิเนตด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ อย่างไรก็ตาม ในรูปแบบนี้ไม่เหมาะสำหรับการแปรรูปแร่บอกไซต์ที่เป็นซิลิกาเนื่องจากการสูญเสีย Al 2 O 3 และ Na 2 O จำนวนมาก และสำหรับแร่บอกไซต์คุณภาพสูง วิธีของไบเออร์จะให้ผลกำไรมากกว่า

เมื่อเผาอะลูมิโนซิลิเกต Müller (1880) เสนอให้เพิ่มโซดา แมกนีไซต์ หรือโดโลเมต เพื่อจับซิลิกาเข้ากับซิลิเกตโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธที่ไม่ละลายในน้ำ

ในปี พ.ศ. 2440 Penyakov เสนอวิธีการสำหรับแร่อะลูมิเนตด้วย Na 2 SO 4 โดยมีสารรีดิวซ์อยู่ด้วย และในปี พ.ศ. 2459 ได้เสนอวิธีการเผาแร่ที่อุดมด้วยซิลิกาด้วยหินปูนเท่านั้น

การพัฒนาและปรับปรุงวิธีการเผาผนึกอย่างครอบคลุมโดยสัมพันธ์กับแร่บอกไซต์ที่มีซิลิคอนสูง เนฟีลีน และหินอลูมิโนซิลิเกตอื่นๆ มีความเกี่ยวข้องโดยสิ้นเชิงกับชื่อของนักวิทยาศาสตร์โซเวียต ภายใต้การนำของ A.A. Yakovkin และ I.S. Liliv โดยการมีส่วนร่วมของ V.N. Mazel, F.N. Strokov และคนอื่น ๆ ได้มีการพัฒนาวิธีการเผาประจุอะลูมิเนียม - หินปูน - โซดาแบบแห้ง วิธีการนี้ใช้ในโรงถลุงอะลูมิเนียม Volkhov เพื่อแปรรูปอะลูมิเนียมจากแหล่งสะสม Tikhvin ต่อมา ตามคำแนะนำของ V.A. Mazel โรงกลั่น Tikhvin Alumina ได้นำตัวเลือกของการเผาผนึกแบบเปียกมาใช้

การแปรรูปวัตถุดิบเนฟีลีนโดยการเผาผนึกได้รับการควบคุมที่โรงงานสามแห่ง ได้แก่ โรงกลั่นอลูมิเนียม Volzhsky, โรงกลั่น Pikalevsky Alumina และโรงกลั่น Achinsk Alumina

องค์ประกอบของประจุบอกไซต์สำหรับวิธีการเผาผนึกประกอบด้วย: บอกไซต์, หินปูน, สารละลายโซดารีไซเคิล, โซดาสดเพื่อชดเชยการสูญเสียอัลคาไลในกระบวนการและผลิตภัณฑ์รีไซเคิล (ตะกอนกำจัดซิลิกอน, ตะกอนกัดกร่อน)

เมื่อประจุดังกล่าวถูกเผา โซเดียมอะลูมิเนตซึ่งละลายได้สูงในน้ำ ไดแคลเซียมซิลิเกตที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย และโซเดียมเฟอร์ไรต์ ซึ่งไม่เสถียรต่อการไฮโดรไลซิส จะเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาต่อไปนี้:

ตามปฏิกิริยาเหล่านี้ จะต้องรักษาความสัมพันธ์ระดับโมเลกุลต่อไปนี้ในประจุ:

สำหรับแร่บอกไซต์ที่มีซิลิกาต่ำ สามารถใช้การเผาแร่บอกไซต์กับโซดาโดยไม่ต้องเติมหินปูนได้ วิธีนี้เรียกว่าการกัดกร่อนด้วยความร้อนซึ่งช่วยให้คุณสามารถกัดกร่อนโซดาที่เกิดขึ้นในกระบวนการของไบเออร์และยังแทนที่เคอัลคาไลที่มีราคาแพงด้วยโซดา

เค้กที่ได้ ทั้งแร่อะลูมิเนียมและเนฟีลีน จะถูกชะล้างด้วยสารละลายหมุนเวียนหรือน้ำล้าง ในกรณีนี้ Al 2 O 3 จะเข้าสู่สารละลายในรูปของอะลูมิเนตโลหะอัลคาไล โซเดียมเฟอร์ไรต์ไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างเหล็กไฮดรอกไซด์และด่างกัดกร่อนที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานของสารละลายอะลูมิเนต เมื่อทำปฏิกิริยากับสารละลายอะลูมิเนต ผลลัพธ์ที่ได้คือแคลเซียมซิลิเกตจะสลายตัวบางส่วนและซิลิกาจะเข้าสู่สารละลาย แต่ไดแคลเซียมซิลิเกตส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในตะกอน ตะกอนจะถูกแยกออกจากสารละลายอะลูมิเนต และสารละลายอะลูมิเนตจะถูกนำไปกำจัดซิลิกอนและการสลายตัวเพื่อปล่อยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ เหล้าแม่ที่ได้รับหลังจากการแยกอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ระหว่างการผลิตอลูมินาจากแร่บอกไซต์จะถูกระเหยเป็นเกลือที่มีความเข้มข้นระดับหนึ่งและใช้เพื่อเตรียมประจุเริ่มต้น ปัจจุบันไม่ได้ใช้กากตะกอนที่เกิดจากการชะล้างเค้กอะลูมิเนียมและถูกโยนลงทุ่งตะกอน

การเตรียมค่าธรรมเนียมสำหรับการเผาผนึก

อุปกรณ์และเทคโนโลยีของขั้นตอนนี้ถูกกำหนดโดยข้อกำหนดต่อไปนี้ของกระบวนการเผาผนึก: ส่วนประกอบของประจุจะต้องบดละเอียด ให้ปริมาณที่แม่นยำ และผสมให้เข้ากัน ค่าธรรมเนียมจะต้องมี จำนวนขั้นต่ำความชื้นที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีความลื่นไหล (การเพิ่มขึ้นของความชื้นในประจุทำให้การใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นสำหรับการระเหยและประสิทธิภาพการทำงานของเตาเผาซินเทอร์ลดลง) ประจุจะต้องรักษาอัตราส่วนโมเลกุลของส่วนประกอบที่ระบุอย่างเคร่งครัด

การเตรียมประจุจะลดลงตามการดำเนินการดังต่อไปนี้: ก) การบดแร่บอกไซต์และหินปูน; b) การบดส่วนประกอบประจุแบบเปียก c) การปรับเปลี่ยนค่าธรรมเนียม

ตามกฎแล้วแร่เหล่านี้มาถึงโรงงานเป็นชิ้นใหญ่ ขึ้นอยู่กับขนาด ความแข็ง และปริมาณความชื้น การบดแร่จะดำเนินการในหลายขั้นตอนในกราม ฝาครอบ และเครื่องบดที่ใช้กระแสไฟต่ำ ขนาดการบดต้องเพียงพอสำหรับการบดครั้งต่อไป - การบด การบดจะดำเนินการในโรงงานหลอดในการผลิตอลูมินาจากแร่บอกไซต์ แร่บอกไซต์และหินปูนถูกบดเข้าด้วยกันในสารละลายโซดาหลังจากการระเหย เพื่อชดเชยการสูญเสียอัลคาไล จึงเติมโซดาสดลงในส่วนผสม เมื่อแปรรูปอะลูมิเนียมและเนฟีลีน ตะกอนสีขาวจากการกำจัดซิลิกอนของสารละลายอะลูมิโนซิลิเกตจะถูกนำเข้าสู่ประจุ

ส่วนประกอบจะถูกเติมในลักษณะที่หลังจากการบดเสร็จสิ้นแล้วจะได้องค์ประกอบที่ต้องการเป็นชุด

หลังจากการบดแล้ว ส่วนผสมจะถูกปั๊มลงในถังที่มีการผสมอากาศ เรียกว่าถังแก้ไข ซึ่งจะทำการปรับส่วนผสมขั้นสุดท้าย จากอ่างแก้ไข เยื่อกระดาษจะถูกปั๊มผ่านอ่างป้อนไปยังเตาเผาซินเตอร์

การเผาประจุอะลูมิเนียม

จุดประสงค์ของกระบวนการนี้คือเพื่อจับอะลูมิเนียมออกไซด์และออกไซด์ของโลหะอัลคาไลของประจุให้สมบูรณ์ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ให้เป็นอัลคาไลน์อะลูมิเนต และสารประกอบซิลิกอนเข้าไปในไดแคลเซียมซิลิเกต นอกจากสารประกอบเหล่านี้แล้ว โซเดียมเฟอร์ไรต์และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ยังเกิดขึ้นในระหว่างการเผาผนึกอีกด้วย การก่อตัวของสารประกอบเหล่านี้ทั้งหมดเป็นไปได้ในระหว่างการเผาประจุที่อุณหภูมิสูง อุณหภูมิการเผาผนึกถูกกำหนดโดยแร่วิทยาและ สารประกอบเคมีวัสดุที่รวมอยู่ในประจุ และประจุอะลูมิเนียมจะมีอุณหภูมิประมาณ 1150-1250°C

ในระหว่างกระบวนการเผาผนึก การสูญเสียน้ำของประจุเปียก การให้ความร้อนแก่วัสดุ การแยกตัวของหินปูน การก่อตัวของซินเตอร์ และการระบายความร้อนของซินเตอร์จะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง

สำหรับการเผาแร่อะลูมิเนียมจะใช้เตาเผาแบบหมุนแบบดรัมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3-5 ม. และความยาว 50-100

ถ่านหิน น้ำมันเตา และก๊าซถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเตาเผาซินเตอร์ การระบายความร้อนของซินเตอร์ตั้งแต่ 1,000-1100 ถึง 100°C จะดำเนินการในถังทำความเย็นแบบถังหมุนหรือเกรน

หลังจากการบด เค้กจะถูกส่งไปชะล้าง และก๊าซที่ออกจากเตาเผาซินเทอร์จะถูกทำความสะอาดจากฝุ่นในระบบห้องฝุ่นตามลำดับ ไซโคลน และเครื่องตกตะกอนไฟฟ้า ฝุ่นที่เก็บรวบรวมจะถูกส่งกลับไปยังเตาเผา และหลังจากการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม ก๊าซบางส่วนจะถูกส่งไปเพื่อทำให้เป็นคาร์บอน (หากมีกระบวนการดังกล่าว)

การศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางเคมีกายภาพในระหว่างการเผาผนึกประจุต่างๆ มีความซับซ้อนจากการมีอยู่ จำนวนมากออกไซด์ที่ทำปฏิกิริยา อิสระหรือถูกผูกมัด มีอย่างน้อยห้าคนและมักจะมากกว่านั้น

ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง นา 2 บจก 3 และ อัล 2 โอ 3 เมื่อถูกความร้อน

ปฏิกิริยาระหว่างออกไซด์เหล่านี้เป็นหนึ่งในสิ่งที่สำคัญที่สุดในประจุบอกไซต์เนื่องจากผลของปฏิกิริยานี้จึงได้โซเดียมอะลูมิเนตที่ละลายน้ำได้

ปฏิกิริยาระหว่างอะลูมิเนียมออกไซด์กับโซดาจะเสร็จสมบูรณ์ด้วยการก่อตัวของโซเดียมเมตาลูมิเนต - นา 2 CO 3 ∙อัล 2 O 3 (NaAlO 2)

ปฏิกิริยาระหว่างโซดากับอะลูมิเนียมออกไซด์เกิดขึ้นตามปฏิกิริยา:

ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Na 2 CO 3 และ Fe 2 O 3

การก่อตัวของโซเดียมเฟอร์ไรต์ในการผลิตอลูมินาโดยการเผาผนึกมีบทบาทสำคัญ เมื่อชะล้างเค้กโซเดียมเฟอร์ไรต์จะสลายตัวเนื่องจากการไฮโดรไลซิสด้วยการปล่อยด่างกัดกร่อนซึ่งจำเป็นต่อการเพิ่มความต้านทานของสารละลายอะลูมิเนต โซเดียมเฟอร์ไรต์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยา: เช่นเดียวกับโซเดียมอะลูมิเนต

ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง แคลเซียมคาร์บอเนต 3 และ อัล 2 โอ 3

เมื่อทำแห้งที่อุณหภูมิอันเนื่องมาจากปฏิกิริยา จะเกิดแคลเซียมอะลูมิเนตขึ้น ซึ่งมีความสำคัญไม่เพียงแต่ในการผลิตอลูมินาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเซลไลต์ วัสดุทนไฟ และเซรามิกด้วย ดังนั้นจึงมีการศึกษาระบบ CaO – Al 2 O 3 ซ้ำแล้วซ้ำอีกอย่างรอบคอบ จากข้อมูลล่าสุด เมื่อเผาประจุต่างๆ ที่ไม่มีด่าง CaO∙Al 2 O 3 จะก่อตัวขึ้นในการเผาผนึก 12 CaO∙7อัล 2 O 3 ; 5CaO∙3Al 2 O 3 แสดงด้วยสารละลายแคลเซียมอะลูมิเนตที่เป็นของแข็งด้วย SiO 2 และส่วนประกอบอื่นๆ MgO

ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง แคลเซียมคาร์บอเนต 3 และ SiO 2

สารประกอบต่อไปนี้เป็นที่รู้จักในระบบ CaO – SiO 2: 1) แคลเซียมเมตาซิลิเกต (CaO∙SiO 2) ที่มีจุดหลอมเหลว 1540°C เกิดความเสถียรที่อุณหภูมิต่ำกว่า β CaO∙SiO 2 ถึง 1150°C

2) tricalcium silicate 3CaO∙2SiO 2 มีจุดหลอมเหลว 1475°C;

3) แคลเซียมออร์โธซิลิเกต (ไดแคลเซียมซิลิเกต) 2CaO∙SiO2 ละลายที่ 2130°C;

4) ไตรแคลเซียมซิลิเกต 3CaO∙SiO2 ได้มาจากการยิงส่วนผสมของ CaO และ SiO2 เป็นเวลานานที่อุณหภูมิ 1,400 ถึง 1,500°C

ในการผลิตอลูมินาโดยใช้วิธีการเผาผนึก มูลค่าสูงสุดมีแคลเซียมออร์โธซิลิเกต เนื่องจากจะปรากฏขึ้นครั้งแรกเมื่อส่วนผสมของ CaO และ SiO 2 ในสัดส่วนใดๆ ถูกให้ความร้อน เป็นที่ยอมรับกันว่าไม่ว่าอัตราส่วนของ CaO และ SiO 2 ในส่วนผสมเริ่มต้น (ตั้งแต่ 1:1 ถึง 3:1) จะเป็นอย่างไร ไดแคลเซียมซิลิเกตจะเกิดขึ้นที่จุดเริ่มต้นของการเผาผนึกเสมอ

ปฏิสัมพันธ์ แคลเซียมคาร์บอเนต 3 กับ ทีโอ 2 และ เฟ 2 โอ 3

TiO 2 และ CaO เกิดเป็นแคลเซียมเมตาไททาเนต (CaO∙TiO 2) หรือเปอร์เวไซต์ สารประกอบชนิดเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อมีอัลคาไลคาร์บอเนต ดังนั้น เมื่อผลิตอลูมินาโดยใช้วิธีการเผาผนึก ควรเติมหินปูนให้เพียงพอเพื่อที่จะจับไม่เพียงแต่ซิลิกาเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึง TiO 2 ด้วย

ในกรณีนี้ จะไม่เกิดโซเดียมเมตาไททาเนต ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียอัลคาไล เมื่อเผาประจุที่ไม่อิ่มตัวด้วยโซดา เหล็กออกไซด์จะเกิดเป็นแคลเซียมเฟอร์ไรต์ด้วย CaCO 3 ในระบบ CaO–Fe 2 O 3 รู้จักเฟอร์ไรต์สองตัวมานานแล้ว: CaO∙Fe 2 O 3 และ 2CaO∙Fe 2 O 3

สิ่งแรกที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาผนึกคือ 2CaO∙Fe 2 O 3 ดังนั้นหากอัตราส่วนของ CaO ต่อ Fe 2 O 3 ในส่วนผสมคือ 2.0 2CaO∙Fe 2 O 3 จะก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิทั้งหมด

เนื่องจากที่อุณหภูมิต่ำเฟอร์ไรต์จะเกิดขึ้นจากโซดาแทนที่จะเป็นอะลูมิเนตดังนั้นหากมีโซดาไม่เพียงพอที่จะจับอัล 2 O 3 และ Fe 2 O 3 ได้อย่างสมบูรณ์ก็จะใช้เวลาส่วนใหญ่ในการก่อตัวของโซเดียมเฟอร์ไรต์และอลูมินายังคงเป็นอิสระ แต่ ที่ 900 ° C ขึ้นไปผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาประกอบด้วยโซเดียมอะลูมิเนตเป็นส่วนใหญ่ซึ่งเกิดจากการแทนที่ Na 2 O จากเฟอร์ไรต์โดยปฏิกิริยา:

เมื่อความเข้มข้นของโซเดียมเฟอร์ไรต์เพิ่มขึ้น จุดหลอมเหลวของสารละลายของแข็งจะลดลงและพื้นที่ความร้อนของการเผาผนึกจะลดลง

ดังนั้นขึ้นอยู่กับอัตราส่วนโมเลกุลของ Na 2 O: R 2 O 3 ในระบบ Na 2 O – Al 2 O 3 – Fe 2 O 3 ระยะต่อไปนี้สามารถเกิดขึ้นได้และนำเสนอพร้อมกัน:

1) ที่อัตราส่วนโมลของ Na 2 O: R 2 O 3 >1 – สารละลายของแข็งของ Na 2 O·Al 2 O 3 – Na 2 O·Fe 2 O 3 และ Na 2 O และ Na 2 CO 3 อิสระ

2) สำหรับ Na 2 O: R 2 O 3 = 1 – เฉพาะสารละลายที่เป็นของแข็ง Na 2 O·Al 2 O 3 – Na 2 O·Fe 2 O 3;

3) กับ Na 2 O: R 2 O 3<1 образуются два типа твердых растворов: Na 2 O·Al 2 O 3 – Na 2 O·Fe 2 O 3 и β·Al 2 O 3 – β ·Fe 2 O 3 или Na 2 O·11(Al , Fe) 2 O 3 ;

การเพิ่มโซดาลงในประจุที่เกินกว่าหนึ่งโมลต่อโมลของ Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 นั้นไม่ได้ประโยชน์เนื่องจากโซดาส่วนเกินจะก่อตัวเป็นสารประกอบในระหว่างการเผาด้วยแคลเซียมซิลิเกตซึ่งจะสลายตัวช้ามากในน้ำและด่างซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียเพิ่มขึ้น ของด่าง

ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง นา 2 บจก 3 , อัล 2 โอ 3 , เฟ 2 โอ 3 และ SiO 2

ระบบนี้สะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงหลักที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาแร่บอกไซต์ที่มีซิลิคอนต่ำกับโซดา การสกัด Al 2 O 3 และ Na 2 O สูงจากเค้กด้วยระบบดังกล่าวสามารถทำได้เฉพาะกับบอกไซต์ที่มีปริมาณซิลิกาต่ำซึ่งให้ผลกำไรมากกว่าในการประมวลผลโดยใช้วิธีของไบเออร์ แต่บางครั้งก็เป็นประโยชน์ในการประมวลผลแร่บอกไซต์ส่วนเล็ก ๆ โดยการเผาผนึก (รูปแบบคู่ขนานสำหรับการรวมวิธีการโซดาไฟด้วยความร้อน

ประจุอะลูมิเนียมนี้เรียกว่าสององค์ประกอบ (บอกไซต์ + โซดา)

เมื่อพิจารณาเงื่อนไขการเผาผนึกสำหรับส่วนผสมของ Na 2 CO 3 , Al 2 O 3 และ SiO 2 พบว่าวัสดุเผาผนึกประกอบด้วยโซเดียมอะลูมิเนตและอะลูมิโนซิลิเกตเป็นส่วนใหญ่

เมื่อเติม Fe 2 O 3 โซเดียมเฟอร์ไรต์จะปรากฏในตัวเผาผนึกในปริมาณที่กำหนดโดยอัตราส่วนโมลของ Na 2 CO 3 ต่อ Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 หากมีโซดาเพียงพอที่จะจับ Al 2 O 3 และ Fe 2 O 3 ได้อย่างสมบูรณ์ เหล็กออกไซด์ทั้งหมดจะถูกแปลงเป็นโซเดียมเฟอร์ไรต์ โดยจะได้โซดาในเค้กเท่าที่เหลืออยู่จากการจับของ SiO 2 และ Al 2 O 3.

เมื่อเผาผนึกถูกชะล้าง โซเดียมเฟอร์ไรต์จะสลายตัว และปล่อยด่างกัดกร่อนออกมา ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานของสารละลายอะลูมิเนต ดังนั้นจึงมักจะแนะนำโซดาเพื่อผูกอัล 2 O 3 และ Fe 2 O 3 อย่างสมบูรณ์

ดังนั้นการเผาส่วนผสมของ Na 2 CO 3, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 และ SiO 2 จะให้ซินเตอร์ที่ประกอบด้วยอะลูมิเนต, อลูมิโนซิลิเกตและโซเดียมเฟอร์ไรต์ ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ความสัมพันธ์ระหว่างผลผลิตของ Al 2 O 3 (

%) และเปอร์เซ็นต์ของซิลิกา (S) และอลูมินา (a) ในบอกไซต์แสดงโดยสมการต่อไปนี้:

หากองค์ประกอบของประจุแสดงเป็นโมล:

โดยที่ S และ n คือจำนวนโมลของ SiO 2 และ Na 2 O ต่อ 1 โมลของ Al 2 O 3 ในอะลูมิเนียม

การก่อตัวของสารละลายของแข็งระหว่างโซเดียมอะลูมิโนซิลิเกตและโซเดียมเฟอร์ไรต์สามารถอธิบายการสูญเสียอัลคาไลที่เพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณสัมพันธ์ของการก่อตัวของโซเดียมอะลูมิโนซิลิเกตในระหว่างการชะล้างเค้กจากประจุโซโดบอกไซต์

การสกัด Al 2 O 3 และ Na 2 O โดยสมบูรณ์เป็นไปได้เมื่อ c = 2S ในประจุนั่นคือ เมื่อทุกๆ โมลของ SiO 2 มี CaO 2 โมลเข้าไปในประจุ และทุกๆ 1 โมลของ Al 2 O 3 จะมี Na 2 O 1 โมล

ประจุอิ่มตัวจะเป็นประจุหนึ่งเมื่อซิลิกาทั้งหมดจับกันเป็นแคลเซียมซิลิเกตสองตัว และอลูมิเนียมออกไซด์และเหล็กออกไซด์ทั้งหมดจับกันเป็นโซเดียมอะลูมิเนตและเฟอร์ไรต์ ตามลำดับ กล่าวคือ โดยจะรักษาอัตราส่วนฟันกรามไว้ดังต่อไปนี้: CaO:SiO 2 =2.0; นา 2 O:อัล 2 O 3 =1.0; นา 2 O:เฟ 2 O 3 =1.0.

เมื่อเผาแร่ที่มีปริมาณ Fe 2 O 3 และ SiO 2 ในปริมาณปานกลาง ประจุที่อิ่มตัวจะทำให้มั่นใจได้ว่าจะสามารถสกัด Al 2 O 3 และ Na 2 O ได้เกือบทั้งหมดและเรียกว่าปกติ นอกจากนี้ด้วยประจุปกติจะสังเกตเห็นพื้นที่กว้างสำหรับการเผาผนึกซึ่งเอื้อต่อการยิงซึ่งลดความเสี่ยงในการก่อตัวของคราบวงแหวน ด้วยประจุที่อิ่มตัว องค์ประกอบซินเตอร์ที่ง่ายที่สุดจะเกิดขึ้น

ปฏิกิริยาเคมีระหว่างการเผาประจุที่ไม่อิ่มตัวยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอและองค์ประกอบของวัสดุเผานั้นซับซ้อนกว่า ส่วนหนึ่งของอลูมินาในนั้นไม่เพียงพบในองค์ประกอบของโซเดียมอะลูมิเนตเท่านั้น แต่ยังอยู่ในองค์ประกอบของสารประกอบจาก ซึ่ง Al 2 O 3 จะไม่ถูกสกัดระหว่างการชะล้าง ดังนั้นผลผลิตของ Al 2 O 3 จากเค้กที่มีประจุดังกล่าวจึงน้อยกว่าจากเค้กที่อิ่มตัว

ฟิสิกส์- คุณสมบัติทางเคมีข้อมูลจำเพาะ

เค้กซินเทอร์อลูมิเนตมีองค์ประกอบทางเคมีและเฟสที่ซับซ้อน ซึ่งถูกกำหนดโดยการผสมส่วนประกอบเริ่มต้นและโหมดของกระบวนการเผาผนึกเป็นหลัก ส่วนประกอบหลักของเค้กคือ β-2CaO·SiO 2 และอัลคาไลน์อะลูมิเนตขององค์ประกอบ Na 2 O·Al 2 O 3 และ K 2 O·Al 2 O 3 และเมื่อแปรรูปวัตถุดิบที่มีปริมาณธาตุเหล็กสูง - ก็เป็นด่างเช่นกัน เฟอร์ไรต์ขององค์ประกอบ Na 2 O· Fe 2 O 3 . นอกจากนี้ ตัวเผาผนึกอาจมีโซเดียมไททาเนต Na 2 O·TiO 2 ปริมาณเล็กน้อย แคลเซียมอะลูมิเนต เฮเลไนต์อะนอร์ไธต์ - CaO·Hl 2 O·2SiO 2 แคลเซียมเฟอร์ไรต์ และสารประกอบอื่น ๆ เช่น: mNa 2 O · pCaO · nSiO 2 ; mNa 2 O nFe 2 O 3 pSiO 2 .

ด้วยอัตราส่วนที่เลือกอย่างเหมาะสมของส่วนประกอบเริ่มต้นในประจุและโหมดการเผาผนึกที่เหมาะสมที่สุด ซินเตอร์อะลูมิเนตส่วนใหญ่ประกอบด้วยโซเดียมอะลูมิเนต (Na 2 O·Al 2 O 3) และ (β-2CaO·SiO 2) ซึ่งก่อให้เกิดเฟสไอโซโทรปิก อัลคาไลน์อะลูมิเนตซึ่งอยู่ในเฟสไอโซโทรปิก ละลายในน้ำและสารละลายอัลคาไลน์

ปัจจุบันเชื่อกันว่าเฟสหลักมีอยู่ในซินเตอร์ในรูปแบบอิสระ และไดแคลเซียมซิลิเกตกับโซเดียมอะลูมิเนตและโซเดียมอะลูมิเนตกับโซเดียมเฟอร์ไรต์สามารถสร้างสารละลายของแข็งได้บางส่วนซึ่งกันและกัน

คุณสมบัติทางกายภาพของการเผาผนึกส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยองค์ประกอบแกรนูโลเมตริกของประจุและโหมดของการเผาผนึก เช่นเดียวกับโหมดการทำความเย็นของการเผาผนึก

ตามกฎแล้ว เค้กอะลูมิเนตเป็นอนุภาคทรงกลมที่มีรูพรุนซึ่งมีการกระจายเฟสค่อนข้างสม่ำเสมอตลอดปริมาตร มวลรวมและความพรุนของวัสดุเผาผนึกขึ้นอยู่กับระบบอุณหภูมิในการเผาผนึกเป็นอย่างมาก

องค์ประกอบแกรนูเมตริกของเค้กถูกกำหนดโดยเงื่อนไขการผลิตและระดับของการบดก่อนการชะล้าง องค์ประกอบแกรนูโลเมตริก ความพรุนทั้งหมด และความหนาแน่นจะกำหนดมวลรวมของซินเตอร์: เมื่อเพิ่มความพรุนและความหยาบของซินเตอร์ มวลรวมจะลดลง

ลักษณะที่สำคัญที่สุดของการเผาผนึกคือความพรุน เปอร์เซ็นต์ของปริมาตรรูพรุนต่อปริมาตรรวมของเค้กใช้เป็นตัววัดความพรุนรวมของเค้ก สำหรับเค้กอะลูมิเนียม อัตราส่วนนี้มักจะอยู่ที่ 10-20% การชะเค้กจะดำเนินการด้วยน้ำสารละลายอัลคาไลน์หรืออลูมิเนตซึ่งอาจมีโซเดียมคาร์บอเนต ในกรณีนี้การละลายของโซเดียม (โพแทสเซียม) อลูมิเนตเกิดขึ้นการไฮโดรไลซิสของเฟอร์ไรต์และอะลูมิโนเฟอร์ไรต์ผสมโดยการเปลี่ยนไปใช้สารละลายโซดาไฟ (โพแทสเซียม) รวมถึงการสลายตัวของส่วนหนึ่งของไดแคลเซียมซิลิเกตอันเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์กับอัลคาไลหรือโซเดียม คาร์บอเนต.

