Статьи

Глава V. ПОЛУЧЕНИЕ ГЛИНОЗЕМА
ПО СПОСОБУ БАЙЕРА

§ 22. Декомпозиция алюминатных растворов

Теоретические основы процессса

Декомпозиция (или выкручивание) представляет собой процесс самопроизвольного разложения алюминатного раствора с выделением в осадок гидроксида алюминия NaA1O₂+2H₂O⇆Al(OH)₃+ NaOН. Чтобы эта реакция шла слева направо, необходимо алюминатный раствор перевести в область пересыщенных глиноземом растворов (см. рис. 1), что достигается разбавлением автоклавной пульпы после выщслачивания и снижением температуры раствора.
По мере разложения раствор приближается к равновесному состоянию и при достижении этого состояния его разложение прекращается. На практике процесс декомпозиции прекращают значительно раньше, так как разложение раствора по мере приближения к равновесному состоянию все более и более замедляется.

Для ускорения декомпозиции применяют затравку, которая представляет собой гидроксид алюминия, полученный в предыдущем цикле. Затравку вводят в алюмииатный раствор для создания в нем центров кристаллизации.

Каустический модуль раствора при декомпозиции непрерывно возрастает, и по величине изменения этого модуля во времени сулят о скорости разложения алюмииатиого раствора, а но конечному модулю раствора — о глубине его разложения. Скорость разложения раствора определяет продолжительность процесса декомпозиции, глубина разложения – выход глинозема при декомпозиции. Под выходом глинозема при декомпозиции (степенью
разложения раствора) понимают выраженное в процентах отношение количества глинозема, выпавшего в осадок, к количеству глинозема, содержащемуся в исходном растворе. Выход глинозема при декомпозиции (b, %) можно определить, зная каустические

модули исходного алюминатного раствора (α_а) и конечного маточного раствора (α_м) по формуле:

Выход глинозема при декомпозиции составляет 40—55 %, т. е. только примерно половина глинозема переходит из раствора п осадок, а остальной глинозем остается в маточном растворе н является оборотным. 13 зависимости от концентрации каустический модуль конечного раствора составляет 3,1—3,7, что на 0,7—1 ед. ниже равновесного каустического модуля.

Кроме достаточно высокой скорости декомпозиции н глубины разложения алюмннатного раствора, условия декомпозиции должны обеспечивать получение гндрокснда алюминия определенной крупности и с минимальным содержанием примесей. Механизм образования н роста кристаллов гпдрокснда алюминия при декомпозиции окончательно не выяснен. Ряд исследователей рассматривают декомпозицию как гидролиз алюмината натрия с последующей кристаллизацией выделяющегося гндрокснда алюминия. Другие исследователи считают, что при декомпозиции происходит распад комплексных анионов Аl(ОН)₄^— или А1(ОН)₆^— (в виде которых глинозем находится в растворе), а затем полимеризация остатков распада, приводящая к образованию гидроксида алюминия.

Кристаллооптические исследования показывают, что продуктом разложения алюминатных растворов является гидраргиллит в виде зерен сферолитоподобного (шарообразного) строения. Эти зерна состоят из деформированных кристаллов, расположенных радиально вокруг начальных центров кристаллизации. Такими центрами являются частицы затравки. Кроме того, в процессе разложения появляются новые центры кристаллизации в результате
гидролитического разложения алюмината натрия, а также разрушения зерен гидроксида и отщепления от них мельчайших частиц.

На процесс декомпозиции оказывает влияние целый ряд факторов: температура, каустический модуль и концентрация алюмннатного раствора, количество и качество затравки, наличие нримессн в растворе.

С понижением температуры раствор становится все более пересыщенным и выход глинозема, который можно достичь при его разложении, увеличивается. Однако понижение температуры вызывает образование мелкозернистого гндроксида алюминия, который плохо фильтруется и отмывается от щелочи, а полученный из
него глинозем сильно пылит при кальцинации, что приводит к его потерям. На практике разложение алюминатного раствора ведут нрп ностенсино понижающейся температуре, что даст возможность получить осадок необходимой крупности при достаточно высоком выходе глинозема н заданной продолжительности процесса декомпозиции. На рис. 28 показаны кривые изменения температуры раствора и степени его разложения в зависимости от продолжительности декомпозиции (з.о.=2,3; α_общ=1,94; Na₂O==163 г/л).

