Установка для выщелачивания бокситовой пульпы

Полезная модель относится к производству глинозема и может быть использована при автоклавном выщелачивании бокситовой пульпы. Техническая задача заключается в расширении арсенала устройств аналогичного назначения, направленных на снижение энергетических затрат. Установка для выщелачивания бокситовой пульпы состоит из батареи автоклавов с паропроводом от внешнего источника, подключенного к первому автоклаву батареи; по меньшей мере, двух ступеней самоиспарения, каждой из которых соответствует, по меньшей мере, один аппарат для самоиспарения бокситовой пульпы. Каждый аппарат для самоиспарения выполнен с патрубком ввода горячей бокситовой пульпы, патрубком вывода охлажденной бокситовой пульпы, установленным таким образом, что поток бокситовой пульпы течет по днищу аппарата; и, по меньшей мере, с одним патрубком отвода пара, сообщающимся со средством для очистки пара от капель жидкости. Установка содержит также соответствующие каждой ступени самоиспарения, по меньшей мере, два подогревателя, соединенные в пределах одной ступени самоиспарения паропроводами по меньшей мере, с одним патрубком отвода пара аппарата для самоиспарения с возможностью подачи пара к каждому подогревателю, а в пределах соседних ступеней - переточными трубопроводами технологического раствора/технологических растворов; трубопроводы подачи технологического раствора/технологических растворов, по меньшей мере, к двум подогревателям, соответствующие последней ступени самоиспарения, причем, по меньшей мере, два подогревателя, соответствующие первой ступени самоиспарения, соединены трубопроводом с первым автоклавом батареи, последний автоклав батареи соединен трубопроводом с патрубком ввода бокситовой пульпы аппарата для самоиспарения первой ступени. Заявляемая установка для выщелачивания бокситовой пульпы позволяет уменьшить расход пара ТЭЦ на 15%.

Полезная модель относится к производству глинозема и может быть использована при автоклавном выщелачивании бокситовой пульпы.

Известна установка для выщелачивания бокситовой пульпы (Мальц Н.С. Автоклавное выщелачивание бокситов, М." Металлургия. 1980 г., стр.24-27, рис.4 на стр.27, стр.42, 43), включающая батарею автоклавов; образующие две ступени самоиспарения аппараты для самоиспарения (в виде сепараторов), каждый с патрубком подвода горячей бокситовой пульпы, патрубком вывода охлажденной бокситовой пульпы и установленные в верхней части аппарата сообщающийся со средством для очистки пара от капель жидкости патрубок для отвода пара, а также подогреватель технологического раствора (в виде бокситовой пульпы), соединенный паропроводом с аппаратом самоиспарения первой ступени. При этом аппарат самоиспарения второй ступени соединен со средством поддержания давления в виде барометрического конденсатора.

Рассматриваемый аппарат для самоиспарения в данном устройстве описан на стр. 42 цитируемого источника. Такой аппарат выполнен в виде сепаратора автоклавной пульпы с цилиндрическим вертикальным корпусом с патрубком ввода горячей бокситовой пульпы (в виде штуцера для входа), патрубком вывода охлажденной бокситовой пульпы (в виде разгрузочной трубы) и установленным в верхней части аппарата патрубком для отвода пара (в виде штуцера), последний сообщается со средством для очистки пара от капель жидкости (Мальц Н.С. Автоклавное выщелачивание бокситов, М., Металлургия. 1980 г., стр.42-43).

Самоиспарение выщелоченной бокситовой пульпы в подобных аппаратах происходит в кипящем объеме бокситовой пульпы с поверхности зеркала, имеющей

небольшую площадь относительно объема пульпы. Поэтому значительная толщина любого самоиспаряемого раствора не позволяет выделить максимальное количество пара. Входящая горячая бокситовая пульпа находится в аппарате малое время и почти мгновенно выходит из аппарата. Следовательно, высокая степень непрокипания раствора и вынос большого количества пара с уходящим раствором являются причиной того, что выделяющийся пар не способен нагревать технологический раствор до более высокой температуры. Исходя из вышесказанного следует, что возникает необходимость в дополнительном нагреве паром внешнего источника технологического раствора, поступающего из подогревателя в батарею автоклавов.

