СПОСОБ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ БОКСИТА Российский патент 1997 года по МПК C01F7/06 

Изобретение относится к технике тепломассообмена и может быть использовано в глиноземном производстве для автоклавного выщелачивания бокситов.

Известен способ выщелачивания бокситов [1] включающий нагрев сырой пульпы в паро-пульповых подогревателях паром самоиспарения первой ступени от 90-95^oC до -150^oC, окончательный нагрев до реакционной температуры острым паром ТЭЦ в двух греющих автоклавах батареи, выщелачивания ее в реакционных автоклавах и двухступенчатое самоиспарение в сепараторах. Пульпа из самоиспарителя второй ступени поступает в агитатор.

Недостатком способа является низкая температура регенеративного нагрева сырой пульпы (-150^oC) в паро-пульповых подогревателях.

Известен также способ выщелачивания боксита [2] заключающийся в прокачивании сырой пульпы поршневым насосом через автоклавную установку с предварительным регенеративным нагревом пульпы в пульпо-пульповых теплообменниках и окончательным нагревом ее в греющих автоклавах (подогревателе смешения). Пройдя далее через реакционные автоклавы, выщелоченная пульпа поступает на самоиспарение в сепараторы первой и второй ступени. Пар из сепаратора подается на выпарку, а выщелоченная пульпа в пульпо-пульповые теплообменники.

Недостаток способа неполная утилизация тепла выщелоченной пульпы для нагрева сырой пульпы. Нагрев сырой пульпы в пульпо-пульповых теплообменниках осуществляется до 150^oC, что обуславливает повышение расхода острого пара на окончательный нагрев сырой пульпы в греющих автоклавах до реакционной температуры.

Задача изобретения повышение степени утилизации тепла выщелоченной (вареной) пульпы (при наличии двухступенчатого самоиспарения ее).

Технический результат повышение температуры регенеративного нагрева сырой пульпы (до подачи ее в греющие автоклавы).

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе пульпы в пульпо-пульповых теплообменниках, окончательный нагрев ее в греющих автоклавах, выщелачивание нагретой пульпы в реакционных автоклавах, двухступенчатое самоиспарение ее в сепараторах и охлаждение выщелоченной пульпы, имеются следующие отличия:
после пульпо-пульповых теплообменников нагрев пульпы ведут в паро-пульповых теплообменниках,
нагрев сырой пульпы в пульпо-пульповых теплообменниках ведут в две стадии с подачей на первую стадию в качестве теплоносителя выщелоченной пульпы из сепаратора второй ступени, а на вторую стадию выщелоченной пульпы из сепаратора первой ступени;
выщелоченную пульпу в теплообменниках второй стадии охлаждают до температуры большей, чем температура ее кипения на второй ступени самоиспарения, а в теплообменниках первой стадии до температуры меньшей, чем температура ее кипения при атмосферном давлении.

На чертеже показана принципиальная блок-схема предлагаемого способа.

Блок-схема включает: пульпо-пульповые теплообменники 1 и 2 для нагрева сырой пульпы на первой и второй стадиях соответственно, паро-пульповые теплообменники 3, греющие автоклавы 4 и реакционные автоклавы 5, сепаратор 6 первой ступени и сепаратор 7 второй ступени самоиспарения выщелоченной пульпы, а также насос 8. Кроме того, в состав автоклавной установки входят не указанные на чертеже аппараты: поршневой насос на выходе из мешалки сырой пульпы, самоиспаритель конденсата из теплообменников 3, подогреватель промводы, мешалка сырой пульпы, агитатор и бак горячей воды. Они не указаны в блок-схеме, т.к. суть предлагаемого способа может быть объяснена и без них.