อันเป็นผลมาจากการละลายของโซเดียมอะลูมิเนตและการเกิดปฏิกิริยา ส่วนประกอบที่มีคุณค่า (อลูมินาและอัลคาไล) จะถูกสกัดลงในสารละลาย

ระดับของการสกัดส่วนประกอบซินเตอร์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย: องค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพของซินเตอร์ โหมดการชะล้าง อุปกรณ์ชะล้าง ฯลฯ

อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยา (3) และ (4) ซิลิกาจะเข้าสู่สารละลายและเกิดแคลเซียมไฮดรอกไซด์และแคลเซียมคาร์บอเนต สารประกอบเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับโซเดียมอะลูมิเนต ทำให้เกิดโซเดียมและแคลเซียมไฮโดรลูมิโนซิลิเกต (GaCH) ที่ละลายน้ำได้ไม่ดี และแคลเซียม (ไฮโดรการ์เน็ต) ซึ่งเป็นสาเหตุของการสูญเสียอลูมินาและด่าง (การสูญเสียอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทุติยภูมิ):

ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการชะล้างไฮโดรการ์เน็ตจะเกิดขึ้นซึ่งจำนวน SiO 2 โมลต่อโมลของ Al 2 O 3 อยู่ในช่วง 0.1 ถึง 1

เป็นที่ยอมรับกันว่าส่วนแบ่งหลักของการสูญเสียอลูมินาในระหว่างการชะล้างเค้กที่บดหยาบนั้นสัมพันธ์กับการก่อตัวของไฮโดรการ์เน็ต

เมื่อชะล้างเค้กที่บดละเอียดพร้อมกับการก่อตัวของไฮโดรการ์เน็ตที่เด่นชัด การก่อตัวของ HASN จะเกิดขึ้น การก่อตัวของ HASN ในกรณีนี้เกิดขึ้นได้จากการเพิ่มความอิ่มตัวของสารละลายด้วยซิลิกาในระดับสูง ซึ่งเกิดจากการสลายตัวของ β–CaO·SiO 2 ที่ความเข้มข้นสูงของโซเดียมคาร์บอเนต อลูมินาและอัลคาไลจะสูญเสียไปเป็นส่วนใหญ่ในองค์ประกอบของ GASN ตามปฏิกิริยา (4)

ซิลิกาที่ถูกปล่อยออกมาจากปฏิกิริยานี้ ซึ่งทำปฏิกิริยากับสารละลายอะลูมิเนตจะเกิดเป็น HASN เมื่อความเข้มข้นของโซเดียมคาร์บอเนตลดลง จะทำให้เกิดสภาวะที่เอื้ออำนวยต่อการก่อตัวของไฮโดรการ์เนต

โซเดียมไททาเนตในสารละลายอัลคาไลน์จะถูกทำให้ไฮเดรตเพื่อสร้างไททาเนตที่เป็นน้ำ Na 2 O·TiO 2 ·xH 2 O ซึ่งจากนั้นจะถูกไฮโดรไลซ์บางส่วนให้กลายเป็น TiO 2 ·xH 2 O และ NaOH

แคลเซียมอะลูมิเนตทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลน์เพื่อสร้างแคลเซียมอะลูมิเนตไตรแคลเซียมเฮกซาไฮเดรตที่ไม่ละลายน้ำและโซเดียมอะลูมิเนต สำหรับโมโนแคลเซียมอะลูมิเนต ปฏิกิริยานี้มีรูปแบบ:

แคลเซียมเฟอร์ไรต์จะถูกสลายบางส่วนด้วยสารละลายอะลูมิเนตตามปฏิกิริยา:

เมื่อมีโซเดียมคาร์บอเนตในปริมาณมาก แคลเซียมอะลูมิเนตจะสลายตัวตามปฏิกิริยา:

2. การดำเนินการของการผลิตอลูมินาดำเนินการตาม "กฎความปลอดภัยทั่วไปสำหรับองค์กรและองค์กรของอุตสาหกรรมโลหการ" ซึ่งได้รับอนุมัติจากรัฐเหมืองแร่และการควบคุมทางเทคนิคของสหภาพโซเวียตตกลงกับกระทรวงโลหะวิทยาของสหภาพโซเวียต และคณะกรรมการกลางของสหภาพแรงงานคนงานในอุตสาหกรรมโลหการ และ “กฎความปลอดภัยสำหรับการผลิตอลูมินา”

ตามกฎแล้ว ฝ่ายบริหารการประชุมเชิงปฏิบัติการจะพัฒนาคำแนะนำด้านความปลอดภัยสำหรับวิชาชีพ

3. งานเกี่ยวกับอุปกรณ์ภายใต้การตรวจสอบของ Gosgortekhnadzor นั้นดำเนินการตาม "กฎสำหรับการออกแบบและการทำงานที่ปลอดภัยของภาชนะรับความดัน" การควบคุมการปฏิบัติงานดำเนินการโดยหน่วยงานกำกับดูแลของรัฐในพื้นที่ (การตรวจสอบหม้อไอน้ำ, การตรวจสอบก๊าซ, Energonadzor) ผู้อำนวยการด้านเทคนิคของ BAZ ซึ่งเป็นสาขาของ OJSC SUAL อนุมัติคำแนะนำสำหรับการดำเนินงานของสิ่งอำนวยความสะดวกภายใต้การกำกับดูแลของรัฐ คำแนะนำจะมาพร้อมกับไดอะแกรมและโหมดการทำงานของอุปกรณ์ที่พัฒนาโดยฝ่ายบริหารของเวิร์คช็อป

4. บุคคลที่มีอายุครบ 18 ปี ผ่านการตรวจสุขภาพ ผ่านเกณฑ์ทางเทคนิคขั้นต่ำตามความเชี่ยวชาญเฉพาะทาง ได้สำเร็จการฝึกอบรมด้านความปลอดภัย 10 วัน และเชี่ยวชาญหลักปฏิบัติในการทำงานอย่างปลอดภัย จะได้รับอนุญาตให้ทำงานในโรงงานได้ บุคคลที่ให้บริการสิ่งอำนวยความสะดวกที่ควบคุมโดยการตรวจสอบของ Gosgortekhnadzor จะผ่านหลักสูตรการฝึกอบรมและการทดสอบความรู้ตามข้อกำหนดของกฎความปลอดภัย

ลักษณะของสารที่เป็นอันตราย (เป็นพิษ) ที่ใช้หรือเกิดขึ้นในการผลิต

อะลูมิเนียมเมื่อสูดดมฝุ่นอะลูมิเนียมเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดโรคปอดเรื้อรังในปอดเรื้อรัง - โรคปอดบวมได้ สำหรับฝุ่นอะลูมิเนียม ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตคือ 6 มก./ลบ.ม. ของอากาศ

ข้อมูลจำเพาะเมื่อสูดดมฝุ่นผง ระบบทางเดินหายใจจะได้รับผลกระทบ การเปลี่ยนแปลงของเส้นโลหิตตีบในปอดเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก และอาจมีโรคผิวหนัง เช่น กลากและผิวหนังอักเสบได้

สำหรับฝุ่นละออง ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตคือ 2.0 มก./ลบ.ม.

โซดาไฟ(โซเดียมไฮดรอกไซด์). หากสัมผัสกับผิวหนังจะทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรงและทำให้เกิดบาดแผลลึกและยาวนาน เมื่อได้รับสารเป็นเวลานานอาจเกิดโรคผิวหนังเรื้อรังได้ - กลาก, ผิวหนังอักเสบ

ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของละอองลอยอัลคาไลน์ในอากาศของสถานที่ทำงาน (ในรูปของ NaOH) คือ 0.5 มก./ลบ.ม.

โซดาแอช(นา 2 CO 3) เมื่อทำงานกับโซดาอาจเกิดเยื่อบุตาอักเสบการระคายเคืองของเยื่อเมือกและโรคทางเดินหายใจ ฝุ่นโซดาอาจทำให้เส้นผมเสียหายได้ เมื่อทำงานกับสารละลายโซดาเป็นเวลานานอาจเกิดกลากและโรคผิวหนังได้

หินปูน (CaCO3) มะนาว การสูดดมฝุ่นอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อเยื่อเมือกของระบบทางเดินหายใจส่วนบน; หลอดลมอักเสบเรื้อรังและการเปลี่ยนแปลงของเส้นโลหิตตีบในปอดเป็นไปได้ ผลกระทบของฝุ่นบนผิวหนังทำให้เกิดโรคเรื้อรังหากเข้าตาอาจทำให้เกิดอาการบวมน้ำและเยื่อบุตาอักเสบได้ นมมะนาวร้อนทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรง

ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของฝุ่นปูนขาวในอากาศของโรงงานอุตสาหกรรมคือ 6 มก./ลบ.ม.

MPC ของฝุ่นปูนขาวคือ 3 มก./ลบ.ม. (ในรูปของความเป็นด่างทั้งหมด)

อลูมินา.การสัมผัสกับฝุ่นอลูมินาเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดความเสียหายเรื้อรังต่อระบบทางเดินหายใจส่วนบนและปอดได้

MPC ของฝุ่นอลูมินาคือ 6 มก./ลบ.ม. 3 อากาศ

กรดซัลฟูริก(ฮ 2 ส0 4) ทำให้ผิวหนังไหม้ที่ความเข้มข้นใดๆ ไอระเหยส่งผลต่อระบบทางเดินหายใจ ดวงตา และฟัน

MPC ของกรดซัลฟิวริก - 1 มก./ลบ.ม.

ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO3) -10 มก./ลบ.ม.

น้ำมันเตา.ควันพิษ. การสัมผัสกับละอองลอยทางการหายใจทำให้เกิดอาการปวดศีรษะ ความผิดปกติของระบบประสาท และการก่อตัวของเนื้องอกที่เป็นเนื้อร้าย ที่ความเข้มข้น 300 มก./ม.2 จะเกิดการระคายเคืองของเยื่อเมือกในลำคอและดวงตา

ก๊าซธรรมชาติ. ที่ความเข้มข้นสูงจะมีฤทธิ์เป็นยาเสพติด การระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและอากาศมีความสำคัญเป็นอันดับแรก ขีดจำกัดการระเบิดอยู่ที่ 2.5 ถึง 15.8% (ปริมาตร)

ไนโตรเจนภายใต้ความกดดันจะมีฤทธิ์เป็นสารเสพติดที่ความดันบรรยากาศจะลดความดันส่วนออกซิเจนในห้องซึ่งทำให้หายใจไม่ออก

คาร์บอนมอนอกไซด์(CO) เป็นก๊าซที่มีพิษสูง ไม่มีกลิ่น และรสจืด ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์

MPC ของคาร์บอนมอนอกไซด์ - 20 มก./ลบ.ม. 3

คาร์บอนไดออกไซด์(CO 2) เป็นก๊าซพิษเล็กน้อย ระคายเคืองต่อเยื่อเมือกของตา ปาก และจมูก เมื่อเนื้อหามีมากกว่า 6% จะเป็นพิษ

6. มาตรการป้องกันและการป้องกัน (รายละเอียดในคำแนะนำด้านความปลอดภัยในพื้นที่)

อุปกรณ์ของพื้นที่ร้านค้าอลูมินาสอดคล้องกับธรรมชาติของการผลิต กระบวนการทางเทคโนโลยี และรับประกันสภาพการทำงานที่ปลอดภัยและไม่เป็นอันตรายสำหรับพนักงาน ตลอดจนความง่ายในการบำรุงรักษาและการซ่อมแซม

สถานที่ทำงานที่ไม่สามารถปิดผนึกได้อย่างสมบูรณ์และในกรณีที่สารที่เป็นอันตรายอาจปล่อยออกมาจะมีการติดตั้งระบบดูดเฉพาะที่ สถานที่ทำงานที่มีการปล่อยความร้อนอย่างมีนัยสำคัญจะมีการติดตั้งระบบระบายอากาศและไอเสีย

สำหรับการป้องกันส่วนบุคคลจากอันตรายทางอุตสาหกรรม พนักงานในโรงงานจะได้รับเสื้อผ้าพิเศษ รองเท้าพิเศษ และอุปกรณ์ส่วนบุคคล (แว่นตา เครื่องช่วยหายใจ ถุงมือ หมวกกันน็อค หน้ากากป้องกันแก๊สพิษ ฯลฯ) ตามมาตรฐานที่กำหนด

พนักงานที่ไม่มีชุดป้องกันที่เหมาะสมและอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลจะไม่ได้รับอนุญาตให้ทำงาน

เทคโนโลยีกระบวนการผลิตอลูมินา

7. รายการข้อมูลอ้างอิงที่ใช้

1. การผลิตอลูมินา ไลเนอร์ อับราม อิลิช; เอเรมิน นิโคไล อิวาโนวิช; ไลเนอร์ ยูริ อับราโมวิช; เพฟเนอร์ อิลยา ซาคาโรวิช

2. การผลิตอลูมินา เลเยอร์เอ.ไอ.

3. รากฐานทางเคมีกายภาพของการแปรรูปวัตถุดิบอลูมิเนียมที่ซับซ้อน (วิธีอัลคาไลน์) Abramov V.Ya.; Stelmakova G.D.; Nikolaev I.V.

4. การผลิตอลูมินา อีวานอฟ เอ.ไอ. นิโคเลฟ

5. อลูมินาในการผลิตอะลูมิเนียมโดยอิเล็กโทรไลซิส อิซาเอวา แอล.เอ.; โปลยาคอฟ พี.วี. ครัสโนตูรินสค์

6. กระบวนการและอุปกรณ์สำหรับการผลิตอลูมินา เอเรมิน เอ็น.ไอ.; นำเฉิน เอ.เอ็น.; คาซาคอฟ วี.จี.

7. การวิเคราะห์เชิงแสงของคริสตัลในการผลิตอะลูมิเนียม คิมปานีตส์ M.F.

8. การผลิตอลูมินาจากอะลูมิเนียม ทรอยสกี้ ไอ.เอ.

10. การสลายตัวของสารละลายอะลูมิเนต โรมานอฟ แอล.จี.

11. การคำนวณทางเทคโนโลยีในการผลิตอลูมินา Samaryanova L.B.; เลเยอร์เอ.ไอ.

เทคโนโลยีการผลิตอะลูมิเนียมประกอบด้วยสองขั้นตอน ขั้นตอนแรกคือการผลิตอลูมินา และขั้นตอนที่สองคือการผลิตอะลูมิเนียมด้วยไฟฟ้าจากอลูมินา ในต่างประเทศ อลูมินาเกือบทั้งหมดได้มาจากแร่บอกไซต์โดยวิธีของไบเออร์เป็นหลัก (K.I. ไบเออร์เป็นวิศวกรชาวออสเตรียที่ทำงานในรัสเซีย) ที่โรงงานในประเทศ อลูมินาได้มาจากแร่อะลูมิเนียมโดยวิธีของไบเออร์ และจากแร่บอกไซต์และเนฟิลีนโดยการเผา ทั้งสองวิธีนี้เกี่ยวข้องกับวิธีอัลคาไลน์สำหรับแยกอลูมินาออกจากแร่ วิธีการของไบเออร์มีความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจที่จะใช้สำหรับการประมวลผลแร่บอกไซต์ที่มีปริมาณ SiO 2 ต่ำ (ด้วยโมดูลซิลิคอน Al 2 O 3 /SiO 2 มากกว่า 5-7) เนื่องจากปริมาณ SiO 2 เพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ อัล 2 O 3 และอัลคาไลที่ใช้ในกระบวนการสูญหายไป สำหรับการก่อตัวของสารประกอบเคมี นา 2 O อัล 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O

สำหรับการประมวลผลแร่บอกไซต์ที่มีโมดูลัสซิลิคอนน้อยกว่า 5-7 วิธีการเผาผนึกจะประหยัดกว่า เนื่องจากปริมาณแร่บอกไซต์ที่อุดมไปด้วยอลูมินาลดลงและการมีส่วนร่วมของแร่บอกไซต์ที่ด้อยกว่าในการผลิต ส่วนแบ่งของวิธีไบเออร์ในการผลิตอลูมินาจึงลดลง และส่วนแบ่งของวิธีการเผาผนึกก็เพิ่มขึ้น

วิธีการของไบเออร์

วิธีของไบเออร์ - วิธีการแยกอลูมินาจากอะลูมิเนียม - ขึ้นอยู่กับการชะล้างโดยมีวัตถุประสงค์คือการละลายอะลูมิเนียมออกไซด์ Al 2 O 3 ที่มีอยู่ในแร่บอกไซต์ เพื่อหลีกเลี่ยงการถ่ายโอนส่วนประกอบที่เหลือของอะลูมิเนียม (SiO 2, Fe 2 O 3 ฯลฯ) ลงในสารละลาย วิธีการนี้ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาเคมีที่ผันกลับได้:

อัล 2 O 3 n H 2 O + 2NaOH = นา 2 O อัล 2 O 3 + (n + 1)H 2 O

เมื่อปฏิกิริยาดำเนินไปทางขวา อลูมินาในรูปของโซเดียมอะลูมิเนตจะเข้าสู่สารละลาย และเมื่อปฏิกิริยาไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม Al 2 O 3 ที่เกิดไฮเดรตจะตกตะกอน แผนภาพอย่างง่ายของการผลิตอลูมินาโดยใช้วิธีของไบเออร์แสดงไว้ในรูปที่ 1 244. การทำงานพื้นฐานของวิธีนี้มีอธิบายไว้ด้านล่าง

1. การเตรียมอะลูมิเนียมสำหรับการชะล้าง. แร่อะลูมิเนียมถูกบดและบดเป็นเศษส่วนขนาด 0.05-0.15 มม. ในตัวกลางของสารละลายอัลคาไลที่เติมและสารละลายอัลคาไลหมุนเวียน NaOH เติมมะนาวเล็กน้อยซึ่งเปิดใช้งานการชะล้าง

2. การชะล้าง. เยื่อกระดาษที่ได้จากการบดจะถูกส่งไปชะล้าง เพื่อให้ปฏิกิริยาข้างต้นเกิดขึ้นทางด้านขวาอย่างสมบูรณ์ (การก่อตัวของโซเดียมอะลูมิเนต) สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง แรงดันสูง (~ 3 MPa) การให้ความร้อนแก่เยื่อกระดาษถึง 100-240 ° C (ขึ้นอยู่กับประเภทของแร่บอกไซต์) และระยะยาว ต้องใช้ระยะเวลาในการกวน (ประมาณ 2 ชั่วโมง) เงื่อนไขดังกล่าวมีระบุไว้ในหม้อนึ่งความดัน - เรือที่ทำงานภายใต้ความกดดัน หม้อนึ่งความดันที่ใช้คือ (รูปที่ 245) ภาชนะเหล็กทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.6-2.5 และสูง 13.5-17.5 ม. ความดันในหม้อนึ่งความดันคือ 2.5-3.3 MPa เยื่อกระดาษจะถูกป้อนจากด้านบนจากด้านล่างผ่าน ท่อ 2 พร้อมเครื่องตีฟอง 3 - ไอน้ำที่ให้ความร้อนและผสมกัน เยื่อกระดาษถูกบีบออกจากหม้อนึ่งความดันผ่านท่อ 1

โดยปกติเยื่อกระดาษจะถูกส่งผ่านแบตเตอรี่ที่มีหม้อนึ่งความดัน 6-10 เครื่องที่ติดตั้งเป็นชุด โดยที่อลูมินาจะบรรจุอยู่ในเยื่อกระดาษประมาณ ~ 2 ชั่วโมงในรูปของ Al 2 O 3 H 2 O, Al 2 O 3 3 H 2 O และ Al 2 O 3 ทำปฏิกิริยากับอัลคาไล (ปฏิกิริยาที่ให้ไว้ข้างต้น) กลายเป็น Na 2 O Al 2 O 3 เยื่อกระดาษจะถูกป้อนเข้าไปในหม้อนึ่งความดันเครื่องแรกโดยปั๊ม โดยอุ่นไว้ที่ ~ 150 °C จากหม้อนึ่งความดันครั้งสุดท้าย เยื่อกระดาษจะเข้าสู่หม้อนึ่งฆ่าเชื้อด้วยเครื่องระเหย 2 เครื่อง ซึ่งความดันจะลดลงเหลือความดันบรรยากาศ ผลิตภัณฑ์นี้เป็นเยื่อกระดาษหม้อนึ่งความดันที่ประกอบด้วยสารละลายอะลูมิเนต (ประกอบด้วย Na 2 O Al 2 O 3) และตะกอน (ตะกอนที่สิ่งเจือปนจากอะลูมิเนียมที่เหลือตกอยู่)

3. การแยกสารละลายอะลูมิเนตและตะกอนหลังจากเจือจางเยื่อกระดาษด้วยน้ำแล้วจะผลิตในสารทำให้ข้น (ผู้ตั้งถิ่นฐาน) - ภาชนะที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 15-50 ม. ที่ด้านล่างของกากตะกอนที่ตกตะกอนและสารละลายอะลูมิเนตที่ตกตะกอนจะถูกระบายผ่านด้านบน มันจะถูกส่งผ่านตัวกรองเพิ่มเติมและส่งไปยังการดำเนินการถัดไป - การสลายตัว โคลนสีแดงที่เกิดขึ้น (มีสีด้วยอนุภาค Fe 2 O 3) ไปที่กองขยะโคลนประกอบด้วย%: Al 2 O 3 12-18, SiO 2 6-11, Fe 2 O 3 44-50, CaO 8 -13.

4. การสลายตัวของสารละลายอะลูมิเนตเรียกอีกอย่างว่าการสลายตัวหรือการบิดดำเนินการโดยมีจุดประสงค์ในการถ่ายโอนอลูมิเนียมจาก "สารละลายไปเป็นตะกอนในรูปแบบของอัล 2 O 3 3H 2 O ซึ่งรับรองว่าปฏิกิริยาการชะล้างข้างต้นจะไหลไปทางซ้ายไปทางซ้าย การก่อตัวของ Al 2 O 3 3H 2 O เพื่อให้ปฏิกิริยาที่ระบุไปทางซ้ายมีความจำเป็นต้องลดความดัน (สู่ชั้นบรรยากาศ) เจือจางและทำให้สารละลายเย็นลงแนะนำเมล็ด (ผลึกอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ขนาดเล็ก) และ เยื่อกระดาษเข้าไปเพื่อให้ได้ผลึก Al 2 O 3 3H 2 O ที่มีขนาดใหญ่เพียงพอแล้วคนให้เข้ากันเป็นเวลา 50-90 ชั่วโมง

กระบวนการนี้ดำเนินการในชุดเครื่องย่อยสลายที่ติดตั้งเป็นชุดและเชื่อมต่อกันด้วยกาลักน้ำบายพาส ซึ่งเยื่อกระดาษ (สารละลายอะลูมิเนตที่มีผลึกอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ตกตะกอน) จะผ่านไปอย่างต่อเนื่อง ในซีรีส์ จะมีการติดตั้งตัวย่อยสลาย 10-11 ตัวที่มีการผสมเชิงกล หรือตัวย่อยสลาย 16-28 ตัวที่มีการผสมอากาศของเยื่อกระดาษ ประการแรกคือถังที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 8 ม. ซึ่งการผสมจะดำเนินการโดยการหมุนลาก (คราด) รอบแกนตั้ง เครื่องย่อยสลายประเภทที่สองที่ใช้เป็นหลักในปัจจุบันคือถังทรงกระบอกสูง 25-35 ม. และมีปริมาตรสูงถึง 3,000 ลบ.ม. อากาศอัดถูกส่งมาจากด้านล่างโดยผสมเยื่อกระดาษ

5. การแยกผลึกอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ออกจากสารละลาย และจำแนกผลึกตามขนาด. หลังจากการสลายตัว เยื่อกระดาษจะเข้าสู่สารเพิ่มความข้น โดยที่ไฮดรอกไซด์จะถูกแยกออกจากสารละลาย ไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้นในไฮโดรเซพาเรเตอร์จะถูกแบ่งออกเป็นเศษส่วนที่มีขนาดอนุภาค 40-100 ไมครอนและเศษส่วนละเอียด (ขนาด< 40 мкм), которую используют в качестве затравки при декомпозиции. Крупную фракцию промывают, фильтруют и направляют на кальцинацию.

6. การเผาหรือการคายน้ำของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ดำเนินการในเตาเผาแบบหมุนแบบท่อที่มีเส้น Chamotte ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.5-5 และความยาว 35-110 ม. ให้ความร้อนด้วยก๊าซธรรมชาติหรือน้ำมันเชื้อเพลิง ไฮดรอกไซด์จะค่อยๆ เคลื่อนที่ไปตามถังหมุนที่กำลังหมุนไปสู่การไหลของก๊าซร้อน อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นจาก 200-300 °C ที่จุดบรรจุเป็น ~ 1200 °C ใกล้กับหัวเผาที่ปลายท่อระบายของถัง เมื่อไฮดรอกไซด์ถูกให้ความร้อน ปฏิกิริยาต่อไปนี้จะเกิดขึ้น: Al 2 O 3 3H 2 O = Al 2 O 3 + 3H 2 O สิ้นสุดที่ 900 °C สินค้าเป็นอลูมินา อัล 2 โอ 3 (ชนิดผง) สีขาว).

การนำอลูมินากลับมาใช้ใหม่โดยใช้วิธีของไบเออร์ที่อธิบายไว้คือประมาณ 87% การผลิตอลูมินา 1 ตันต้องใช้แร่บอกไซต์ 2.0-2.5 ตัน NaOH 70-90 กิโลกรัม มะนาวประมาณ 120 กิโลกรัม ไอน้ำ 7-9 ตัน น้ำมันเชื้อเพลิง 160-180 กิโลกรัม (ในแง่ของปริมาณเชื้อเพลิงที่เทียบเท่า) และ ไฟฟ้าประมาณ 280 กิโลวัตต์ชั่วโมง

วิธีการเผาผนึก

วิธีการนี้ใช้ในการผลิตอลูมินาจากบอกไซต์ที่มีซิลิคอนสูง (> 6-8% SiO 2) โดยมีโมดูลัสซิลิกอนน้อยกว่า 5-7 และจากแร่เนฟีลีน วิธีนี้ยังเหมาะสำหรับการแปรรูปวัตถุดิบอลูมิเนียมอีกด้วย

สาระสำคัญของวิธีนี้คือการได้อะลูมิเนตที่เป็นของแข็งโดยการเผาที่อุณหภูมิสูง (~ 1300 °C) แล้วจึงชะล้างตัวเผาที่เกิดขึ้นในภายหลัง

การผลิตอลูมินาจากบอกไซต์

ขั้นตอนหลักของกระบวนการนี้มีดังนี้

การเตรียมการสำหรับการเผาผนึก. หลังจากการบดแร่อะลูมิเนียมและหินปูนจะถูกบดในโรงสีในสารละลายโซดาหมุนเวียนโดยเติมโซดาสด Na 2 CO 3 เพื่อให้ได้เยื่อกระดาษที่มีความชื้น 40%

การเผาผนึกดำเนินการในเตาเผาแบบหมุนแบบท่ออุ่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุด 5 และความยาวสูงสุด 185 ม. อุณหภูมิในเตาเผาเพิ่มขึ้นจาก 200-300 ° C ที่จุดจ่ายเยื่อกระดาษเป็น ~ 1300 ° C ที่ทางออก สิ้นสุดที่เตา เมื่อถูกความร้อน อลูมิเนียมออกไซด์จะกลายเป็นโซเดียมอะลูมิเนตที่ละลายน้ำได้:

อัล 2 O 3 + นา 2 CO 3 = นา 2 O อัล 2 O 3 + CO

และซิลิกาจับตัวเป็นซิลิเกตที่ละลายได้ไม่ดี: SiO 2 + 2CaO = 2CaO Si02 แร่อะลูมิเนียม Fe 2 O 3 ก็ทำปฏิกิริยากับโซดาเช่นกัน ทำให้เกิด NaaO Fe203 เหล่านี้ สารประกอบเคมีถูกเผาขึ้นรูปเป็นชิ้นที่ละลายบางส่วน - เผา

หลังจากเตาหลอมเค้กจะถูกทำให้เย็นในตู้เย็นบดให้มีขนาดอนุภาค 6-8 มม. แล้วส่งไปชะล้าง

การชะล้างดำเนินการด้วยน้ำร้อนโดยใช้วิธีการไหลในอุปกรณ์ที่มีการออกแบบหลากหลาย: ตัวกระจาย (ภาชนะทรงกระบอกที่บรรจุเค้กและขนถ่ายเป็นบางส่วน) ในเครื่องลิซิวิเอเตอร์แบบสายพานลำเลียง ฯลฯ ขั้นสูงที่สุดคือเครื่องลิซิวิเอเตอร์แบบท่อต่อเนื่อง (รูปที่ 246) . เค้กที่บรรจุผ่านฮอปเปอร์ 1 ลงในภาชนะที่มีความสูง 26 ม. ต้องขอบคุณการขนถ่ายอย่างต่อเนื่องโดยเซกเตอร์ขนถ่าย 2 จึงเลื่อนลงมาและล้างด้วยน้ำไหลสวนทาง โซเดียมอะลูมิเนตละลายในน้ำ น้ำยังสลายโซเดียมเฟอร์ไรต์ Na 2 O Fe 2 O 3 และ Fe 2 O 3 ตกตะกอน ผลิตภัณฑ์ชะล้าง ได้แก่ สารละลายอะลูมิเนตและโคลนแดงที่มี Fe 2 O 3, Al 2 O 3, SiO 2, CaO ซิลิกาเล็กน้อยจะผ่านเข้าไปในสารละลายอะลูมิเนตในรูปของไฮโดรซิลิเกต ดังนั้นสารละลายจึงถูกกำจัดซิลิกอน

การขจัดซิลิคอนสารละลายอะลูมิเนตดำเนินการในแบตเตอรี่หม้อนึ่งความดันเป็นเวลานาน (~ 2.5 ชั่วโมง) ที่อุณหภูมิ 150-170 ° C ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ผลึกของสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำ Na 2 O Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O เติบโตขึ้น (บางครั้งมีการเติมมะนาวลงในสารละลาย ซึ่งในกรณีนี้ CaO Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O ผลึกจะเกิดขึ้น) . เยื่อกระดาษที่ประกอบด้วยสารละลายอะลูมิเนตและตะกอน - ตะกอนสีขาว - ออกมาจากหม้อนึ่งความดัน ต่อไป สารละลายจะถูกแยกออกจากโคลนสีขาวโดยการทำให้ข้นและกรอง กากตะกอนสีขาวจะเข้าสู่ประจุสำหรับการเผาผนึก และส่งสารละลายไปเพื่อทำให้เป็นคาร์บอน

คาร์บอเนตดำเนินการโดยมีจุดประสงค์เพื่อแยกอลูมิเนียมออกเป็นตะกอน Al 2 O 3 3H 2 O (คาร์บอไนเซชันแทนที่การสลายตัวในวิธีไบเออร์) การทำให้เป็นคาร์บอนจะดำเนินการในภาชนะทรงกระบอกหรือทรงกระบอกที่มีปริมาตรสูงถึง 800 ลบ.ม. โดยการส่งก๊าซไอเสียของเตาเผาซินเทอร์ที่มี 10-14% CO 2 ผ่านสารละลาย ก๊าซกวนสารละลายและ CO 2 สลายตัวโซเดียมอะลูมิเนต: Na 2 O Al 2 O 3 + CO 2 + 3H 2 O = Al 2 O 3 3H 2 O + Na 2 CO 3 และอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ตกตะกอน

ถัดไปการดำเนินการทางเทคโนโลยีแบบเดียวกันนั้นดำเนินการเช่นเดียวกับวิธีของไบเออร์: การแยก Al 2 O 3 3H 2 O ออกจากสารละลายและการเผา - การคายน้ำของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์โดยการเผาในเตาเผาแบบท่อเพื่อผลิตอลูมินา Al 2 O 3

ปริมาณการใช้วัสดุโดยประมาณเพื่อผลิตอลูมินา 1 ตัน t: บอกไซต์ 3.2-3.6; หินปูน 1.35; มะนาว 0.025; โซดาแอช 0.19; เชื้อเพลิงมาตรฐาน 1.1-1.2; ไฟฟ้า ~ 800 กิโลวัตต์ตัน

การเตรียมอลูมินาจากเนฟีลีน

หลังจากการบด เนฟิลีนเข้มข้นหรือแร่และหินปูนจะถูกบดในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำเพื่อให้ได้เยื่อกระดาษสำหรับการเผา เนื่องจากมีอัลคาไลอยู่ในเนฟิลีน จึงไม่จำเป็นต้องเติมโซดาลงในส่วนผสม

การเผาผนึกผลิตในเตาเผาแบบหมุนแบบท่ออุ่นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3-5 และความยาวสูงสุด 190 ม. เยื่อกระดาษจะถูกเทลงในเตาเผาจากด้านทางออกของก๊าซ ซึ่งมีอุณหภูมิ 200-300 °C และที่ปลายทางออกจะสูงถึง 1300 °C ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อน nepheline จะมีปฏิกิริยากับหินปูน:

(นา, เค) 2 O อัล 2 O 3 2SiO 2 + 4CaCO 3 = (นา, K) 2 O อัล 2 O 3 + 2(2CaO SiO 2) + 4CO 2

จากปฏิกิริยานี้ Na 2 O และ K 2 O ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเนฟีลีน ช่วยให้มั่นใจได้ว่าอลูมินาจะเปลี่ยนเป็นอะลูมิเนตที่ละลายน้ำได้ และ CaO จะจับซิลิกาให้เป็นไดแคลเซียมซิลิเกตที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย เค้กที่ได้จะถูกทำให้เย็นในตู้เย็นและบด

การชะล้าง เค้กเนฟีลีนรวมกับการบดและดำเนินการในโรงสีแบบลูกบอลหรือแบบแท่งในสภาพแวดล้อมน้ำร้อนด้วยสารละลายอัลคาไลน์ที่ได้รับหลังจากการทำให้เป็นคาร์บอน ในระหว่างกระบวนการชะล้าง อะลูมิเนตจะละลายในน้ำและยังมีสารละลายปูนขาว (เรียกว่าเบไลต์) เหลืออยู่ ซึ่งใช้สำหรับการผลิตปูนซีเมนต์

การขจัดซิลิคอน สารละลายอะลูมิเนตเกิดขึ้นในสองขั้นตอน ครั้งแรกดำเนินการในหม้อนึ่งความดันเป็นเวลา 1.5-2 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 150-170 ° C; ในกรณีนี้อะลูมิโนซิลิเกตที่มีซิลิกาตกตะกอนตะกอนนี้ (ตะกอนสีขาว) จะเข้าสู่ประจุสำหรับการเผาผนึก

สารละลายอะลูมิเนตหลังจากขั้นตอนแรกของการขจัดซิลิกอนจะถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน ส่วนหนึ่งจะถูกทำให้เป็นคาร์บอน (เช่นในการประมวลผลแร่บอกไซต์) ตามด้วยการสลายตัว หลังจากนั้นจะได้อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และสารละลายโซดา - อัลคาไลน์ในตะกอนซึ่งใช้สำหรับการชะล้างเค้ก

ส่วนที่สองของสารละลายอะลูมิเนตจะถูกกำจัดซิลิกอนเพิ่มเติมในเครื่องผสมโดยเติมมะนาวที่อุณหภูมิ ~ 95 °C เป็นเวลา 1.5-2 ชั่วโมง ในกรณีนี้ ตะกอนมะนาว-ซิลิเกตจะตกตะกอนและเกิดการขจัดซิลิกอนในเชิงลึกของสารละลายอะลูมิเนต จากนั้นสารละลายนี้จะถูกนำไปเผาโดยผลิตอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และสารละลายโซดาที่ปราศจากซิลิกอนอย่างล้ำลึกในตะกอนซึ่งจากนั้นจะได้โปแตช (K 2 CO 3) และโซดาแอช (Na 2 CO 3) ในเวิร์กช็อปโซดา จำเป็นต้องมีการขจัดซิลิกอนแบบลึกเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์เหล่านี้

การกลายเป็นปูน. หลังจากการแปรรูปสารละลายอะลูมิเนตทั้งสองสาขาแล้ว อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์จะถูกล้างและกรองแล้วส่งไปเผา (การคายน้ำ) ซึ่งดำเนินการในลักษณะเดียวกับวิธีของไบเออร์ในการผลิตอลูมินา

ปริมาณการใช้วัสดุโดยประมาณเพื่อผลิตอลูมินา 1 ตันจากเนฟิลีน t: เนฟิลีน 4; หินปูน 7; มะนาว 0.1; เชื้อเพลิงมาตรฐาน 1.5; ไฟฟ้า ~ 1,000 kWh ในกรณีนี้จะได้ผลิตภัณฑ์โซดาประมาณ 1 ตันและซีเมนต์มากถึง 10 ตัน

ประเทศผู้นำเข้ารายใหญ่ได้รับวัตถุดิบที่จำเป็นเพื่อสร้างฐานอุตสาหกรรมที่หลากหลาย นอกเหนือจากรายได้แล้ว ประเทศผู้ส่งออกยังได้รับเทคโนโลยีการขุดและการแปรรูปแร่ซึ่งทำหน้าที่ การพัฒนาต่อไปเศรษฐกิจของพวกเขา ปริมาณสำรองที่มีศักยภาพมหาศาลนั้นกระจุกตัวอยู่ที่ชั้นผิวโลกที่สามารถเข้าถึงได้เพื่อการพัฒนา อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน ด้วยปริมาณสะสมของวัสดุที่มีอยู่ จึงยังไม่ถึงเวลาสำหรับการสกัดแร่ธาตุจากหินเปลือกโลกธรรมดา

แบ่งปันงานของคุณบนเครือข่ายโซเชียล

หากงานนี้ไม่เหมาะกับคุณ ที่ด้านล่างของหน้าจะมีรายการผลงานที่คล้ายกัน คุณยังสามารถใช้ปุ่มค้นหา

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งรัสเซีย

สถาบันการศึกษางบประมาณของรัฐบาลกลางของการศึกษาวิชาชีพชั้นสูง

"มหาวิทยาลัยรัฐโวโรเนซ"

(FSBEI HPE VSU)

คณะภูมิศาสตร์ ธรณีวิทยา และการท่องเที่ยว

งานหลักสูตร

ในหลักสูตร “พื้นฐานทางเทคนิคและเศรษฐกิจการผลิต”

ในหัวข้อ: เทคโนโลยีการผลิตอลูมินา

"0212000 ภูมิศาสตร์"

แผนก: ภูมิศาสตร์สังคม

หัวหน้างาน Didenko O.V. , ปริญญาเอก

ระดับ

โวโรเนซ 2015

การแนะนำ
บทสรุป
บรรณานุกรม

การแนะนำ

แร่ธาตุมีบทบาทอย่างมากตลอดประวัติศาสตร์ กิจกรรมของมนุษย์. อารยธรรมแต่ละขั้นสอดคล้องกับการพัฒนากิจกรรมของมนุษย์ในระดับหนึ่งในแง่ของการเปลี่ยนแปลง การประมวลผล และการใช้งานจริง ทรัพยากรแร่.