В качестве ближайшего аналога выбрана установка для выщелачивания бокситовой пульпы (Мальц Н.С. Автоклавное выщелачивание бокситов, М., Металлургия. 1980 г., стр.30, рис.5в на стр.31); установка включает: батарею автоклавов; образующие не менее двух ступеней самоиспарения аппараты для самоиспарения бокситовой пульпы, каждый с патрубком ввода горячей бокситовой пульпы, патрубком вывода охлажденной бокситовой пульпы и патрубком для отвода пара, установленнsми в верхней части аппарата сообщающимся со средством для очистки пара от капель жидкости; кроме того, паропроводы, соединяющие каждую ступень самоиспарения с соответствующим подогревателем технологического раствора в виде оборотного раствора, при этом первая ступень самоиспарения соединена трубопроводом с последним автоклавом, а подогреватели соединены друг с другом переточными трубопроводами. Установка содержит также трубопровод от подогревателя, соответствующего первой ступени самоиспарения и трубопровод подачи другого вида технологического раствора в виде густой пульпы. Указанные трубопроводы соединены с аппаратом для смешивания оборотного раствора и густой пульпы перед подачей образованной смеси бокситовой пульпы в батарею автоклавов.

Конструкция упомянутого аппарата для самоиспарения в данной установке также как и в предыдущем аналоге описана в цитируемом источнике на стр. 42. Такой аппарат выполнен в виде сепаратора автоклавной пульпы с цилиндрическим вертикальным корпусом с патрубком ввода горячей бокситовой пульпы (в виде штуцера для входа), патрубком вывода охлажденной бокситовой пульпы (в виде разгрузочной трубы) и установленным в верхней части аппарата патрубком для отвода пара (в виде штуцера), последний сообщается со средством для очистки пара от капель жидкости (Мальц Н.С. Автоклавное выщелачивание бокситов, М., Металлургия. 1980 г., стр.42-43).

В данной известной установке следующие причины препятствуют достижению указанного ниже технического результата.

Во-первых, как и в предыдущем аналоге в данной установке, самоиспарение выщелоченной бокситовой пульпы в подобных аппаратах происходит в кипящем объеме бокситовой пульпы с поверхности зеркала, имеющей небольшую площадь относительно объема пульпы. Таким образом, значительная толщина слоя пульпы не дает возможность выделить максимальное количество пара в свободное пространство аппарата, а значит, выделяющийся пар не способен нагревать технологический раствор до более высокой температуры. При подаче технологического раствора, поступающего из подогревателя в батарею автоклавов необходим дополнительный нагрев раствора паром внешнего источника.

Во-вторых, возникает значительная потребность в энергии пара от внешнего источника для подогрева другого вида технологического раствора - густой пульпы, поступление которой предусматривается в батарею автоклавов. Так, в существующих установках требуется до 40% дополнительной энергии от общего расхода пара на весь процесс автоклавного выщелачивания.

Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая конструкция установки, заключается в расширении арсенала средств подобного назначения, направленных на снижение энергетических затрат.

Поставленная задача решается тем, что установка для выщелачивания бокситовой пульпы состоит из батареи автоклавов с паропроводом от внешнего источника, подключенного к первому автоклаву батареи, по меньшей мере, двух ступеней самоиспарения, каждой из которых соответствует, по меньшей мере, один аппарат для самоиспарения бокситовой пульпы с патрубком ввода горячей бокситовой пульпы, патрубком вывода охлажденной бокситовой пульпы, и, по меньшей мере, с одним патрубком отвода пара, сообщающимся со средством для очистки пара от капель жидкости; соответствующих каждой ступени самоиспарения, по меньшей мере, двух подогревателей, соединенных в пределах одной ступени самоиспарения паропроводами по меньшей мере, с одним патрубком отвода пара аппарата для самоиспарения с возможностью подачи пара к каждому подогревателю, а в пределах соседних ступеней - переточными трубопроводами технологического раствора/технологических растворов; трубопроводов подачи технологического раствора/технологических растворов, по меньшей мере, к двум подогревателям, соответствующим последней ступени самоиспарения, причем, по меньшей мере, два подогревателя, соответствующие первой ступени самоиспарения, соединены трубопроводом с первым автоклавом батареи, последний автоклав батареи соединен трубопроводом с патрубком ввода бокситовой пульпы аппарата для самоиспарения первой ступени, при этом аппараты для

самоиспарения выполнены в виде аппаратов с горизонтальным корпусом, патрубки ввода и вывода бокситовой пульпы установлены в торцевых частях корпуса аппарата.

Целесообразно, чтобы аппарат для самоиспарения с горизонтальным корпусом был снабжен водяным фильтром, сообщающимся со средством для очистки пара от капель жидкости.

Новым существенным признаком установки является соответствие одной ступени самоиспарения, по меньшей мере, двух подогревателей. Наличие, по меньшей мере, двух подогревателей позволяет одновременно осуществлять регенеративный нагрев паром самоиспарения различные технологические растворы, участвующие в процессе двухпоточного выщелачивания: оборотный раствор и густую пульпу. В этом случае густая пульпа и оборотный раствор «проходят» через соответствующие подогреватели.

