СПОСОБ КЛАССИФИКАЦИИ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ Российский патент 2005 года по МПК C01F7/14 

Изобретение относится к глиноземному производству.

Известен способ гравитационной классификации гидратной суспензии в гидросепараторе (ГС) с последующим раздельным обезвоживанием верхнего и нижнего продуктов сепарации. Верхний продукт - слив ГС направляется на отстаивание суспензии и осветление маточного раствора в сгустителе. Сгущенный осадок гидроксида отфильтровывается на вакуумных фильтрах и затем используется в качестве затравки при разложении алюминатного раствора. Маточный раствор в ряде случаев подвергается контрольному осветлению. Нижний продукт ГС отфильтровывается также на вакуумных фильтрах, из которого отбирается часть продукционного гидроксида и направляется на промывку от маточного раствора (Справочник металлурга по цветным металлам "Производство глинозема". М., 1970, с.207-209).

В рассмотренном способе разделение суспензии в ГС малоэффективно. Низкая эффективность разделения осадка по крупности в гравитационном поле объясняется неравномерной скоростью восходящего потока в сечении аппарата. Мутный поток жидкой фазы, устремляющийся вверх в виде "блуждающего" русла относительно небольшой площади сечения, захватывает и крупные частицы. Поэтому крупность осадка в сливе и песках ГС мало отличается.

Известен способ классификации гидроксида алюминия, полученного из алюминатных растворов спекательной технологии, включающий разделение гидратной суспензии по крупности в гидроциклонах (ГЦ) с последующим раздельным обезвоживанием на вакуумных фильтрах верхнего и нижнего продуктов гидроклассификации. Верхний продукт ГЦ, в котором содержится более мелкодисперсный осадок, направляется сначала на предварительное отстаивание - сгущение суспензии и осветление маточного раствора в сгустителе. Затем отфильтрованный осадок используется в качестве затравки при разложении алюминатного раствора. Нижний продукт ГЦ после фильтрования является продукционной частью гидроксида, которая перед кальцинацией подвергается промывке от маточного раствора (Справочник металлурга по цветным металлам "Производство глинозема". М., 1970, с.163-164).

Основными недостатками данного способа являются низкая эффективность разделения в обычных ГЦ по требуемому классу крупности (-40 мкм ≤10-12%), отсутствие возможности поддержания заданной крупности осадка при изменении грансостава в процессе разложения раствора, а также высокое содержание твердого в разделяемой суспензии (300-400 г/л).

Рассмотренный способ классификации в гидроциклонах принят за прототип.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности гидроклассификации гидратной суспензии с большим содержанием (более 50%) крупных фракций (+40 мкм) и получение продукционного гидрата песочного типа.

Техническим результатом изобретения является достижение максимального выхода продукционной части гидрата и сокращение количества гидроциклонов за счет возможности установки на 1-ой стадии классификации более производительных аппаратов.

Технический результат достигается тем, что в способе классификации гидроксида алюминия, включающем двухступенчатое разделение гидратной суспензии в центробежном поле гидроциклонов с получением в нижнем продукте гидроксида "песочного" типа с содержанием фракций -40 мкм не более 10%, на вторую ступень классификации направляют слив гидроциклонов первой ступени, при этом классификацию на второй ступени проводят в гидроциклонах диаметром, равным 0,4-0,7 диаметра гидроциклонов первой ступени.

Гидратная суспензия предварительно разбавляется осветленным раствором или водой до содержания твердого 250 г/л.

При разделении гидратной суспензии с содержанием фракций +40 мкм более 50% эффективнее данная двухстадийная схема классификации в последовательно соединенных гидроциклонах (батарее гидроциклонов). Благодаря перечистке слива первой ступени на второй ступени появляется возможность:

- перераспределить равномернее нагрузку песковых фракций на две ступени;

- достигнуть максимального выхода песковых фракций в продукцию с допустимым содержанием тонких фракций -40 мкм (до 7-10%).

Снижение нагрузки на песковых насадках позволяет на 1-й ступени классификации, где больше поток разделяемой суспензии, применить гидроциклоны несколько большего диаметра, то есть более производительные.

Выбор диаметра гидроциклонов на 1-й и 2-й ступенях определяется размером граничного зерна (d_гр) в пределах 30-50 мкм (ср.40).

Классификацию в данных пределах могут обеспечить гидроциклоны:

на 1-й ступени ⊘ 350-250 мм (d_гр.=50-40 мкм соответственно), на 2-й ступени - гидроциклоны ⊘ 250-150 мм (d_гр.=40-30 мкм). Откуда следует, что диаметр гидроциклонов 2-й ступени равен 0,4-0,7 диаметра гидроциклонов 1-й ступени. Увеличение диаметра гидроциклонов на 2-й ступени приведет к увеличению количества тонких фракций -40 мкм в продукционном гидроксиде больше установленной нормы, а при уменьшении диаметра потребуется установка большего количества гидроциклонов.

В случае разделения гидратной суспензии с большим содержанием твердого (более 250-300 г/л) требуется предварительно ее разбавлять, чтобы не снижать эффективность классификации. В том случае, когда тонкодисперсная часть гидроксида возвращается в процесс в качестве затравки, при разбавлении следует использовать осветленный маточный раствор с той же концентрацией растворяемых веществ, что и в жидкой фазе суспензии. При классификации продукционной части гидроксида без возврата мелочи в процесс для разбавления суспензии можно использовать воду.

