Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБОКИМ ОБЕСКРЕМНИВАНИЕМ АЛЮМИНАТНОГО РАСТВОРА
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБОКИМ ОБЕСКРЕМНИВАНИЕМ АЛЮМИНАТНОГО РАСТВОРА

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБОКИМ ОБЕСКРЕМНИВАНИЕМ АЛЮМИНАТНОГО РАСТВОРА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в производстве глинозема для управления процессом глубокого обескремнивания. Сущность изобретения заключается в том, что охлажденные до заданных температур известковое молоко и обескремненный алюминатный раствор смешивают в заданном соотношении, определяемом содержаниями активной окиси кальция в известковом молоке и оксида алюминия в алюминатном растворе, и полученную суспензию смешивают с обескремниваемым алюминатным раствором в заданном соотношении в турбулентном потоке. Заданное соотношение зависит от измеренного содержания двуокиси кремния и активной окиси кальция в известковом молоке и от содержания двуокиси кремния в обескремниваемом алюминатном растворе. В суспензию дополнительно дозируют содосодержащий раствор так, чтобы между содержаниями оксида алюминия в суспензии и карбонатной щелочи в содосодержащем растворе поддерживалось заданное соотношение. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2069178
Класс(ы) патента: C01F7/46
Номер заявки: 93035728/26
Дата подачи заявки: 07.07.1993
Дата публикации: 20.11.1996
Заявитель(и): Акционерное общество "Волховский алюминиевый завод им.С.М.Кирова"
Автор(ы): Сизяков В.М.; Костин И.М.; Мильбергер Т.Г.; Куценко В.С.; Ровинский С.В.; Терешенков В.Н.; Кузнецов В.Н.
Патентообладатель(и): Акционерное общество "Волховский алюминиевый завод им.С.М.Кирова"
Описание изобретения: Предлагаемое изобретение относится к производству глинозема из щелочных алюмосиликатов, например нефелина, сиенита, и может быть использовано для управления процессом глубокого обескремнивания алюминатного раствора.
Известен способ обескремнивания (см. А.И. Лайнер "Производство глинозема", М. Металлургия, 1978 г. с. 191), в котором алюминатный раствор после автоклавного обескремнивания смешивают с известковым молоком, получаемым при гашении обожженной извести водой. Алюминатный раствор при этом обескремнивают до содержания в нем двуокиси кремния 0,04 0,05 г/л, что недостаточно для получения глинозема высокого качества.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является принятый за прототип способ (пат. США 4455284) обескремнивания алюминатного раствора обработкой твердым раствором, содержащим соединения гидроалюмината кальция, отличающийся тем, что используют твердый раствор ангидридов в четырехкальциевом гидроалюминате 4CaO · Al2O3 (0,1 0,6) · CO2nH2O. Суспензию, содержащую четырехкальциевый гидроалюминат, получают смешением в заданном соотношении известкового молока и глубокообескремненного алюминатного раствора. При этом алюминатный раствор, содержащий карбонатную щелочь, соединяясь с активной окисью кальция, образует карбоалюминатную суспензию, содержащую четырехкальциевый гидроалюминат. Недостатком способа является то, что алюминатный раствор содержит 10 12 г/л карбонатной щелочи, что недостаточно для превращения всей активной окиси кальция, содержащейся в известковом молоке, в карбоалюминатную суспензию. Кроме того, в процессе смешения часть карбонатной щелочи каустифицируется, что еще больше снижает содержание карбоалюминатов в суспензии. В итоге образуется слабонасыщенный четырехкальциевый гидроалюминат со сравнительно слабой поглощающей способностью по отношению к двуокиси кремния. К недостаткам обоих способов следует отнести невысокую точность поддержания кремниевого модуля, что связано с наличием нескомпенсированных возмущающих воздействий вариаций химсоставов известкового молока и обескремниваемого алюминатного раствора.
Техническим эффектом настоящего изобретения является увеличение точности поддержания кремниевого модуля обескремненного алюминатного раствора и снижение удельного расхода известкового молока за счет увеличения его поглощающей способности.