Однако технологические особенности процесса выщелачивания бокситовой пульпы подразумевают наличие в пределах одной ступени нескольких подогревателей. Поэтому, при варианте, когда установка содержит более двух подогревателей (в пределах одной ступени самоиспарения), их соединение с аппаратом для самоиспарения с возможностью подачи пара к каждому подогревателю обусловливает рациональную схему их соединения. Так, при одновременной подаче упомянутых двух технологических растворов в соответствующие подогреватели, целесообразно объединить подогреватели в две группы. В этом случае регенеративный нагрев оборотного раствора и густой пульпы производится при подаче пара в параллельно соединенные (по пару) подогреватели каждой группы. При этом каждая группа подогревателей в пределах одной ступени может быть соединена паропроводами, по меньшей мере, с одним паровьм патрубком аппарата для самоиспарения.

Кроме того, наличие нескольких подогревателей в каждой группе решает проблему отложений на греющей поверхности подогревателей. Поэтому один подогреватель из группы как оборотного раствора так и густой пульпы возможно использовать в качестве резервного.

Выполнение аппарата для самоиспарения в виде аппарата с горизонтальным корпусом с патрубками ввода и вывода бокситовой пульпы, установленными в торцевых частях горизонтального корпуса дает возможность проводить процесс самоиспарения при более полном прокипании бокситовой пульпы по всей высоте потока. В результате этого эффекта температура интенсивно выделяющегося пара повышается, следовательно, возрастает и температура нагрева одного или двух видов технологических растворов. Таким образом, предложенное выполнение аппарата с горизонтальным корпусом с

соответствующим расположением патрубков ввода и вывода бокситовой пульпы влияет на уменьшение расхода пара от внешнего источника.

Кроме того, при выполнении аппаратов для самоиспарения в виде аппаратов с горизонтально расположенным корпусом обеспечивается уменьшение толщины слоя потока бокситовой пульпы с развитием площади зеркала поверхности самоиспарения. Течение потока бокситовой пульпы вдоль днища аппарата наиболее приемлемо с точки зрения компоновки схемы аппаратов с горизонтальным корпусом, что обеспечивается установкой патрубков ввода и вывода пульпы в торцевых частях аппарата.

Предлагаемая конструкция аппарата для самоиспарения предопределяет соединение в одну ступень самоиспарения для плавного снижения перепада давления, по меньшей мере, двух таких аппаратов.

Дополнительный элемент конструкции аппарата для самоиспарения с горизонтальным корпусом в виде водяного фильтра, сообщающегося со средством для очистки пара от капель жидкости, позволяет задерживать в толще воды частицы бокситовой пульпы, в результате чего поступающий в подогреватели пар имеет более высокую степень очистки, что влияет на расход вторичного пара, стабильность его температуры, повышение температуры нагреваемых технологических растворов и, как следствие, - на уменьшение энергетических затрат.

На основании вышесказанного можно сделать вывод о том, что использование заявляемой полезной модели позволяет уменьшить расход пара от внешнего источника за счет повышения эффективности регенеративного нагрева технологического раствора одного или двух видов.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемой полезной модели позволил установить, что не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественным всем существенным признакам данной установки. Заявитель считает, что полезная модель соответствует критерию охраноспособности «новизна».

Наилучший вариант выполнения установки для выщелачивания бокситовой пульпы поясняется примерами и иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 изображена установка для выщелачивания бокситовой пульпы по двухпоточной схеме.

На фиг.2 изображен аппарат для самоиспарения с горизонтальным корпусом.

Установка содержит (см. фиг.1) батарею автоклавов 1, состоящую из трех высокотемпературных аппаратов вместимостью 100 м³ каждый; два вида подогревателей

в виде горизонтальнотрубного подогревателя 2 оборотного раствора и горизонтальнотрубного подогревателя 3 густой пульпы; каждый вид подогревателей 2, 3 соединен между собой последовательно по подаваемому технологическому раствору. Конденсат и неконденсирующиеся газы из горизонтальнотрубных подогревателей 2, 3 отводятся по соответствующим трубопроводам (на чертеже не указаны).

Кроме того, установка содержит три ступени самоиспарения по числу аппаратов самоиспарения 4 с цилиндрическим горизонтальным корпусом, далее именуемые наиболее употребляемым термином - горизонтальный самоиспаритель. Каждый горизонтальный самоиспаритель 4 содержит патрубок ввода горячей бокситовой пульпы 5, патрубок вывода охлажденной бокситовой пульпы б, патрубок 7 отвода пара, соединенный паропроводом 8 с двумя подогревателями оборотного раствора 2; патрубок 9 отвода пара, соединенный паропроводом 10 с двумя подогревателями 3 густой пульпы. Горизонтальный самоиспаритель 4 содержит также средство для очистки пара от капель жидкости, выполненное в виде каплеуловителя 11, сообщающегося с водяным фильтром 12.

