Проект участка получения чернового галлия в условиях АО «Алюминий Казахстана»

                      х – 4,2 %,

 

 кг Na₂CO₃.

 

Определим  Na₂O_кб в соде

 

Na₂CO₃– Na₂O_кб

                       х – 293041,53 кг,

                                      х = 171401,65 кг  Na₂O_кб.

 

Количество СO₂ в составе соды

 

293041,53 – 171401,65 = 121639,9 кг.

 

Баланс цементации галлия. Исходя из реакции (4.1) для получения 1 м. Ga необходимо 1 м. Al, т.е. для получения 69,72 кг. Ga необходимо 27 кг Al. По производственным данным расход Al для получения 1 т. Ga составит 1 т., перерасход Al объясняется побочной реакцией (4.2), протекающей при цементации с выделением Н₂, т.е. при составлении баланса мы полагаем, что для получения 1 т. Ga берем 1.т Al. Согласно реакции (4.2) избыток Al не нужный для цементации Ga поступает в раствор.

 

Таблица 5.8 – Баланс цементации

 

Поступило, кг			Получено, кг
Состав	Богатый раствор на цементацию	Гранулированный Al в пересчете  на Al2O3	Черновой Ga после цементации	Отработанный алюминиевый  раствор
Na2Oку	898400,6	–	–	898400,6
Na2Oкб	171401,65	–	–	171401,65
Ga	5323,8	–	1000	4323,8
Cl	357878,63	–	–	357878,63
V2O5	1064,76	–	–	1064,76
Al2O3	509610,02	–	–	511348,9
CO2	121639,9	–	–	121639,9
H2O	4911859,9	–	–	4911859,9
Шлам	–	–	150	–
Всего	6977179,26	1888,9	1150	6977918,14

Находим гранулированный Al в пересчете  на Al₂O₃

 

1000 кг. 2Al – х Al₂O₃

          54 – 102,

 

Al₂O₃ .

 

После цементации получают черновой Ga, содержащий в своем составе 80 – 90 % Ga.

Для получений 1 т. чистого Ga необходимо чернового Ga:

 

1000 кг. чистого Ga – х кг. чернового Ga

        1 – 1,15,

                                      х = 1150 кг чернового Ga.

 

 

5.2 Расчет основного оборудования

 

5.2.1 Расчет цементатора. Часовой поток на цементацию составляет 41,1 м³/час. Скорость потока через цементатор примерно 1.35 – 1.65м³/час, Необходимо количество цементаторов

 

41,1/1,35 =44,6 цементаторов.

 

Принимаем 45 цементаторов Н = 1,6 метра  и Ø 1,6 метров.

Мешалку выбираем пропеллерную с шагом оборотов 120 об/мин. Диаметр винта пропеллера равен

 

d=1,6·0,33=0,528м.

 

Цементатор состоит из двух слоев: винилпласта и стали:

 

δ₁= 0,215мм                  δ₂ =0,005мм

λ₁ = 0,14Вт/мК               λ₂ = 1,7Вт/мК

L₁ =35 Вт/м² К               L₂ =16 Вт/м² К

 

 

Потери тепла с 1м² поверхности

 

g = 240 кДж ;

 

t₁ = t – g /L₁ = 60·240/35 = 53,14 ⁰C;

 

t_B = g·δ₁/λ₁ = 53·(240·0,215)/014 = 40 ⁰C;

 

t_C = t_B – g·δ₂/λ₂ =  40 – (240·0,005)/1,7 = 39 ⁰C.

 

В данном процессе учитываем:

- теплоту, которую несут с собой входящие  и выходящие продукты;

- теплоту, теряемую аппаратом в окружающую среду;

- теплоту подаваемую для обогрева.

В уравнение теплового баланса  входит:

- приход:

  1) теплота входящих в цементатор продуктов (Q₁);

  2) теплота вносимая в цементатор продуктами (Q₂).

- расход:

  1) теплота выходящих из цементатора продуктов (Q₃);

  2) потери тепла в окружающую среду  (Q₄).