Технический эффект достигается тем, что в способе управления глубоким обескремниванием алюминатного раствора, включающем обработку известкового молока алюминатным раствором в заданном соотношении, определяемым установленным отношением оксида кальция к оксиду алюминия в получаемой обескремнивающей пульпе, смешение последней с обескремниваемым алюминатным раствором с получением обескремненного алюминатного раствора, отличающийся тем, что перед обработкой известковое молоко и алюминатный раствор охлаждают до одной и той же установленной температуры, в известковом молоке измеряют содержание диоксида кремния и активного оксида кальция, алюминатный раствор берут с содержанием диоксида кремния не более 0,1 г/л, измеряют содержание диоксида кремния в обескремниваемом алюминатном растворе и в зависимости от заданного значения кремниевого модуля обескремниевого алюминатного раствора, измеренного значения содержания диоксида кремния в обескремниваемом алюминатном растворе и содержания активного оксида кальция и диоксида кремния в известковом молоке устанавливают расход известкового молока, а смешивание обескремнивающей пульпы с обескремниваемым алюминатным раствором ведут в турбулентном потоке. После обработки известкового молока алюминатным раствором в полученную пульпу дозируют содосодержащий раствор из расчета поддержания установленного соотношения между содержанием карбонатной щелочи и оксида алюминия в пульпе.
Таким образом, дозировки компонентов производят на основе измерений химического состава известкового молока, обескремненного и необескремненного алюминатного растворов. Повышение эффективности обескремнивания и связанное с этим уменьшение расхода известкового молока достигается за счет использования для обескремнивания охлажденных до заданной температуры компонентов, а также за счет добавки содосодержащего раствора.
Сущность изобретения заключается в том, что смешивают предварительно охлажденные до заданной (45 65oC) температуры известковое молоко и обескремненный алюминатный раствор в заданном соотношении, так, чтобы между содержаниями активной окиси кальция и оксида алюминия в готовой смеси сохранялась заданная пропорция, при сохранении которой получают сильнонасыщенный гидроалюмокарбонат кальция состава 4CaO · Al2O3(0,4 0,7)CO2(10 15)H2O. Массовое соотношение активной окиси кальция к оксиду алюминия рекомендуется брать в пределах 1,5 2,5. Для обеспечения указанного соотношения измеряют содержание оксида алюминия в обескремненном алюминатном растворе и активной окиси кальция в известковом молоке и находят объемный коэффициент соотношения расходов известкового молока и обескремненного алюминатного раствора. Полученную смесь смешивают в турбулентном потоке с обескремниваемым алюминатным раствором. Степень поглощения двуокиси кремния из алюминатного раствора зависит от отношения массы активной окиси кальция к массе двуокиси кремния в смеси. Для расчета соотношения расходов известкового молока и обескремниваемого алюминатного раствора измеряют содержание двуокиси кремния в известковом молоке и обескремниваемом алюминатном растворе, а также содержание оксида алюминия в обескремненном алюминатном растворе, и по математической модели при заданном кремневом модуле обескремненного алюминатного раствора находят объемное соотношение расходов обескремниваемого алюминатного раствора и известкового молока. Из уравнения материального баланса при известных содержаниях карбонатной щелочи в содосодержащем растворе и обескремненном алюминатном растворе находят объемное соотношение расходов содосодержащего раствора и обескремненного алюминатного раствора, направляемого на смешение с известковым молоком, при котором массовое соотношение содержащий карбонатной щелочи и оксида алюминия лежит в пределах 0,25 0,65. В результате получают глубоконасыщенный четырехкальциевый гидроалюминат состава: 4CaO · Al2O3(0,8 1,1)CO2(10 15)H2О, применение которого для обескремнивания позволит поглощать до 97 98% исходной двуокиси кремния в алюминатном растворе.
