RUS | UKR | ENG | ДонНТУ | Портал магистров ДонНТУ
Магистр ДонНТУ Эзейкебуру Чедебере Удучуку

Эзейкебуру Чедебере Удучуку

Факультет физико-металлургический

Специальность: металлурия цветных металлов

Научный руководитель: Маняк Николай Александрович


Материалы по теме выпускной работы: Об авторе | Библиотека | Ссылки

Реферат по теме выпускной работы

Анализ сырьевой базы и разработка технологии производства глинозема в условиях Нигерии


Введение

Актуальность темы: производство глинозема - важная составляющая производства алюминия. Нигерия обладает большими запасами алюминиевых руд. В последние годы в мире наблюдается тенденция роста производства глинозема. Это связано в возрастанием производства высокотехнологических товаров.

Практическая ценность результатов работы заключается в решении задач, связанных с удешевлением аппаратного оформления процесса производства: разработка более дешевых способов очистки внутренней поверхности труб от осадков, увеличение производительности трубных выщелачивателей, найти оптимальное соотношение между повышением температуры, понижением расхода щелочи и увеличением выхода глинозема (до 2-3%) за счет улучшения вскрываемости

Основные результаты

Алюминий по распространенности в природе среди металлов занимает первое место, по практическому использованию – второе (после железа). Кларк алюминия равен 8,05%, что в пересчете на Al2О3 составляет около 15%. Для производства глинозема в мире используются следующие руды: бокситы, нефелины, алуниты, кианиты и каолины. Однако, основной рудой является боксит. В зависимости от того, какие гидроксиды алюминия преобладают, бокситы подразделяются на моногидратные (Al2О3·Н2О) – бемитовые и диаспоровые и тригидратные (Al2О3 · 3Н2О) – гиббситовые. По условиям образования месторождения, бокситы делят на латеритные (65% общих мировых запасов),полигенные или карстовые (20%) и осадочные (15%) Литеритные бокситы чаще имеют кайнозойский возраст и образовались в странах с тропическим климатом, куда относится и Нигерия. Нигерия находится на западном окончании Гвинейского щита, в пределах которого известно более 640 латеритных месторождений и проявлений бокситов. Общие запасы района оцениваются в 13 млрд. т при среднем содержании Al2О3 около 48%. Минеральный состав руд в основном гиббситовый кроме того, на этой территории обнаружены и полигенные месторождения тоже гиббситого состава. Геологическая разведка месторождений бокситов в Нигерии была начата почти три десятилетия назад. Однако, из-за отсутствия соответствующего оборудования и, главным образом, приборов для химического анализа руд серьезно этот вопрос разрабатывается последние 5-6 лет. В настоящее время разработано и освоено несколько месторождений. Руда одного из них (взятая для исследований) имеет следующий средний состав по основным компонентам, %: Al2О3 - 48,08; SiO2 – 18,90; TiO2 – 1,26; Fe2O3 – 7,71. Кремниевый модуль этой руды составляет 2,53 (практически один из самых низких для используемых в мире бокситов). Кроме того, она содержит минимальное количество сопутствующих примесей, таких как цирконий, марганец, калий и др. Это значительно снижает затраты на производство глинозема. В горно-металлургическом комплексе Нигерии для производства глинозема используется классический байер-процесс. Технологическая схема этого процесса представлена на рисунке. Схема процесса Байера
Процесс складывается из следующих технологических переделов: размол; выщелачивание; осаждение красного шлама; разложение алюминатного раствора; фильтрация гидрата оксида алюминия; сушка и прокаливание гидрооксида алюминия с получением глинозема; выпарка других растворов и получения сухих веществ.
Основным этапом получения глинозема из бокситовой руды является извлечение из неё гидроокиси алюминия.
Он основан на следующем химическом свойстве гидрата окиси алюминия:
кристаллическая гидроокись алюминия, входящая в состав боксита, хорошо растворяется при высокой температуре в растворе едкого натра (каустической щелочи, NaOH),высокой концентрации, а при понижении температуры и концентрации раствора вновь кристаллизуется.
Бесполезные для получения алюминия вещества, входящие в состав боксита (так называемый, балласт) не переходят при этом в растворимую форму
или перекристаллизовываются и выпадают в осадок до того, как производится кристаллизация гидроокиси алюминия.
Поэтому после растворения гидроокиси алюминия балласт может быть отделен и удален в отвал. Очищенный от посторонних примесей раствор гидроокиси алюминия в щелочи (представляющий собой, в основном, раствор алюмината натрия NaAlO2 подвергается кристаллизации. С этой целью концентрация щелочи и температура раствора понижаются до определенных значений, являющихся оптимальными для получения кристаллической гидроокиси алюминия.
Кристаллизация существенно ускоряется, если в растворе уже присутствуют кристаллы гидроокиси алюминия достаточной крупности (зародыши). Поэтому на этом этапе в раствор специально вводят определенное количество мелкокристаллической гидроокиси алюминия, называемое затравкой.
После достаточной степени кристаллизации производится отделение твердой гидроокиси от раствора.
Глинозем (Al2O3) получается из гидроокиси алюминия (Al(OH)3)
прокаливанием в печах последнего (кальцинацией) для удаления связанной воды.Для выщелачивания используется автоклавная схема.
Целью дальнейших исследований является разработка трубчатого выщелачивания, более дешевого по аппаратурному оформлению.