Каустический модуль алюминатного раствора при прочих равных условиях характеризует степень его насыщения глиноземом:

чем меньше каустический модуль раствора, тем более он насыщен глиноземом. Поэтому с уменьшением исходного

1—α = f(τ); 2—t = f(τ)

каустического модуля раствора скорость его разложения, а также степень разложения увеличиваются. Это видно из рис. 29, где показаны кривые разложения алюминатных растворов с разными каустическими модулями.

С понижением концентрации (при неизменном каустическом модуле) алюминатный раствор переходит в область более насыщенных глиноземом растворов и стойкость его понижается.

Поэтому при снижении концентрации раствора скорость его разложения увеличивается (рис. 30). Однако при снижении концентрации раствора уменьшается производительность аппаратуры для разложения (декомпозеров).

Большое влияние на скорость декомпозиции и крупность получаемого гидроксида алюминия оказывает количество и качество затравки. Количество поступающей на декомпозицию затравки характеризуют затравочным отношением, под которым понимают отношение количества глинозема в затравке к его количеству в исходном алюминатном растворе (по массе). Качество затравки характеризуется прежде всего удельной поверхностью затравочного гидроксида, которая зависит от его крупности п формы частиц.

С увеличением затравочного отношения, а также удельной поверхности затравки возрастает число центров кристаллизации и их суммарная поверхность, при этом скорость разложения раствора повышается. Однако с ростом затравочного отношения возрастает нагрузка на оборудование —декомнозеры, сгустители, фильтры. Кроме того, вместе с затравкой на декомпозицию поступает некоторое количество маточного раствора, имеющего высокий
каустический модуль. При смешении с затравкой каустический модуль алюминатного раствора повышается, что приводит к снижению скорости декомпозиции и степени разложения раствора.

Свсжеосажденный гидроксид алюминия как затравка значительно активнее, чем старый. На практике в качестве затравки применяют оборотный гидроксид алюминия, в котором наряду со свежеосажденным присутствует гидроксид, полученный в предыдущих циклах н обладающий меньшей активностью по сравнению
со свежсосажденным. На большинстве заводов применяют высокие затравочные отношения, достигающие 4—4,5, что наряду с достаточно высокой скоростью декомпозиции способствует стабилизации качества гидроксида алюминия по крупности. Высокие затравочные отношения наиболее целесообразны при декомпозиции растворов повышенной концентрации Al₂O₃ .

В поступающем на декомпозицию алюминатном растворе всегда присутствуют примеси кремнезема, органических веществ, соды и др. В присутствии кремнезема увеличивается стойкость алюминатного раствора и, следовательно, снижается скорость его разложения. Кроме того, кремнезем загрязняет выделяющийся при декомпозиции гидроксид алюминия. Интенсивное выделение кремнезема в осадок наблюдается из раствора с кремневым модулем меньше 100. Поступающий на декомпозицию раствор обычно имеет кремневый модуль 250—300.

Присутствие органических веществ в растворе также нежелательно, так как они снижают скорость разложения и замедляют рост кристаллов гидроксида. Сода (Na₂O_y) при содержании ее в растворе до 30 г/л практически не оказывает влияния на скорость и степень разложения раствора при декомпозиции. В присутствии сернокислых солей натрия и калия, а также сернистого натрия Na₂S н .хлор-нона скорость разложения алюмннатного раствора уменьшается.

Установлено, что скорость разложения алюмннатных растворов резко возрастает при добавке сухих солей алюминия, коллоидного гндроксида алюминия, байерита и ряда других веществ, но при этом значительно увеличивается количество тонких фракций в получаемом гидроксиде, поэтому промышленного применения
эти добавки не нашли.

Интенсивность перемешивания при декомпозиции мало влияет на разложение раствора. Перемешивание необходимо в основном для предупреждения осаждения гидроксида при декомпозиции и поддержания его во взвешенном состоянии.

Декомпозиция—это сложный процесс, па который, как мы видели, оказывает влияние целый ряд факторов, что необходимо иметь в виду при выборе оптимальных условий разложения н аппаратурно-техиологической схемы процесса. Однако одновременно необходимо учитывать влияние этих факторов и на другие переделы способа Байера — сгущение и промывку гидроксида, выпарку.