На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ. Устройство содержит вакуум-холодильники 1 и 2, смеситель 3 с тремя входами, турболизатор 4 с двумя входами, реактор 5, автоматические пробоотборники 6 8 линиями прободоставки пневмопочтой, измеритель 9 с тремя выходами рентгенофлуоресцентного типа, автоматические пробоотборники 10 и 11 с линиями прободоставки и измерителем 12 типа БАТ, расходомеры 13 15 камерного типа, регуляторы 17, 19 и 21 типа РС12 с регулирующими органами 18, 20 и 22 типа МЭКО, арифметический блок 23 с тремя входами, арифметический блок 25 с шестью входами и арифметический блок 27 с тремя входами, реализованные с помощью контроллеров типа Ломиконт со стандартным набором драйверов и УСО задатчики 24, 26 и 28 типа ЗУ-05, трубопроводы 29 31 подвода необескремненного алюминатного раствора, известкового молока и содосодержащего раствора соответственно, трубопровод 32 отвода обескремненного алюминатного раствора. Трубопровод 30 через холодильник 1, исполнительный механизм 20 и расходомер 13 соединен с входом 33 смесителя 3, выход которого 34 соединен с входом 35 турболизатора 4. Выход 36 последнего соединен со входом 37 реактора 5, выход 38 которого соединен с трубопроводом 32 отвода алюминатного раствора. Выход 38 реактора 5 через холодильник 2, исполнительный механизм 22 и расходомер 15 соединен с входом 39 смесителя 3. Трубопровод 31 через исполнительный механизм 18 и расходомер 14 соединен с входом 40 смесителя 3. Трубопровод 29 через расходомер 16 соединен с входом 41 в турболизатора 4. Пробоотборники 6, 7 и 8 соединены с входом 42 измерителя 9, выход 43 которого соединен с входом 44 арифметического блока 23, выход 45 последнего соединен с входом 46 регулятора 21, выход 47 которого соединен с входом 48 исполнительного механизма 22. Выход 49 измерителя 9 соединен с входом 50 арифметического блока 25, выход 51 которого соединен с входом 52 регулятора 19. Выход 53 регулятора 19 соединен с входом 54 исполнительного механизма 20. Выход 55 измерителя 9 соединен со входом 56 арифметического блока 27, выход 57 которого соединен с входом 58 регулятора 17. Выход 59 последнего соединен с входом 60 исполнительного механизма 18. Задатчик 24 соединен с входом 61 блока 23. Выход 62 расходомера 13 соединен с входом 63 регулятора 19, входом 64 блока 23 и входом 64' блока 25. Пробоотборники 10 и 11 соединены с входом 65 измерителя 12, выход 66 которого соединен с входом 67 блока 27. Задатчик 28 соединен с входом 68 блока 27. Выход 69 расходомера 15 соединен с входом 70' регулятора 21 и входом 70 блока 27 и входом 70'' блока 25. Задатчик 26 соединен с входом 71 блока 25. Выход 72 расходомера 16 соединен с входом 73 блока 25. Выход 74 расходомера 14 соединен с 75 входом регулятора 17 и с входом 75' блока 25.
Устройство работает следующим образом. Известковое молоко из трубопровода 30 подают в холодильник 1, в котором его охлаждают до установленной (45 - 65oC) температуры и через исполнительный механизм 20 и расходомер 13 через вход 33 подают в смеситель 3. Содовый раствор из трубопровода 31 через исполнительный механизм 18 и расходомер 14 подают на 40 вход смесителя 3. Обескремненный алюминатный раствор, получаемый с выхода 38 реактора 5, охлаждают в холодильнике 2 до температуры охлажденного известкового молока и через исполнительный механизм 22 и расходомер 15 подают на 39 вход смесителя 3. Полученную смесь с 34 выхода смесителя 3 подают на 35 вход в турболизатора 4, в качестве которого может быть использована быстроходная мешалка или насос. Необескремненный алюминатный раствор из трубопровода 29 через расходомер 16 подают на 41 вход в турболизатора 4. В турболизаторе производят интенсивное перемешивание компонентов и полученную смесь с выхода 36 турболизатора подают на 37 вход реактора 5, в котором производят обескремниванием алюминатного раствора. Обескремненный алюминатный раствор, получаемый с выхода 38 реактора отводят по трубопроводу 32. Пробоотборником 6 отбирают пробу необескремненного алюминатного раствора из трубопровода 29 и в измерителе 9 находят содержание С1 двуокиси кремния в пробе. Пробоотборником 7 отбирают пробу известкового молока после холодильника 1 и измерителем 9 определяют содержание в пробе активной окиси кальция С2 и двуокиси кремния С3. Пробоотборником 8 отбирают пробу обескремненного алюминатного раствора из трубопровода 32 и измерителем 9 находят содержание в пробе С4 оксида алюминия.
Пробоотборником 10 из трубопровода 31 отбирают пробу содосодержащего раствора и измерителем 12 находят содержание в нем карбонатной щелочи С5. Пробоотборником 11 отбирают пробу обескремненного алюминатного раствора из трубопровода 32 и измерителем 12 находят содержание С6 в нем карбонатной щелочи. На вход 41 арифметического блока 23 с выхода 43 измерителя 9 подают результаты анализа С2 и С4. Задатчиком 24 на выходе 61 блока 23 подают установленное значение массового соотношения К1 активной окиси кальция и оксида алюминия (1,5 2,5). В блоке 23 находят заданное значение расхода обескремненного алюминатного раствора Qxao
Qxao= Qм·C2/(K1·C4), (1)
где Qм расход известкового молока, получаемый на вход 64 с выхода 62 расходомера 13.