Диаметр цилиндрической части корпуса горизонтального самоиспарителя составляет 2-3 м, длина 9 м.

Кроме того, установка содержит трубопровод 13 подачи оборотного раствора и трубопровод 14 подачи густой пульпы, соединенные с соответствующими подогревателями 2, 3.

Подогреватели 2, 3 оборотного раствора и густой пульпы, соответствующие первой ступени самоиспарения (4) соединены с первым автоклавом 1 батареи; каждый автоклав соединен друг с другом переточными трубопроводами 15.

Перечисленные аппараты выполнены из углеродистой стали, примером могут быть марки Ст 3 ГОСТ 380-94, сталь 20 ГОСТ 1050-88.

Установка по двухпоточной схеме работает следующим образом.

Поток густой пульпы от плунжерного пульпового насоса (на чертеже не показан) прокачивается через последовательно установленные горизонтальнотрубные подогреватели 3 густой пульпы и поступает в первый из трех высокотемпературных автоклавов 1. Одновременно оборотный раствор от центробежного высоконапорного насоса (на чертеже не показан) проходит через последовательно установленные горизонтальнотрубные подогреватели 2 оборотного раствора и поступает в первый из трех высокотемпературных автоклавов 1. Образовавшаяся бокситовая пульпа в первом автоклаве 1 подвергается дополнительному нагреву до температуры 257-258°С,

равновесной с давлением пара. Во втором и третьем автоклаве 1 бокситовая пульпа дополнительно нагревается до 260 С паром ТЭЦ.

Каждый из горизонтальнотрубных подогревателей 2, 3 обогреваются вторичным паром соответствующей ступени самоиспарения 4.

Выщелоченная пульпа поступает в горизонтальный самоиспаритель 4 первой ступени через патрубок ввода 5. В горизонтальном самоиспарителе 4 за счет снижения давления бокситовая пульпа, перетекая по днищу потоком с поперечным сечением 150-200 мм, вскипает и выходит через патрубок 6 из горизонтального самоиспарителя 10 первой ступени охлажденной. Далее, поступая в следующий горизонтальный самоиспаритель, бокситовая пульпа вновь вскипает, охлаждается и после прохождения последней ступени самоиспарения выходит с температурой 115°С.

Пар самоиспарения из каждого горизонтального самоиспарителя 10 отводится через патрубки 7, 9 и трубопроводы 8, 10 в межтрубное пространство горизонтальнотрубных подогревателей 2, 3. Конденсат из подогревателей 2, 3 отводится по трубопроводам (на чертеже не указаны).

На основании теоретических и экспериментальных данных авторы установили, что заявляемая установка для выщелачивания бокситовой пульпы позволяет уменьшить расход пара ТЭЦ на 15%.

1. Установка для выщелачивания бокситовой пульпы состоит из батареи автоклавов с паропроводом от внешнего источника, подключенного к первому автоклаву батареи, по меньшей мере, двух ступеней самоиспарения, каждой из которых соответствует, по меньшей мере, один аппарат для самоиспарения бокситовой пульпы с патрубком ввода горячей бокситовой пульпы, патрубком вывода охлажденной бокситовой пульпы, и, по меньшей мере, с одним патрубком отвода пара, сообщающимся со средством для очистки пара от капель жидкости; соответствующих каждой ступени самоиспарения, по меньшей мере, двух подогревателей, соединенных в пределах одной ступени самоиспарения паропроводами, по меньшей мере, с одним патрубком отвода пара аппарата для самоиспарения с возможностью подачи пара к каждому подогревателю, а в пределах соседних ступеней - переточными трубопроводами технологического раствора/технологических растворов; трубопроводов подачи технологического раствора/технологических растворов, по меньшей мере, к двум подогревателям, соответствующим последней ступени самоиспарения, причем, по меньшей мере, два подогревателя, соответствующие первой ступени самоиспарения, соединены трубопроводом с первым автоклавом батареи, последний автоклав батареи соединен трубопроводом с патрубком ввода бокситовой пульпы аппарата для самоиспарения первой ступени, при этом аппарат для самоиспарения выполнен в виде аппарата с горизонтальным корпусом, патрубки ввода и вывода установлены в торцевых частях корпуса аппарата.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что аппарат для самоиспарения с горизонтальным корпусом снабжен водяным фильтром, сообщающимся со средством для очистки пара от капель жидкости.