Показатели декомпозиции на отечественных заводах приведены ниже:

Концентрация Al₂O₃ в исходном растворе, г/л 130-160 Каустический модуль исходного раствора 1,6- 1,7

Температура разложения, °С:

начальная ...............………………………… 55-56

конечная ...............…………………………… 43-50

Затравочное отношение .........……………… . 2-4,5

Продолжительность разложения, ч ....……… 40-80

Каустнческий модуль конечного раствора . . 3,0-3,6

При указанных показателях декомпозиции получается глинозем мучнистого типа. Глинозем песчаного типа, получаемый на американских заводах, выделяют из растворов пониженной концентрации (Al₂O₃ 90—120 г/л) и с низким каустическим модулем (1,5—1,6). Начальная температура разложения порядка 75 °С,
затравочное отношение не выше 1,5. Применение такой технологии возможно только при переработке легко вскрывающихся гиббситовых бокситов, для выщелачивания которых не требуются оборотные щелочные растворы высокой концентрации.

Аппаратурно-технологическая схема декомпозиции люминатный раствор охлаждается в пластинчатом теплообменнике (рис. 31) до температуры начала декомпозиции и

Рис.31. Схема декомпозиции:1- пластинчатый теплообменник; 2- декомпозеры

поступает в головной аппарат батареи непрерывно работающих декомпозеров, сюда же подается затравочный гидроксид. По мере движения от головного декомиозсра к хвостовому алюминатный раствор разлагается и охлаждается. Охлаждение достигается с помощью водяных теплообменников и вытяжных труб, которыми
оборудованы декомпозеры, а также за счет потерь тепла через стенки декомнозеров. Из хвостового дскомнозсра батареи пульпа поступает на дальнейшую переработку.

Рассмотренная схема декомпозиции называется непрерывной.

На некоторых зарубежных заводах применяются декомнозсры периодического действия. Непрерывная декомпозиция имеет определенные преимущества перед периодической, основные из которых—более простое обслуживание декомнозсров п повышение их производительности за счет ликвидации операции периодической
загрузки н разгрузки, а также более легкая автоматизация процесса. Существенный недостаток непрерывной декомпозиции состоит в том, что исходный алюмпнатпый раствор, наступающий в головной дскомпозер, смешивается в нем с раствором, который частично уже разложился и имеет более высокий каустический
модуль. Это снижает скорость разложения раствора.

Устройство декомпозеров

По конструкции различают декомпозеры с механическим и воздушным перемешиванием. Декомпозср с механическим перемешиванием (рис. 32) представляет собой стальной бак высотой н диаметром 8 м, внутри которого вращается цепная мешалка со скоростью 8—10 об/мпн. Такая мешалка состоит из вертикального
пала с лопастями, на которых свободно подвешены цепи с волокушами. Декомпозиция осуществляется в серии (10—11 шт.) декомнозеров, каскадцо расположенных и соединенных между собой сифонами.

Декомпозер с воздушным перемешиванием (рис. 33) представляет собой стальной бак с коническим дном. На отечественных заводах применяются декомпозсры с воздушным перемешиванием емкостью от 1000 до 2800 м³. Декомнозер емкостью 1800 м³ имеет диаметр 9 м, общую высоту 33,5 м, высоту конусной части 8,7 м.

Для циркуляции затравки в дскомпозсрс служит, аэролифт (воздушный подъемник), состоящий из двух труб, вставленных одна в другую. По внутренней трубе в коническую часть дискомнозера, где оседающий гидроксид алюминия стекает к вершине конуса, подастся сжатый воздух, который, выходя из трубы, образует воздушно-пулыювую смесь. Имея меньшую плотность, чем пульпа, эта смесь поднимается по внешней трубе и выходит через
верхний открытый конец.

Аэролифт устанавливают таким образом, чтобы верхний срез его находился на расстоянии 400—500 мм от крышки дскомпозера, а нижний заходил в его конусную часть. Аэролифт может быть закрыт сверху съемной крышкой. В этом случае в верхней части аэролифта предусматривается распределитель, состоящий из отводов, врезанных в трубу аэролифта, и распределяющих поднимающуюся пульпу по всему сечению декомпозера. Верхний конец внутренней (воздушной) трубы аэролифта соединен с коллектором сжатого воздуха, а нижний не доходит до нижнего среза аэролифта. Необходимое давление воздуха зависит от высоты декомпозера и плотности иульны н составляет 0,5—0,6 MПa.