ความต้องการทรัพยากรแร่ที่สำคัญในระยะเริ่มแรกของมนุษย์ได้รับการตอบสนองด้วยการใช้หินเหล็กไฟและออบซิเดียน และโลหะพื้นเมือง เช่น ทองคำและทองแดง ขั้นตอนแรกในการใช้งานเหล่านี้ ทรัพยากรธรรมชาติในอดีตนำไปสู่ความสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดครั้งหนึ่งในด้านความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและวัฒนธรรม - ความสามารถในการสกัดโลหะจากแหล่งแร่ โลหะชนิดแรกที่สกัดได้จากแร่คือทองแดง นอกเหนือจากการปรับปรุงวิธีการทางเทคโนโลยีสำหรับการสกัดและการแปรรูปวัตถุดิบแร่แล้ว ความต้องการก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การปฏิวัติอุตสาหกรรมส่งผลให้ความต้องการวัตถุดิบแร่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมามีการบริโภควัตถุดิบมากกว่าประวัติศาสตร์มนุษยชาติครั้งก่อนทั้งหมด การพัฒนาอุตสาหกรรมเหมืองแร่ควบคู่ไปกับการเปลี่ยนแปลงขั้นพื้นฐานในโครงสร้างของเศรษฐกิจโลก ก่อนการปฏิวัติอุตสาหกรรม การทำเหมืองยังเป็นเพียงส่วนเล็กๆ การปฏิวัติอุตสาหกรรมในประเทศแถบยุโรปทำให้ความต้องการวัตถุดิบแร่หลากหลายประเภทเพิ่มขึ้นอย่างมาก แหล่งแร่ในประเทศและระดับภูมิภาคไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้

การพัฒนาอุตสาหกรรมเหมืองแร่ในหลายประเทศและปริมาณการผลิตที่เพิ่มขึ้นมา การค้าระหว่างประเทศมีส่วนทำให้สองคน จุดสำคัญ. ประเทศผู้นำเข้ารายใหญ่ได้รับวัตถุดิบที่จำเป็นเพื่อสร้างฐานอุตสาหกรรมที่หลากหลาย นอกเหนือจากรายได้แล้ว ประเทศผู้ส่งออกยังได้รับเทคโนโลยีการทำเหมืองและการแปรรูปแร่ ซึ่งช่วยพัฒนาเศรษฐกิจของตนต่อไป

ในอนาคตอันใกล้นี้ มนุษยชาติจะไม่ถูกคุกคามจากโอกาสที่แร่ธาตุพื้นฐานจะหมดสิ้นไปโดยสิ้นเชิง ปริมาณสำรองที่มีศักยภาพมหาศาลนั้นกระจุกตัวอยู่ที่ชั้นผิวโลกที่สามารถเข้าถึงได้เพื่อการพัฒนา ตามที่ผู้เชี่ยวชาญระบุ 1 กม 3 หินเปลือกโลกขนาดกลางประกอบด้วยอลูมิเนียม 250 ล้านตัน เหล็กมากกว่า 125 ล้านตัน สังกะสี 250,000 ตัน และทองแดง 150,000 ตัน อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน ด้วยปริมาณสะสมของวัสดุที่มีอยู่ จึงยังไม่ถึงเวลาสำหรับการสกัดแร่ธาตุจากหินเปลือกโลกธรรมดา ระดับความเข้มข้นของส่วนประกอบที่มีประโยชน์จะถูกควบคุมโดยความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของส่วนประกอบเหล่านั้นในเปลือกโลกและความซับซ้อนของกระบวนการทางกายภาพและเคมีที่มีอยู่ ความเป็นไปได้ในการพัฒนาอุตสาหกรรมของแหล่งเงินฝากที่สำรวจนั้นพิจารณาจากปัจจัยต่างๆ เช่น ระดับของการพัฒนาเศรษฐกิจและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีใหม่ได้เปิดโอกาสในการสกัดส่วนประกอบที่มีประโยชน์จากแร่ที่หมดสิ้นไปแล้ว การพัฒนาแหล่งสะสมดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าแนวคิดของ "แหล่งสำรองแร่" ไม่ใช่หมวดหมู่ที่แช่แข็งบางประเภท ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีส่งผลให้ต้นทุนการผลิตลดลงหรือ พลังทางเศรษฐกิจซึ่งมีส่วนทำให้ราคาวัตถุดิบแร่บางประเภทเพิ่มขึ้น ทำให้สามารถจำแนกทรัพยากรแร่ที่ก่อนหน้านี้ถือว่าไม่ใช่อุตสาหกรรมว่าเป็นอุตสาหกรรมได้ ทรัพยากรแร่หมายถึงการสะสมตามธรรมชาติของการก่อตัวของแร่ ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ ซึ่งสามารถใช้เป็นแหล่งวัตถุดิบแร่ทางอุตสาหกรรมได้ เมื่อประเมินปริมาณสำรองรวม (รวม) ของวัตถุดิบแร่ เราควรแยกแยะระหว่างแนวคิดของ "ทรัพยากรทั้งหมด" และ "ที่ติดตั้งบน ตอนนี้แร่สำรอง” ฐานทรัพยากรแร่ประกอบด้วยส่วนที่จัดตั้งขึ้นอย่างน่าเชื่อถือของทรัพยากรแร่ทั้งหมด การสกัดทางอุตสาหกรรมซึ่งเป็นไปได้และเป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจ การผลิตอลูมิเนียมและอลูมินาที่เพิ่มขึ้นในรัสเซียจะเกิดขึ้นเนื่องจากกระบวนการทางเทคโนโลยีที่มีอยู่มีความเข้มข้นมากขึ้น การแนะนำเทคโนโลยีใหม่ การใช้อุปกรณ์และวัตถุดิบที่เพิ่มขึ้น รวมถึงผลจากการก่อสร้างองค์กรใหม่ การเพิ่มระดับการใช้วัตถุดิบ ประการแรกเราหมายถึงการประมวลผลที่ครอบคลุม การขยายการผลิตอลูมินาในรัสเซียซึ่งจำเป็นต่อการจัดหาอลูมินาในโรงถลุงอะลูมิเนียมจะนำไปสู่การบริโภควัตถุดิบที่ใช้แล้วและศึกษาประเภทวัตถุดิบที่เพิ่มขึ้นและการมีส่วนร่วมของแร่ใหม่ในพื้นที่การผลิต ประสบการณ์หลายปีในประเทศในการประมวลผลแร่บอกไซต์และเนฟีลีนไดสปอร์-โบเอห์ไมต์และเคลย์ลีย์ไฮดราจิลไลท์โดยใช้รูปแบบทางเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นในสหภาพโซเวียต ได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจที่ยอดเยี่ยมในการผลิตอลูมินาในระดับเทคนิคระดับสูง ปัจจุบันวัตถุดิบคุณภาพต่ำที่มีสารเจือปนจำนวนมากเข้ามามีส่วนร่วมในการผลิตอลูมินามากขึ้น ดังนั้นการเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจการใช้วัตถุดิบดังกล่าวสามารถทำได้โดยการสกัดพร้อมกับอลูมินาซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักอื่นๆ รวมถึงการได้รับผลิตภัณฑ์ประเภทใหม่ที่โรงกลั่นอลูมินา

วัตถุประสงค์ งานหลักสูตรคือการศึกษา กระบวนการทางเทคโนโลยีการผลิตอลูมินา งานนี้จะเป็นการศึกษาเชิงลึก วัสดุทางทฤษฎีในหัวข้อที่เลือกเราจะให้คำอธิบายของวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเราจะวิเคราะห์รายละเอียดโครงร่างเทคโนโลยีสำหรับการผลิตอลูมินาโดยใช้ 2 วิธี: วิธีไบเออร์และวิธีการเผาผนึกเราจะพิจารณารายละเอียดทั้งหมด ส่วนประกอบ กระบวนการผลิต: เทคโนโลยีของเครื่องจักร อุปกรณ์ และอุปกรณ์ทั้งหมดที่เกี่ยวข้อง ความสำคัญเชิงปฏิบัติของงานนี้คือสามารถนำความรู้นี้มาใช้ได้ กิจกรรมทางเศรษฐกิจประชาชนตลอดจนการคุ้มครองแรงงานและสุขภาพของพวกเขา

1 ลักษณะของวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

แร่อะลูมิเนียมที่สำคัญที่สุดในการผลิตอลูมินาในรัสเซียและในทางปฏิบัติทั่วโลกคือแร่บอกไซต์ อะลูมิเนียมเป็นวัตถุดิบถูกค้นพบครั้งแรกในฝรั่งเศสเมื่อปี พ.ศ. 2364 ใกล้กับเมืองโบจึงเป็นชื่อของมันอะลูมิเนียมเป็นหินที่ซับซ้อนประกอบด้วยออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของอลูมิเนียม เหล็ก ซิลิคอน และไทเทเนียม ประกอบด้วยแคลเซียมคาร์บอเนต ไฮโดรซิลิเกต ซัลไฟด์ และสารประกอบอินทรีย์เป็นสิ่งสกปรก

แร่ธาตุหลักของอะลูมิเนียมที่มีอลูมินาคือ gibbsite (ไฮดราจิลไลต์), โบห์ไมต์และไดสปอร์ อย่างไรก็ตาม แร่อะลูมิเนียมโมโนมีนัลนั้นหายากในธรรมชาติ และแร่นั้นพบได้ทั่วไปมากกว่ามาก ประเภทผสม gibbsite-boehmite หรือ diaspore-boehmite โดย รูปร่างแร่บอกไซต์มีลักษณะคล้ายดินเหนียวถึงแม้ว่ามันจะแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากมันเพราะว่า พวกมันขึ้นอยู่กับอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ ในส่วนของอัล 2 โอ 3 แร่บอกไซต์ประกอบด้วยอัล 2 O 3 จาก 30 ถึง 80%, Fe 2 O 3 จาก 0 ถึง 50%, SiO 2 จาก 0 ถึง 20%, TiO 2 จาก 0 ถึง 10% เงินฝากบอกไซต์มีสองประเภททางพันธุกรรม:

• สารเคมีตกค้าง
• ตะกอนเคมี

ส่วนที่เหลือจะเกิดขึ้นจากหินอลูมิโนซิลิเกตต่างๆ ในระหว่างกระบวนการผุกร่อน เสริมคุณค่าได้ง่ายด้วยการซัก แร่บอกไซต์หลักของโลกเป็นสารเคมีตกค้าง

ตะกอนเกิดขึ้นจากการสะสมของผลิตภัณฑ์เคมีและกลไกการผุกร่อนในหลุมที่มีต้นกำเนิดต่างๆ แร่อะลูมิเนียมส่วนใหญ่ในรัสเซียเป็นของอะลูมิเนียมประเภทนี้ แร่อะลูมิเนียมประเภทตะกอนมีความซับซ้อนมากกว่า มักประกอบด้วยชั้นหนึ่งหรือหลายชั้นที่มีคุณภาพแตกต่างกันไป แร่อะลูมิเนียมบางส่วนสามารถถูกแทนที่ด้วยแร่บอกไซต์หรือดินเหนียวธรรมดาได้ บอกไซต์ดังกล่าวยากต่อการประมวลผลทางกลไก การผลิตอลูมินาทั่วโลกส่วนใหญ่ดำเนินการจากแร่อะลูมิเนียมคุณภาพสูงประเภท gibbsite หรือ gibbsite-boehmite ซึ่งดำเนินการโดยใช้กระบวนการของไบเออร์ คุณภาพของอะลูมิเนียมและวิธีการประมวลผลเพิ่มเติมนั้นถูกกำหนดโดยคุณสมบัติดังต่อไปนี้ (โมดูลซิลิกอน): Mศรี = อัล 2 O 3 /SiO 2

ถ้าμศรี ≥ 8 ดังนั้นอะลูมิเนียมนี้จะถูกประมวลผลโดยใช้วิธีไบเออร์ ถ้าμศรี < 8, то по способу спекания. В нашей стране запасы высококачественных бокситов ограничены, они находятся на Урале и относятся к наиболее трудно вскрываемым бокситам диаспорового и диаспор-бемитового типа. Эти бокситы добываются на Североуральском бокситовом руднике (СУБР) с глубины около 1000 метрови добывались на Южно-Уральском бокситовом руднике (ЮУБР) с глубины от 500 метров. Руды этих месторождений представлены следующими минералами: диаспор, бемит, каолинит, шамозит, гематит, кальцит, сидерит, пирит, мельниковит, рутил, анатаз, хлориты. Боксит – масса непластичная, может быть плотной с землистым изломом, может быть пористой с ячеистым изломом, удельный вес колеблется от 1,2 до 3,5 г/см 3 ความแข็งตั้งแต่ 2 ถึง 7 สีจากสีขาวถึงอิฐ อะลูมิเนียมประกอบด้วย การรวมกันต่างๆมากถึง 100 องค์ประกอบของตารางธาตุ จำนวนแร่ธาตุก็ใกล้ถึง 100 เช่นกัน จากมุมมองทางเทคโนโลยี แร่บอกไซต์ทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสามกลุ่ม:

• อะลูมิเนียมที่ประกอบด้วยแร่ธาตุกิบบ์ไซต์ โบห์ไมต์ ไดสปอร์
• แร่ธาตุที่ทำให้เทคโนโลยีการผลิตอลูมินาซับซ้อนหรือขัดขวาง สิ่งเหล่านี้คือแร่ธาตุที่ประกอบด้วยซิลิกา ซิลิเกตและอะลูมิโนซิลิเกตต่างๆ คาร์บอเนต ซัลไฟด์ และสารอินทรีย์
• บี สารประกอบอัลลาสติกที่ไม่ผ่านการเปลี่ยนแปลงระหว่างการประมวลผลทางเทคโนโลยีและถูกลบออกจากวงจรเทคโนโลยีในรูปของตะกอน ซึ่งรวมถึงเหล็กออกไซด์ต่างๆ และสารประกอบที่มีไทเทเนียม ควรสังเกตว่าการแบ่งส่วนนี้เป็นไปตามอำเภอใจเนื่องจากไม่ได้คำนึงถึงคุณสมบัติทั้งหมดของแร่ธาตุรวมถึงความจริงที่ว่าภายใต้สภาวะการผลิตที่แตกต่างกันพฤติกรรมของแร่ธาตุอาจตรงกันข้ามได้ ตัวอย่างเช่น แคลไซต์แร่ซึ่งเป็นสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายในกระบวนการของไบเออร์ จะถูกแปลงเป็นส่วนประกอบที่มีประโยชน์ในกระบวนการเผาผนึก

อลูมินา นี่คืออะลูมิเนียมออกไซด์เชิงเทคนิค 2 โอ 3 ผงผลึกสีขาวประกอบด้วยการดัดแปลง α-Al 2 O 3 และγ-Al 2 O 3 . ไม่ละลายในน้ำ ไม่มี จำนวนมากสิ่งเจือปน: SiO 2, เฟ 2 O 3, TiO 2, V 2 O 5, Cr 2 O 3, MnO, ZnO, P 2 O 5, นา 2 O, K 2 O, H 2 O รวมไม่เกิน 0.95-1.88% ประกอบด้วยออกไซด์สองประเภท (การดัดแปลง): (อัลฟาอลูมินา) และ (แกมมาอลูมินา) อัลฟ่าอลูมินาเป็นรูปแบบที่เสถียรที่สุดและเกิดขึ้นตามธรรมชาติเหมือนกับแร่คอรันดัม มีโครงสร้างที่แข็งแรง มีความแข็งสูงและทนทานต่อสารเคมี จุดหลอมเหลวของคอรันดัมคือ (20546) C แกมมาอลูมินาได้มาจากการอบแห้งอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ ทำปฏิกิริยาได้ดีกับสารละลายของด่างและกรด และมีความสามารถในการดูดความชื้นสูง แม้แต่แกมมาอลูมินาที่ได้รับความร้อนถึง 1,000C ก็ยังคงมีน้ำประมาณ 1% และการสัมผัสกับอุณหภูมิ 1200C เป็นเวลานานเท่านั้นที่จะทำให้น้ำนั้นขาดน้ำโดยสมบูรณ์ ในกรณีนี้ แกมมาอลูมินาจะกลายเป็นคอรันดัม

อลูมินาเผาเป็นวัสดุที่ทันสมัยและมีคุณภาพสูงที่นำมาประยุกต์ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทนความร้อนโดยเฉพาะ นอกจากนี้ ยังมีการใช้อลูมินาแบบตารางและแบบรีแอกทีฟในอุตสาหกรรม ซึ่งแตกต่างจากเทคโนโลยีการผลิตและคุณลักษณะหลายประการ อลูมินาเผาหรือที่เรียกว่าอลูมินาเผาคืออะลูมิเนียมออกไซด์ที่ผ่านการบำบัดความร้อนเพิ่มเติม - การเผา ในการเผา อลูมินาจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงโดยไม่ปล่อยให้ผลึกอะลูมิเนียมออกไซด์ก่อตัว เนื่องจากการรักษาอุณหภูมิเพิ่มเติมดังกล่าว อลูมินาจึงได้รับคุณสมบัติที่มีคุณค่าและมีประโยชน์มากมาย วัสดุประเภทนี้แตกต่างจากอลูมินาหลอมตรงตรงที่มีรูพรุนในโครงสร้าง ดังนั้นจึงก่อตัวและยึดเกาะได้ดีกว่ามาก อลูมินาเทียมชนิดเผาผนึกมีคุณสมบัติโดดเด่นดังต่อไปนี้:

• ฉนวนไฟฟ้า
• เพิ่มความต้านทานไฟ
• ปรับปรุงความแข็งแรงทางกล
• เพิ่มความต้านทานต่อการสึกหรอและการเสียดสี
• ความสามารถในการกำหนดขนาดและรูปร่างที่แม่นยำให้กับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

อลูมินาเผาใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ต่อไปนี้:

• หัวเทียน
• เครื่องลายคราม
• ตัวกรองเซรามิก
• เซรามิกที่ทนต่อการสึกหรอ
• ฉนวนไฟฟ้าแรงสูง
• ผลิตภัณฑ์สุขภัณฑ์
• ผลิตภัณฑ์เซรามิกสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
• ผลิตภัณฑ์เซรามิกทางเทคนิคและวิศวกรรม
• กระเบื้องเซรามิค ฯลฯ

อลูมินาที่เผาแล้วสามารถผลิตได้เป็นเศษส่วนต่างๆ ขึ้นอยู่กับระดับของการเจียรและขนาดของผลึก เกรดที่แตกต่างกันของวัสดุนี้ทำหน้าที่ต่างกันในวัสดุทนไฟและให้คุณสมบัติเพิ่มเติม ที่สำคัญที่สุด:

• การเพิ่มทรัพยากรและอายุการใช้งานโดยรวมของผลิตภัณฑ์โดยการเพิ่มปริมาณอะลูมิเนียมออกไซด์
• ความหนาแน่นของอนุภาคสูงเนื่องจากมีขนาดเล็ก ส่งผลให้มีความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานต่อการเสียดสีและการสึกหรอเพิ่มขึ้น
• ทนไฟสูงและทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างวัสดุกับองค์ประกอบยึดเกาะ เช่น อะลูมิเนียมซีเมนต์หรือดินเหนียว
• สามารถผลิตและใช้งานได้ทั้งในรูปแบบอิสระและไม่มีรูปร่าง และในรูปแบบของผลิตภัณฑ์เสาหินที่ถูกผูกไว้

อลูมินาที่ผ่านการเผาแล้วพบการใช้งานในอุตสาหกรรมต่อไปนี้: การผลิตคอรันดัม วัสดุทนไฟ แก้ว เคมี การผลิตในครัวเรือน ไฟฟ้า เทคนิค และเซรามิกที่ทนต่อการสึกหรอ

2 รากฐานทางทฤษฎีของกระบวนการทางเทคโนโลยี

2.1 เทคโนโลยีการผลิตอลูมินา วิธีการของไบเออร์

วิธีการของไบเออร์ นี่เป็นวิธีไฮโดรเคมีในการผลิตอลูมินาจากอะลูมิเนียม วิธีการนี้ถูกค้นพบในรัสเซียโดย Karl Iosifovich Bayer ในปี พ.ศ. 2438-2441 นักวิทยาศาสตร์ D.P. Manoilov, F.N. Strokov, F.F. มีส่วนสนับสนุนอย่างมากในการพัฒนาวิธีการนี้โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการชะล้างแร่บอกไซต์ประเภท diaspore-boehmite วูล์ฟ ไอเอส ลิลีฟ, S.I. Kuznetsov และคณะ ปัจจุบันมากกว่า 95% ของอลูมินาผลิตโดยวิธีของไบเออร์

รูปที่ 1 แผนภาพเทคโนโลยีของการผลิตอลูมินาโดยใช้วิธีของไบเออร์

วิธีการของไบเออร์ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารละลายอะลูมิเนตที่จะอยู่ในสถานะแพร่กระจายได้ (ค่อนข้างเสถียร) ที่อุณหภูมิและความเข้มข้นสูงขึ้น (Na 2 O K และอัล 2 O 3 ) และการสลายตัวตามธรรมชาติ (ไฮโดรไลซิส) ของสารละลายด้วยการปล่อยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์เข้าไปในตะกอนโดยมีอุณหภูมิและความเข้มข้นของ Na ลดลง 2 โอ เค . สาระสำคัญของวิธีการของไบเออร์คือการชะล้างแร่บอกไซต์ที่บดล่วงหน้าด้วยสารละลายอัลคาไล-อะลูมิเนต และการแยกอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ออกจากสารละลายเพิ่มเติม แร่ธาตุที่ประกอบด้วยอะลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับสารละลายด่างกัดกร่อน (NaOH) ซึ่งเป็นผลมาจากการที่อลูมิเนียมเข้าไปในสารละลายในรูปของโซเดียมอะลูมิเนต กล่าวคือ แร่บอกไซต์ละลายในสารละลายอัลคาไลน์และสารละลายอะลูมิเนตอิ่มตัวจะสลายตัว พารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีของวิธีการของไบเออร์ (อุณหภูมิ ความเข้มข้นของสารละลาย ฯลฯ) อาจผันผวนในช่วงที่ค่อนข้างกว้าง ขึ้นอยู่กับชนิดและคุณภาพของแร่บอกไซต์ แร่อะลูมิเนียมมาถึงองค์กรโดยทางรถไฟ ขนาดของชิ้นส่วนบอกไซต์ถูกกำหนดโดยข้อกำหนดทางเทคนิค (TS) หรือตามข้อตกลงการจัดหา และมีขนาดประมาณ ≤300 มม. แร่อะลูมิเนียมถูกขนถ่ายโดยรถเทแบบหมุน แร่บอกไซต์ที่ไม่ได้บรรจุจะเข้าสู่ถังรับจากที่ซึ่งจะถูกป้อนโดยเครื่องป้อนผ้ากันเปื้อนขนาดใหญ่ไปจนถึงเครื่องบดแบบค้อนหยาบและเครื่องบดกรามแบบบดขนาดกลาง แร่อะลูมิเนียมจะถูกบด วัสดุบดจะถูกกระจายโดยระบบสายพานลำเลียงไปยังคลังสินค้าแบบปิด อะลูมิเนียมที่มาถึงคลังสินค้าผสมกับสารละลายอัลคาไลน์หมุนเวียนในปริมาณเล็กน้อย (l:t = 0.81.9 - อัตราส่วนที่ต่ำเช่นนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพสูงสุด) เติมมะนาว 3-5% และส่งไปยังโรงบดแบบเปียก ใช้การบดแบบแห้งและแบบเปียกในอุตสาหกรรม ข้อดีของการบดแบบเปียกคือ ไม่จำเป็นต้องทำให้วัสดุแห้ง เพิ่มผลผลิต อำนวยความสะดวกในการโหลด/ขนถ่าย ลดความยุ่งยากในการขนส่งเยื่อสำเร็จรูปผ่านท่อ และปรับปรุงสภาพการทำงานที่ถูกสุขลักษณะและถูกสุขลักษณะ ในระหว่างการบดแบบเปียก นอกเหนือจากการบดแร่อะลูมิเนียมในสารละลายหมุนเวียนแล้ว การละลายเริ่มต้นของแร่บอกไซต์ก็เกิดขึ้นเช่นกัน และเริ่มเกิดปฏิกิริยาการแยกซิลิกอน ซึ่งจะดำเนินต่อไปในเครื่องผสมของเยื่อกระดาษที่เสร็จแล้ว

ข้าว. 2 โครงสร้างโรงสี

พิจารณาโครงสร้างของโรงสีซึ่งประกอบด้วยดรัม ฝาครอบ และวงแหวนเฟือง พื้นผิวด้านในปูด้วยแผ่นคอนกรีต แร่หรือเยื่อกระดาษเข้าไปในโรงสีผ่านคอ เมื่อโรงสีหมุน ลูกบอลที่อยู่ข้างในจะถูกกดกับผนังของถังด้วยแรงเหวี่ยง ขึ้นสู่ความสูงระดับหนึ่ง จากนั้นตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของน้ำหนักของมันเอง โดยออกแรง ผลกระทบจากการกระแทกและการเสียดสีกับวัสดุ นอกจากนี้ยังช่วยอำนวยความสะดวกด้วยการบุโปรไฟล์ การระบายน้ำทำได้ผ่านทางคอ ความเร็วในการหมุนของดรัมคือ 20-30 รอบต่อนาที ปริมาตรของลูกบอล (น้ำหนักของลูกบอล) ของโรงสีคือ 40-50% ของปริมาตรของถัง หลังจากการบดจะได้เยื่ออะลูมิเนียมซึ่งถูกส่งไปยังการดำเนินการชะล้างครั้งต่อไป แต่ก่อนอื่น การผลิตเยื่อกระดาษดิบก่อนที่จะป้อนเข้าไปในแผนกนึ่งฆ่าเชื้อ จะถูกเก็บไว้ในเครื่องผสมเยื่อดิบเป็นเวลา 40 นาทีถึง 8 ชั่วโมง โดยที่องค์ประกอบของเยื่อกระดาษจะถูกเฉลี่ยและกำจัดซิลิกอนบางส่วนที่ t = 100-105 °C สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าท่อทำความร้อนจะสะสมขนาดน้อยลงซึ่งเยื่อกระดาษจะผ่านเข้าไปในหม้อนึ่งความดัน นอกจากนี้ในเครื่องผสมเหล่านี้ หากจำเป็น เยื่อกระดาษจะได้รับการบำบัดด้วยอากาศเพื่อออกซิไดซ์ซัลไฟด์ซัลเฟอร์ หากเนื้อหาหลังเกินปริมาณที่กำหนดไว้

การชะล้างแร่อะลูมิเนียมหนึ่งในการดำเนินการหลักของวิธีของไบเออร์โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อถ่ายโอนสารประกอบอะลูมิเนียมไปเป็นสารละลายในรูปของโซเดียมอะลูมิเนต ซึ่งสามารถทำได้โดยการบำบัดแร่บอกไซต์ที่ถูกบดด้วยสารละลายอัลคาไลน์ที่รีไซเคิลหม้อนึ่งความดัน ภาชนะสำหรับดำเนินการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและกายภาพที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิและความดันสูง

รูปที่ 3 หม้อนึ่งความดัน

ลองพิจารณาหม้อนึ่งความดันซึ่งใช้ในการผลิตอลูมินาด้วยการกวนและให้ความร้อนด้วยไอน้ำร้อน Autoclaves ทำจากเหล็กกล้าคาร์บอนเชื่อม จากด้านล่าง ไอน้ำร้อนจะถูกส่งไปยังหม้อนึ่งความดันผ่านเครื่องตีฟองภายใต้แรงดัน 28-30 atm และ t = 300 °C ไอน้ำควบแน่นและทำให้เยื่ออะลูมิเนียมร้อนขึ้นจนถึง 220-240 °C ที่อุณหภูมินี้เยื่อจะถูกชะล้างภายใน 2 - 2.5 ชั่วโมง เยื่อกระดาษจะถูกปั๊มเข้าไปในหม้อนึ่งความดันโดยใช้ปั๊ม ผ่านกระบวนการชะล้าง และเนื่องจากความแตกต่างของความดัน เยื่อกระดาษจึงถูกบีบออกจากหม้อนึ่งความดันผ่านท่อภายใน และป้อนเข้าไปในหม้อนึ่งความดันถัดไปเพื่อดำเนินกระบวนการชะล้างต่อไป โดยทั่วไปแล้ว จะใช้แบตเตอรี่ซึ่งประกอบด้วยหม้อนึ่งความดัน 8-12 เครื่องที่ต่ออนุกรมกัน โดยสองเครื่องแรกจะถูกทำให้ร้อนด้วยไอน้ำ ส่วนที่เหลือเป็นแบบปฏิกิริยาโดยไม่มีฟองสบู่ การปรากฏตัวของอนุภาคขนาดใหญ่ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วค่อนข้างต่ำทำให้เกิดการอุดตันของหม้อนึ่งความดันด้วยทราย ความจำเป็นในการบดแร่เพิ่มเติมทำให้รูปแบบฮาร์ดแวร์และเทคโนโลยีในการประมวลผลมีความซับซ้อน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการวิเคราะห์ทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ของขั้นตอนหลักของวัฏจักรของไบเออร์ที่เกี่ยวข้องกับการไหลย้อนกลับเพื่อที่จะได้ข้อสรุปขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการใช้เทคโนโลยีนี้ การแปรรูปแร่ที่มีอลูมินาต้องใช้ไอน้ำเป็นจำนวนมาก ดังนั้นการนำความร้อนกลับคืนมาจึงเป็นสิ่งสำคัญในการประหยัดไอน้ำ ในวงจรที่ใช้สำหรับการนำความร้อนกลับคืนมา จะใช้ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน เชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือแบบขนาน

รูปที่ 4 เครื่องทำความร้อน (ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน)

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบเปลือกและท่อประกอบด้วย: ตัวเรือน ฝาครอบ ท่อทางเข้าและทางออก มัดท่อ และแผ่นท่อ ในการผลิตอลูมินา เครื่องทำความร้อน (เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน) ถูกใช้เพื่อให้ความร้อนแก่เยื่อดิบ: แบบท่อ แบบเปลือกและแบบท่อพร้อมแผ่นท่อแบบตายตัว ไอน้ำร้อนจากตัวแยกจะถูกส่งไปยังช่องว่างระหว่างท่อของเครื่องทำความร้อนและควบแน่น เยื่อกระดาษจะเคลื่อนที่ผ่านท่อ และความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการควบแน่นจะถูกถ่ายโอนไปยังเยื่อกระดาษผ่านผนังของท่อ ดังนั้นเยื่อกระดาษจึงได้รับความร้อน ตัวแยกทำหน้าที่ลดแรงดันของเยื่อกระดาษที่ถูกชะล้างออกจากหม้อนึ่งความดันครั้งสุดท้ายของแบตเตอรี่

หลังจากการชะล้างโบเอไมต์และไดแอสปอร์บอกไซต์แล้ว เยื่อกระดาษที่ผ่านการนึ่งฆ่าเชื้อ (Na 2 O K ≥ 280 ก./ลิตร, α k = 1.6-1.7 และ l:t = 10:1) จะต้องแบ่งออกเป็นสารละลายอะลูมิเนตและโคลนสีแดงที่เป็นสถานะของแข็ง (ซึ่งไม่ละลายระหว่างการชะล้าง + GASN) กระบวนการนี้ดำเนินการโดยการทำให้โคลนสีแดงหนา (ตกตะกอน) ในอุปกรณ์ที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง - สารเพิ่มความหนา

รูปที่ 5 สารเพิ่มความหนา

สารทำให้ข้นขึ้นเป็นถังโลหะทรงกระบอกที่มีก้นทรงกรวย กลไกของเชื้อราถูกติดตั้งที่กึ่งกลางของถังด้วยความช่วยเหลือของตะกอนที่ตกตะกอนจะเคลื่อนไปยังรูระบายที่อยู่ตรงกลางด้านล่างของสารทำให้ข้น กลไกเห็ดประกอบด้วยเพลาแนวตั้ง และเพลาหมุนโดยตัวขับเคลื่อน เยื่อกระดาษเริ่มต้นเข้าสู่ถ้วยบรรจุและกระจายไปที่ผนังของอุปกรณ์ด้วยความเร็วลดลงอนุภาคของตะกอนจะตกลงไปที่ด้านล่างของสารทำให้ข้นในส่วนล่างของอุปกรณ์ โคลนแดงถูกย้ายโดยเชื้อราไปที่ศูนย์กลางและขนถ่ายผ่านท่อกลาง สารละลายที่กระจ่างจะไหลผ่านด้านในและตามรางวงแหวนระหว่างมันกับผนังของถังจะไหลลงสู่ท่อและถูกปล่อยออกจากอุปกรณ์ .