Способ осуществляется следующим образом. Сырая пульпа из мешалки поршневым насосом прокачивается последовательно через теплообменники 1, 2, 3: вначале через пульпо-пульповые теплообменники 1 (первая стадия пульпо-пульпового нагрева), затем через пульпо-пульповые теплообменники 2 (вторая стадия паро-пульпового нагрева), и, наконец, через паро-пульповые теплообменники 3. Далее нагретая пульпа поступает в греющие автоклавы 4, в которые снизу подается острый (P 30 ати) пар с ТЭЦ. Нагрев пульпы в теплообменниках 1, 2, 3 осуществляется с температуры 90-95^oC до 165-170^oC, в греющих автоклавах 4 до 235-240^oC. Нагретая до реакционной температуры, пульпа поступает в батарею реакционных автоклавов 5 (последовательно соединенных аппаратов), где выщелачивается. Выщелаченная (вареная) пульпа подается в сепаратор (самоиспаритель) 6 первой ступени самоиспарителя, в котором за счет снижения давления до 6,8-7,2 ати образуется пар, поступающий в межтрубную часть паро-пульповых теплообменников 3 для нагрева сырой пульпы, а пульпа, понизив в самоиспарителе 6 температуру до 183-185^oC, поступает в межтрубную часть пульпо-пульповых теплообменников 2, где отдает тепло сырой пульпе и охлаждается до 148-152^oC. Сырая пульпа при этом нагревается в теплообменниках 2 до 135-140^oC (полезный перепад температур 12-13^oC). До более низкой температуры пульпу нет необходимости охлаждать, т.к. она (выщелоченная пульпа) должна быть подана на вторую ступень самоиспарения для получения пара, идущего на нагрев промводы, и для повышения концентрации пульпы по щелочи и алюминию. Поэтому температура выщелоченной пульпы после теплообменников 2 должна быть выше, чем температура ее кипения при давлении 0,4-0,7 ати, чтобы она могла самоиспариться (вскипеть) в сепараторе 7 второй ступени, куда она поступает после теплообменников 2. В сепараторе 7 образующийся при кипении пульпы пар самоиспарения имеет температуру не ниже 110-115^oC для возможности нагрева им промводы до 96-98^oC. Пульпа же при этом на выходе из сепаратора 7 охлаждается до 125-130^oC и с такой температурой может быть еще раз (вторично) использована для нагрева сырой пульпы в пульпо-пульповых теплообменниках 1, куда она подается при помощи насоса 8 (т.к. давление в сепараторе 7 мало). При температуре выщелоченной пульпы в сепараторе 7, например, 125^oC возможны нагрев сырой пульпы в теплообменниках 1 на 10-12^oC, при этом выщелоченная пульпа охладится до 109-112^oC, т.е. ниже той, при которой возможно ее кипение при атмосферном давлении (депрессия пульпы 13-15^oC), и направляемая далее из теплообменников 1 в агитатор, пульпа не будет парить (кипеть) и отравлять атмосферу щелочным паром.

Таким образом, осуществление в предлагаемом способе выщелачивания пульпы с двухступенчатым самоиспарением с одной стороны, регенеративного пульпо-пульпового нагрева в две стадии вначале, на первой стадии нагрева, с использованием в качестве теплоносителя выщелоченной пульпы из сепаратора второй ступени, затем на второй стадии нагрев с использованием в качестве теплоносителя выщелоченной пульпы из сепаратора первой ступени, с другой стороны дополнительного нагрева пульпы после пульпо-пульповых теплообменников в паро-пульповых теплообменниках позволяет повысить степень утилизации тепла выщелоченной пульпы и увеличить температуру ее нагрева в теплообменниках перед греющими автоклавами со 150^oC ( в прототипе) до 165-170^oC, что дает экономию тепла (пара).

Дополнительная утилизация тепла выщелоченной пульпы в предлагаемом способе при наличии двух ступеней ее самоиспарения становится возможной при выполнении условия: охлаждение выщелоченной пульпы в пульпо-пульповых теплообменниках 2 на второй стадии нагрева сырой пульпы осуществляют до температуры больше, чем температура ее кипения в сепараторе второй ступени - только тогда пульпа в нем вскипит и образующийся при этом пар может быть направлен, например, на нагрев воды.

Исключение выброса щелочного пара из агитатора в атмосферу обусловлено охлаждением выщелоченной пульпы в теплообменниках 1 на первой стадии пульпо-пульпового нагрева сырой пульпы до температуры меньшей, чем температура ее кипения при атмосферном давлении. При этом степень самоиспарения пульпы сохраняется как в известных способах 1, 2.

Использование: в глиноземном производстве при автоклавном вышелачивании боксита. Сущность: способ осуществляют путем прокачивания бокситовой пульпы через пульпо-пульповые теплообменники в две стадии нагрева и разных теплообменниках с использованием на первой стадии в качестве теплоносителя вышелоченной пульпы из сепаратора второй ступени, а на второй стадии вышелоченной пульпы из сепаратора первой ступени. При этом вышелоченную пульпу в теплообменниках второй стадии охлаждают до температуры большей, чем температура ее кипения на второй ступени самоиспарения, а в теплообменниках первой стадии - до температуры меньшей, чем температура ее кипения при атмосферном давлении. Затем пульпу последовательно нагревают в паро-пульповых теплообменниках, греющих и реакционных автоклавах. Далее вышелоченную пульпу подают в сепаратор первой и второй ступени. Пар из сепаратора второй ступени подают на нагрев промводы, а вышелоченную пульпу в агитатор. 1 ил.

Способ выщелачивания боксита, включающий регенеративный нагрев сырой пульпы в пульпо-пульповых теплообменниках, окончательный нагрев ее в греющих автоклавах, выщелачивание нагретой пульпы в реакционных автоклавах, двухступенчатое самоиспарение ее в сепараторах и охлаждение выщелочной пульпы, отличающийся тем, что после пульпо-пульповых теплообменников нагрев пульпы ведут в паро-пульповых теплообменниках, нагрев сырой пульпы в пульпо-пульповых теплообменниках ведут в две стадии с подачей на первую стадию в качестве теплоносителя выщелочной пульпы из сепаратора второй ступени, а на вторую стадию выщелоченной пульпы из сепаратора первой ступени, при этом выщелоченную пульпу в теплообменниках второй стадии охлаждают до температуры большей, чем температура ее кипения на второй ступени самоиспарения, а в теплобоменниках первой стадии до температуры меньшей, чем температура ее кипения при атмосферном давлении.