Кроме циркуляционного аэролифта, имеется транспортный аэролифт, с номошыо которого осуществляется перетек пульпы из одного декомиозера в другой. Расход сжатого воздуха на перемешивающий и транспортный аэролифты 0,2—0,5 м³ * на 1 м³ пульпы. Чтобы сократи расход сжатого воздуха, вместо транс

Рис. 32. Схема декомпозера с механическим перомешиванием:

1 — сифон; 2 – стальной бак; 3 — цепная мешалка

портного аэролифта применяют переток пульпы между декомпозерами самотеком по желобам, для чего устанавливают в батарее декомпозеры разной высоты. С этой же целью для декомпозеров одинаковой высоты применяют совмещение перемешивающего и транспортного аэролифтов с желобами между дскомиозерами.

Аэролифт для перемешивания, а часто н транспортный аэролифт имеют “водяную рубашку” в виде трубы, надетую на внешнюю трубу аэролифта. В кольцевом пространстве между трубами циркулирует охлаждающая вода.

При эксплуатации дскомнозеров регистрируют и контролируют расход алюминатного раствора и затравочной иульиы на каждую батарею, давление и расход воздуха, начальную и конечную температуру разложения, расход и температуру охлаждающей воды, каустический модуль алюминатного и маточного растворов, круп

* Объем воздуха приведен к нормальным условиям.

После контрольной фильтрации алюмннатный раствор имеет температуру до 100 ºС. Для охлаждения его до температуры начала декомпозиции применяются пластинчатые теплообменники,
вакуум-охладительные установки и скруббер-охладители. ность частиц гидроксида алюминия, содержание твердого в одном литре пульпы для каждого декомпозера, плотность пульпы. С учетом конкретных условии для каждого предприятия устанавливают нормативы удельного расхода воздуха и охлаждающей воды, затравочного отношения, степени разложения алюминатного раствора и удельной производительности декомпозеров.

Под удельной производительностью декомпозеров понимают количество оксида алюминия в килограммах (в пересчете на глинозем), получаемого за сутки рабочего времени с 1 м³ объема декомнозеров. Эту величину обычно называют удельным съемом глинозема при декомпозиции. В зависимости от условии декомпозиции (степени разложения раствора, затравочного отношения, продолжительности процесса и др.) удельный съем глинозема па
большинстве заводов составляет 15—20 кг/м³.сут). Широко применяют автоматическое управление декомпозицией, состоящее в стабилизации давления воздуха, поступающего в аэролифты, и температуры алюмннатпого раствора перед головными декомпозерами, поддержании соотношения потоков алюминатного раствора и затравочной пульпы (автоматическая дозировка затравки), а также уровня пульпы в декомнозерах.

В процессе работы стенки дскомпозеров, особенно конусной части, постепенно зарастают осадком гидроксида алюминия. Для очистки от осадков декомпозеры промывают оборотным щелочным раствором, в котором гпдроксид алюминия растворяется. Более интенсивно зарастают головные декомпозеры, которые приходится чистить примерно два раза в год, остальные декомпозеры чистят реже—один раз каждые 1—2 года.

Объем алюминатного и маточного растворов

При декомпозиции необходим ый объем алюмннатного раствора на 1 т. глинозема при известном выходе Al₂O₃ можно найти из выражения V_ал =1000.100/[(Al₂O₃)_алb], где V_ал—необходимый объем алюминатного раствора, м³; (Al₂O₃)_ал—концентрация Al₂O₃ в алюминатном растворе, г/л; b—выход Al₂O₃ при декомпозиции, %.

Объем маточного раствора с достаточной для практических целей точностью можно определить, если допустить, что оксид натрия алюминатного раствора полностью переходит в маточный раствор V_м=V_ал(Na₂O)_aл/(Na₂O)_м, где V_м— объем маточного раствора, м³; (Na₂O)_ал и (Na₂O)_м – концентрация Na₂O соответственно в алюминатном и маточном растворе, г/л.