สารละลายอลูมิเนตหลังจากการกรองแบบควบคุมด้วยความเข้มข้นของอัล 2 O 3 120-150 กรัม/ลิตร และ α K = 1.5-1.75 ถูกทำให้เย็นลงถึง 50-75 °C แล้วส่งไปสลายตัวการสลายตัว นี่คือกระบวนการตกผลึกของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ระหว่างการสลายตัวของสารละลายอะลูมิเนต-อัลคาไลน์อิ่มตัวยวดยิ่ง กระบวนการสลายตัวทำให้เกิดอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์และสุราแม่ การสลายตัวถือเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการผลิตอลูมินาโดยใช้กระบวนการของไบเออร์นับตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีคุณภาพของอลูมินาขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์โดยตรง และผลผลิตในขั้นตอนนี้จะเป็นตัวกำหนดความประหยัดของการผลิตอลูมินาทั้งหมด มาดูหลักการออกแบบและการทำงานของเครื่องย่อยสลาย เครื่องย่อยสลายได้รับการออกแบบมาเพื่อการดำเนินการสลายสารละลายอะลูมิเนตต่อหน้าเมล็ดโดยปล่อยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่กระจายตัวออกสู่สถานะของแข็งเพื่อให้ได้สถานะของเหลวขององค์ประกอบทางเคมีบางอย่าง ร่างกายของเครื่องย่อยสลายแบบผสมอากาศเป็นถังเหล็กทรงกระบอกที่มีก้นทรงกรวย ฝาปิดแบน และท่อไอเสีย ในการผสมเยื่อกระดาษในตัวย่อยสลาย จะมีการติดตั้งตัวยกอากาศส่วนกลาง (ตัวยกอากาศ) ซึ่งอยู่บนแกนเดียวกันกับตัวสลายตัว ภายในรถขนส่งทางอากาศจะมีท่ออากาศส่วนกลาง ซึ่งปลายด้านบนเชื่อมต่อกับท่อร่วมลมอัด เยื่อกระดาษถูกผสมในตัวย่อยสลายโดยใช้อากาศอัด เครื่องย่อยสลายประกอบด้วยตัวยกอากาศสำหรับการขนส่งซึ่งประกอบด้วยท่อที่ลดลงในแนวตั้งซึ่งภายในมีท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าสำหรับจ่ายอากาศอัด ปลายด้านบนของการขนส่งทางอากาศซึ่งแตกต่างจากส่วนตรงกลางออกไปที่ฝาครอบตัวย่อยสลายและเชื่อมต่อกับท่อขนส่ง ปริมาณอากาศที่จ่ายให้กับการลำเลียงทางอากาศจะถูกปรับโดยอัตโนมัติ ขึ้นอยู่กับระดับเยื่อกระดาษในตัวย่อยสลาย ส่วนผสมของอากาศและเยื่อกระดาษจะเพิ่มขึ้น และน้ำจะไหลเวียนในช่องว่างระหว่างท่อเพื่อทำให้เยื่อกระดาษเย็นลง ทำการระบายความร้อนด้วยอากาศ ตามธรรมชาติทั้งผ่านผนังของเครื่องย่อยสลายและด้วยความช่วยเหลือของท่อไอเสียที่ฝังอยู่ในฝาของเครื่องย่อยสลายเพื่อกำจัดอากาศส่วนเกินออก การเคลื่อนไหวของเยื่อกระดาษจะถูกระบุด้วยลูกศร เยื่อกระดาษที่ผ่านการบำบัดจะออกจากท่อและเยื่อกระดาษบางส่วนยังคงไหลเวียนอยู่ในอุปกรณ์ผ่านทางระบบขนส่งทางอากาศส่วนกลาง

ในการเตรียมแม่เหล้าหลังการสลายตัวเพื่อชะแร่อะลูมิเนียมส่วนใหม่ จะต้องนำน้ำที่เติมไว้ก่อนหน้านี้เพื่อทำให้เนื้อต้มสุกเจือจางออกจากกระบวนการ ปริมาณน้ำที่ต้องระเหยโดยประมาณจะสอดคล้องกับความแตกต่างระหว่างปริมาตรของสารละลายอะลูมิเนตและสารละลายหมุนเวียนการระเหย (หรือการระเหย)เป็นกระบวนการทำให้สารละลายของเหลวเข้มข้นโดยการเอาตัวทำละลาย (น้ำ) ออกบางส่วนโดยการระเหยเมื่อของเหลวเดือด ในการระเหยสารละลาย มักใช้ความร้อนของไอน้ำซึ่งเรียกว่าไอน้ำปฐมภูมิหรือ "ร้อน" ไอน้ำที่เกิดจากการระเหยของสารละลายเดือดเรียกว่าไอน้ำทุติยภูมิหรือการระเหยในตัวเอง มีการใช้เครื่องระเหยสำหรับกระบวนการนี้ ลองพิจารณาการออกแบบเครื่องระเหยแบบฟิล์มอย่างหนึ่ง สารละลายเริ่มต้นจะถูกป้อนจากด้านบนผ่านท่อเข้าไปในห้องสารละลายด้านบน โดยจะใช้หัวฉีดเพื่อกระจายสารละลายให้เท่าๆ กัน ในการสร้างการเคลื่อนที่ของสารละลายผ่านท่อแต่ละท่อจะใช้อุปกรณ์ชลประทานและหัวฉีดพิเศษต่างๆ สารละลายจะกระจายในลักษณะที่ไหลลงมาในรูปของฟิล์มบางๆ พื้นผิวด้านในผนังท่อ ไอน้ำทำความร้อนจะถูกส่งไปยังพื้นที่ระหว่างท่อของห้องทำความร้อน ทำความร้อนสารละลายผ่านผนังของท่อ และควบแน่น คอนเดนเสทจะถูกลบออกจากอุปกรณ์ ฟิล์มสารละลายภายในท่อเดือดและระเหยไปบางส่วน เกิดเป็นไอน้ำทุติยภูมิซึ่งเคลื่อนตัวลงมาตามท่อ ส่วนผสมไอ-ของเหลวประกอบด้วยหยดสารละลายและไอน้ำทุติยภูมิโผล่ออกมาจากหลอดไปยังห้องสารละลายด้านล่าง ส่วนหนึ่งของสารละลายที่ระเหยจะถูกลบออกจากห้องสารละลายด้านล่าง จากนั้นส่วนผสมของไอ - ของเหลวจะเข้าสู่ตัวแยก หยดของสารละลายจะเกาะอยู่บนพื้นผิวของผนังไหลไปที่ส่วนล่างและถูกปล่อยออกมาไอน้ำทุติยภูมิจะถูกปล่อยผ่านท่อสาขาด้านบนของตัวแยก สิ่งสำคัญคือต้องให้สารละลายเปียกพื้นผิวทำความร้อนทั้งหมด โดยเฉพาะส่วนล่างของท่ออย่างสม่ำเสมอ

รูปที่ 7 เครื่องระเหย

ขั้นตอนสุดท้ายในรูปแบบเทคโนโลยีทั้งหมดของการผลิตอลูมินาคือการเผาวัตถุประสงค์ของการเผาคือการแปลงอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ดั้งเดิมให้เป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์และอลูมินาทางโลหะวิทยาสำหรับการผลิตอะลูมิเนียมด้วยไฟฟ้าและอโลหะสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ (ไฟฟ้า เซรามิก ฯลฯ) กระบวนการเผาประกอบด้วยผลกระทบทางความร้อนต่ออะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ เป็นผลให้กระบวนการเกิดขึ้นตามลำดับ: ที่อุณหภูมิ 110-120 °C ความชื้นภายนอกเริ่มถูกกำจัดออกจากไฮดรอกไซด์ ที่อุณหภูมิ 200-250 °C gibbsite จะสูญเสียโมเลกุลของน้ำ การตกผลึกและกลายเป็นโบห์ไมต์ ที่อุณหภูมิประมาณ 500 °C โบห์ไมต์จะกลายเป็น γ-Al แบบไม่มีน้ำ 2 โอ 3 และที่อุณหภูมิสูงกว่า 850 °C การเปลี่ยนแปลงของ γ-Al จะเกิดขึ้น 2 O 3 ในα-Al 2 O 3 . การเปลี่ยนแปลงทั้งหมดนี้เกิดขึ้นจากการดูดซับความร้อนจำนวนมาก (กระบวนการดูดความร้อน) ยกเว้นการเปลี่ยนแปลงของ γ-Al 2 O 3 ในα-Al 2 O 3 (กระบวนการคายความร้อน) ปริมาณความร้อนหลักถูกใช้ไปเมื่อให้ความร้อนแก่วัสดุที่อุณหภูมิ 500-600 °C เมื่อความชื้นที่ปล่อยออกมาระเหยออกไปและไซต์กิบบ์สลายตัว

2.2 เทคโนโลยีการผลิตอลูมินา วิธีการเผาผนึก

คุณลักษณะที่โดดเด่นของวิธีการเผาผนึกจากวิธีทางไฮโดรเมทัลโลจิคัลล้วนๆ คือการดำเนินการเผาผนึก - การประมวลผลแบบไพโรเมทัลโลจิคัล วัตถุประสงค์ของการดำเนินการนี้คือเพื่อผูกซิลิคอนเข้ากับสารประกอบที่ละลายได้ไม่ดีในระหว่างกระบวนการไฮโดรเมทัลโลจิคัลในเวลาต่อมา เพื่อกำจัดซิลิคอนออกจากกระบวนการในขั้นตอนของการชะล้างด้วยซินเตอร์ ด้วยเนื้อหา SiO ที่เพิ่มขึ้น 2 การประมวลผลแร่อะลูมิเนียมโดยใช้วิธีของไบเออร์นั้นไม่ได้ผลกำไรเชิงเศรษฐกิจเพราะว่า การสูญเสียอัลคาไลและอลูมิเนียมที่มีโคลนสีแดงเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ
มีความเป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจมากกว่าในการประมวลผลอะลูมิเนียมด้วยโมดูลซิลิกอนที่มีขนาดน้อยกว่า 6-7 ยูนิตโดยใช้วิธีการเผาผนึกวิธีการเผาผนึกใช้ในการประมวลผลแร่บอกไซต์ (เพื่อผลิตแร่อะลูมิเนียมเผาผนึก), เนฟีลีนเข้มข้นและแร่ (เผาเนฟีลีน), ตะกอนไบเออร์ของวิธีการเผาผนึกไบเออร์ตามลำดับ (เผาสารละลาย) และดินขาวหรือตะกรันอลูมิโนแคลเซียม (เผาผนึกที่สลายตัวด้วยอลูมิโนแคลเซียม) สาระสำคัญของวิธีการเผาผนึกคือการบำบัดความร้อนของประจุเพื่อผลิตซินเตอร์ โดยมีการก่อตัวของโซเดียมอะลูมิเนต Na 2 โอ อัล 2 โอ 3 ,โซเดียมเฟอร์ไรต์นา 2 โอ เฟ 2 โอ 3 และไดแคลเซียมซิลิเกต 2CaO·SiO 2 (แคลเซียมออร์โธซิลิเกต) แนวคิดในการผูกมัดแร่ธาตุอะลูมิเนียมให้กลายเป็นโซเดียมอะลูมิเนตในรูปแบบที่ละลายน้ำได้ (Le Chatelier) และสิ่งเจือปนหลักที่อันตรายที่สุดคือ SiO 2 ในซิลิเกตที่ละลายได้เล็กน้อย (มุลเลอร์) มีประวัติยาวนานกว่า 150 ปี แนวคิดเหล่านี้เป็นรากฐานของวิธีการประมวลผลวัตถุดิบที่มีอลูมินา - บอกไซต์, เนฟีลีน, ดินขาว - โดยการเผาผนึก เค้กที่ได้จะถูกชะล้างและส่วนประกอบอัลที่มีประโยชน์จะผ่านเข้าไปในสารละลาย 2 O 3 และนา 2 O. อย่างไรก็ตาม เนื่องจากแคลเซียมออร์โธซิลิเกตซึ่งมีปฏิกิริยาบางส่วนกับสารละลายอะลูมิเนต สลายตัวและปนเปื้อนสารละลายอะลูมิเนตด้วยซิลิกา SiO 2 จำเป็นต้องมีกระบวนการกำจัดซิลิกอนสองขั้นตอนโดยนำออกจากสารละลาย: ในขั้นตอนแรกคือโซเดียมไฮโดรอลูมิโนซิลิเกต และขั้นตอนที่สองคือแคลเซียมไฮโดรการ์เน็ต สารละลายที่ทำให้บริสุทธิ์จากซิลิคอนจะเกิดการสลายตัวโดยคาร์บอนไดออกไซด์ (หรือการสลายตัว) ในระหว่างที่สาร Al(OH) เกิดขึ้น 3 และสารละลายคาร์บอเนต อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ถูกส่งไปเผาเพื่อผลิตอะลูมิเนียมออกไซด์ และหลังจากการระเหยของคาร์บอเนตแม่ไปยังจุดเริ่มต้นของกระบวนการเตรียมประจุ (สำหรับบอกไซต์) หรือการระเหยแบบลึกเพื่อผลิตโซดาและโปแตชเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ตะกอนเบไลท์ที่เหลือหลังจากการชะล้างยังใช้ในการผลิตซีเมนต์ซึ่งสร้างเงื่อนไขสำหรับการสร้างเทคโนโลยีไร้ขยะแบบบูรณาการสำหรับการประมวลผลเนฟิลีน. วิธีการเผาผนึกประกอบด้วยการดำเนินการทางเทคโนโลยีดังต่อไปนี้:

1. การเตรียมแบทช์;
2. การเผาประจุเพื่อผลิตซินเตอร์
3. การบดและการชะล้างเค้ก - ประกอบด้วยการสกัดโซเดียมอะลูมิเนตและอัลคาไลออกจากเค้ก
4. การอบแห้งเยื่อกระดาษที่ผ่านการชะล้างแล้ว
5. การแยกสารละลายอะลูมิเนตออกจากโคลนสีแดงและการล้างโคลนสีแดง
6. การสลายตัวของสารละลายอะลูมิเนต
7. แยกแม่สุราออกจากอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์
8. การระเหยของสารละลายจุดและการแยกส่วนผสมโซโดซัลเฟต
9. การเผาอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์เพื่อผลิตอลูมินา
10. หน่วยสำหรับขนถ่าย จัดเก็บ และแนะนำโซดาแอชเข้าสู่กระบวนการ

เมื่อประมวลผลแร่บอกไซต์โดยใช้วิธีการเผาผนึกจะใช้ประจุสองและสามองค์ประกอบอะลูมิเนียม + โซดา + มะนาวหรือบอกไซต์ + โซดา การเผาประจุที่อุณหภูมิสูงที่อุณหภูมิ t = 1200-1300 °Cในระหว่างการเผาผนึก สารประกอบอลูมิเนียมจะถูกจับตัวเป็นโซเดียมอะลูมิเนตที่ละลายน้ำได้ เหล็กจะกลายเป็นโซเดียมเฟอร์ไรต์ ซิลิกาจะกลายเป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย - ไดแคลเซียมซิลิเกตสเปคกี้ โดย สัญญาณทางกายภาพ, หารด้วยลอย, ละลายไปบางส่วนมีรูพรุนและไม่อบ . ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อคุณภาพของเค้ก:

1. อุณหภูมิการเผาผนึก
2. ขนาดอนุภาคของประจุบอกไซต์
3. ปริมาณโซดาที่เป็นส่วนประกอบของประจุ
4. การมีอยู่ของสารประกอบซัลเฟอร์

การไหลของก๊าซที่ไหลผ่านเตาหลอมด้วยความเร็ว 3.0-4.0 ม./วินาที (คำนวณ) จะพาฝุ่นรีไซเคิลออกจากเตามากถึง 50% ของฝุ่นที่รีไซเคิลเข้าเตาเผา การรวบรวมฝุ่น (ประจุ) ที่ถูกกำจัดออกจากเตาเผาจะดำเนินการโดยระบบกรองก๊าซและส่งคืนฝุ่น ซึ่งรวมถึงหน่วยต่อไปนี้: ห้องเก็บฝุ่น 6; แบตเตอรี่ไซโคลน 7 (แบตเตอรี่ 2 ก้อน 6-8 ไซโคลน) เครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิต 8; เครื่องฟอกสำหรับการทำให้ก๊าซบริสุทธิ์สองขั้นตอน 1 ตัวต่อเตาเผา การขนส่งก๊าซผ่านเตาเผาและระบบทำความสะอาดแก๊สดำเนินการโดยเครื่องระบายควัน ก๊าซไอเสียจะถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศ ฝุ่นที่สะสมในห้องเก็บฝุ่น ไซโคลนแบตเตอรี่ และเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าสถิตจะถูกป้อนโดยสว่านเข้าไปในถังรับของลิฟต์ และด้วยความช่วยเหลือ ฝุ่นจะถูกส่งกลับไปยังหัวเย็นของเตาเผา กระบวนการเผาผนึกมักจะถูกควบคุมโดยอุณหภูมิและองค์ประกอบของก๊าซไอเสีย อุณหภูมิของก๊าซไอเสียในเตาเผาคือ 320-420 °C; ปริมาณ O ในก๊าซไอเสีย 2 1.5-2.5%, คาร์บอนไดออกไซด์ ≤ 0.4-0.6%, คาร์บอนไดออกไซด์ 2 25-27% ปริมาณอากาศที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้ถูกกำหนดโดยปริมาณ O 2 ในก๊าซไอเสีย

เตาเผาแบบหมุนแบบท่อ (TVK) เป็นถังเหล็กที่มีความหนา 20-70 มม. ด้านในของเตาเผาบุด้วยอิฐทนไฟ วัสดุหลักคือ chamod โซนอุณหภูมิสูงของเตาเผาจะบุด้วยโครเมียม- อิฐทนไฟแมกนีไซต์และแมกนีไซต์ ความหนาของเยื่อบุอยู่ระหว่าง 230-250 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางของดรัมเท่ากัน ความชันตั้งแต่ 1° ถึง 5° ตัวเตาหลอมมีผ้าพันแผล (วงแหวนเหล็กขัดเงา) ซึ่งวางอยู่บนลูกกลิ้งรองรับ เพลาของลูกกลิ้งแต่ละตัวจะติดตั้งอยู่ในแบริ่งที่ติดตั้งอยู่ในโครงเหล็กซึ่งเชื่อมต่อกับฐานคอนกรีตเสริมเหล็กขนาดใหญ่ เตาอบขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าความเร็วในการหมุนของดรัมคือ 1-2 รอบต่อนาที ปลายด้านร้อนด้านล่างของดรัมเตาหลอมจะเข้าสู่หัวเชื้อเพลิงของเตา ปลายเย็นด้านบนเข้าไปในหัวโหลดซึ่งมีอุปกรณ์สำหรับบรรจุไฮดรอกไซด์และช่องสำหรับทางออกของก๊าซไอเสีย หัวเชื้อเพลิงมีช่องเปิดที่ด้านหน้าสำหรับหัวฉีดหรือหัวเผา รวมถึงหน้าต่างตรวจสอบและควบคุมการทำงาน ที่ด้านล่างของหัวเชื้อเพลิงจะมีเตาซึ่งเทอลูมินาที่เจาะเข้าไปในตู้เย็น น้ำมันเชื้อเพลิงและน้ำมันเชื้อเพลิงใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับ TVP ก๊าซธรรมชาติ. น้ำมันเชื้อเพลิงถูกจ่ายให้ร้อนถึง 90-110°C TVP ทำงานบนหลักการของการไหลทวน - วัสดุที่ให้ความร้อนเนื่องจากการเอียงของดรัมเตาหลอมและการหมุนของมัน จะเคลื่อนไปทางก๊าซไอเสียร้อนซึ่งถูกทำให้เย็นลงและทำให้วัสดุถูกให้ความร้อน

รูปที่ 8 เตาเผาแบบหมุนแบบท่อ (TVK)

โซนเตาอบ TVP:

โซนแรก ซึ่งถูกเรียกว่าโซนอบแห้ง โดดเด่นด้วยการระเหยความชื้นดูดความชื้นของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์โดยสมบูรณ์และอุณหภูมิของวัสดุที่นี่ไม่เกิน 200 ° C อุณหภูมิของก๊าซภายในโซนการทำให้แห้งลดลงจาก 600 เป็น 300 °C

ในโซนที่สอง โซนกลายเป็นปูนความชื้นที่จับกับสารเคมีจะถูกกำจัดออก และไฮดรอกไซด์จะถูกแปลงเป็น γ-Al แบบไม่มีน้ำ 2 โอ 3 . เมื่อต้องการทำเช่นนี้ วัสดุจะต้องได้รับความร้อนที่อุณหภูมิ 950 °C การไหลของก๊าซที่กำลังเคลื่อนที่ในโซนนี้จะถูกทำให้เย็นลง 450 °C จาก 1,050 ถึง 600 °C

โซนที่สาม โซนการเผาตั้งอยู่ในพื้นที่จุดคบเพลิงซึ่งรับประกันอุณหภูมิก๊าซสูงสุด 1400 °C ซึ่งช่วยให้ประจุได้รับความร้อนถึง 1250 °C ทำให้มั่นใจได้ถึงการเปลี่ยนผ่านของอลูมินาจากการดัดแปลง γ ไปเป็นการดัดแปลง α (γ-Al 2 O 3 → α-อัล 2 O 3 ). เพื่อให้มั่นใจว่ากระบวนการเผาเสร็จสมบูรณ์ จึงพยายามเพิ่มเวลาคงตัวของวัสดุในโซนนี้เนื่องจากดรัมเตาหลอมมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าในโซนอื่นๆ

โซนทำความเย็นโซนที่สี่ ที่นี่ อลูมินาที่เสร็จแล้วจะถูกทำให้เย็นลงถึง 1,000 °C ในระหว่างการทำงานปกติของเตาเผา อุณหภูมิของก๊าซที่ปล่อยออกมาไม่ควรสูงกว่า 300 °C ซึ่งทำหน้าที่เป็นเกณฑ์ที่เชื่อถือได้ในการรับรองอุณหภูมิที่เหมาะสมของวัสดุในเขตการเผา mut 1250 °C ที่ การเผาไหม้ที่ดีเชื้อเพลิงและไม่มีการรั่วไหลของอากาศโดยไม่จำเป็นในระบบ ก๊าซไอเสียมักจะมี CO 13-15% 2 . ปริมาณ CO ไม่ควรเกิน 0.8%

บทสรุป

ปัจจุบันวิธีการของไบเออร์เป็นวิธีการหลักในการผลิตอลูมินาทั่วโลกเพราะว่า เป็นไปได้ในเชิงเศรษฐกิจที่จะใช้สำหรับการประมวลผลแร่บอกไซต์คุณภาพสูงที่มีปริมาณซิลิกา SiO ค่อนข้างต่ำ 2 ต้องมีโมดูลัสซิลิคอนสูง µศรี ≥ 6-8 และไม่มีกำมะถันและ CO ในปริมาณมาก 2 เนื่องจากเมื่อปริมาณ SO2 เพิ่มขึ้น Al2O3 และอัลคาไลที่ใช้ในกระบวนการก็เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ ในต่างประเทศ Al2O3 เกือบทั้งหมดได้มาจากแร่บอกไซต์โดยวิธีของไบเออร์เป็นหลัก (K.I. ไบเออร์เป็นวิศวกรชาวออสเตรียที่ทำงานในรัสเซีย) ที่โรงงานในประเทศ อลูมินาได้มาจากแร่อะลูมิเนียมโดยวิธีของไบเออร์ และจากแร่บอกไซต์และเนฟีลีนโดยการเผาผนึก ทั้งสองวิธีนี้เกี่ยวข้องกับวิธีอัลคาไลน์สำหรับแยกอลูมินาออกจากแร่ สำหรับการประมวลผลแร่บอกไซต์ที่มีโมดูลัสซิลิคอนน้อยกว่า 5×7 วิธีการเผาผนึกจะประหยัดกว่า เนื่องจากปริมาณแร่บอกไซต์ที่อุดมไปด้วยอลูมินาลดลงและการมีส่วนร่วมของแร่บอกไซต์ที่ด้อยกว่าในการผลิต ส่วนแบ่งของวิธีไบเออร์ในการผลิตอลูมินาจึงลดลง และส่วนแบ่งของวิธีการเผาผนึกก็เพิ่มขึ้น โรงงานผลิตอลูมินาส่วนใหญ่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขั้นตอนไฮโดรเคมีและการแปรรูปจำนวนหนึ่ง มีลักษณะพิเศษคือการมีความชื้นสูงและการก่อตัวของหมอกเนื่องจากการทำความเย็นของสารละลายอัลคาไลน์ที่ระเหยและการรั่วไหลของอัลคาไลในกรณีฉุกเฉิน ดังนั้นจึงมีการกำหนดข้อกำหนดพิเศษซึ่งส่วนใหญ่ ต้มเพื่อเพิ่มความหนาแน่นของคอนกรีตให้สอดคล้องกับสภาวะต้านทานการแตกร้าวเพื่อปกป้องพื้นผิวด้านในของรั้วผนังจากการแทรกซึมของไอระเหยและความชื้นของอัลคาไลน์ คุณลักษณะเฉพาะโรงกลั่นอลูมินาคือการมีแกลเลอรีอยู่ระหว่างร้านค้าซึ่งมีท่อส่งน้ำ ท่อไอน้ำ สายพานลำเลียง และการสื่อสารอื่น ๆ จำนวนมากผ่าน ร้านขายเตาหลอมทั้งหมดได้รับการออกแบบให้มีเตาเผาแบบหมุนแบบเปิดและติดตั้งเครื่องตกตะกอนไฟฟ้าแบบเปิด มีการติดตั้งตู้คอนเทนเนอร์ขนาดใหญ่นอกอาคารในพื้นที่เปิดโล่ง

โรงไฟฟ้าพลังความร้อนและหน่วยประมวลผลแบบเปียกซึ่งเป็นผู้บริโภคหลักของไอน้ำและน้ำร้อน รวมถึงการผลิตปูนซีเมนต์ กระบวนการชะล้าง และการกำจัดซิลิกอนตั้งอยู่ใกล้กันเพื่อหลีกเลี่ยงการขนส่งตะกอนโดยไม่จำเป็น อุปกรณ์รับวัตถุดิบคือรถเทซึ่งตั้งอยู่ใกล้แผนกบดหยาบและแผนกบดเปียกมากที่สุด พูลแก้ไขตั้งอยู่ใกล้กับแผนกบดและเผาแบบเปียก และแผนกเผาผนึกตั้งอยู่ใกล้กับบล็อกเปียก (การชะล้าง การทำให้ข้นขึ้น การแยกซิลิคอนออก การทำให้เป็นคาร์บอน และการกรอง) คลังสินค้าไฮเดรตและแผนกเผาตั้งอยู่ติดกับแผนกกรองและคาร์บอไนเซชัน และคลังสินค้าอลูมินาเชิงพาณิชย์ตั้งอยู่ติดกับแผนกเผา สำหรับการขนส่งระหว่างร้านค้า ช. อ๊าก การขนส่งมอเตอร์ การขนส่งทางรถไฟเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการส่งมอบวัตถุดิบและการขนย้าย ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปตลอดจนจัดส่งวัสดุ อะไหล่ และผลิตภัณฑ์ไปยังร้านค้าหลักและร้านซ่อม เมื่อระบุตำแหน่งอาคารตามแผนทั่วไป ทิศทางของลมที่พัดเข้ามาจะถูกนำมาพิจารณาเพื่อกำจัดผลกระทบที่เป็นอันตรายของการปล่อยมลพิษที่รุนแรงในรูปแบบของหยดอัลคาไลจากการประชุมเชิงปฏิบัติการการประมวลผลแบบเปียกตลอดจนฝุ่นจากถ่านหินโกดังหินปูน แผนกเผาและเผาผนึก การลดต้นทุนในการสร้างโรงกลั่นอลูมินาเกี่ยวข้องกับการปิดกั้นอาคารและโครงสร้าง การติดตั้งอุปกรณ์ในพื้นที่เปิดและในพื้นที่กึ่งปิด