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ТРУБЧАТЫЕ ВЫЩЕЛАЧИВАТЕЛИ.

Выщелачивание при температуре свыше 280°С принято называть высокотемпературным.
Автоклавное высокотемпературное выщелачивание не нашло распространения из-за дороговизны автоклавов,
работающих при давлении 60-100 атм. Высокотемпературное выщелачивание начало распространяться только после разработки
установки трубчатого выщелачивания, в которой выщелачивание происходит при движении пульпы в трубе большой длины (до 1 км). Длина трубы определяется производительностью и временем выдержки. Нагрев осуществляется за счет теплообмена по принципу "труба-в-трубе" (основная труба заключена в другую трубу). Теплоноситель (горячий пар или вареная пульпа) движется в межтрубном пространстве.

Преимущества трубчатого выщелачивания перед автоклавным следующие:
  1. простота, поскольку для его изготовления используются серийные трубы высокого давления,
    а не толстостенные сосуды из нержавеющей стали, проектируемые и изготавливаемые по специальному заказу;
  2. отсутствие необходимости в перемешивающих устройствах: здесь пульпа перемешивается за счет турбулентности,
    двигаясь по трубам малого сечения;
  3. для нагрева пульпы служит почти вся поверхность трубы,
    а не только поверхность теплообменных трубок, как это имеет место в автоклавах.
К недостаткам трубчатого выщелачивателя можно отнести следующие:
  1. Большая площадь размещения трубы (но она может быть сокращена, если трубу располагать в нескольких уровнях);
  2. трудность очистки внутренних поверхностей от осадков;
    в данном случае малоприемлемым является механический способ очистки и преимущественно используется химическая очистка
    посредством специальных реагентов;
    но это удорожает производство и вызывает экологические проблемы.

Литература

  1. Уткин Н.И. Металлургия цветных металлов -М. :Металлургия, 2000
  2. Лайнер Ю.А. Комплексная переработка алюминийсодержащего сырья М.: Наука, 1982
  3. Борисоглебский Ю.В., Галевский Г.В. И др. Металлургия алюминия -Новосибирск :Наука, 1999
  4. Нойман Э. Происхождение и развитие сознания [Текст] : пер. с англ. - М.: Реал-бук, 1998. - 462 с.
  5. Пожуєв В.І., Іващенко В.І., Червоний І.Ф., Грицай В.П. Металургія кольорових металів. Часитина І. Сировинні ресурси і виробництво

Замечание

Во время сдачи данного реферата магистерская работа еще не была завершена. Окончательное завершение - декабрь 2011 года. Возможны изменения в тексте данного реферата.
ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ | Об авторе | Библиотека | Ссылки