Охлаждение пульпы

Скруббер-охладитель представляет собой бак высотой примерно 30 м и диаметром 7 м. Алюминатный раствор вводится в верхнюю часть аппарата и с помощыо брызгал равномерно распределястся по всему сечению. Охлаждается раствор воздухом. который вентилятором подается в нижнюю часть скруббера и движется навстречу раствору. Для улавливания капель раствора, уносимых воздухом в вытяжную трубу, верхняя часть скруббера за
полнена деревянной хордовой насадкой.

В пластинчатых теплообменниках (рис.34) тепло охлаждающего алюминатного раствора используется для подогрева маточного раствора перед его упариванием, для чего в них осуществлен непосредственно теплообмен между алюминатным и маточным растворами через металлические прямоугольные пластины.

Пластинчатые теплообменники изготовляются с поверхностью теплообмена до 400 м². Теплообменник состоит из набора тонких

Рис. 34. Схема пластинчатого теплообменника :

стальных пластин, имеющих гофрированную поверхность. Пластины сжимаются между неподвижной и подвижной плитами гидравлическим домкратом. Положение их фиксируется с помощью гаек и стяжных шпилек, которые жестко закреплены на станине.

Пластины образуют две системы межпластинных каналов (горячих и холодных), по которым движутся алюминатный и маточный растворы. Алюминатный раствор поступает в продольный коллектор, из которого распределяется по горячим каналам и собирается в противоположный коллектор, из которого выводится. Маточный
раствор совершает такой же путь по своим коллекторам и холодным каналам. Алюминатный и маточный растворы движутся в аппарате, как правило, противотоком. Необходимая герметичность
теплообменника обеспечивается резиновыми прокладками, которыми снабжаются пластины. Пластинчатыс теплообменники компактны, имеют высокий коэффициент теплопередачи. Возможность разборки пластинчатого теплообменника позволяет по мере необходимости очистить его поверхность с обеих сторон, когда на поверхности теплообменника образуются осадки, ухудшающие теплопередачу.

При эксплуатации пластинчатых теплообменников ведут контроль за расходом, температурой и давлением охлаждаемого и нагреваемого растворов.

Охлаждение в вакуум-охладительной установке основано на понижении температуры кипения раствора с понижением давления.

В вакуум-охладнтельном аппарате (самоиспарителе) поддерживается давление значительно ниже атмосферного; поэтому раствор, поступающий в него, вскипает. Образующийся при самоисцарении пар используется для нагрева маточного раствора. Для более целесообразного использования тепла алюминатного раствора его самоиспарение ведут в несколько ступеней. Конечная температура раствора определяется величиной вакуума в последнем самоиспарителе установки.

На рис. 35 показана схема такой установки, состоящая из трех циркуляционных самоиспарителей и трех трубчатых теплообменников (подогревателей).

Рис. З5. Cхeмa вакуум-охладительной установки:

1—самоиспарители циркуляционные; 2—трубчатые теплообменники; 3 - барометрический конденсатор; 4 — вакуум-насос; 5 — гидравлический затвop

Каждый самоиспаритель представляет собой цилиндрический сосуд со сферической крышкой и коническим дном. Примерные размеры сосуда—высота 14 м, диаметр 3,4 м. Для циркуляции раствора служит циркуляционная труба, соединяющая днище сосуда с нижней частью корпуса. 13 крышке самоиспарителя имеется
штуцер для соединения с паровым трубопроводом.

Подлежащий охлаждению алюминатный раствор поступает в циркуляционную трубу первого самонснарнтеля, в которой по мере снижения гидростатического давления происходит кипение раствора, а в широкой части аппарата образовавшийся пар отделяется от раствора. Вторая и третья ступени самоиспарения происходят соответственно во втором и третьем самонспарнтслях, после чего охлажденный раствор поступает на декомпозицию. Пар
самонспарення поступает в кожухотрубные теплообменники (подогреватели), в которых подогревается маточный раствор.

Из третьего самоиспаля для создания необходимого ва-BNT куума в системе часть пара самоиспарения отводится в барометрический конденсатор. Для этого же служит вакуум-насос. Так как температура нагрева маточного раствора невысокая, то его нагревают с помощью кожухотрубных теплообменников с неподвижными трубными решетками, т. е. более простой конструкции.