บรรณานุกรม

1. Layner A. I. การผลิตอลูมินา / Layner Yu. A. - M.: Vyssh โรงเรียน พ.ศ. 2504 314 น.
2. ล็อกอินโนวา ไอ.วี. รูปแบบฮาร์ดแวร์และเทคโนโลยีในการผลิตอลูมินา /IV Loginova, A.V. คีร์ชิคอฟ. เอคาเทรินเบิร์ก: UrFU, 2011. 233 น.
3. Troitsky I. A. การผลิตอลูมินาจากอะลูมิเนียม การคำนวณทางเทคโนโลยี / I. A. Troitsky อ.: โลหะวิทยา, 2515. 175 น.
4. เอเรมิน เอ็น.ไอ. กระบวนการและอุปกรณ์สำหรับการผลิตอลูมินา /
   เอ็นไอ เอเรมิน, A.N. นำชิก, วี.จี. คาซาคอฟ. อ.: โลหะวิทยา, 2523. 360 น.
5. Nikolskaya M.P. เทคโนโลยีการผลิตอลูมินาจากอะลูมิเนียม /
   ส.ส. นิโคลสกายา. Kamensk-Uralsky, 2550. 184 หน้า
6. http://media.ls.urfu.ru/Projects/201/uploaded/files
7. http://media.ls.urfu.ru/Projects/201/uploaded/video/63206_VTD4NPWQ_480.mp4
8. http://media.ls.urfu.ru/Projects/201/uploaded/video/63205_TLXAKEN5_480.mp4
9. http://media.ls.urfu.ru/Projects/201/uploaded/video/63204_B759UYHC_720.mp4
10. http://media.ls.urfu.ru/Projects/201/uploaded/video/63202_P5UBYKS7_480.mp4
11. http://media.ls.urfu.ru/Projects/201/uploaded/video/63200_TLSFX6WQ_480.mp4
12. http://media.ls.urfu.ru/Projects/201/uploaded/video/63203_1ZWGSJPC_480.mp4
13. http://media.ls.urfu.ru/Projects/201/uploaded/video/63199_HQ2CZKJ4_480.mp4

อื่น ผลงานที่คล้ายกันที่คุณอาจสนใจvshm>
14630.		เทคโนโลยีการผลิตเนื้อหมู	19.32 KB
	ประเภทการเลี้ยงสุกรขุน เลี้ยงหมูเข้าไว้. ค่ายฤดูร้อน. การผสมพันธุ์สุกรช่วยให้ค่อนข้าง ระยะเวลาอันสั้นผลิตเนื้อสัตว์ในปริมาณมาก สิ่งนี้อำนวยความสะดวกโดยลักษณะทางชีวภาพของสุกรดังต่อไปนี้: ภาวะเจริญพันธุ์สูง
13067.		เทคโนโลยีโรงหล่อ	1.04 ลบ
	การหล่อในแม่พิมพ์ที่มีเปลือกคล้ายเปลือกหอย 6. เมื่อเย็นลง โลหะที่เทจะแข็งตัวและเข้ารับโครงสร้างของโพรงแม่พิมพ์ แม่พิมพ์หล่อใช้เพียงครั้งเดียวและถูกทำลายเมื่อถอดการหล่อออก เปลือกดินทรายพร้อมสารยึดเกาะเรซิน เซรามิกชิ้นเดียว ฯลฯ แม่พิมพ์กึ่งถาวรที่ทำจากวัสดุยิปซั่ม ซีเมนต์ กราไฟท์ที่ทนไฟสูง ฯลฯ
13032.		เทคโนโลยีการเชื่อม	509.45 KB
	เพื่อให้ได้สารประกอบคุณภาพสูง จำเป็นต้องขจัดสาเหตุเหล่านี้และให้พลังงานกระตุ้นแก่อะตอมที่พื้นผิว ในการเชื่อมฟิวชัน ชิ้นส่วนต่างๆ จะเชื่อมต่อกันโดยการหลอมโลหะของชิ้นส่วนที่กำลังเชื่อมบางส่วน ในกรณีนี้ การทำลายฟิล์มออกไซด์และการเข้าใกล้อะตอมไปยังระยะห่างที่เกิดพันธะโลหะเกิดขึ้น เมื่อแหล่งความร้อนถูกลบออก กระบวนการตกผลึกของโลหะจะเริ่มขึ้นในสระเชื่อม ดังนั้น โลหะเชื่อมจึงมีโครงสร้างแบบหล่อ
14635.		เทคโนโลยีการผลิตขนแกะและเนื้อแกะ	23.02 KB
	ฤดูร้อนแทะเล็มและให้อาหารแกะ การเปลี่ยนจากที่อยู่อาศัยในฤดูหนาวไปเป็นทุ่งเลี้ยงสัตว์นั้นค่อยๆ เกิดขึ้น เนื่องจากมีการเปลี่ยนอาหารแห้งอย่างกะทันหันด้วย หญ้าสีเขียวอาจทำให้ย่อยอาหารไม่ย่อยได้ เพื่อจุดประสงค์นี้ ในวันแรกของการกินหญ้าในตอนเช้า ก่อนที่จะถูกขับไล่ออกไปที่ทุ่งหญ้า แกะจะได้รับหญ้าแห้งเล็กน้อย การแทะเล็มหญ้าเริ่มต้นโดยเร็วที่สุด ในวันที่อากาศร้อน การแทะเล็มจะถูกรบกวนจาก 10...11 ถึง 14...16 ชั่วโมง เมื่อเริ่มมีอากาศเย็นลง การแทะเล็มก็จะกลับมาทำงานต่อ หากทุ่งหญ้าไม่ดีและแกะกินไม่เพียงพอ
14631.		เทคโนโลยีการผลิตไข่และเนื้อสัตว์ปีก	19.29 KB
	การเลี้ยงสัตว์ปีกเป็นหนึ่งในอุตสาหกรรมที่สำคัญที่สุด โดยจัดหาผลิตภัณฑ์อาหารคุณภาพสูงแก่ประชากร เช่น ไข่ เนื้อสัตว์ปีก ตลอดจนขนเป็ดและขนนก สัตว์ปีกในฟาร์มมีลักษณะพิเศษคือโตเร็ว เติบโตอย่างเข้มข้น การสืบพันธุ์สูง ผลผลิตสูง และความมีชีวิตชีวา ทั้งหมดนี้เมื่อรวมกับต้นทุนอาหารสัตว์ต่อหน่วยการผลิตที่ค่อนข้างต่ำ ส่งผลให้อุตสาหกรรมมีผลกำไรสูง
14614.		เทคโนโลยีการผลิตนมและเนื้อวัว	21.46 KB
	พันธุ์ปศุสัตว์หลัก ระบบและวิธีการเลี้ยงปศุสัตว์ การเลี้ยงโคเป็นสาขาที่สำคัญที่สุดสาขาหนึ่งของการเลี้ยงปศุสัตว์ เนื่องจากผลิตภัณฑ์อาหารที่มีคุณค่า เช่น นมและเนื้อสัตว์ ตลอดจนวัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมเบาได้มาจากโค หนังวัวเป็นวัตถุดิบที่ดีที่สุดสำหรับอุตสาหกรรมเครื่องหนังและรองเท้าทั้งในด้านปริมาณและคุณภาพ ครองอันดับหนึ่งในบรรดาหนังของสัตว์ในฟาร์มอื่นๆ
19481.		เทคโนโลยีการผลิตซอสแอปเปิ้ลกับลูกเกด	985.1 กิโลไบต์
	ประวัติความเป็นมาของซอสแอปเปิ้ล คุณค่าทางโภชนาการของวัตถุดิบ พันธุ์และลักษณะเฉพาะ แผนภาพการผลิตทางเทคโนโลยี คุณค่าทางโภชนาการของอาหารกระป๋อง น้ำซุปข้นกระป๋องคืออาหารกระป๋องที่ได้จากการถูและหรือการบำบัดผลไม้ผักหรือแตงด้วยเอนไซม์ก่อนด้วยการเติมกรดอาหาร วัตถุเจือปนอาหารซาฮาร่า...
11957.		เทคโนโลยีใหม่สำหรับการผลิตน้ำมันเกียร์	26.6 กิโลไบต์
	เทคโนโลยีได้รับการพัฒนาสำหรับการผลิตสารเติมแต่งที่แข่งขันได้สำหรับน้ำมันเกียร์ของซีรีส์ Thiolene ที่มีความดันสูงและคุณสมบัติต้านทานการสึกหรอ โดยอิงจากปฏิกิริยาระหว่างโอเลฟินส์ที่สูงขึ้นกับธาตุกำมะถันภายใต้อิทธิพลของไตรอะโซลอะมิโนเมทิลเลต จากสารเติมแต่ง Thiolen สูตรที่มีประสิทธิภาพของน้ำมันเกียร์และสารหล่อลื่นทำความเย็น Belan และ Kotek ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์โลหะและการแปรรูปชิ้นส่วนเหล็กที่ซับซ้อน การทดสอบนำร่องของสารเติมแต่งไทโอลีน...
2379.		เทคโนโลยีการทำงานเพื่อเสริมการหุ้มแอสฟัลต์คอนกรีต	2.82 ลบ
	การตั้งค่าระบบจ่ายทั้งหมดของผู้จัดจำหน่ายแอสฟัลต์และชี้แจงบรรทัดฐานสำหรับการเติมสารยึดเกาะเพื่อให้มั่นใจว่าการตรึงวัสดุธรณีสังเคราะห์คุณภาพสูงตาม (ดูย่อหน้า h) ของส่วนนี้) การตรวจสอบการทำงานของเครื่องจักรพิเศษในการกระจายวัสดุธรณีสังเคราะห์ (ถ้ามี)
12005.		เทคโนโลยีการผลิตกรดซิตริกและโซเดียมซิเตรต	17.86 KB
	เทคโนโลยีที่มอบให้กับองค์กร การผลิตภาคอุตสาหกรรมกรดซิตริกที่มีคุณสมบัติใด ๆ ไตรโซเดียมซิเตรตที่มีคุณสมบัติทางเภสัชตำรับและปฏิกิริยา ผู้ผลิตเป็นยีสต์สายพันธุ์ที่คัดสรรมาเป็นพิเศษซึ่งช่วยให้คุณผลิตกรดซิตริกได้มากถึง 100 กรัมต่อลิตรหรือโซเดียมซิเตรต 135 กรัมต่อลิตร การแยกกรดซิตริกและโซเดียมซิเตรตดำเนินการโดยใช้เทคโนโลยีดั้งเดิมใหม่โดยตรงจากการซึมผ่านของน้ำซุปเพาะเลี้ยงโดยไม่ต้องใช้กรดและด่างเข้มข้นโดยใช้มาตรฐาน...

ระดับ div = "เนื้อหา">

บทที่ 5 การได้รับอลูมินา
โดยวิธีการของไบเออร์
(ส่วนที่ 1)

§ 17. แผนภาพกระบวนการทั่วไป

วิธีการของไบเออร์เป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดในโลก อุตสาหกรรมอลูมิเนียม. วิธีการนี้ประมวลผลแร่บอกไซต์คุณภาพสูงโดยมีปริมาณซิลิกาที่ละลายได้ในสารละลายอัลคาไลน์ค่อนข้างต่ำ บอกไซต์ของไบเออร์จะต้องมีโมดูลัสซิลิคอนสูง (อย่างน้อย 6-7) และไม่ใช่
มีซัลเฟอร์และคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากซึ่งทำให้การประมวลผลแร่บอกไซต์มีความซับซ้อนโดยใช้วิธีนี้ รูปแบบเทคโนโลยีโดยประมาณสำหรับการผลิตอลูมินาโดยใช้วิธีของไบเออร์แสดงไว้ในรูปที่ 1 6.

แร่อะลูมิเนียมที่มาจากโกดังจะถูกบดและบดในสารละลายอัลคาไลน์เข้มข้น จากนั้นอะลูมิเนียมจะถูกชะล้างด้วยสารละลายนี้เพื่อนำอะลูมิเนียมออกไซด์เข้าสู่สารละลาย สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม การแปลเต็มรูปแบบการชะอะลูมิเนียมออกไซด์ลงในสารละลายมักดำเนินการเมื่อมีมะนาวในปริมาณเล็กน้อย เยื่อกระดาษที่ได้จากการชะล้างประกอบด้วยสารละลายโซเดียมอะลูมิเนตและไม่ละลายน้ำ
แร่อะลูมิเนียม - โคลนแดง ตะกอนจะถูกแยกออกจากสารละลายอะลูมิเนตโดยการตกตะกอน (ทำให้ข้น) หลังจากนั้นจึงล้างด้วยน้ำแล้วส่งไปยังที่ทิ้ง และใช้น้ำล้างเพื่อเจือจางเยื่อกระดาษ

สารละลายอะลูมิเนตจะถูกกรองเพื่อแยกอนุภาคตะกอนออกจากสารละลายได้อย่างสมบูรณ์ยิ่งขึ้น สารละลายอะลูมิเนตบริสุทธิ์

ข้าว. 6. โครงการผลิตอลูมินาโดยวิธี

มุ่งเน้นไปที่การสลายตัว (การสลายตัว) ซึ่งทำได้โดยการผสมสารละลายอะลูมิเนตในระยะยาวกับอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ในปริมาณมาก ได้รับ
อันเป็นผลมาจากการสลายตัว เยื่อกระดาษประกอบด้วยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่ตกตะกอนและสุราแม่ ไฮดรอกไซด์
อลูมิเนียมถูกแยกออกจากสุราแม่โดยทำให้ข้นขึ้น ส่วนหนึ่งของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่เกิดขึ้นจะถูกส่งกลับในรูปแบบของเมล็ดไปยังส่วนถัดไปของสารละลายที่ใช้สำหรับการสลายตัว ไฮดรอกไซด์ที่เหลือหลังจากการกรองและล้างจะถูกเผา (เผา) ที่อุณหภูมิสูง เมื่อเผาไฮดรอกไซด์
อลูมิเนียมจะถูกทำให้แห้งและเปลี่ยนเป็นอลูมินา

สุราแม่ที่เป็นด่างจะถูกระเหยเพื่อเพิ่มความเข้มข้นและใช้เพื่อชะล้างแร่บอกไซต์ส่วนใหม่ การระเหยของสุราแม่อาจมาพร้อมกับการตกตะกอนของโซดาจำนวนหนึ่ง โซดาที่ตกผลึกจะถูกแยกออกจากสารละลาย และเพื่อที่จะถ่ายโอนฟ่อนข้าว
เป็นด่างกัดกร่อนบำบัดด้วยปูนขาว (กัดกร่อน)

§ 18. วงจรกระบวนการของไบเออร์ในระบบ Al 2 O 3 -Na 2 O -H 2 O

วิธีการของไบเออร์นั้นขึ้นอยู่กับ ปฏิกิริยาเคมีอัล(OH) 3 + +NaOH ⇄ NaA1O 2 +2H 2 O

ภายใต้สภาวะการชะล้าง สมดุลของปฏิกิริยานี้จะถูกเลื่อนไปทางขวา กล่าวคือ อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์จากบอกไซต์จะเข้าสู่สารละลายในรูปของโซเดียมอะลูมิเนต ภายใต้สภาวะการสลายตัว สมดุล
เลื่อนไปที่ ด้านหลังกล่าวคือ การไฮโดรไลซิสของสารละลายอะลูมิเนตเกิดขึ้นพร้อมกับการปล่อยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ออกสู่ตะกอน

อัลคาไลที่ใช้ระหว่างการชะล้างจะถูกปล่อยออกมาระหว่างการสลายตัวและกลับสู่ส่วนหัวของกระบวนการ - เพื่อชะล้างแร่บอกไซต์ส่วนใหม่ ดังนั้นในวิธีของไบเออร์ วัฏจักรอัลคาไลจึงปิดลง

รูปที่ 7 แสดงวัฏจักรโดยประมาณของกระบวนการไบเออร์ในระบบ Al 2 O 3 -Na 2 O-H 2 O วัฏจักรเริ่มต้นด้วยการชะอะลูมิเนียมด้วยสารละลายอัลคาไลน์ที่หมุนเวียน องค์ประกอบของสารละลายนี้สอดคล้องกับ
จุด เอ,ซึ่งอยู่ในบริเวณสารละลายที่ไม่อิ่มตัวด้วยอลูมินา ในระหว่างการชะล้าง อลูมินาจากบอกไซต์จะเข้าสู่สารละลาย ส่งผลให้เกิดองค์ประกอบของสารละลายจากจุดนั้น กย้ายไปยังจุดหนึ่ง บี.โมดูลัสกัดกร่อนของสารละลายลดลง (ในกรณีนี้จาก 3.56 เป็น 1.65) การแก้ปัญหา ณ จุดนั้น บีตามที่เห็น
ในแผนภาพ ไม่อิ่มตัวด้วยอลูมินาที่อุณหภูมิ 200 °C แต่มีความอิ่มตัวยิ่งยวดที่ 30 และ 60 °C เส้น เอบี,แต่ความเข้มข้นของสารละลายเปลี่ยนแปลงไปในระหว่างการชะล้างเรียกว่าเส้นการชะล้าง
มันถูกส่งไปยังจุด Al 2 O 3 .ЗH 2 O เมื่อทำการชะล้างแร่บอกไซต์ gibbsite และไปยังจุด Al 2 O 3 .H 2 O เมื่อชะล้างโบเอไมต์และแร่บอกไซต์ไดแอสปอร์

หลังจากการชะล้างแล้ว สารละลาย (เยื่อกระดาษ) จะถูกเจือจาง การเจือจางด้วยคอนเดนเสทสามารถเริ่มต้นได้ในระหว่างกระบวนการชะล้าง ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการให้ความร้อนแก่เยื่อกระดาษ องค์ประกอบของสารละลายเคลื่อนจากจุด บีอย่างแน่นอน ใน.ตามด้วยการเจือจางเยื่อกระดาษด้วยน้ำล้าง ตั้งแต่เมื่อเจือจาง
โมดูลกัดกร่อนไม่เปลี่ยนแปลง จากนั้นจึงชี้ ชซึ่งสอดคล้องกับองค์ประกอบของสารละลายหลังการเจือจางควรอยู่บนเส้นของโมดูลัสกัดกร่อนคงที่ เส้น บีจี,การแสดงลักษณะการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารละลายเมื่อเจือจางเรียกว่าเส้นเจือจาง การแก้ปัญหา ณ จุดนั้น ชมีอุณหภูมิในการสั่ง
95-100°ซ; มันแทบจะถาวรเลย

การผสมสารละลายอะลูมิเนตกับเมล็ดจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในโมดูลัสกัดกร่อน เนื่องจากมีการเพิ่มสุราแม่จำนวนหนึ่งซึ่งมีโมดูลัสกัดกร่อนสูงพร้อมกับเมล็ด ส่วนประกอบของสารละลายจากจุด ชไปที่จุด ดี.เส้น จีดีเรียกว่าสายผสม
ด้วยเมล็ดพืช

รูปที่ 7 วงจรกระบวนการของไบเออร์ในระบบ Al 2 O 3 -Na 2 O- H 2 O

5 10 15 20 25 30 35 40 45 นา 2 โอ,%

ในระหว่างการสลายตัว สารละลายจะถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิประมาณ 50 ºС และพบว่าตัวเองอยู่ในบริเวณของสารละลายที่มีอลูมินาอิ่มตัวมากเกินไป สารละลายอิ่มตัวยวดยิ่งจะสลายตัวแบบไฮโดรไลติกซึ่งมาพร้อมกับความเข้มข้นของอลูมินาที่ลดลงและโมดูลัสกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้น องค์ประกอบของสารละลายแม่หลังการสลายตัวสอดคล้องกับประเด็น อี.ลัคนา เดเรียกว่าแนวสลายตัว มุ่งตรงไปที่จุด Al 2 O 3 .ЗH 2 O

ตามด้วยการระเหยของสุราแม่ ในระหว่างการระเหย ความเข้มข้นของสารละลายจะเพิ่มขึ้น แต่โมดูลัสกัดกร่อนยังคงที่ ดังนั้นองค์ประกอบของสารละลายจากจุด อีเคลื่อนที่แต่เส้นของโมดูลกัดกร่อนคงที่ไปยังจุดนั้น
และ. เส้น เม่นเรียกว่าเส้นระเหย หลังจากเติมอัลคาไลสดแล้ว องค์ประกอบของสารละลายหมุนเวียนจะไปที่จุดนั้น กซึ่งวงจรจะสิ้นสุดลงและเริ่มวงจรใหม่

§ 19. การเตรียมอะลูมิเนียม

การเตรียมอะลูมิเนียมในวิธีไบเออร์ประกอบด้วยการดำเนินการหลักดังต่อไปนี้: การบดแร่อะลูมิเนียม, การเฉลี่ยและการเจียร ในทางปฏิบัติขึ้นอยู่กับระดับของการบดแร่อะลูมิเนียมและความสามารถในการบด แผนภาพโดยประมาณการบดแร่บอกไซต์แบบสองขั้นตอนแสดงไว้ในรูปที่ 1 8.

อะลูมิเนียมซึ่งมีขนาดชิ้นส่วนสูงถึง 500 มม. จะถูกขนออกจากตู้รถไฟโดยใช้รถเทแบบหมุน 1 ไปยังบังเกอร์รับ 2. จากถังขยะบอกไซต์ด้วยตัวป้อนผ้ากันเปื้อน 3 ป้อนสำหรับการบดหยาบเป็นเครื่องบดแบบค้อน 4, โดยบดให้ได้ขนาดอนุภาค 100-150 มม. การบดแร่บอกไซต์ขนาดกลางถึงขนาดอนุภาค 40 มม. ดำเนินการในเครื่องบดกรวย 5 .

ข้าว. 8. โครงการบดแร่อะลูมิเนียมสองขั้นตอน:

1 - รถเทของเกวียนแบบหมุน; 2 และ 2’ - บังเกอร์;

3 และ 3’ – เครื่องให้อาหาร; 4 - เครื่องบดค้อน 5 - เครื่องบดกรวย; 6 - คำราม;

7 - คลังสินค้า

มีการติดตั้งหน้าจอที่ด้านหน้าของเครื่องบดกรวย 6 เพื่อแยกแร่ชิ้นเล็ก ๆ ที่ไม่ต้องบดในขั้นตอนที่สอง

หลังจากการบดอัดปานกลางโดยระบบสายพานลำเลียง แร่บอกไซต์จะถูกจัดส่งเพื่อจัดเก็บและเฉลี่ยไปยังคลังสินค้าที่ดำเนินการ 7 .

วิธีการของไบเออร์ใช้การบดอะลูมิเนียมแบบเปียกในโรงสีลูกกลมที่ทำงานร่วมกับไฮโดรไซโคลนหรือเครื่องแยกประเภทเชิงกล การบดจะดำเนินการในตัวกลางหมุนเวียน
สารละลายอัลคาไลน์

รูปที่ 9 แสดงแผนภาพของการบดแร่บอกไซต์ในขั้นตอนเดียวในโรงสีลูกกลมที่ทำงานในวงจรปิดด้วยไฮโดรไซโคลน จากบังเกอร์ 1 ตั้งอยู่เหนือโรงสี 4 , ตัวป้อนผ้ากันเปื้อนอะลูมิเนียม 2 ป้อนเข้าเครื่องชั่งน้ำหนักแบบสายพาน 3 และต่อเข้าไปในรางขนของโรงสี สารละลายหมุนเวียนและมะนาวก็มาที่นี่ด้วย จากโรงสี อะลูมิเนียมบดละเอียดในรูปของเยื่อกระดาษจะเข้าสู่เครื่องผสม 5, จากนั้นจึงสูบเพื่อจำแนกประเภทเป็นไฮโดรไซโคลน 6. ทรายไฮโดรไซโคลนจะถูกส่งกลับไปยังโรงสีเพื่อบดใหม่และระบายออก
ส่งไปเพื่อทำการชะล้าง

รูปที่ 10 แสดงแผนภาพของการเจียรแร่บอกไซต์แบบสองขั้นตอน ในที่นี้ โรงสีขั้นแรกของการเจียรทำงานกับแร่บอกไซต์ในวงจรเปิดโดยมีการจำแนกประเภทของวัสดุบดในไฮโดรไซโคลน และโรงสีขั้นที่สองดำเนินการ ทรายในวงจรปิดด้วยไฮโดรไซโคลน การจำแนกประเภทของเยื่อกระดาษหลังจากขั้นตอนที่สองของการบดจะเกิดขึ้นในสองขั้นตอนในไฮโดรไซโคลนที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม อัลคาไลที่หลีกเลี่ยงไม่ได้จะเปลี่ยนในกระบวนการนี้
ชดเชยด้วยการเติมโซดาไฟสด

เยื่อกระดาษเรียกว่าส่วนผสมของเฟสของแข็งและของเหลว เช่น ในการผลิตอลูมินา ส่วนผสมของบอกไซต์บดกับสารละลายอัลคาไลน์หมุนเวียน หรือส่วนผสมของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์กับเหล้าแม่ที่เป็นด่าง เยื่อกระดาษมีลักษณะเฉพาะด้วยองค์ประกอบทางเคมีของส่วนประกอบ อัตราส่วนของเฟสของเหลวและของแข็งโดยน้ำหนัก (l:t) หรือปริมาณของแข็งในเยื่อกระดาษหนึ่งลิตร

แร่อะลูมิเนียม ระบายเป็นแร่อะลูมิเนียม

รูปที่ 9 โครงการบดอะลูมิเนียมแบบขั้นตอนเดียว:

1 - บังเกอร์ 2 - ที่ป้อนผ้ากันเปื้อน, 3- เครื่องชั่งน้ำหนักสายพาน, 4 -ควั่น-
ใบหน้า, 5 -มิกเซอร์ 6- ไฮโดรไซโคลน

รูปที่ 10 โครงการบดอะลูมิเนียมสองขั้นตอน 1 -บังเกอร์ 2 - ตัวป้อนแผ่นดิสก์ 3 - เครื่องชั่งน้ำหนักเทป, 4 - โรงสีขั้นที่ 1 5 -โรงสีขั้นที่ 2 6- เครื่องผสม 7 - ไฮโดรไซโคลน

(เป็นกรัม) ด้วยของเหลวที่ทราบ จึงง่ายต่อการค้นหาปริมาณของแข็งใน 1 ลิตร เยื่อกระดาษ:

ข = 1,000r r w /[ และ(r เสื้อ + r f)],

ที่ไหนข - ปริมาณของแข็งใน 1 ลิตร เยื่อกระดาษ, กรัม; p t และ p l คือความหนาแน่นของเฟสของแข็งและของเหลวของเยื่อกระดาษ ตามลำดับ g/cm 3

เพื่อให้แน่ใจว่ามีสภาวะที่ดีที่สุดสำหรับการบดอะลูมิเนียม จะต้องรักษาปริมาณของเหลวบางอย่างไว้ในเยื่อที่ออกจากโรงสี ดังนั้นควรกระจายอัตราการไหลของสารละลายหมุนเวียนเพื่อให้ได้อัตราส่วนที่ต้องการ
ระหว่างเฟสของเหลวและของแข็งในโรงสี ส่วนที่เหลือของสารละลายหมุนเวียนจะเข้าสู่เครื่องผสมซึ่งเยื่อกระดาษจะถูกป้อนเพื่อการจำแนกประเภท ด้วยความช่วยเหลือของระบบควบคุมอัตโนมัติ คุณสามารถรักษาอัตราส่วนอัตราการไหลของบอกไซต์และสารละลายหมุนเวียนที่ต้องการได้โดยอัตโนมัติ
สำหรับการบดตลอดจนอัตราส่วนการใช้สารละลายหมุนเวียนสำหรับการบดและการจำแนกประเภท

ระดับการบดที่ต้องการขึ้นอยู่กับลักษณะของแร่บอกไซต์และเงื่อนไขของการชะล้าง ดังนั้นแร่บอกไซต์ Ural เหนือที่ถูกบดจนเป็นที่ยอมรับในปัจจุบัน สภาพอุณหภูมิการชะล้าง (240 °C) ปริมาณของเศษส่วน +150 µm ไม่ควรเกิน 2% และปริมาณของเศษส่วน -56 µm ไม่ควรต่ำกว่า 75% การเจียรดังกล่าวทำได้ด้วยการเจียรแบบสองขั้นตอน (ดูรูปที่ 10) โหมดโดยประมาณ
การบด - l:t ในโรงสีระยะที่ 1 1.2-1.8 ในโรงสีระยะที่ 2 0.6-1.0; อุณหภูมิของสารละลายหมุนเวียนอยู่ที่ประมาณ 100 °C เส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอลที่บรรจุลงในโรงสีขั้นที่ 1 คือ 80-120 มม. ในโรงสีขั้นที่ 2 40-60 มม. สำหรับแร่บอกไซต์ของกินี การบดแบบหยาบจะเหมาะสมที่สุด ซึ่งทำได้โดยการบดในขั้นตอนเดียว (ดูรูปที่ 9)

นอกจากแร่บอกไซต์และสารละลายอัลคาไลน์แล้ว ส่วนผสมสำหรับการแปรรูปแร่บอกไซต์ที่มีไดสปอร์และโบเอไมต์ยังรวมถึงการเติมมะนาวด้วย มะนาวบริสุทธิ์ประกอบด้วย CaO เป็นส่วนใหญ่ และเป็นวัสดุที่เป็นก้อนสีขาว ละลายได้ในน้ำเล็กน้อย (0.13% ที่ 20°C) ปูนขาวจะถูกเติมลงในแร่อะลูมิเนียมในถังบดเป็นวัสดุที่เป็นก้อนหรือลงในโรงสีโดยตรงในรูปแบบนมมะนาว เพื่อให้ได้นมมะนาว มะนาวจะถูกดับด้วยน้ำปริมาณมากหรือสารละลายหมุนเวียนและบดในโรงสี เมื่อ CaO ทำปฏิกิริยากับน้ำ จะเกิดแคลเซียมไฮดรอกไซด์ Ca(OH)2

§ 20. การชะล้างแร่บอกไซต์

เคมีของกระบวนการ

การชะอะลูมิเนียมเป็นหนึ่งในการดำเนินงานหลักในการผลิตอลูมินาโดยใช้กระบวนการของไบเออร์ จุดประสงค์คือเพื่อถ่ายโอนอะลูมิเนียมออกไซด์จากบอกไซต์ไปเป็นสารละลายในรูปของโซเดียมอะลูมิเนต สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการบำบัดแร่บอกไซต์ที่ถูกบดด้วยสารละลายอัลคาไลน์หมุนเวียน ในกรณีนี้ปฏิกิริยาต่อไปนี้เกิดขึ้น Al 2 O 3 H 2 O + 2NaOH == 2NaAlO 2 + 2H 2 O; อัล 2 O 3 3H 2 O + 2NaOH = 2NaAlO 2 + 4H 2 O

อะลูมิเนียมออกไซด์ในรูปแบบแร่วิทยาที่แตกต่างกันจะมีพฤติกรรมแตกต่างออกไปเมื่อถูกชะล้าง ตามระดับของกิจกรรมทางเคมีที่ลดลงเมื่อมีการโต้ตอบกับสารละลายอัลคาไลน์รูปแบบแร่วิทยาของ Al 2 O 3 ที่มีอยู่ในบอกไซต์สามารถจัดเรียงได้ตามลำดับต่อไปนี้: gibbsite-boehmite-diaspore-corundum แร่บอกไซต์ Gibbsite ถูกชะล้างได้ง่ายที่สุด โดยเกิดการชะล้างด้วยความสมบูรณ์เพียงพอที่
อุณหภูมิประมาณ 100 °C ในขณะที่การชะล้างไดแอสปอร์และโบเอไมต์บอกไซต์ต้องใช้อุณหภูมิที่สูงกว่า ซึ่งสามารถทำได้ในอุปกรณ์แรงดันเท่านั้น นั่นคือหม้อนึ่งความดัน

นอกเหนือจากองค์ประกอบทางแร่วิทยาแล้ว กระบวนการชะล้างยังได้รับอิทธิพลจากโครงสร้างของแร่อะลูมิเนียมและการมีอยู่ของสิ่งเจือปนในนั้น บอกไซต์ที่มีความหนาแน่นซึมช้ากว่าที่มีรูพรุน ตั้งแต่เมื่อใด