С выхода 45 блока 23 заданное значение расхода Qxao подают на вход 45 регулятора 21. Измерительное значение Qao расхода обескремненного алюминатного раствора с выхода 69 расходомера 15 подают на 70' вход регулятора 21, в котором вырабатывают управляющее воздействие UI
U1 = A2(Qxao-Qao)+A2(Qxao-Qao), (2)
где A1 и A2 коэффициенты, определяемые при настройке по минимуму квадратичного критерия.
Управление изменяется до тех пор, пока исполнительный механизм 22 не изменит расход алюминатного раствора так, что Qao= Qxao.C. С выхода 49 измерителя 9 на 50 вход блока 25 подают значения С1, С2, С3 и С4. В блоке 25 находят исходное содержание двуокиси кремния в смеси, поступающей в реактор.
Sн=(Qм·C3+Qa·C1)/(Qa + Qao+Qм+Qср) (3)
где Qм получают от расходомера 13 на входе 64',
Qa получают от расходомера 16 на входе 73,
Qao получают от расходомера 15 на входе 70'',
Qср получают от расходомера 14 на входе 75'.
Затем получают заданное значение степени поглощения двуокиси кремния ОС3=1-С4/(MZSн) (4), где М получают от задатчика 26 на входе 71.
Заданное значение расхода известкового молока находят по формуле:
Qxao= C1·Qа(OC3-Bo)/(Bo<·>C3+B1·C2-OC3·C4), (5)
где Bo и B1 коэффициенты, определяемые опытным путем. Рекомендуемые значeния: Bo 0,2 0,5 и B1 0,01 0,04.
С выхода 51 блока 25 Qxм подают на вход 52 регулятора 19, который вырабатывает управляющее воздействие U2:

где А3 и А4 коэффициенты, определяемые при настройке по минимуму квадратичного критерия.
Управление изменяется до тех пор, пока исполнительный механизм 20 не изменит расход известкового молока так, что Qм=Qxм,. C выхода 66 измерителя 12 на вход 67 блока 27 подают С5 и С6, а с выхода 55 измерителя 9 на вход 56 блока 27 подают С4. На вход 70 подают расход алюминатного раствора Qao. Заданное значение расхода содосодержащего раствора определяют по формуле
Qxcp= (K2·C4-C6)Qao/C5, (7)
где К2 получают от задатчика 28 на входе 68. К2 выбирают в пределах 0,2
0,65 при настройке.
Заданное значение расхода Qxср подают с выхода 57 блока 27 на выход 58 регулятора 17, в котором вырабатывают управляющее воздействие U3:

где А5 и А6 коэффициенты, определяемые при настройке по минимуму квадратичного критерия.
Управляющее воздействие изменяется до тех пор, пока исполнительный механизм 18 не изменит расход содосодержащего раствора, так чтобы Qcp= Qxcp..
Способ реализуют при: C1 0,1 0,5 г/л, С2 150 250 г/л, С3 0,5 - 3,0 г/л, С4 60 110 г/л, C5 2 50 г/л, MZ 1200 8000, Qм 3 - 50 м3/ч, Qa 50 1000 м3ч, Qao 50 100 м3/ч, Qср 1 10 м3/ч, А1 А3 А5 0,5 1,15, А2 А4 А6 0,1 1,0.
Формула изобретения: 1. Способ управления глубоким обескремниванием алюминатного раствора, включающий обработку известкового молока алюминатным раствором в заданном соотношении, определяемым установленным отношением оксида кальция к оксиду алюминия в получаемой обескремнивающей пульпе, смешение последней с обескремниваемым алюминатным раствором с получением обескремненного алюминатного раствора, отличающийся тем, что перед обработкой известковое молоко и алюминатный раствор охлаждают до одной и той же установленной температуры, в известковом молоке измеряют содержания диоксида кремния и активного оксида кальция, алюминатный раствор берут с содержанием диоксида кремния не более 0,1 г/л, измеряют содержание диоксида кремния в обескремниваемом алюминатном растворе и в зависимости от заданного значения кремниевого модуля обескремненного алюминатного раствора, измеренного значения содержания диоксида кремния в обескремниваемом алюминатном растворе и содержания активного оксида кальция и диоксида кремния в известковом молоке устанавливают расход известкового молока, а смешивание обескремнивающей пульпы с обескремниваемым алюминатным раствором ведут в турбулентном потоке.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после обработки известкового молока алюминатным раствором в полученную пульпу дозируют содосодержащий раствор из расчета поддержания установленного соотношения между содержанием карбонатной щелочи и оксида алюминия в пульпе.