Примерные технологические показатели работы вакуум-охладнтелыюн установки: начальная температура алюминатного раствора 95—100 °С, конечная (60—65 °С, начальная температура маточного раствора 48-50°С, конечная 70—75)°С, давление пара в 1-м самоиспарителе 0,05, во 2-м—0,03, в 3-м - 0,02 МПа.

При работе установок вакуумного охлаждения регистрируют и контролируют температуру и концентрацию алюминатного раствора после охлаждения, расход алюминатного раствора, температуру нагрева маточного раствора, содержание щелочи в получаемом конденсате, разреженно и уровень раствора в каждом аппарате.

Как мы отмечали, декомпозиция должна проходить при постепенно понижающейся температуре. Так как естественное охлаждение не обеспечивает нужного температурного режима разложения, то применяют искусственное охлаждение. В практике используют различные способы охлаждения пульпы при декомпозиции.

1. Орошение наружной поверхности декомнозеров водой. Этот устаревший способ применяется в декомпозерах с механическим перемешиванием. Он имеет ряд существенных недостатков, например большой расход воды на охлаждение, зарастание наружной и внутренней поверхностей декомпозеров осадком.

2. Охлаждение регулируемым потоком воздуха, который поступает под крышку декомпозера и отводится через вытяжную трубу.

Охлаждение происходит в основном за счет испарения воды.

В районах с теплым климатом применяют также декомпозеры без крышек; охлаждение осуществляется за счет испарения влаги с открытого зеркала пульпы.

3. Охлаждение с помощью водяных трубчатых теплообменников, погруженных в верхний слон пульпы декомпозера. Этот способ может быть использован в декомпозерах с воздушным н механическим перемешиванием.

4. Охлаждение с помощью водяных рубашек, которые имеют аэролифты на четырех—шести головных декомпозерах батареи.
Способ применяется в декомнозерах с воздушным перемешиванием,

5. Охлаждение в одноступенчатых вакуум-охладительных установках, смонтированных на декомпозерах с воздушным перемешиванием. Кроме самоиспарителя, установка включает баромконденсатор и паровой эжектор, с помощью которых создается необходимое разрежение. Из декомпозера часть пульпы засасывается
в самоиспаритель, где вскипает и при этом охлаждается. Охлажденная пульпа самотеком поступает в следующий декомпозер.

§ 23. Отделение гидроксида алюминия от маточного раствора

Аппаратурно-технологическая схема

Для отделения гидроксида алюминия (в заводской практике его обычно называют гидратом) от маточного раствора на ряде заводов применяли схему сгущения и методической промывки в системе сгустителей чашсвого типа, аналогичную схеме сгущения и промывки красного шлама. Однако сравнительно крупные
размеры частиц и хорошая фпльтруемость гидроксида алюминия позволяют применять для его отделения от маточного раствора и

Рис.36. Схема сгущения и промывки гидроксида алюминия:

1—гидросепаратор; 2—сгуститель; 3 — вакуум-фильтры; 4—мешалки

промывки более простые аппараты-гндросспараторы, а также фильтры.

На рис. 36 показана примерная схема отделения гидроксида алюминия от маточного раствора. Пульпа из хвостового декомпозера поступает в гидросепаратор 1, где происходит сгущение более крупных частиц гидроксида. Слив гидросепараторов проходит повторное сгущение в сгустителе 2. Сгущенный гидроксид из конусов гидросепаратора и сгустителя фильтруется на барабанных фильтрах 3. Затравочный гидроксид фильтруется в одну стадию,
после чего смешивается с охлажденным алюминатным раствором и возвращается на декомпозицию. Продукционный гидроксид после основной фильтрации подвергается двукратной методической промывке на двух барабанных вакуум-фильтрах с промежуточной рснульпациеп. Перед первой промывкой осадок гидроксида
репульпируется фильтратом второй промывки, а перед второй промывкой— горячей водой. Фильтрат основной фильтрации продукционного гидрексида, а также фильтрат с фильтров затравочного гидроксида направляются в сгуститель для дополнительного осветлення.

Слив сгустителя (маточный раствор) содержит 2—3 г/л взвешенных частиц гидроксида алюминия. Для отделения этих частиц он обычно фильтруется на листовых фильтрах (контрольная фильтрация), после чего направляется на выпарку. Фильтрат первопромывки после контрольной фильтрации также направляется на выпарку или на разбавление автоклавной пульпы.