โครงสร้างที่หนาแน่นทำให้ตัวทำละลายเจาะเข้าไปในความหนาของวัสดุที่กำลังแปรรูปได้ยาก ขนาดของแร่ธาตุที่ประกอบด้วยอลูมินาในบอกไซต์ก็มีความสำคัญเช่นกัน ยิ่งผลึกของแร่ธาตุที่ประกอบด้วยอลูมินาละเอียดมากเท่าไร พื้นผิวสัมผัสจำเพาะของพวกมันก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นเท่านั้น (ที่ระดับการบดเท่ากัน)
เมื่อใช้ตัวทำละลาย การชะล้างจะเกิดขึ้นได้อย่างสมบูรณ์และรวดเร็วยิ่งขึ้น ในไดแอสปอร์บอกไซต์ที่แปรรูปที่โรงงานในประเทศ โดยทั่วไปจะเป็นไดสปอร์ที่มีเกล็ดละเอียดซึ่งมีขนาดอนุภาค 2-3 ไมครอน นอกจากนั้นยังมักพบไดสปอร์พับเป็นรูปเส้นเลือดขนาดเล็กและมีขนาดเล็กลง
พื้นผิวเฉพาะ ไดสปอร์ดังกล่าวที่มีอยู่ในแร่อะลูมิเนียมจะช่วยลดอัตราการชะล้าง

ด้านล่างนี้เราจะนำเสนอพฤติกรรมของส่วนประกอบที่เหลือของบอกไซต์และสิ่งสกปรกระหว่างการชะล้าง

สารประกอบเหล็กเหล็กออกไซด์ไร้น้ำ - ออกไซด์ของ Fe 2 O 3 และแมกนีไทต์ Fe 3 O 4 - ห้ามทำปฏิกิริยาทางเคมีกับสารละลายอะลูมิเนต - อัลคาไลน์และอย่าผ่านเข้าไปในสารละลายระหว่างการชะล้าง ไฮโดรฮีมาไทต์ เฟ 2 โอ 3 . n H 2 O สูญเสียน้ำที่จับกับสารเคมีในช่วง 100-200 ° C และกลายเป็นเหล็กออกไซด์ที่ปราศจากน้ำ Goethite 2Fe 2 O 3 .H 2 O และลิโมไนต์ 2Fe 2 O 3 .3H 2 O จะสูญเสียน้ำเช่นกันเมื่อถูกชะล้างในหม้อนึ่งความดันและเมื่อเจือจางเพิ่มเติม
เยื่อกระดาษที่ผ่านการนึ่งฆ่าเชื้อและการทำให้หนาขึ้นจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่ ซึ่งทำให้เกิดการบวมของโคลนสีแดง การเสื่อมสภาพของการตกตะกอนและการชะล้างจากอัลคาไล

แร่ธาตุซิลิคอนซิลิกาอสัณฐาน (โอปอล) เช่นเดียวกับเคโอลิไนต์ ละลายได้ง่ายในสารละลายอัลคาไลน์เข้มข้นที่อุณหภูมิประมาณ 100°C เพื่อสร้างโซเดียมซิลิเกต:

SiO 2 .nH 2 O + 2NaOH = นา 2 SiO 3 + ( ป+ 1)เอช 2 โอ;

อัล 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O + 6NaOH == 2NaAlO 2 + นา 2 SiO 3 + 5H 2 O

ควอตซ์เป็นซิลิการูปแบบหนึ่งที่มีฤทธิ์น้อย และเริ่มทำปฏิกิริยากับอัลคาไลที่อุณหภูมิอย่างน้อย 120°C เมื่อขนาดของอนุภาคควอตซ์ลดลง อัตราการละลายจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

โซเดียมซิลิเกตที่เกิดขึ้นเมื่อซิลิกาละลายทำปฏิกิริยากับโซเดียมอะลูมิเนตที่มีอยู่ในสารละลายจนเกิดเป็นโซเดียม ไฮโดรอลูมิโนซิลิเกต:

2 NaAlO 2 +2Na 2 SiO 3 +4H 2 O ==นา 2 O 2SiO2 . 2H 2 O +4NaOH

โซเดียม ไฮโดรอลูมิโนซิลิเกตละลายได้ไม่ดีในสารละลายอะลูมิเนต-อัลคาไลน์และตกตะกอน ดังนั้น สารละลายจึงปราศจากซิลิกา (การแยกซิลิกา) อย่างไรก็ตาม จากสูตรของโซเดียม ไฮโดรอลูมิโนซิลิเกต ดังต่อไปนี้ การก่อตัวของมันเกี่ยวข้องกับการสูญเสียอลูมินาและอัลคาไล การสูญเสียเหล่านี้จะยิ่งสูงขึ้น
ปริมาณซิลิกาที่ละลายได้ในสารละลายอัลคาไลน์ในอะลูมิเนียมก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น แต่ด้วยเหตุผลนี้ ขอแนะนำให้ดำเนินการเฉพาะแร่บอกไซต์ที่มีซิลิคอนต่ำโดยใช้วิธีของไบเออร์

เมื่อมีมะนาว ซิลิกาของอะลูมิเนียมส่วนหนึ่งจะจับตัวเป็นไฮโดรการ์เน็ตที่ละลายน้ำได้ไม่ดีซึ่งไม่มีอัลคาไล:

ZCa (OH) 2 + 2NaA1O 2 + mNa 2 SiO 3 + (4 -m) H 2 O == ZCaO.Al 2 O 3 mSiO 2 (6 - 2m) H 2 O + 2 (1 + +m) NaOH

การก่อตัวของไฮโดรการ์เน็ตช่วยลดการสูญเสียอัลคาไลกับตะกอน

คาโมไซต์ที่มีอยู่ในอะลูมิเนียมมีพฤติกรรมแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้างทางกายภาพ และระดับของการเกิดออกซิเดชัน ตัวอย่างเช่น คาโมไซต์ที่พบในแร่บอกไซต์จากแหล่งสะสม Vislovsky จะไม่สลายตัวในระหว่างการชะล้างแม้ที่อุณหภูมิสูง ในบอกไซต์จากแหล่งสะสมอื่น ๆ คาโมไซต์จะสลายตัวทั้งหมดหรือบางส่วนในระหว่างการชะล้าง พบพฤติกรรมที่แตกต่างกันของคาโมไซต์
ในบอกไซต์จากพื้นที่ต่าง ๆ ของแหล่งเดียวกัน การสลายตัวของคาโมไซต์จะมาพร้อมกับการก่อตัวของโซเดียมไฮโดรลูมิโนซิลิเกตเช่นการสูญเสียอลูมินาและอัลคาไล

ควรสังเกตว่าองค์ประกอบของโซเดียมไฮโดรลูมิโนซิลิเกตที่เกิดขึ้นระหว่างการชะล้างแร่อะลูมิเนียมนั้นขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการผลิต - อุณหภูมิองค์ประกอบและความเข้มข้นของสารละลายอะลูมิเนต - อัลคาไลน์ นักวิจัยส่วนใหญ่เชื่อว่าเมื่อทำการคำนวณเราควรเริ่มจากองค์ประกอบของไฮโดรลูมิโนซิลิเกตที่สอดคล้องกับสูตร Na 2 O.Al 2 O 3 .1.7SiO 2 .nH 2 O ไฮโดรลูมิโนซิลิเกตชนิดนี้จัดอยู่ในโครงสร้างเป็นแร่ธรรมชาติ โซดาไลท์: 7(นา 2 O. อัล 2 O 3 .2SiO 2).2NaA1O 2 .nH 2 O .

แร่ธาตุไทเทเนียมไทเทเนียมพบได้ในอะลูมิเนียมส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ TiO 2 ออกไซด์ (rutile, anatase, brookite) Sphene CaO.TiO 2 .SiO 2 , ilmenite FeO.TiO 2 , perovskite CaO.TiO 2 และแร่ธาตุไทเทเนียมอื่นๆ ก็พบในแร่อะลูมิเนียมเช่นกัน ไทเทเนียมออกไซด์ที่ทำปฏิกิริยากับอัลคาไลทำให้เกิดโซเดียมเมตาไททาเนต TiO 2 ที่ละลายได้ไม่ดี +NaOH=NaHTiO 3 . เมื่อโซเดียมเมตาไททาเนตตกตะกอน อัลคาไลจะหายไป

เมื่อมีมะนาวไทเทเนียมออกไซด์จะจับกับแคลเซียมไททาเนต 2CaO.TiO2.nH 2 O การสลายตัวของสารประกอบไทเทเนียมภายใต้อิทธิพลของสารละลายอะลูมิเนต - อัลคาไลน์ในระหว่างการชะล้างแร่อะลูมิเนียมจะช้าและไม่สมบูรณ์

สารประกอบซัลเฟอร์ซัลเฟอร์พบได้ในบอกไซต์โดยส่วนใหญ่อยู่ในรูปของไพไรต์ FeS 2 และเมลนิโคไซต์ ซึ่งเป็นไพไรต์ชนิดคอลลอยด์ เมื่อถูกชะล้างออกไป ส่วนหนึ่งของกำมะถันจะเข้าสู่สารละลายในรูปของโซเดียมซัลไฟด์ Na 2 S ซึ่งจากนั้นจะถูกออกซิไดซ์บางส่วนเป็นโซเดียมซัลเฟต Na 2 SO 4, โซเดียมซัลไฟต์ Na 2 SO 3
และโซเดียมไธโอซัลเฟต นา 2 S 2 O 3 Melnikovite ละลายในสารละลายอัลคาไลน์เข้มข้นกว่าไพไรต์

หากปริมาณซัลเฟอร์ในบอกไซต์ค่อนข้างต่ำ (สูงถึง 0.5-0.7%) ก็จะถูกกำจัดออกจากกระบวนการโดยใช้โคลนแดงและอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์เป็นหลัก โดยไม่ส่งผลกระทบต่อเทคโนโลยีการผลิตอลูมินาอย่างเห็นได้ชัด ด้วยปริมาณกำมะถันที่สูงขึ้นในแร่บอกไซต์ ภาวะแทรกซ้อนที่สำคัญอาจเกิดขึ้นได้ในเทคโนโลยี: การเสื่อมสภาพในการจำแนกประเภทและการบดแร่บอกไซต์ รวมถึงการตกตะกอนของโคลนสีแดง นอกจากนี้ยังสังเกตอีกด้วย
การปนเปื้อนของสารละลายอะลูมิเนต และผลที่ตามมาคืออะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์กับสารประกอบของเหล็กซัลเฟอร์ เป็นที่ยอมรับกันว่าเมื่อมีไอออนซัลไฟด์จะเกิดการทำลายอุปกรณ์ถังเหล็กที่รุนแรงยิ่งขึ้นโดยเฉพาะตัวย่อยสลาย

ทั้งหมดนี้บังคับให้เราต้องใช้มาตรการป้องกันพิเศษเมื่อแปรรูปอะลูมิเนียมที่มีกำมะถันสูง อิทธิพลเชิงลบสารประกอบซัลเฟอร์ที่ผ่านเข้าไปในสารละลายระหว่างการชะล้าง เช่น อากาศถูกส่งผ่านเยื่อกระดาษดิบ (ก่อนการชะล้าง) และสารประกอบซัลไฟด์จะถูกออกซิไดซ์ เซรูจาก
สารละลายยังสามารถตกตะกอนด้วยซิงค์ออกไซด์ในรูปของ ZnS ได้ด้วย

คาร์บอเนตมีอยู่ในบอกไซต์ในรูปของแคลไซต์ CaCO 3, ไซเดอไรต์ FeCO 3, แมกนีไซต์ MgCO 3 เมื่อชะล้างแร่บอกไซต์ คาร์บอเนตจะสลายตัวด้วยด่างจนเกิดเป็นโซดา ซึ่งจะกลายเป็นสารละลาย (ปฏิกิริยาการสลายตัว): CaCO 3 + 2NaOH⇆Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 ความเข้มข้นของโซดาในสารละลาย
ตั้งแต่เริ่มต้นเวิร์คช็อป จะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนถึงขีดจำกัดที่กำหนด ซึ่งกำหนดโดยความสามารถในการละลายของโซดาในสารละลายหมุนเวียน เมื่อถึงขีดจำกัดนี้ โซดาจะเริ่มตกตะกอนเมื่อระเหยเหล้าแม่ ซึ่งจะทำให้กระบวนการระเหยยุ่งยาก นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องกัดกร่อน
โซดาเพื่อเปลี่ยนกลับเป็นน้ำด่างที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและคืนสู่กระบวนการ ด้วยเหตุนี้ คาร์บอเนตจึงเป็นสิ่งเจือปนที่เป็นอันตรายในแร่บอกไซต์ที่ประมวลผลโดยวิธีของไบเออร์

อินทรียฺวัตถุพบได้ในบอกไซต์ในรูปของฮิวมินและบิทูเมน ฮิวแมนประกอบด้วยกรดฮิวมิกเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งเป็นส่วนผสมที่ซับซ้อนของสารประกอบ องค์ประกอบที่แตกต่างกันละลายได้ใน สารละลายที่เป็นน้ำด่าง น้ำมันดินประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนและอนุพันธ์ของออกซิเจน ไนโตรเจน และซัลเฟอร์ ละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์ (เบนซีน คาร์บอนไดซัลไฟด์ ฯลฯ) และแทบไม่ละลายในสารละลายอัลคาไล

เมื่อสารฮิวมิกทำปฏิกิริยากับอัลคาไลจะเกิดอัลคาไลน์ฮิวเมตซึ่งจะถูกเปลี่ยนเป็นโซเดียมออกซาเลตที่ละลายน้ำได้ Na 2 C 2 O 4 n สารเรซิน สารอินทรีย์ เช่น โซดา จะค่อยๆ สะสมในสารละลายจากวงจรหนึ่งไปอีกวงจรหนึ่ง การมีอยู่ อินทรียฺวัตถุในการแก้ปัญหาเช่น
เราจะเห็นต่อไปว่ามันส่งผลเสียต่อการผลิตอลูมินาหลายขั้นตอน: การข้นของโคลนสีแดง, การสลายตัวของสารละลายอะลูมิเนต, การระเหย การทำให้สารละลายบริสุทธิ์จากสารอินทรีย์เจือปนในวิธีของไบเออร์ทำได้โดยใช้วิธีพิเศษซึ่งเราจะพิจารณาในภายหลัง

แกลเลียม.ปริมาณแกลเลียมออกไซด์ Ga 2 O 3 ในอะลูมิเนียมมักจะอยู่ที่ 0.05-0.2 กิโลกรัมต่ออลูมิเนียมออกไซด์ 1 ตัน อลูมิเนียมและแกลเลียมมีคุณสมบัติทางเคมีคล้ายคลึงกัน เมื่อชะล้างอะลูมิเนียม แกลเลียมส่วนใหญ่จะผ่านเข้าไปในสารละลายอลูมิเนียมในรูปของโซเดียม แกลเลต NaGaO 2 โดยสะสมอยู่ในนั้น 0.2-0.3 กรัม/ลิตร

(ในรูปของ Ga 2 O 3) สารละลายอะลูมิเนตในการผลิตอลูมินาเป็นแหล่งหลักของแกลเลียม

ฟอสฟอรัส.ปริมาณฟอสฟอรัสในอะลูมิเนียมมักจะไม่เกิน 0.5-0.6% (ในแง่ของ P 2 O 5) เมื่ออะลูมิเนียมถูกชะล้าง ฟอสฟอรัสส่วนหนึ่งจะเข้าสู่สารละลายในรูปของโซเดียมฟอสเฟต Na 3 PO 4) เมื่ออุณหภูมิของสารละลายอะลูมิเนตที่ปนเปื้อนด้วยฟอสฟอรัสลดลง ท่อจะอุดตันด้วยโซเดียมฟอสเฟต
และท่อแลกเปลี่ยนความร้อน

เมื่อชะล้างแร่บอกไซต์ด้วยการเติมมะนาวฟอสฟอรัสส่วนใหญ่จะเข้าไปในตะกอนในรูปของแคลเซียมฟอสเฟต Ca 3 (PO 4) 2 และการปนเปื้อนของสารละลายด้วยฟอสฟอรัสมากเกินไปจะไม่เกิดขึ้น

หากจำเป็น การทำสารละลายให้บริสุทธิ์จากฟอสฟอรัสสามารถทำได้โดยการทำให้ส่วนหนึ่งของสารละลายหมุนเวียนเย็นลงเหลือ 20-30 °C เมื่อเย็นลง โซเดียมฟอสเฟตจะตกตะกอนจากสารละลายพร้อมกับโซดา

วาเนเดียมปริมาณวานาเดียมในบอกไซต์มักจะไม่เกิน 0.1% (ในแง่ของ V 2 O 5) . เมื่อแร่อะลูมิเนียมถูกชะล้าง วาเนเดียมออกไซด์จะเข้าสู่สารละลายบางส่วนในรูปของโซเดียมวานาเดต Na 3 VO 4 ความเข้มข้นของ V 2 O 5 ในสารละลายจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 0.7 กรัม/ลิตร หลังจากนั้นในระหว่างการสลายตัว โซเดียมวานาเดตจะเริ่มตกตะกอนพร้อมกับ A1(OH) 3

เนื่องจากสารเจือปนของวานาเดียมลดการนำไฟฟ้าของอลูมิเนียม จึงไม่สามารถยอมรับการปนเปื้อนของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ด้วยโซเดียมวานาเดตได้ การล้างอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ด้วยน้ำร้อนมักจะช่วยขจัดโซเดียมวานาเดตได้ค่อนข้างสมบูรณ์ แต่ในปริมาณที่ค่อนข้างมาก เนื้อหาที่ยอดเยี่ยม V 2 O 5 ในบอกไซต์ ต้องใช้มาตรการพิเศษเพื่อกำจัดโซเดียมวานาเดตออกจากวงจร เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ส่วนหนึ่งของสารละลายหมุนเวียนจะถูกทำให้เย็นลงที่ 20-30°C
เมื่อเย็นลง ตะกอนวานาเดียมซึ่งเป็นส่วนผสมของโซดา ฟอสเฟต และโซเดียมวานาเดต จะตกตะกอนจากสารละลาย กากตะกอนวานาเดียมเป็นแหล่งของวานาเดียม

ฟลูออรีนพบได้ในบอกไซต์บางชนิดในปริมาณเล็กน้อย เมื่ออะลูมิเนียมถูกชะล้าง ฟลูออรีนจะเข้าสู่สารละลายในรูปของโซเดียมฟลูออไรด์ NaF เมื่อมีปูนขาว ส่วนสำคัญของฟลูออรีนจะถูกจับกับแคลเซียมฟลูออไรด์ CaF 2 ที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งยังคงอยู่ในโคลนสีแดง

การปนเปื้อนสารละลายอะลูมิเนตด้วย NaF ในปริมาณเล็กน้อยไม่ทำให้เกิดปัญหายุ่งยากใดๆ ในการผลิต หากจำเป็น สามารถกำจัดฟลูออไรด์ออกจากวงจรพร้อมกันได้
กับฟอสฟอรัสและวาเนเดียมถ้ามันเย็นลง!) ส่วนหนึ่งของสารละลายหมุนเวียน

โครเมียมมักพบในอะลูมิเนียมในปริมาณเล็กน้อย (0.02-0.04% ในรูปของ Cg 2 O 3) แต่ในเลื่อยอะลูมิเนียมบางชนิดเช่นใน North Onezh ปริมาณโครเมียมจะสูงกว่ามาก โครเมียมออกไซด์ในรูปแบบไร้น้ำจะไม่ทำปฏิกิริยาเมื่อถูกชะล้างด้วยสารละลายอัลคาไลน์และกลายเป็นตะกอน โครเมียมไฮดรอกไซด์ละลายในด่าง เกิดเป็นโครไมต์ Cr(OH) 3 + NaOH = NaCrO 2 + 2H 2 O

โครไมต์สามารถสะสมในสารละลายอะลูมิเนต ทำให้มีสีเขียว

สูตรการคำนวณการชะล้างอะลูมิเนียม

อัตราส่วนของปริมาณอลูมินาที่ผ่านเข้าไปในสารละลายในช่วงระยะเวลาหนึ่งต่อปริมาณในบอกไซต์ดั้งเดิมเรียกว่าระดับการสกัดหรือผลผลิตทางเคมีของอลูมินาระหว่างการชะล้าง การเพิ่มขึ้นของการสกัดอลูมินาต่อหน่วยเวลาจะกำหนดลักษณะเฉพาะของอัตราการชะล้าง

ผลผลิตอลูมินาที่สามารถทำได้ทั้งในทางทฤษฎีและในทางปฏิบัติในระหว่างการชะล้าง ตามทฤษฎีแล้ว เป็นไปได้จากบอกไซต์ [เพื่อถ่ายโอนอลูมินาทั้งหมดไปเป็นสารละลายลบด้วยสารเคมีที่หลีกเลี่ยงไม่ได้
การสูญเสียที่เกิดจากการเปลี่ยนส่วนของอลูมินาไปเป็นโซเดียมไฮโดรลูมิโนซิลิเกตที่ไม่ละลายน้ำ Na 2 O.Al 2 O 3 .1.7SiO 2 .nH 2 O . อัตราผลตอบแทนทางทฤษฎีของอลูมินาจากการชะล้างสามารถคำนวณได้ดังนี้

ในโซเดียม ไฮโดรอลูมิโนซิลิเกตขององค์ประกอบที่ระบุ อัตราส่วนของ Al 2 O 3 ต่อ SiO 2 (โดยน้ำหนัก) คือ 102:60.1.7==1 นั่นคือ สำหรับทุก ๆ เปอร์เซ็นต์ของ SiO 2 ในอะลูมิเนียม จะมีเปอร์เซ็นต์ของ Al 2 O 3 จะหายไป ดังนั้นผลผลิตทางทฤษฎีของ Al 2 O 3 คือ%:

เนื่องจากอัตราส่วน (SiO 2) b / (Al 2 O 3) b เป็นส่วนกลับของโมดูลัสซิลิคอนของบอกไซต์ ดังนั้น η|= (1-1/μ si)100 โดยที่ 102 และ 60 คือน้ำหนักโมเลกุลของ Al 2 O 3 และ SiO 2 ; (Al 2 O 3) b และ (SiO 2) b - เนื้อหาของ Al 2 O 3 และ SiO 2 ในอะลูมิเนียม, %; μ si - โมดูลซิลิคอนของอะลูมิเนียม

แนวคิดของ "ผลผลิตทางทฤษฎี" ใช้ในการประเมินแร่บอกไซต์ประเภทใหม่ รวมถึงเปรียบเทียบตัวชี้วัดที่ได้รับจริงกับตัวบ่งชี้ที่เป็นไปได้ในทางทฤษฎี ในทางปฏิบัติ ผลผลิตทางเคมีในระหว่างการชะล้างแร่อะลูมิเนียมจะต่ำกว่าทางทฤษฎี เนื่องจากสารตกค้างหลังการชะล้าง (โคลนสีแดง) จะประกอบด้วยอยู่เสมอ
ประกอบด้วยอลูมินาที่ไม่ได้ชะล้างในรูปของไฮดรอกไซด์ เมื่อชะล้างแร่อะลูมิเนียมไดแอสปอโรเบห์ไมต์ภายในประเทศ ผลผลิตของอลูมินาที่สามารถทำได้จริงคือ
(เคมี) ต่ำกว่าทฤษฎี 3-5% จงหาผลผลิตทางเคมีดังนี้

สันนิษฐานได้ว่า Fe 2 O 3 จากอะลูมิเนียม Fe 2 O 3 กลายเป็นตะกอนโดยสมบูรณ์ แหล่งอื่นของการชะล้างเข้าไปในประจุสามารถละเลยได้ แล้วปริมาณที่ขึ้นรูป
เมื่อกากตะกอนถูกชะล้างออกไปจะเป็นดังนี้:

R w ==(เฟ 2 O 3) ข Q ข /(เฟ 2 O 3) w,

โดยที่ Qb คือปริมาณแร่บอกไซต์ที่ได้รับสำหรับการชะล้าง

(เฟ 2 โอ 3) ข และ (เฟ 2 โอ 3) ก - ปริมาณ Fe 2 O 3 ในบอกไซต์และตะกอนตามลำดับ %

สำหรับแร่บอกไซต์แห้งทุกๆ 100 กิโลกรัม Al 2 O 3 จะหายไประหว่างการชะล้างด้วยตะกอน กิโลกรัม:

ดังนั้นผลผลิตทางเคมีของ Al 2 O 3,%

โดยที่ (Al 2 O 3) และ (Al 2 O 3) w ในบอกไซต์และในตะกอน, %

ในอะลูมิโนซิลิเกตขององค์ประกอบ Al 2 O 3 .Al 2 O 3 .l,7SiO 2 อัตราส่วนของ Na 2 O ต่อ SiO 2 โดยน้ำหนักคือ 62:1.7·60==0.6 ในความเป็นจริง อัตราส่วนของ Na 2 O ต่อ SiO 2 ในตะกอนหลังการชะล้างมักจะน้อยกว่าค่านี้ เนื่องจากส่วนหนึ่งของซิลิกาผ่านเข้าไปในตะกอนในรูปของสารประกอบที่ไม่เป็นด่าง

การชะล้างอะลูมิเนียมด้วยวิธีไบเออร์นั้นดำเนินการด้วยสารละลายอัลคาไลน์หมุนเวียน เพื่อกำหนดปริมาตรที่ต้องการของสารละลายหมุนเวียน เราจะสร้างสมการสำหรับโมดูลัสกัดกร่อนของสารละลายอะลูมิเนตที่เกิดขึ้นระหว่างการชะล้าง ให้เราแนะนำสัญกรณ์ต่อไปนี้: วี-ปริมาตรของสารละลายหมุนเวียนต่อแร่บอกไซต์แห้ง 1,000 กิโลกรัม, m 3 ; (Al 2 O 3) b - เนื้อหาของ Al 2 O 3 ในบอกไซต์, เศษส่วนของหน่วย; (Na 2 O) ปริมาตรและ (Al 2 O 3) ปริมาตร - ความเข้มข้นของ Na 2 O k และ Al 2 O 3 ในสารละลายหมุนเวียน, g/l; η ผลผลิตทางเคมีของ Al 2 O 3 ในระหว่างการชะล้างแร่อะลูมิเนียม เศษส่วนของหน่วย α c.o. คือโมดูลกัดกร่อนของสารละลายหมุนเวียน แอลฟา คาล - โมดูลโซดาไฟของสารละลายอะลูมิเนต ยังไม่มีข้อความ 1 - ปริมาณอัลคาไลที่แนะนำเพื่อชดเชยการสูญเสียกิโลกรัม ยังไม่มีข้อความ 2 - การสูญเสียอัลคาไลเนื่องจากการจับกับอะลูมิโนซิลิเกต, กิโลกรัม; ยังไม่มีข้อความ 3 - ปริมาณโซเดียมออกไซด์ที่สลายตัวระหว่างการชะล้าง, กิโลกรัม

จากนั้นสมการของโมดูลัสกัดกร่อนของสารละลายอะลูมิเนตจะมีลักษณะดังนี้:

α k.al ==[(N 2 O) โดย V+N 1 -N 2 -N 3 ] 102/(62)

การแก้สมการนี้สำหรับ V , เราได้รับ:

วี = / .

แต่ (Na 2 O) vol = 0.608 (Al 2 O 3) vol α c.v ดังนั้น:

วี = /

ปริมาณอัลคาไลหมุนเวียนโดยประมาณ (ตันต่อ 1 ตัน)

Al 2 O 3) สามารถกำหนดได้โดยสูตร N=0.608 α cal.al α c.vol / (α c.vol - α cal.al)

จากนั้นปริมาตรของสารละลายหมุนเวียน m 3: V=N100/(Na 2 O) ปริมาตร

อิทธิพลของปัจจัยต่างๆ ต่อการชะล้างแร่อะลูมิเนียม

การชะล้างอะลูมิเนียมของไบเออร์เป็นกระบวนการทำให้สารละลายอัลคาไลน์อิ่มตัวด้วยอะลูมิเนียมออกไซด์
ความเข้มข้นของ Al 2 O 3 ในสารละลายในระหว่างกระบวนการชะล้างจะค่อยๆเพิ่มขึ้นและโมดูลัสกัดกร่อนของสารละลายจะลดลง
รูปที่ 11 แสดงให้เห็นว่าการนำอลูมินากลับคืนมา (เส้นโค้งที่ 1) และโมดูลัสกัดกร่อนของสารละลาย (เส้นโค้งที่ 2) เปลี่ยนแปลงไปตามเวลาในระหว่างการชะล้างอย่างไร อัตราการสกัดใน 3 ชั่วโมง อัตราการฟื้นตัวสูงถึงประมาณ 90% และยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในทางปฏิบัติ อัตราการชะล้างลดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นในช่วงชั่วโมงแรกจะเฉลี่ย 60% ชั่วโมงที่สอง 25% และชั่วโมงที่สามเพียง 5% เท่านั้น

การชะล้างแร่บอกไซต์ด้วยสารละลายอัลคาไลน์เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสาน กล่าวคือ เป็นกระบวนการที่ต่างกัน

ข้าว. 11 เส้นโค้งการชะล้าง
แร่อะลูมิเนียม:

1 - การสกัดอัล 2 O 3 ;

2 - α k และประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

1) ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแร่อัลคาไลและแร่บอกไซต์ (ระยะเคมี)

2) การแทรกซึมของตัวทำละลายจากชั้นขอบเขตไปยังพื้นผิวของอนุภาคและการกำจัดผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยาลงในชั้นขอบเขต (ระยะการแพร่กระจายภายใน) 3) การแพร่กระจายของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาจากชั้นขอบเขตและการไหลเข้าของอัลคาไลอิสระไปยังชั้นนี้ (ระยะการแพร่กระจายภายนอก) ตามที่นักวิจัยบางคน ระยะที่ช้ากว่าคือการแพร่กระจาย เป็นตัวกำหนดระยะเวลาของกระบวนการชะล้าง

การชะล้างแร่บอกไซต์ (ระดับของการสกัดอลูมินา ระยะเวลา) ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ ได้แก่ ความละเอียดของการบดแร่บอกไซต์ อุณหภูมิ ความเข้มข้น และโมดูลกัดกร่อนของสารละลายหมุนเวียนและอะลูมิเนต การเติมปูนขาว

ความวิจิตรของการบดอะลูมิเนียมเมื่อระดับการบดเพิ่มขึ้น พื้นผิวสัมผัสระหว่างอนุภาคบอกไซต์และอัลคาไลจะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้อัตราการชะล้างเพิ่มขึ้น หากความละเอียดของการเจียรไม่เพียงพอ การฟื้นตัวของอลูมินาในระหว่างการชะล้างจะลดลงอย่างมาก การบดอะลูมิเนียมซ้ำนั้นเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์เช่นกันเนื่องจากต้นทุนที่เพิ่มขึ้นในการบดและเนื่องจากการเสื่อมสภาพของการตกตะกอนของโคลนสีแดงในระหว่างการชะล้าง

ความละเอียดที่ต้องการของการบดแร่บอกไซต์ สิ่งอื่นๆ ทั้งหมดจะเท่ากัน ขึ้นอยู่กับลักษณะของแร่บอกไซต์ แร่บอกไซต์ที่มีหินหนาแน่นต้องการการเจียรที่ละเอียดกว่าแร่อะลูมิเนียมที่หลวมและเป็นดินเหนียว รูพรุนและรอยแตกในแร่บอกไซต์ที่เปราะและเหนียวช่วยให้เกิดการชะล้างได้ นอกจากนี้แร่บอกไซต์เหล่านี้ในระดับที่มากกว่าหินที่เต็มไปด้วยหินจะถูกกระจาย (บดขยี้) ในระหว่างกระบวนการชะล้าง การปรากฏตัวของสารที่ไม่ละลายน้ำอัลคาไลในแร่บอกไซต์
สิ่งเจือปน เช่น สารอินทรีย์ที่ปกคลุมแร่ธาตุที่ประกอบด้วยอลูมินาด้วยฟิล์มบางๆ ก็จำเป็นต้องมีการบดแร่อะลูมิเนียมที่ละเอียดกว่าเช่นกัน ในทุกๆ กรณีพิเศษพบความละเอียดในการบดที่ต้องการจากการทดลอง

อุณหภูมิการชะล้าง -ปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่มีอิทธิพลต่อกระบวนการชะล้าง: เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราปฏิกิริยาทางเคมีของอัลคาไลกับแร่บอกไซต์ รวมถึงการแพร่กระจายของผลิตภัณฑ์อัลคาไลและปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นยิ่งอุณหภูมิการชะล้างสูงเท่าไรก็ยิ่งน้อยลงเท่านั้น
ceteris paribus ระยะเวลาของการชะล้างและการสกัดอลูมินาจากบอกไซต์ที่สูงขึ้น