Принципиальная схема двухступенчатой классификации гидратной суспензии показана на чертеже. Согласно схеме исходная суспензия, подлежащая классификации, из сборной емкости 1 подается насосом 2 на 1-ую ступень разделения в батарее гидроциклонов (ГЦ) 3 одного диаметра. Пески ГЦ, являющиеся продукционной частью гидрата, собираются в сборной емкости 4, а сливы направляются в емкость 5 и далее насосом 6 подаются на перечистку на 2-ую ступень классификации в батарее ГЦ 7 меньшего диаметра. Пески данных ГЦ объединяются с песками 1-й ступени, а сливы, состоящие преимущественно из тонкодисперсных фракций -40 мкм, возвращаются в процесс в качестве затравки.

Пример. Гидратная суспензия с содержанием твердого ~200 г/л в 1-4 опытах и 400 г/л в 5-м опыте, и размером частиц гидроксида алюминия +40 мкм = 70-77% была подвергнута двухступенчатому разделению в центробежном поле гидроциклонов (ГЦ), работающих по последовательной схеме с перечисткой слива 1-й ступени на ГЦ 2-й ступени.

Установленные гидроциклоны имели диаметр на 1-й ступени Д_1ст=350, 250 и 100 мм, на 2-й ступени - Д_2ст=150-100, что соответствовало отношению Д_2ст/Д_1ст в первом опыте, равном 1, в 4-м - 0,29, во 2,3 и 5 опытах в пределах 0,4-0,6 (0,7 в случае установки гидроциклонов диаметром 150 и 100 мм). Работа ГЦ настраивалась посредством изменения размера насадок на входе, сливах и песках, а также давления на входе таким образом, чтобы содержание тонких фракций -40 мкм в нижнем продукте ГЦ 1-й и 2-й ступеней (песках) было не более 10%. Результаты опытов приведены в таблице.

ТаблицаNN пп№ ступениD_гц ммПитание ГЦСлив ГЦПески ГЦД_2ст/
Д_1стП_гц шт.   VС_твq₊₄₀С_твq₊₄₀С_твq_-40q_низ* кг/ч. Ом²  1115020025075100408011-125061,012 2150150100565515610~10480 7212502002487098427207-104400,65 2150155985753~106308-10403 6313501982427699457509-104500,433 2150160995854~106208-10420 6413501962407493458509-104550,293 2100160935851185207-9390 1151350199400771904885015-175200,434 21501401906010017750~10500 8q*_низ ^max=450 кг/ч·см²

Как видно из приведенных данных, во 2 и 3 опытах, когда отношение Д_2ст/Д_1ст=0,4-0,6 с использованием ГЦ на 1-й ступени ⊘ 250-350 мм и на 2-й ступени ⊘ 150 мм, в продукционном гидрате (песках) содержание фракций -40 мкм не превышало 10%, т.е. соответствовало гидроксиду песочного типа. При этом выход фракций +40 мкм в продукционную часть гидроксида был максимальным (в сливе содержалось ~10%) и на всю схему разделения потребовалось минимальное количество ГЦ: 9 шт. в опыте 3 (Д_2ст/Д_1ст=0,43) и 11 шт. в опыте 2 (отношение 0,6). В остальных опытах показатели разделения были существенно хуже.

При отношении Д_2ст/Д_1ст на 1-й ступени не обеспечивалась необходимая классификация по граничному зерну и песковая насадка была перегружена по нижнему продукту (480-506 кг/ч·см² против допустимой величины в 450 кг/ч·см²), несмотря на большое число установленных ГЦ (19 шт.).

В 4-м опыте при Д_2ст/Д_1ст=0,29 был ниже выход продукционного гидроксида (18% фр. +40 мкм в сливе) и суммарное количество ГЦ составляло 14 шт.

На суспензии с высоким содержанием твердого (400 г/л) показатели по разделению уступают как по содержанию фракций -40 мкм в продукционном гидроксиде (15-17%), так и выходу фракций +40 мкм (в сливе до 17%).

Изобретение относится к глиноземному производству. Способ классификации гидроксида алюминия включает двухступенчатое разделение гидратной суспензии в центробежном поле гидроциклонов с получением в нижнем продукте гидроксида "песочного" типа с содержанием фракций -40 мкм не более 10%. На вторую ступень классификации направляют слив гидроциклонов первой ступени, при этом классификацию на второй ступени проводят в гидроциклонах диаметром, равным 0,4-0,7 диаметра гидроциклонов первой ступени. Гидратная суспензия предварительно разбавляется осветленным раствором или водой до содержания твердого 250 г/л. Изобретение позволяет повысить выход продукционной части гидрата и сократить количество гидроциклонов за счет возможности установки на 1-й стадии классификации более производительных аппаратов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Способ классификации гидроксида алюминия, включающий двухступенчатое разделение гидратной суспензии в центробежном поле гидроциклонов с получением в нижнем продукте гидроксида "песочного" типа с содержанием фракций -40 мкм не более 10%, отличающийся тем, что на вторую ступень классификации направляют слив гидроциклонов первой ступени, при этом классификацию на второй ступени проводят в гидроциклонах диаметром, равным 0,4-0,7 диаметра гидроциклонов первой ступени.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидратная суспензия предварительно разбавляется осветленным раствором или водой до содержания твердого 250 г/л.