В рассмотренной нами схеме полученный при декомпозиции гидроксид алюминия проходит предварительную классификацию в гидросепараторах. Часть нижнего продукта гидросепараторов (крупная фракция) используется в качестве продукционного гидроксида. Остальная часть крупной фракции, а также вся мелкая фракция (верхний продукт гидросепараторов) после сгущения и промывки возвращаются на декомпозицию в качестве затравки.
Предварительная классификация позволяет улучшить качество получаемого глинозема по крупности и использовать в качестве затравки более мелкий гидроксид алюминия, обладающий большей удельной поверхностью. Классификация гидроксида обязательна при получении глинозема песчаного типа и проводится в гидросепараторах в две или более стадий.

Для отделения гдроксида алюминия от маточного раствора получила применение также схема без предварительной классификации пульпы и ее сгущения. При декомпозиции с высоким затравочным отношением, когда из хвостовых дскомпозеров отбирается пульпа, содержащая твердого до 500—600 г/л, такая схема является целесообразной. Из хвостовых декомпозеров пульпа самотеком поступает на дисковые фильтры, где происходит первая
фильтрация как затравочного, так и продукционного гидроксида алюминия. Для обеспечения равномерного питания дисковых фильтров уровень пульпы в хвостовых декомпозерах должен поддерживаться постоянным. Затравочный гидроксид репульпцрустся охлажденным алюминатным раствором и перекачивается в головные декомпозеры. Продукционный гидроксид репульпируется промводой второй фильтрации, после чего фильтруется и промывается повторно на барабанных вакуум-фильтрах (вторая фильтрация) .

Оборудование для отделения гидроксида алюминия от маточного раствора Сгустители. Для сгущения гидроксида алюминия применяют одно-, двух- н трехкамерные сгустители специального типа, предназначенные для отделения сильно уплотняющихся взвесей. В отличие от сгустителей красного шлама они характеризуются большим уклоном днищ и диафрагм (20°), а также более высокой скоростью вращения гребкопого вала (30 об/ч). Скорость слива в сгустителях, работающих совместно с гидросепараторами, составляет 0,25—0,4 м³/ч на 1 м² площади cлива.

Гидросепаратор (риc. 37) представляет собой бак с коническим дном. В верхней части аппарат имеет успокоительный стакан, куда подается исходная пульпа, и желоб для слива; в нижней част—устройство для выгрузки сгущенного гидроксида. Принцип работы гидросепаратора тот же, что и сгустителя, но скорость подачи пульпы в гидросепаратор регулируется таким обра.чом, что успевают оседать только крупные частицы гидроксида, а более
мелкие уходят с маточным раствором в слив.

В огличие от сгустителя гидросепаратор не имеет перегребающего устройства, а осаждающийся гидроксид перемещается и нижнюю часть конуса под действием собственного носа, для чего наклон образующих конуса достаточно большой (70º). Размеры нрн

Питание

Рис. 37. Гидросепаратор:

1 — успокоительный стакан 2 — желоб для слива; 3 - устройство для выгрузки гидроксида алюминия

меняющихся гидросепараторов: диаметр (D) 6-10 м, общая высота (1,7 – 1,9) D , высота цилиндрической части(0,3 – 0,5) D.

Скорость слива в гидросепараторе 1,5-3 м³/ч на 1 м² площади слива.

Барабанный вакуум-фильтр (рис. 38). Горизонтальный барабан 4 опирается цапфами на подшипники 3. Нижняя часть барабана погружена в корыто 5, куда поступает фильтруемая пульпа.

Для поддержания по взмученном состоянии пульпа в корыте перемешивается мешалкой или сжатым воздухом, который 'подается под давлением 0,12—0,13 МПа через трубку с отверстиями. Барабан радиальными перегородками разделен па несколько ячеек, каждая из которых покрыта металлической сеткой. Поверх сетки
барабан обтянут фильтрующей тканью или тонкой металлической сеткой. Барабан приводится во вращение от электродвигателя через редуктор 2.