อุณหภูมิการชะล้างที่ใช้ในทางปฏิบัตินั้นถูกกำหนดโดยองค์ประกอบทางแร่วิทยาของแร่บอกไซต์เป็นหลัก แร่อะลูมิเนียม Gibbsite สามารถชะล้างได้ที่อุณหภูมิตามลำดับ
105°ซ; สำหรับการชะล้างแร่บอกไซต์โบเอห์ไมต์ ต้องใช้อุณหภูมิอย่างน้อย 160-170 °C และการชะล้างแร่บอกไซต์ไดสปอร์สามารถทำได้ที่อุณหภูมิสูงกว่า 200 °C เท่านั้น ในทางปฏิบัติเพื่อเพิ่มความเร็วของกระบวนการ จะใช้อุณหภูมิการชะล้างที่สูงขึ้น - สูงถึง 240 ° C และสูงกว่านั้นอีก

ความเข้มข้นและโมดูลัสกัดกร่อนของสารละลายหมุนเวียนตามไอโซเทอร์มของระบบ Al 2 O 3 -Na 2 O-H 2 O ทั้งการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของอัลคาไลในสารละลายหมุนเวียนและการเพิ่มขึ้นของโมดูลัสกัดกร่อนทำให้สารละลายอิ่มตัวน้อยลงด้วยอลูมินา

ดังนั้น ยิ่งความเข้มข้นของอัลคาไลในสารละลายหมุนเวียนสูงขึ้นและมีโมดูลกัดกร่อนสูงเท่าไร กระบวนการชะล้างก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น สำหรับการชะล้างแร่บอกไซต์แบบกิบบ์ จะใช้สารละลายหมุนเวียนที่มี Na 2 O ถึง 200-240 กรัม/ลิตร ไดแอสปอร์และโบเอไมต์ถูกชะล้างด้วยสารละลายหมุนเวียนที่มี Na 2 O สูงถึง 310 กรัม/ลิตร โปรดทราบว่าการเพิ่มความเข้มข้นของ Na 2 O ในสารละลายหมุนเวียนนั้นสัมพันธ์กับต้นทุนที่เพิ่มขึ้นสำหรับกระบวนการระเหย นอกจากนี้ ยิ่งความเข้มข้นนี้สูง การสึกหรอของอุปกรณ์และอุปกรณ์ถังในระหว่างการบดอะลูมิเนียม การชะล้าง และการระเหยก็จะยิ่งรุนแรงมากขึ้นเท่านั้น
โมดูลัสกัดกร่อนของสารละลายหมุนเวียนมักจะอยู่ที่ 3.0-3.8

โมดูลโซดาไฟของสารละลายอะลูมิเนตในระหว่างการชะล้าง สารละลายหมุนเวียนซึ่งเป็นผลมาจากความอิ่มตัวของอลูมินาจะกลายเป็นสารละลายอะลูมิเนต ซึ่งเป็นโมดูลกัดกร่อนซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อทั้งกระบวนการชะล้างและการดำเนินการทางเทคโนโลยีที่ตามมา ตามค่าไอโซเทอร์มของระบบ

Al 2 O 3 -Na 2 O-H 2 O เมื่อโมดูลัสกัดกร่อนลดลงสารละลายจะอิ่มตัวมากขึ้นด้วยอลูมินาเช่น
เข้าสู่สภาวะสมดุล ดังนั้น ยิ่งโมดูลัสกัดกร่อนของสารละลายอะลูมิเนตที่ได้มีค่าต่ำ อัตราการชะแร่อะลูมิเนียมก็จะยิ่งต่ำลง ในทางกลับกัน การได้รับสารละลายอะลูมิเนตที่มีโมดูลัสกัดกร่อนต่ำเป็นสิ่งสำคัญมากในการลดการไหลของวัสดุของสารละลายตลอด
วงจรไบเออร์. จากมุมมองนี้ เป็นที่พึงปรารถนาที่จะได้รับสารละลายอะลูมิเนตที่อิ่มตัวด้วยอลูมินา เช่น มีโมดูลัสกัดกร่อนต่ำ

รูปที่ 12 แสดงให้เห็นว่าการลดลงของโมดูลัสกัดกร่อนของสารละลายอะลูมิเนตจาก 1.7 เป็น 1.5 จะทำให้ฟลักซ์จำเพาะของสารละลายลดลง 20%

อย่างไรก็ตาม เมื่อโมดูลัสกัดกร่อนของสารละลายลดลง ความเสถียรของสารละลายก็จะลดลง สารละลายที่มีโมดูลัสต่ำเริ่มสลายตัวแล้วในกระบวนการเจือจางและแยกออกจากโคลนสีแดง ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียอลูมินา สารละลายอะลูมิเนตมักจะเตรียมด้วยโมดูลัสกัดกร่อน 1.5-1.75 โซลูชั่นดังกล่าว

ข้าว. 12. การเปลี่ยนแปลงในโฟลว์เฉพาะ p

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสาธารณรัฐคาซัคสถาน

วิทยาลัยเคมี-เครื่องกลพาฟโลดาร์

ทดสอบ

ในหัวข้อ: การผลิตอลูมินา

เรื่อง: ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับความพิเศษ: “การผลิตอลูมิเนียม”

ปัฟโลดาร์ 2011

1. คำอธิบายโดยย่อของการผลิต (วัตถุประสงค์ของกระบวนการ ความเกี่ยวข้องของเทคโนโลยี การใช้ผลิตภัณฑ์)

2. ลักษณะของวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

3. เคมีของกระบวนการ (รากฐานทางทฤษฎีของกระบวนการ)

4. แผนภาพขั้นตอนการผลิต (สำเนาของแผนภาพการไหล)

5. คำอธิบายของอุปกรณ์หลัก (สำเนา)

6. ข้อควรระวังด้านความปลอดภัย

7. รายการข้อมูลอ้างอิงที่ใช้

1. คำอธิบายโดยย่อของการผลิต (วัตถุประสงค์ของกระบวนการ ความเกี่ยวข้องของเทคโนโลยี การใช้ผลิตภัณฑ์)

อลูมินาเผาเป็นวัสดุคุณภาพสูงสมัยใหม่ที่นำไปใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทนความร้อนโดยเฉพาะ

นอกจากนี้ ยังมีการใช้อลูมินาแบบตารางและแบบรีแอกทีฟในอุตสาหกรรม ซึ่งแตกต่างจากเทคโนโลยีการผลิตและคุณลักษณะหลายประการ

อลูมินาเผาหรือที่เรียกว่าอลูมินาเผาคืออะลูมิเนียมออกไซด์ที่ผ่านการบำบัดความร้อนเพิ่มเติม - การเผา

ในการเผา อลูมินาจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงโดยไม่ปล่อยให้ผลึกอะลูมิเนียมออกไซด์ก่อตัว

เนื่องจากการรักษาอุณหภูมิเพิ่มเติมดังกล่าว อลูมินาจึงได้รับคุณสมบัติที่มีคุณค่าและมีประโยชน์มากมาย

วัสดุประเภทนี้แตกต่างจากอลูมินาหลอมตรงตรงที่มีรูพรุนในโครงสร้าง ดังนั้นจึงก่อตัวและยึดเกาะได้ดีกว่ามาก อลูมินาเทียมชนิดเผาผนึกมีคุณสมบัติโดดเด่นดังต่อไปนี้:

ü ฉนวนไฟฟ้า

ü เพิ่มความต้านทานไฟ

ü ปรับปรุงความแข็งแรงทางกล

ü เพิ่มความต้านทานต่อการสึกหรอและการเสียดสี

ü ความสามารถในการกำหนดขนาดและรูปร่างที่แม่นยำให้กับผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

อลูมินาที่เผาแล้วสามารถผลิตได้เป็นเศษส่วนต่างๆ ขึ้นอยู่กับระดับของการเจียรและขนาดของผลึก เกรดที่แตกต่างกันของวัสดุนี้ทำหน้าที่ต่างกันในวัสดุทนไฟและให้คุณสมบัติเพิ่มเติม

ที่สำคัญที่สุด:

ü ทรัพยากรที่เพิ่มขึ้นและอายุการใช้งานโดยรวมของผลิตภัณฑ์เนื่องจากปริมาณอะลูมิเนียมออกไซด์ที่เพิ่มขึ้น

ü ความหนาแน่นของอนุภาคสูงเนื่องจากขนาดที่เล็ก ส่งผลให้มีความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานต่อการเสียดสีและการสึกหรอเพิ่มขึ้น

ü ทนไฟสูงและทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างวัสดุกับองค์ประกอบยึดเกาะ เช่น อะลูมิเนียมซีเมนต์หรือดินเหนียว

สามารถผลิตและใช้งานได้ทั้งในรูปแบบอิสระและไม่มีรูปร่าง และในรูปแบบของผลิตภัณฑ์เสาหินที่ถูกผูกไว้

อลูมินาเผาใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ต่อไปนี้:

ü หัวเทียน

ü ผลิตภัณฑ์พอร์ซเลน

ü ตัวกรองเซรามิก

ü เซรามิกที่ทนต่อการสึกหรอ

ü ฉนวนไฟฟ้าแรงสูง

ü ผลิตภัณฑ์สุขภัณฑ์

ü ผลิตภัณฑ์เซรามิกสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ü ผลิตภัณฑ์เซรามิกทางเทคนิคและวิศวกรรม

ü กระเบื้องเซรามิค ฯลฯ

อลูมินาที่ผ่านการเผาแล้วพบการใช้งานในอุตสาหกรรมต่อไปนี้: การผลิตคอรันดัม วัสดุทนไฟ แก้ว เคมี การผลิตในครัวเรือน ไฟฟ้า เทคนิค และเซรามิกที่ทนต่อการสึกหรอ

2. ลักษณะของวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป

อะลูมิเนียม(พ. บอกไซต์) (ตามชื่อพื้นที่ Baux ทางตอนใต้ของฝรั่งเศส) - แร่อะลูมิเนียมประกอบด้วยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ เหล็ก และซิลิคอนออกไซด์ วัตถุดิบสำหรับการผลิตอลูมินาและวัสดุทนไฟที่ประกอบด้วยอลูมินา ปริมาณอลูมินาในอะลูมิเนียมอุตสาหกรรมมีตั้งแต่ 40% ถึง 60% และสูงกว่า มันยังใช้เป็นฟลักซ์ในโลหะวิทยาเหล็ก

โดยทั่วไปแล้ว บอกไซต์เป็นมวลดินที่มีลักษณะคล้ายดินเหนียว อาจมีแถบสี ไพโซไลท์ (รูปถั่ว) หรือพื้นผิวที่สม่ำเสมอกัน ภายใต้สภาพอากาศปกติ เฟลด์สปาร์ (แร่ธาตุที่ประกอบเป็นส่วนใหญ่ของเปลือกโลกและเป็นอะลูมิโนซิลิเกต) จะสลายตัวเป็นดินเหนียว แต่ในสภาพอากาศร้อนและมีความชื้นสูง ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการย่อยสลายอาจเป็นแร่บอกไซต์ เนื่องจากสภาวะดังกล่าวเอื้อต่อการกำจัดด่าง และซิลิกา โดยเฉพาะจากไซไนต์หรือแกบโบร อะลูมิเนียมจะถูกแปรรูปเป็นอะลูมิเนียมเป็นระยะ: ขั้นแรกจะได้อะลูมิเนียมออกไซด์ (อลูมินา) จากนั้นจึงได้อะลูมิเนียมโลหะ (ทางไฟฟ้าเมื่อมีไครโอไลท์)

คุณสมบัติของอลูมินา

อลูมิเนียมเกิดขึ้นได้จากออกซิเจนเป็น 3 ออกไซด์: ในซับออกไซด์จะเป็นโมโนวาเลนต์, ใน - ไตรวาเลนต์ และใน อลาโอแสดงถึงความจุแบบผสม สารประกอบย่อยสามารถรับได้ที่อุณหภูมิสูงโดยการลดลงหรือการสลายตัวด้วยความร้อน แต่กระบวนการเหล่านี้ยังไม่มีความสำคัญในทางปฏิบัติ

วัตถุดิบสำหรับการผลิตอะลูมิเนียมคืออลูมินา - อะลูมิเนียมออกไซด์แบบผงซึ่งประกอบด้วยออกไซด์ 2 ชนิด (การดัดแปลง): (อัลฟาอลูมินา) และ (แกมมาอลูมินา) อัลฟ่าอลูมินาเป็นรูปแบบที่เสถียรที่สุดและเกิดขึ้นตามธรรมชาติเหมือนกับแร่คอรันดัม มีโครงสร้างที่แข็งแรง มีความแข็งสูง และทนทานต่อสารเคมี จุดหลอมเหลวของคอรันดัมอยู่ที่ (2054±6)°C แกมมาอลูมินาได้มาจากการอบแห้งอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ ทำปฏิกิริยาได้ดีกับสารละลายของด่างและกรด และมีความสามารถในการดูดความชื้นสูง แม้แต่แกมมาอลูมินาที่ได้รับความร้อนถึง 1,000°C ก็ยังคงมีน้ำประมาณ 1% และการสัมผัสกับอุณหภูมิ 1200°C เป็นเวลานานเท่านั้นที่จะทำให้น้ำนั้นขาดน้ำโดยสมบูรณ์ ในกรณีนี้ แกมมาอลูมินาจะกลายเป็นคอรันดัม

3. เคมีของกระบวนการ (รากฐานทางทฤษฎีของกระบวนการ)

การผลิตอะลูมิเนียมเริ่มต้นด้วยการผลิตอลูมินา อลูมินา – Al2O3 เป็นสารผลึกสีขาว เป็นที่รู้จักในรูปแบบของการดัดแปลงสองแบบอัลฟา (คอรันดัม) และแกมมาอลูมินา คอรันดัมเกิดขึ้นในหินในรูปของผลึกไม่มีสี อย่างไรก็ตาม คอรันดัมธรรมชาติส่วนใหญ่มักปนเปื้อนแมกนีไทต์ เฮมาไทต์ ควอตซ์ ฯลฯ คริสตัล Alpha Al2O3 มีสีแดง (ทับทิม) และสีน้ำเงิน (แซฟไฟร์) ซึ่งเป็นแร่ธาตุล้ำค่า อลูมินาของการดัดแปลงแกมมาไม่ได้เกิดขึ้นในธรรมชาติ และเกิดขึ้นระหว่างการคายน้ำของไฮดรอกไซด์ในช่วงอุณหภูมิ 500 – 900 องศาเซลเซียส เมื่อได้รับความร้อนตั้งแต่ 900 – 1200 จะเปลี่ยนเป็นอัลฟ่า Al2O3

วิธีการผลิตอลูมินาซึ่งเกี่ยวข้องกับการบำบัดแร่ด้วยอัลคาลิสที่จับอลูมินาให้เป็นโซเดียมอะลูมิเนตที่ละลายน้ำได้ เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดและประหยัดที่สุด ในการเปลี่ยนอลูมินาให้เป็นโซเดียมอะลูมิเนต แร่จะได้รับการบำบัดโดยตรงด้วยอัลคาไล (วิธีไบเออร์) หรือเผาด้วยเกลือของโลหะอัลคาไลและโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ ทำให้เกิดอะลูมิเนตที่เป็นของแข็ง ซึ่งจากนั้นจะถูกชะล้างด้วยสารละลายที่เป็นน้ำ
วิธีการเผาผนึกใช้สำหรับการประมวลผลแร่บอกไซต์ที่มีซิลิกาสูง
ส่วนผสมที่เตรียมไว้ของบอกไซต์บดละเอียด หินปูน โซดา และผลิตภัณฑ์รีไซเคิลจะถูกให้ความร้อนและเผาที่อุณหภูมิ 1100-1300 0C ในเตาเผาแบบหมุนแบบท่อ การเผาผนึกที่เกิดขึ้นในรูปแบบของชิ้นส่วนขนาดต่างๆ และองค์ประกอบทางแร่วิทยาบางอย่างจะถูกประมวลผลด้วยสารละลายอัลคาไลน์ที่มีความเข้มข้นต่ำหรือน้ำหมุนเวียนเพื่อเปลี่ยนอลูมินาและด่างให้เป็นสารละลายอะลูมิเนต หลังจากทำความสะอาดสารละลายจากสิ่งเจือปนที่เป็นของแข็งและซิลิกาแล้ว สารละลายจะถูกสลายตัวโดยคาร์บอไนเซชันหรือการสลายตัวเพื่อให้ได้อะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ในตะกอน หลังจากล้างและกรองอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์แล้ว จะถูกส่งไปเผาที่อุณหภูมิสูงในเตาเผาแบบหมุนแบบท่อ หลังจากระบายความร้อนแล้ว อลูมินาจะถูกส่งไปยังผู้บริโภค

วิธีอัลคาไลน์แบบแห้ง (การเผาผนึกช่วยให้คุณได้รับอลูมินาบริสุทธิ์จากแร่ (บอกไซต์เกรดต่ำ, เนฟีลีน ฯลฯ ) ที่มีปริมาณซิลิกาสูง (มากกว่า 6%) หินที่มีอลูมิเนียมถูกบดด้วยหินปูนและโซดาแล้วเผาในเตาเผา ที่อุณหภูมิ 1200-1300 ° เป็นผลให้อลูมิเนียมออกไซด์ถูกแปลงเป็นอะลูมิเนตอัลคาไลน์ที่ละลายน้ำ Na20"Al203 และซิลิกาถูกผูกไว้กับไดแคลเซียมซิลิเกตที่ไม่ละลายน้ำ หลังจากการชะล้างการทำให้หนาขึ้นการซักและการแยกตะกอนอลูมิเนียมบริสุทธิ์จะถูก สลายตัวด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ ต่อมา กระบวนการก็ดำเนินไปในลักษณะเดียวกับด้วย วิธีการของไบเออร์. สำหรับแร่เนฟิลีน เหตุผลที่สมเหตุสมผลที่สุดคือวิธีอัลคาไลน์แบบแห้ง ซึ่งช่วยให้สามารถแปรรูปหินเนฟิลีนที่ซับซ้อนด้วยการผลิตผลิตภัณฑ์เพิ่มเติม - โซดา โปแตช และซีเมนต์ นอกจากนี้ แร่อลูไนต์ยังได้รับการประมวลผลโดยใช้วิธีอัลคาไลน์แบบแห้ง โดยผลิตกรดซัลฟิวริกและเกลือแกงเป็นผลพลอยได้

สำหรับอลูมินาหนึ่งตันที่ใช้วัตถุดิบเนฟีลีน แร่เนฟีลีน 5-6 ตัน หินปูน 7-8 ตัน ถ่านหิน 1.5-2.0 ตันสำหรับเตาเผาซินเทอร์ และไอน้ำแรงดันสูงและต่ำ 5-6 ตันถูกใช้ โครงสร้างของสินทรัพย์ถาวรของโรงกลั่นอลูมินา (โรงงานที่มีกำลังการผลิตปานกลางซึ่งดำเนินการเกี่ยวกับอะลูมิเนียมวิธีไบเออร์) เป็น%: อาคารและโครงสร้าง - 70 อุปกรณ์พร้อมการติดตั้ง - 26 อื่น ๆ - 4; การผลิตอลูมินา 1 ล้านรูเบิล เงินลงทุน (t/100 รูเบิลต่อปี - 1.1-1.2)

กระบวนการของไบเออร์ซึ่งปัจจุบันมีบทบาทสำคัญในการผลิตอลูมินา เหมาะสำหรับการแปรรูปอะลูมิเนียมซิลิกาต่ำเท่านั้น (ที่มีโมดูลัสสูงกว่า 7) เมื่อใช้วิธีการเผาผนึก ไม่เพียงแต่สามารถแปรรูปแร่บอกไซต์ทุกชนิดให้เป็นอลูมินาได้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงเนฟิลีน ดินเหนียว ดินขาว และหินอลูมิโนซิลิเกตอื่น ๆ อีกด้วย ซึ่งเป็นปริมาณสำรองที่ไม่มีวันหมดสิ้น วิธีนี้ใช้ครั้งแรกในปี 1858 โดย Louis Le Chatelier เขาเริ่มได้อลูมินาจากบอกไซต์โดยการเผาด้วยโซดาแล้วสลายสารละลายอะลูมิเนตด้วยคาร์บอนไดออกไซด์ อย่างไรก็ตาม ในรูปแบบนี้ไม่เหมาะสำหรับการแปรรูปแร่บอกไซต์ที่เป็นซิลิกาเนื่องจากการสูญเสีย Al 2 O 3 และ Na 2 O จำนวนมาก และสำหรับแร่บอกไซต์คุณภาพสูง วิธีของไบเออร์จะให้ผลกำไรมากกว่า

เมื่อเผาอะลูมิโนซิลิเกต Müller (1880) เสนอให้เพิ่มโซดา แมกนีไซต์ หรือโดโลเมต เพื่อจับซิลิกาเข้ากับซิลิเกตโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธที่ไม่ละลายในน้ำ

ในปี พ.ศ. 2440 Penyakov เสนอวิธีการสำหรับแร่อะลูมิเนตด้วย Na 2 SO 4 โดยมีสารรีดิวซ์อยู่ด้วย และในปี พ.ศ. 2459 ได้เสนอวิธีการเผาแร่ที่อุดมด้วยซิลิกาด้วยหินปูนเท่านั้น

การพัฒนาและปรับปรุงวิธีการเผาผนึกอย่างครอบคลุมโดยสัมพันธ์กับแร่บอกไซต์ที่มีซิลิคอนสูง เนฟีลีน และหินอลูมิโนซิลิเกตอื่นๆ มีความเกี่ยวข้องโดยสิ้นเชิงกับชื่อของนักวิทยาศาสตร์โซเวียต ภายใต้การนำของ A.A. Yakovkin และ I.S. Liliv โดยการมีส่วนร่วมของ V.N. Mazel, F.N. Strokov และคนอื่น ๆ ได้มีการพัฒนาวิธีการเผาประจุอะลูมิเนียม - หินปูน - โซดาแบบแห้ง วิธีการนี้ใช้ในโรงถลุงอะลูมิเนียม Volkhov เพื่อแปรรูปอะลูมิเนียมจากแหล่งสะสม Tikhvin ต่อมา ตามคำแนะนำของ V.A. Mazel โรงกลั่น Tikhvin Alumina ได้นำตัวเลือกของการเผาผนึกแบบเปียกมาใช้

การแปรรูปวัตถุดิบเนฟีลีนโดยการเผาผนึกได้รับการควบคุมที่โรงงานสามแห่ง ได้แก่ โรงกลั่นอลูมิเนียม Volzhsky, โรงกลั่น Pikalevsky Alumina และโรงกลั่น Achinsk Alumina

องค์ประกอบของประจุบอกไซต์สำหรับวิธีการเผาผนึกประกอบด้วย: บอกไซต์, หินปูน, สารละลายโซดารีไซเคิล, โซดาสดเพื่อชดเชยการสูญเสียอัลคาไลในกระบวนการและผลิตภัณฑ์รีไซเคิล (ตะกอนกำจัดซิลิกอน, ตะกอนกัดกร่อน)

เมื่อประจุดังกล่าวถูกเผา โซเดียมอะลูมิเนตซึ่งละลายได้สูงในน้ำ ไดแคลเซียมซิลิเกตที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย และโซเดียมเฟอร์ไรต์ ซึ่งไม่เสถียรต่อการไฮโดรไลซิส จะเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาต่อไปนี้:

ตามปฏิกิริยาเหล่านี้ จะต้องรักษาความสัมพันธ์ระดับโมเลกุลต่อไปนี้ในประจุ:

สำหรับแร่บอกไซต์ที่มีซิลิกาต่ำ สามารถใช้การเผาแร่บอกไซต์กับโซดาโดยไม่ต้องเติมหินปูนได้ วิธีนี้เรียกว่าการกัดกร่อนด้วยความร้อนซึ่งช่วยให้คุณสามารถกัดกร่อนโซดาที่เกิดขึ้นในกระบวนการของไบเออร์และยังแทนที่เคอัลคาไลที่มีราคาแพงด้วยโซดา

เค้กที่ได้ ทั้งแร่อะลูมิเนียมและเนฟีลีน จะถูกชะล้างด้วยสารละลายหมุนเวียนหรือน้ำล้าง ในกรณีนี้ Al 2 O 3 จะเข้าสู่สารละลายในรูปของอะลูมิเนตโลหะอัลคาไล โซเดียมเฟอร์ไรต์ไฮโดรไลซ์เพื่อสร้างเหล็กไฮดรอกไซด์และด่างกัดกร่อนที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานของสารละลายอะลูมิเนต เมื่อทำปฏิกิริยากับสารละลายอะลูมิเนต ผลลัพธ์ที่ได้คือแคลเซียมซิลิเกตจะสลายตัวบางส่วนและซิลิกาจะเข้าสู่สารละลาย แต่ไดแคลเซียมซิลิเกตส่วนใหญ่ยังคงอยู่ในตะกอน ตะกอนจะถูกแยกออกจากสารละลายอะลูมิเนต และสารละลายอะลูมิเนตจะถูกนำไปกำจัดซิลิกอนและการสลายตัวเพื่อปล่อยอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ เหล้าแม่ที่ได้รับหลังจากการแยกอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ระหว่างการผลิตอลูมินาจากแร่บอกไซต์จะถูกระเหยเป็นเกลือที่มีความเข้มข้นระดับหนึ่งและใช้เพื่อเตรียมประจุเริ่มต้น ปัจจุบันไม่ได้ใช้กากตะกอนที่เกิดจากการชะล้างเค้กอะลูมิเนียมและถูกโยนลงทุ่งตะกอน

การเตรียมค่าธรรมเนียมสำหรับการเผาผนึก

อุปกรณ์และเทคโนโลยีของขั้นตอนนี้ถูกกำหนดโดยข้อกำหนดต่อไปนี้ของกระบวนการเผาผนึก: ส่วนประกอบของประจุจะต้องบดละเอียด ให้ปริมาณที่แม่นยำ และผสมให้เข้ากัน ประจุจะต้องมีปริมาณความชื้นขั้นต่ำที่จำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีความลื่นไหล (การเพิ่มขึ้นของความชื้นในประจุทำให้การใช้เชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นสำหรับการระเหยและลดประสิทธิภาพของเตาเผาซินเทอร์) ประจุจะต้องรักษาอัตราส่วนโมเลกุลของส่วนประกอบที่ระบุอย่างเคร่งครัด

การเตรียมประจุจะลดลงตามการดำเนินการดังต่อไปนี้: ก) การบดแร่บอกไซต์และหินปูน; b) การบดส่วนประกอบประจุแบบเปียก c) การปรับเปลี่ยนค่าธรรมเนียม

ตามกฎแล้วแร่เหล่านี้มาถึงโรงงานเป็นชิ้นใหญ่ ขึ้นอยู่กับขนาด ความแข็ง และปริมาณความชื้น การบดแร่จะดำเนินการในหลายขั้นตอนในกราม ฝาครอบ และเครื่องบดที่ใช้กระแสไฟต่ำ ขนาดการบดต้องเพียงพอสำหรับการบดครั้งต่อไป - การบด การบดจะดำเนินการในโรงงานหลอดในการผลิตอลูมินาจากแร่บอกไซต์ แร่บอกไซต์และหินปูนถูกบดเข้าด้วยกันในสารละลายโซดาหลังจากการระเหย เพื่อชดเชยการสูญเสียอัลคาไล จึงเติมโซดาสดลงในส่วนผสม เมื่อแปรรูปอะลูมิเนียมและเนฟีลีน ตะกอนสีขาวจากการกำจัดซิลิกอนของสารละลายอะลูมิโนซิลิเกตจะถูกนำเข้าสู่ประจุ

ส่วนประกอบจะถูกเติมในลักษณะที่หลังจากการบดเสร็จสิ้นแล้วจะได้องค์ประกอบที่ต้องการเป็นชุด

หลังจากการบดแล้ว ส่วนผสมจะถูกปั๊มลงในถังที่มีการผสมอากาศ เรียกว่าถังแก้ไข ซึ่งจะทำการปรับส่วนผสมขั้นสุดท้าย จากอ่างแก้ไข เยื่อกระดาษจะถูกปั๊มผ่านอ่างป้อนไปยังเตาเผาซินเตอร์

การเผาประจุอะลูมิเนียม

จุดประสงค์ของกระบวนการนี้คือเพื่อจับอะลูมิเนียมออกไซด์และออกไซด์ของโลหะอัลคาไลของประจุให้สมบูรณ์ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ให้เป็นอัลคาไลน์อะลูมิเนต และสารประกอบซิลิกอนเข้าไปในไดแคลเซียมซิลิเกต นอกจากสารประกอบเหล่านี้แล้ว โซเดียมเฟอร์ไรต์และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ยังเกิดขึ้นในระหว่างการเผาผนึกอีกด้วย การก่อตัวของสารประกอบเหล่านี้ทั้งหมดเกิดขึ้นได้ในระหว่างการเผาประจุที่อุณหภูมิสูง อุณหภูมิในการเผาผนึกถูกกำหนดโดยองค์ประกอบทางแร่และเคมีของวัสดุที่รวมอยู่ในประจุ และสำหรับประจุอะลูมิเนียมจะอยู่ที่ประมาณ 1150-1250°C

ในระหว่างกระบวนการเผาผนึก การสูญเสียน้ำของประจุเปียก การให้ความร้อนแก่วัสดุ การแยกตัวของหินปูน การก่อตัวของซินเตอร์ และการระบายความร้อนของซินเตอร์จะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง

สำหรับการเผาแร่อะลูมิเนียมจะใช้เตาเผาแบบหมุนแบบดรัมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3-5 ม. และความยาว 50-100

ถ่านหิน น้ำมันเตา และก๊าซถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเตาเผาซินเตอร์ การระบายความร้อนของซินเตอร์ตั้งแต่ 1,000-1100 ถึง 100°C จะดำเนินการในถังทำความเย็นแบบถังหมุนหรือเกรน

หลังจากการบด เค้กจะถูกส่งไปชะล้าง และก๊าซที่ออกจากเตาเผาซินเทอร์จะถูกทำความสะอาดจากฝุ่นในระบบห้องฝุ่นตามลำดับ ไซโคลน และเครื่องตกตะกอนไฟฟ้า ฝุ่นที่เก็บรวบรวมจะถูกส่งกลับไปยังเตาเผา และหลังจากการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม ก๊าซบางส่วนจะถูกส่งไปเพื่อทำให้เป็นคาร์บอน (หากมีกระบวนการดังกล่าว)

การศึกษาการเปลี่ยนแปลงทางเคมีกายภาพในระหว่างการเผาผนึกประจุต่างๆ มีความซับซ้อนเนื่องจากมีออกไซด์ที่ทำปฏิกิริยาจำนวนมาก ไม่ว่าจะเป็นอิสระหรือถูกผูกมัด มีอย่างน้อยห้าคนและมักจะมากกว่านั้น

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างนา 2 บจก 3 และอัล 2 โอ 3 เมื่อถูกความร้อน

ปฏิกิริยาระหว่างออกไซด์เหล่านี้เป็นหนึ่งในสิ่งที่สำคัญที่สุดในประจุบอกไซต์เนื่องจากผลของปฏิกิริยานี้จึงได้โซเดียมอะลูมิเนตที่ละลายน้ำได้

ปฏิกิริยาระหว่างอะลูมิเนียมออกไซด์กับโซดาจะเสร็จสมบูรณ์ด้วยการก่อตัวของโซเดียมเมตาลูมิเนต - นา 2 CO 3 ∙อัล 2 O 3 (NaAlO 2)

ปฏิกิริยาระหว่างโซดากับอะลูมิเนียมออกไซด์เกิดขึ้นตามปฏิกิริยา:

ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Na 2 CO 3 และ Fe 2 O 3

การก่อตัวของโซเดียมเฟอร์ไรต์ในการผลิตอลูมินาโดยการเผาผนึกมีบทบาทสำคัญ เมื่อชะล้างเค้กโซเดียมเฟอร์ไรต์จะสลายตัวเนื่องจากการไฮโดรไลซิสด้วยการปล่อยด่างกัดกร่อนซึ่งจำเป็นต่อการเพิ่มความต้านทานของสารละลายอะลูมิเนต โซเดียมเฟอร์ไรต์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยา: เช่นเดียวกับโซเดียมอะลูมิเนต