С помощью распределительной головки 1 ячейки барабана при его вращении последовательно соединяются с линией вакуума и с линией сжатого воздуха. Каждая ячейка при вращении барабана проходит зону фильтрации (в корыте), сутки, промывки, отдувкн. 15 зоне фильтрации под влиянием вакуума внутри барабана жидкая фаза пульпы (фильтрат) проходит через фильтровальную ткань, а гидроксид алюминия задерживаемся на ее поверхности. Далее осадок гидроксида просушивается воздухом, который через него просасывается. Для промывки осадка через него
просасывается вода, которая подается на барабан брызгалами.

Осадок с барабана разгружасгся (снимается) ножом, установленным на продольной стенке корыта. При переходе ячеек барабана в зону разгрузки они oтключаются от линии вакуума и присоединяются к линии сжатого воздуха, что необходимо для отдувки осадка и прочистки пор фильтровальной ткани.

Рис. 38. Барабанный вакуум-фильтр 1—распределительная головка; 2—редуктор; 3 – подшипник; 4 – барабан; 5 – корыто.

Для фильтрации и промывки гидроксида алюминия на отечественных заводах применяются барабанные вакуум фильтры с фильтрующей поверхностью от 10 до 80 м². Фильтр с поверхностью фильтрации 40 м² (БОУ-40) имеет барабан диаметром 3 м и длиной 4,4 м. Скорость вращения барабана можно изменять от 0,09 до 1,3 об/мин.

Дисковый фильтр (рис. 39). На горизонтально расположенном валу 1 закреплены диски 2, которые частично погружены в корыто 3 с фильтруемой пульпой. Каждый диск состонг из двенадцати разобщенных секторов, обшнугых фильтровальной тканью.

Внутренние полости секторов соединены с двенадцатью каналами, выполненными внутри вала. К торцам вала прижаты распределительные головки 6, которые состоят из камер, соединенных с линиями вакуума и сжатого воздуха.

Для поддержания твердой фазы фильтруемой пульпы во взвешенном состоянии в корыте под дисками установлена мешалка.
Постоянный уровень пульпы в корыте поддерживается с помощью переливного желоба. Вал с дисками приводится во вращение от привода 5. При вращении секторы дисков последовательно соединяются через камеры распределительных головок с линиями вакуума и сжатого воздуха, проходя зоны фильтрации, сушки и отдувки осадка. Промывка осадка на дисковом фильтре не предусмотрена.

На отечественных заводах применяются дисковые фильтры с поверхностью фильтрации 100—250 м² Дисковый фильтр с фильтрующей поверхностью 100 м² имеет двенадцать дисков диаметром 2,5 м. Скорость вращения дисков 0,22—0,98 об/мин.

Рис. 39. Дисковый фильтр:

1—вал; 2—диски; 3—корыто; 4—нож; 5 - привод; 6 — распределительная головка.

Схема установки вакуум-фильтра показана на рис. 40. Вакуумнасос создает во всей системе необходимое разрежение. Отфильтрованный раствор (фильтрат) поступает из фильтра в ресивер. Вместе с фильтратом в ресивер попадает некоторое количество воздуха, а также пара, образующегося в результате испарения раствора. В ресивере, представляющем собой полый сосуд, фильтрат отделяется от паровоздушнон смеси. Фильтрат выводится из
ресивера через нижний штуцер; пар и воздух отсасываются через верхний штуцер и далее поступают в барометрический конденсатор смешения, где происходит конденсация водяных паров.

Барометрический конденсатор представляет собой цилиндрический сосуд, внутри которого расположены горизонтальные полки с отверстиями. Паровоздушпая смесь поступает в конденсатор снизу и движется вверх навстречу охлаждающей воде, которая стекает по полкам. Пары при этом конденсируются, образующийся
конденсат вместе с охлаждающей водой выводится из конденсатора. Воздух отсасывается из конденсатора сверху, проходит через ловушку, где улавливаются капли увлеченной жидкости, и выбрасывается в атмосферу. Между ресивером и конденсатором также установлена ловушка, которая необходима для улавливания капель фильтрата, увлеченных паровоздушнои смесью. Чтобы из конденсатора охлаждающая вода удалялась самотеком по барометрической трубе, должно, выполняться неравенство. Р1+Р2> >Р, где Р₁—остаточное давление в парометрическом конденсаторе; Р₂—давление столба воды в барометрической трубе; Р—
атмосферное давление. Поэтому конденсаторы следует располагать на барометрической