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแคลเซียมคาร์บอเนต 3 และอัล 2 โอ 3

เมื่อทำแห้งที่อุณหภูมิอันเนื่องมาจากปฏิกิริยา จะเกิดแคลเซียมอะลูมิเนตขึ้น ซึ่งมีความสำคัญไม่เพียงแต่ในการผลิตอลูมินาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเซลไลต์ วัสดุทนไฟ และเซรามิกด้วย ดังนั้นจึงมีการศึกษาระบบ CaO – Al 2 O 3 ซ้ำแล้วซ้ำอีกอย่างรอบคอบ จากข้อมูลล่าสุด เมื่อเผาประจุต่างๆ ที่ไม่มีด่าง CaO∙Al 2 O 3 จะก่อตัวขึ้นในการเผาผนึก 12 CaO∙7อัล 2 O 3 ; 5CaO∙3Al 2 O 3 แสดงด้วยสารละลายแคลเซียมอะลูมิเนตที่เป็นของแข็งด้วย SiO 2 และส่วนประกอบอื่นๆ MgO

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแคลเซียมคาร์บอเนต 3 และSiO 2

สารประกอบต่อไปนี้เป็นที่รู้จักในระบบ CaO – SiO 2: 1) แคลเซียมเมตาซิลิเกต (CaO∙SiO 2) ที่มีจุดหลอมเหลว 1540°C เกิดความเสถียรที่อุณหภูมิต่ำกว่า β CaO∙SiO 2 ถึง 1150°C

2) tricalcium silicate 3CaO∙2SiO 2 มีจุดหลอมเหลว 1475°C;

3) แคลเซียมออร์โธซิลิเกต (ไดแคลเซียมซิลิเกต) 2CaO∙SiO2 ละลายที่ 2130°C;

4) ไตรแคลเซียมซิลิเกต 3CaO∙SiO2 ได้มาจากการยิงส่วนผสมของ CaO และ SiO2 เป็นเวลานานที่อุณหภูมิ 1,400 ถึง 1,500°C

ในการผลิตอลูมินาโดยใช้วิธีการเผาผนึก แคลเซียมออร์โธซิลิเกตมีความสำคัญมากที่สุด เนื่องจากจะเกิดขึ้นครั้งแรกเมื่อมีการให้ความร้อนส่วนผสมของ CaO และ SiO 2 ทุกสัดส่วน เป็นที่ยอมรับกันว่าไม่ว่าอัตราส่วนของ CaO และ SiO 2 ในส่วนผสมเริ่มต้น (ตั้งแต่ 1:1 ถึง 3:1) จะเป็นอย่างไร ไดแคลเซียมซิลิเกตจะเกิดขึ้นที่จุดเริ่มต้นของการเผาผนึกเสมอ

ปฏิสัมพันธ์แคลเซียมคาร์บอเนต 3 กับทีโอ 2 และเฟ 2 โอ 3

TiO 2 และ CaO เกิดเป็นแคลเซียมเมตาไททาเนต (CaO∙TiO 2) หรือเปอร์เวไซต์ สารประกอบชนิดเดียวกันนี้เกิดขึ้นเมื่อมีอัลคาไลคาร์บอเนต ดังนั้น เมื่อผลิตอลูมินาโดยใช้วิธีการเผาผนึก ควรเติมหินปูนให้เพียงพอเพื่อที่จะจับไม่เพียงแต่ซิลิกาเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึง TiO 2 ด้วย

ในกรณีนี้ จะไม่เกิดโซเดียมเมตาไททาเนต ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียอัลคาไล เมื่อเผาประจุที่ไม่อิ่มตัวด้วยโซดา เหล็กออกไซด์จะเกิดเป็นแคลเซียมเฟอร์ไรต์ด้วย CaCO 3 ในระบบ CaO–Fe 2 O 3 รู้จักเฟอร์ไรต์สองตัวมานานแล้ว: CaO∙Fe 2 O 3 และ 2CaO∙Fe 2 O 3

สิ่งแรกที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาผนึกคือ 2CaO∙Fe 2 O 3 ดังนั้นหากอัตราส่วนของ CaO ต่อ Fe 2 O 3 ในส่วนผสมคือ 2.0 2CaO∙Fe 2 O 3 จะก่อตัวขึ้นที่อุณหภูมิทั้งหมด

เนื่องจากที่อุณหภูมิต่ำเฟอร์ไรต์จะเกิดขึ้นจากโซดาแทนที่จะเป็นอะลูมิเนตดังนั้นหากมีโซดาไม่เพียงพอที่จะจับอัล 2 O 3 และ Fe 2 O 3 ได้อย่างสมบูรณ์ก็จะใช้เวลาส่วนใหญ่ในการก่อตัวของโซเดียมเฟอร์ไรต์และอลูมินายังคงเป็นอิสระ แต่ ที่ 900 ° C ขึ้นไปผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาประกอบด้วยโซเดียมอะลูมิเนตเป็นส่วนใหญ่ซึ่งเกิดจากการแทนที่ Na 2 O จากเฟอร์ไรต์โดยปฏิกิริยา:

เมื่อความเข้มข้นของโซเดียมเฟอร์ไรต์เพิ่มขึ้น จุดหลอมเหลวของสารละลายของแข็งจะลดลงและพื้นที่ความร้อนของการเผาผนึกจะลดลง

ดังนั้นขึ้นอยู่กับอัตราส่วนโมเลกุลของ Na 2 O: R 2 O 3 ในระบบ Na 2 O – Al 2 O 3 – Fe 2 O 3 ระยะต่อไปนี้สามารถเกิดขึ้นได้และนำเสนอพร้อมกัน:

1) ที่อัตราส่วนโมลของ Na 2 O: R 2 O 3 >1 – สารละลายของแข็งของ Na 2 O·Al 2 O 3 – Na 2 O·Fe 2 O 3 และ Na 2 O และ Na 2 CO 3 อิสระ

2) สำหรับ Na 2 O: R 2 O 3 = 1 – เฉพาะสารละลายที่เป็นของแข็ง Na 2 O·Al 2 O 3 – Na 2 O·Fe 2 O 3;

3) กับ Na 2 O: R 2 O 3<1 образуются два типа твердых растворов: Na 2 O·Al 2 O 3 – Na 2 O·Fe 2 O 3 и β·Al 2 O 3 – β ·Fe 2 O 3 или Na 2 O·11(Al , Fe) 2 O 3 ;

การเพิ่มโซดาลงในประจุที่เกินกว่าหนึ่งโมลต่อโมลของ Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 นั้นไม่ได้ประโยชน์เนื่องจากโซดาส่วนเกินจะก่อตัวเป็นสารประกอบในระหว่างการเผาด้วยแคลเซียมซิลิเกตซึ่งจะสลายตัวช้ามากในน้ำและด่างซึ่งทำให้เกิดการสูญเสียเพิ่มขึ้น ของด่าง

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างนา 2 บจก 3 , อัล 2 โอ 3 , เฟ 2 โอ 3 และSiO 2

ระบบนี้สะท้อนให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงหลักที่เกิดขึ้นระหว่างการเผาแร่บอกไซต์ที่มีซิลิคอนต่ำกับโซดา การสกัด Al 2 O 3 และ Na 2 O สูงจากเค้กด้วยระบบดังกล่าวสามารถทำได้เฉพาะกับบอกไซต์ที่มีปริมาณซิลิกาต่ำซึ่งให้ผลกำไรมากกว่าในการประมวลผลโดยใช้วิธีของไบเออร์ แต่บางครั้งก็เป็นประโยชน์ในการประมวลผลแร่บอกไซต์ส่วนเล็ก ๆ โดยการเผาผนึก (รูปแบบคู่ขนานสำหรับการรวมวิธีการโซดาไฟด้วยความร้อน

ประจุอะลูมิเนียมนี้เรียกว่าสององค์ประกอบ (บอกไซต์ + โซดา)

เมื่อพิจารณาเงื่อนไขการเผาผนึกสำหรับส่วนผสมของ Na 2 CO 3 , Al 2 O 3 และ SiO 2 พบว่าวัสดุเผาผนึกประกอบด้วยโซเดียมอะลูมิเนตและอะลูมิโนซิลิเกตเป็นส่วนใหญ่

เมื่อเติม Fe 2 O 3 โซเดียมเฟอร์ไรต์จะปรากฏในตัวเผาผนึกในปริมาณที่กำหนดโดยอัตราส่วนโมลของ Na 2 CO 3 ต่อ Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 หากมีโซดาเพียงพอที่จะจับ Al 2 O 3 และ Fe 2 O 3 ได้อย่างสมบูรณ์ เหล็กออกไซด์ทั้งหมดจะถูกแปลงเป็นโซเดียมเฟอร์ไรต์ โดยจะได้โซดาในเค้กเท่าที่เหลืออยู่จากการจับของ SiO 2 และ Al 2 O 3.

เมื่อเผาผนึกถูกชะล้าง โซเดียมเฟอร์ไรต์จะสลายตัว และปล่อยด่างกัดกร่อนออกมา ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานของสารละลายอะลูมิเนต ดังนั้นจึงมักจะแนะนำโซดาเพื่อผูกอัล 2 O 3 และ Fe 2 O 3 อย่างสมบูรณ์

ดังนั้นการเผาส่วนผสมของ Na 2 CO 3, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 และ SiO 2 จะให้ซินเตอร์ที่ประกอบด้วยอะลูมิเนต, อลูมิโนซิลิเกตและโซเดียมเฟอร์ไรต์ ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ ความสัมพันธ์ระหว่างผลผลิตของ Al 2 O 3 (%) กับเปอร์เซ็นต์ของซิลิกา (S) และอลูมินา (a) ในบอกไซต์จะแสดงด้วยสมการต่อไปนี้:

หากองค์ประกอบของประจุแสดงเป็นโมล:

โดยที่ S และ n คือจำนวนโมลของ SiO 2 และ Na 2 O ต่อ 1 โมลของ Al 2 O 3 ในอะลูมิเนียม

การก่อตัวของสารละลายของแข็งระหว่างโซเดียมอะลูมิโนซิลิเกตและโซเดียมเฟอร์ไรต์สามารถอธิบายการสูญเสียอัลคาไลที่เพิ่มขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณสัมพันธ์ของการก่อตัวของโซเดียมอะลูมิโนซิลิเกตในระหว่างการชะล้างเค้กจากประจุโซโดบอกไซต์

การสกัด Al 2 O 3 และ Na 2 O โดยสมบูรณ์เป็นไปได้เมื่อ c = 2S ในประจุนั่นคือ เมื่อทุกๆ โมลของ SiO 2 มี CaO 2 โมลเข้าไปในประจุ และทุกๆ 1 โมลของ Al 2 O 3 จะมี Na 2 O 1 โมล

ประจุอิ่มตัวจะเป็นประจุหนึ่งเมื่อซิลิกาทั้งหมดจับกันเป็นแคลเซียมซิลิเกตสองตัว และอลูมิเนียมออกไซด์และเหล็กออกไซด์ทั้งหมดจับกันเป็นโซเดียมอะลูมิเนตและเฟอร์ไรต์ ตามลำดับ กล่าวคือ โดยจะรักษาอัตราส่วนฟันกรามไว้ดังต่อไปนี้: CaO:SiO 2 =2.0; นา 2 O:อัล 2 O 3 =1.0; นา 2 O:เฟ 2 O 3 =1.0.

เมื่อเผาแร่ที่มีปริมาณ Fe 2 O 3 และ SiO 2 ในปริมาณปานกลาง ประจุที่อิ่มตัวจะทำให้มั่นใจได้ว่าจะสามารถสกัด Al 2 O 3 และ Na 2 O ได้เกือบทั้งหมดและเรียกว่าปกติ นอกจากนี้ด้วยประจุปกติจะสังเกตเห็นพื้นที่กว้างสำหรับการเผาผนึกซึ่งเอื้อต่อการยิงซึ่งลดความเสี่ยงในการก่อตัวของคราบวงแหวน ด้วยประจุที่อิ่มตัว องค์ประกอบซินเตอร์ที่ง่ายที่สุดจะเกิดขึ้น

ปฏิกิริยาเคมีระหว่างการเผาประจุที่ไม่อิ่มตัวยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอและองค์ประกอบของวัสดุเผานั้นซับซ้อนกว่า ส่วนหนึ่งของอลูมินาในนั้นไม่เพียงพบในองค์ประกอบของโซเดียมอะลูมิเนตเท่านั้น แต่ยังอยู่ในองค์ประกอบของสารประกอบจาก ซึ่ง Al 2 O 3 จะไม่ถูกสกัดระหว่างการชะล้าง ดังนั้นผลผลิตของ Al 2 O 3 จากเค้กที่มีประจุดังกล่าวจึงน้อยกว่าจากเค้กที่อิ่มตัว

คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของเค้ก

เค้กซินเทอร์อลูมิเนตมีองค์ประกอบทางเคมีและเฟสที่ซับซ้อน ซึ่งถูกกำหนดโดยการผสมส่วนประกอบเริ่มต้นและโหมดของกระบวนการเผาผนึกเป็นหลัก ส่วนประกอบหลักของเค้กคือ β-2CaO·SiO 2 และอัลคาไลน์อะลูมิเนตขององค์ประกอบ Na 2 O·Al 2 O 3 และ K 2 O ·Al 2 O 3 และเมื่อแปรรูปวัตถุดิบที่มีปริมาณธาตุเหล็กสูง - ก็เป็นด่างเช่นกัน เฟอร์ไรต์ขององค์ประกอบ Na 2 O· Fe 2 O 3 . นอกจากนี้ ตัวเผาผนึกอาจมีโซเดียมไททาเนต Na 2 O·TiO 2 ปริมาณเล็กน้อย แคลเซียมอะลูมิเนต เฮเลไนต์อะนอร์ไธต์ - CaO·Hl 2 O·2SiO 2 แคลเซียมเฟอร์ไรต์ และสารประกอบอื่น ๆ เช่น: mNa 2 O · pCaO · nSiO 2 ; mNa 2 O nFe 2 O 3 pSiO 2 .

ด้วยอัตราส่วนที่เลือกอย่างเหมาะสมของส่วนประกอบเริ่มต้นในประจุและโหมดการเผาผนึกที่เหมาะสมที่สุด ซินเตอร์อะลูมิเนตส่วนใหญ่ประกอบด้วยโซเดียมอะลูมิเนต (Na 2 O·Al 2 O 3) และ (β-2CaO·SiO 2) ซึ่งก่อให้เกิดเฟสไอโซโทรปิก อัลคาไลน์อะลูมิเนตซึ่งอยู่ในเฟสไอโซโทรปิก ละลายในน้ำและสารละลายอัลคาไลน์

ปัจจุบันเชื่อกันว่าเฟสหลักมีอยู่ในซินเตอร์ในรูปแบบอิสระ และไดแคลเซียมซิลิเกตกับโซเดียมอะลูมิเนตและโซเดียมอะลูมิเนตกับโซเดียมเฟอร์ไรต์สามารถสร้างสารละลายของแข็งได้บางส่วนซึ่งกันและกัน

คุณสมบัติทางกายภาพของการเผาผนึกส่วนใหญ่จะถูกกำหนดโดยองค์ประกอบแกรนูโลเมตริกของประจุและโหมดของการเผาผนึก เช่นเดียวกับโหมดการทำความเย็นของการเผาผนึก

ตามกฎแล้ว เค้กอะลูมิเนตเป็นอนุภาคทรงกลมที่มีรูพรุนซึ่งมีการกระจายเฟสค่อนข้างสม่ำเสมอตลอดปริมาตร มวลรวมและความพรุนของวัสดุเผาผนึกขึ้นอยู่กับระบบอุณหภูมิในการเผาผนึกเป็นอย่างมาก

องค์ประกอบแกรนูเมตริกของเค้กถูกกำหนดโดยเงื่อนไขการผลิตและระดับของการบดก่อนการชะล้าง องค์ประกอบแกรนูโลเมตริก ความพรุนทั้งหมด และความหนาแน่นจะกำหนดมวลรวมของซินเตอร์: เมื่อเพิ่มความพรุนและความหยาบของซินเตอร์ มวลรวมจะลดลง

ลักษณะที่สำคัญที่สุดของการเผาผนึกคือความพรุน เปอร์เซ็นต์ของปริมาตรรูพรุนต่อปริมาตรรวมของเค้กใช้เป็นตัววัดความพรุนรวมของเค้ก สำหรับเค้กอะลูมิเนียม อัตราส่วนนี้มักจะอยู่ที่ 10-20% การชะเค้กจะดำเนินการด้วยน้ำสารละลายอัลคาไลน์หรืออลูมิเนตซึ่งอาจมีโซเดียมคาร์บอเนต ในกรณีนี้การละลายของโซเดียม (โพแทสเซียม) อลูมิเนตเกิดขึ้นการไฮโดรไลซิสของเฟอร์ไรต์และอะลูมิโนเฟอร์ไรต์ผสมโดยการเปลี่ยนไปใช้สารละลายโซดาไฟ (โพแทสเซียม) รวมถึงการสลายตัวของส่วนหนึ่งของไดแคลเซียมซิลิเกตอันเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์กับอัลคาไลหรือโซเดียม คาร์บอเนต.

อันเป็นผลมาจากการละลายของโซเดียมอะลูมิเนตและการเกิดปฏิกิริยา ส่วนประกอบที่มีคุณค่า (อลูมินาและอัลคาไล) จะถูกสกัดลงในสารละลาย

ระดับของการสกัดส่วนประกอบซินเตอร์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย: องค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพของซินเตอร์ โหมดการชะล้าง อุปกรณ์ชะล้าง ฯลฯ

อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยา (3) และ (4) ซิลิกาจะเข้าสู่สารละลายและเกิดแคลเซียมไฮดรอกไซด์และแคลเซียมคาร์บอเนต สารประกอบเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับโซเดียมอะลูมิเนต ทำให้เกิดโซเดียมและแคลเซียมไฮโดรลูมิโนซิลิเกต (GaCH) ที่ละลายน้ำได้ไม่ดี และแคลเซียม (ไฮโดรการ์เน็ต) ซึ่งเป็นสาเหตุของการสูญเสียอลูมินาและด่าง (การสูญเสียอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทุติยภูมิ):

ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการชะล้างไฮโดรการ์เน็ตจะเกิดขึ้นซึ่งจำนวน SiO 2 โมลต่อโมลของ Al 2 O 3 อยู่ในช่วง 0.1 ถึง 1

เป็นที่ยอมรับกันว่าส่วนแบ่งหลักของการสูญเสียอลูมินาในระหว่างการชะล้างเค้กที่บดหยาบนั้นสัมพันธ์กับการก่อตัวของไฮโดรการ์เน็ต

เมื่อชะล้างเค้กที่บดละเอียดพร้อมกับการก่อตัวของไฮโดรการ์เน็ตที่เด่นชัด การก่อตัวของ HASN จะเกิดขึ้น การก่อตัวของ HASN ในกรณีนี้เกิดขึ้นได้จากการเพิ่มความอิ่มตัวของสารละลายด้วยซิลิกาในระดับสูง ซึ่งเกิดจากการสลายตัวของ β–CaO·SiO 2 ที่ความเข้มข้นสูงของโซเดียมคาร์บอเนต อลูมินาและอัลคาไลจะสูญเสียไปเป็นส่วนใหญ่ในองค์ประกอบของ GASN ตามปฏิกิริยา (4)

ซิลิกาที่ถูกปล่อยออกมาจากปฏิกิริยานี้ ซึ่งทำปฏิกิริยากับสารละลายอะลูมิเนตจะเกิดเป็น HASN เมื่อความเข้มข้นของโซเดียมคาร์บอเนตลดลง จะทำให้เกิดสภาวะที่เอื้ออำนวยต่อการก่อตัวของไฮโดรการ์เนต

โซเดียมไททาเนตในสารละลายอัลคาไลน์จะถูกทำให้ไฮเดรตเพื่อสร้างไททาเนตที่เป็นน้ำ Na 2 O·TiO 2 ·xH 2 O ซึ่งจากนั้นจะถูกไฮโดรไลซ์บางส่วนให้กลายเป็น TiO 2 ·xH 2 O และ NaOH

แคลเซียมอะลูมิเนตทำปฏิกิริยากับสารละลายอัลคาไลน์เพื่อสร้างแคลเซียมอะลูมิเนตไตรแคลเซียมเฮกซาไฮเดรตที่ไม่ละลายน้ำและโซเดียมอะลูมิเนต สำหรับโมโนแคลเซียมอะลูมิเนต ปฏิกิริยานี้มีรูปแบบ:

แคลเซียมเฟอร์ไรต์จะถูกสลายบางส่วนด้วยสารละลายอะลูมิเนตตามปฏิกิริยา:

เมื่อมีโซเดียมคาร์บอเนตในปริมาณมาก แคลเซียมอะลูมิเนตจะสลายตัวตามปฏิกิริยา:

4. แผนภาพขั้นตอนการผลิต (สำเนาของแผนภาพการไหล)

แผนผังของด้ายของเตาหลอม

5. ข้อควรระวังด้านความปลอดภัย

1. การผลิตอลูมินาเกี่ยวข้องกับการแปรรูปสารละลายและเยื่อกระดาษในปริมาณมาก หน่วยและอุปกรณ์จำนวนมากที่มีระบบขับเคลื่อนไฟฟ้า การมีอยู่ของอุปกรณ์ที่มีชิ้นส่วนที่หมุนและเคลื่อนไหวได้ งานก่อสร้างและติดตั้งที่ไซต์งานที่มีอยู่ ซึ่งจะสร้าง อันตรายระหว่างการทำงาน

2. การดำเนินการของการผลิตอลูมินาดำเนินการตาม "กฎความปลอดภัยทั่วไปสำหรับองค์กรและองค์กรของอุตสาหกรรมโลหการ" ซึ่งได้รับอนุมัติจากรัฐเหมืองแร่และการควบคุมทางเทคนิคของสหภาพโซเวียตตกลงกับกระทรวงโลหะวิทยาของสหภาพโซเวียต และคณะกรรมการกลางของสหภาพแรงงานคนงานในอุตสาหกรรมโลหการ และ “กฎความปลอดภัยสำหรับการผลิตอลูมินา”

ตามกฎแล้ว ฝ่ายบริหารการประชุมเชิงปฏิบัติการจะพัฒนาคำแนะนำด้านความปลอดภัยสำหรับวิชาชีพ

3. งานเกี่ยวกับอุปกรณ์ภายใต้การตรวจสอบของ Gosgortekhnadzor นั้นดำเนินการตาม "กฎสำหรับการออกแบบและการทำงานที่ปลอดภัยของภาชนะรับความดัน" การควบคุมการปฏิบัติงานดำเนินการโดยหน่วยงานกำกับดูแลของรัฐในพื้นที่ (การตรวจสอบหม้อไอน้ำ, การตรวจสอบก๊าซ, Energonadzor) ผู้อำนวยการด้านเทคนิคของ BAZ ซึ่งเป็นสาขาของ OJSC SUAL อนุมัติคำแนะนำสำหรับการดำเนินงานของสิ่งอำนวยความสะดวกภายใต้การกำกับดูแลของรัฐ คำแนะนำจะมาพร้อมกับไดอะแกรมและโหมดการทำงานของอุปกรณ์ที่พัฒนาโดยฝ่ายบริหารของเวิร์คช็อป

4. บุคคลที่มีอายุครบ 18 ปี ผ่านการตรวจสุขภาพ ผ่านเกณฑ์ทางเทคนิคขั้นต่ำตามความเชี่ยวชาญเฉพาะทาง ได้สำเร็จการฝึกอบรมด้านความปลอดภัย 10 วัน และเชี่ยวชาญหลักปฏิบัติในการทำงานอย่างปลอดภัย จะได้รับอนุญาตให้ทำงานในโรงงานได้ บุคคลที่ให้บริการสิ่งอำนวยความสะดวกที่ควบคุมโดยการตรวจสอบของ Gosgortekhnadzor จะผ่านหลักสูตรการฝึกอบรมและการทดสอบความรู้ตามข้อกำหนดของกฎความปลอดภัย

ลักษณะของสารที่เป็นอันตราย (เป็นพิษ) ที่ใช้หรือเกิดขึ้นในการผลิต

อะลูมิเนียมเมื่อสูดดมฝุ่นอะลูมิเนียมเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดโรคปอดเรื้อรังในปอดเรื้อรัง - โรคปอดบวมได้ สำหรับฝุ่นอะลูมิเนียม ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตคือ 6 มก./ลบ.ม. ของอากาศ

ข้อมูลจำเพาะเมื่อสูดดมฝุ่นผง ระบบทางเดินหายใจจะได้รับผลกระทบ การเปลี่ยนแปลงของเส้นโลหิตตีบในปอดเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก และอาจมีโรคผิวหนัง เช่น กลากและผิวหนังอักเสบได้

สำหรับฝุ่นละออง ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตคือ 2.0 มก./ลบ.ม.

โซดาไฟ(โซเดียมไฮดรอกไซด์). หากสัมผัสกับผิวหนังจะทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรงและทำให้เกิดบาดแผลลึกและยาวนาน เมื่อได้รับสารเป็นเวลานานอาจเกิดโรคผิวหนังเรื้อรังได้ - กลาก, ผิวหนังอักเสบ

ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของละอองลอยอัลคาไลน์ในอากาศของสถานที่ทำงาน (ในรูปของ NaOH) คือ 0.5 มก./ลบ.ม.

โซดาแอช(นา 2 CO 3) เมื่อทำงานกับโซดาอาจเกิดเยื่อบุตาอักเสบการระคายเคืองของเยื่อเมือกและโรคทางเดินหายใจ ฝุ่นโซดาอาจทำให้เส้นผมเสียหายได้ เมื่อทำงานกับสารละลายโซดาเป็นเวลานานอาจเกิดกลากและโรคผิวหนังได้

หินปูน (CaCO3) มะนาว การสูดดมฝุ่นอาจทำให้เกิดความเสียหายต่อเยื่อเมือกของระบบทางเดินหายใจส่วนบน; หลอดลมอักเสบเรื้อรังและการเปลี่ยนแปลงของเส้นโลหิตตีบในปอดเป็นไปได้ ผลกระทบของฝุ่นบนผิวหนังทำให้เกิดโรคเรื้อรังหากเข้าตาอาจทำให้เกิดอาการบวมน้ำและเยื่อบุตาอักเสบได้ นมมะนาวร้อนทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรง

ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของฝุ่นปูนขาวในอากาศของโรงงานอุตสาหกรรมคือ 6 มก./ลบ.ม.

MPC ของฝุ่นปูนขาวคือ 3 มก./ลบ.ม. (ในรูปของความเป็นด่างทั้งหมด)

อลูมินา.การสัมผัสกับฝุ่นอลูมินาเป็นเวลานานอาจทำให้เกิดความเสียหายเรื้อรังต่อระบบทางเดินหายใจส่วนบนและปอดได้

MPC ของฝุ่นอลูมินาคือ 6 มก./ลบ.ม. 3 อากาศ

กรดซัลฟูริก(ฮ 2 ส0 4) ทำให้ผิวหนังไหม้ที่ความเข้มข้นใดๆ ไอระเหยส่งผลต่อระบบทางเดินหายใจ ดวงตา และฟัน

MPC ของกรดซัลฟิวริก - 1 มก./ลบ.ม.

ความเข้มข้นสูงสุดที่อนุญาตของซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO3) -10 มก./ลบ.ม.

น้ำมันเตา.ควันพิษ. การสัมผัสกับละอองลอยทางการหายใจทำให้เกิดอาการปวดศีรษะ ความผิดปกติของระบบประสาท และการก่อตัวของเนื้องอกที่เป็นเนื้อร้าย ที่ความเข้มข้น 300 มก./ม.2 จะเกิดการระคายเคืองของเยื่อเมือกในลำคอและดวงตา

ก๊าซธรรมชาติ. ที่ความเข้มข้นสูงจะมีฤทธิ์เป็นยาเสพติด การระเบิดของส่วนผสมของก๊าซและอากาศมีความสำคัญเป็นอันดับแรก ขีดจำกัดการระเบิดอยู่ที่ 2.5 ถึง 15.8% (ปริมาตร)

ไนโตรเจนภายใต้ความกดดันจะมีฤทธิ์เป็นสารเสพติดที่ความดันบรรยากาศจะลดความดันส่วนออกซิเจนในห้องซึ่งทำให้หายใจไม่ออก

คาร์บอนมอนอกไซด์(CO) เป็นก๊าซที่มีพิษสูง ไม่มีกลิ่น และรสจืด ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการเผาไหม้เชื้อเพลิงที่ไม่สมบูรณ์

MPC ของคาร์บอนมอนอกไซด์ - 20 มก./ลบ.ม. 3

คาร์บอนไดออกไซด์(CO 2) เป็นก๊าซพิษเล็กน้อย ระคายเคืองต่อเยื่อเมือกของตา ปาก และจมูก เมื่อเนื้อหามีมากกว่า 6% จะเป็นพิษ

6. มาตรการป้องกันและการป้องกัน (รายละเอียดในคำแนะนำด้านความปลอดภัยในพื้นที่)

อุปกรณ์ของพื้นที่ร้านค้าอลูมินาสอดคล้องกับธรรมชาติของการผลิต กระบวนการทางเทคโนโลยี และรับประกันสภาพการทำงานที่ปลอดภัยและไม่เป็นอันตรายสำหรับพนักงาน ตลอดจนความง่ายในการบำรุงรักษาและการซ่อมแซม

สถานที่ทำงานที่ไม่สามารถปิดผนึกได้อย่างสมบูรณ์และในกรณีที่สารที่เป็นอันตรายอาจปล่อยออกมาจะมีการติดตั้งระบบดูดเฉพาะที่ สถานที่ทำงานที่มีการปล่อยความร้อนอย่างมีนัยสำคัญจะมีการติดตั้งระบบระบายอากาศและไอเสีย

สำหรับการป้องกันส่วนบุคคลจากอันตรายทางอุตสาหกรรม พนักงานในโรงงานจะได้รับเสื้อผ้าพิเศษ รองเท้าพิเศษ และอุปกรณ์ส่วนบุคคล (แว่นตา เครื่องช่วยหายใจ ถุงมือ หมวกกันน็อค หน้ากากป้องกันแก๊สพิษ ฯลฯ) ตามมาตรฐานที่กำหนด

พนักงานที่ไม่มีชุดป้องกันที่เหมาะสมและอุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลจะไม่ได้รับอนุญาตให้ทำงาน

เทคโนโลยีกระบวนการผลิตอลูมินา

7. รายการข้อมูลอ้างอิงที่ใช้

1. การผลิตอลูมินา ไลเนอร์ อับราม อิลิช; เอเรมิน นิโคไล อิวาโนวิช; ไลเนอร์ ยูริ อับราโมวิช; เพฟเนอร์ อิลยา ซาคาโรวิช

2. การผลิตอลูมินา เลเยอร์เอ.ไอ.

3. รากฐานทางเคมีกายภาพของการแปรรูปวัตถุดิบอลูมิเนียมที่ซับซ้อน (วิธีอัลคาไลน์) Abramov V.Ya.; Stelmakova G.D.; Nikolaev I.V.

4. การผลิตอลูมินา อีวานอฟ เอ.ไอ. นิโคเลฟ

5. อลูมินาในการผลิตอะลูมิเนียมโดยอิเล็กโทรไลซิส อิซาเอวา แอล.เอ.; โปลยาคอฟ พี.วี. ครัสโนตูรินสค์

6. กระบวนการและอุปกรณ์สำหรับการผลิตอลูมินา เอเรมิน เอ็น.ไอ.; นำเฉิน เอ.เอ็น.; คาซาคอฟ วี.จี.

7. การวิเคราะห์เชิงแสงของคริสตัลในการผลิตอะลูมิเนียม คิมปานีตส์ M.F.

8. การผลิตอลูมินาจากอะลูมิเนียม ทรอยสกี้ ไอ.เอ.

10. การสลายตัวของสารละลายอะลูมิเนต โรมานอฟ แอล.จี.

11. การคำนวณทางเทคโนโลยีในการผลิตอลูมินา Samaryanova L.B.; เลเยอร์เอ.ไอ.