 

Q₁+Q₂ = Q₃ +Q₄                                           (5.1)

 

Приход тепла за счёт:

1) физическое тепло раствора

 

Q₁ =C₁·m₁·t_p = 3,27·12,4·60 = 2500 кДж

 

2) тепло с острым паром

 

Q₂ =C₂·m₂·t = 4,188·90·30 =11300 кДж

 

Расход тепла за счёт:

1) унос тепла с раствором

 

Q₃ = 3,27·12·60 = 2400 кДж

 

2) потеря через стенку цементатора

 

 

Q₄ = 36,17·240 = 8460кДж

 

3) физическое тепло галламе алюминия

 

Q₅ = 0,305·60·60 = 1100кДж,

∑прих = Q₁+Q₂ = 11300+2500 = 13800 кДж,

 

∑расх = Q₃+Q₄ +Q₅ = 2400+84600 + 1100 = 11960 кДж.

 

Таблица 5.9 – Расчет теплового баланса

 

Приход	кДж	%	Расход	кДж	%
Физическое тепло раствора	2500	18	С раствором	2400	17
			Через стенки цементатора	8460	63
Тепло пара	11300	82	Физическое тепло галламы	1100	8
			Неучтенные потери	1840	12
Итого	13800	100	Итого	13800	100

 

5.2.2 Расчёт фильтра ЛВАЖ – 125. Расчёт годовой производительности завода: Годовая производительность завода задана в 1500000 тонн глинозёма.  Часовая производительность завода будет равна

 

1500000 : (365 · 24) = 171,32т/час глинозёма

 

где 365 и 24 – количество суток и часов соответственно.

Расчёт необходимого количества фильтров ЛВАЖ – 125:

- после отстоя на цементацию

 

 фильтров ЛВАЖ – 125

 

 

где 0,972 и 0,83 м³/м² час – соответственно, коэффициент использования и удельная производительность фильтров ЛВАЖ – 125; 

                      3125м³/час – раствор на 1 ст. упаривания;

                       005м³/час. – раствора на цементацию;

                        500м³/час. – раствора на цементацию;

                                      1285 м³ – плотность   раствора;

                                 125м² – площадь фильтрации фильтров  ЛВАЖ – 125 ( по анализам действующего предприятия).

 

Принимаем  2 фильтра для фильтрации раствора перед цементацией.

 

 

 

 

 

6 Автоматизация технологических процессов

 

 

Основной технико–экономический эффект от автоматизации производственных процессов глиноземного производства заключается в повышении качества продукции, увеличении производительности труда и оборудования, уменьшении удельного расхода сырья, щелочи, топлива, электроэнергии на тонну глинозема и улучшении условий труда.

Наряду с общепромышленными  типовыми системами автоматического  регулирования в глиноземном  производстве применяется ряд специализированных систем управления, разработанных с  учетом специфических особенностей процессов и аппаратов пиро– и гидрометаллургических процессов.

К таким особенностям следует в первую очередь отнести  малые скорости протекания большинства  процессов, большие емкости аппаратов, зависимость динамических параметров объектов управления от изменений потоков и технических режимов, сложность автоматического контроля многих важных параметров, характеризующих ход технологических процессов.

В тех случаях, когда  контроль основного выходного параметра  затруднен или невозможен, в системах автоматического управления потоков и качества всех основных видов сырья и энергии с ручной или полуавтоматической коррекцией. Иногда в качестве корректирующего импульса в таких системах используются результаты автоматического контроля некоторых косвенных показателей, характеризующих качество выходного показателей, характеризующих качество выходного продукта.

В целях достижения высокой  точности и устойчивости систем автоматизации  автоматического управления процессов  в некоторых случаях ведется  с помощью комбинированных и  двухкаскадных систем автоматизации регулирования. В этих системах первых каскадов стабилизирует основные возмущающиеся факторы на входе объекта регулирования или поддерживает определенное соотношение этих величин

Второй каскад, получающий импульсы непосредственно от регулируемой величины на выходе объекта, измеряет задание первому каскаду регулирования, если работа первого каскада не обеспечивает стабилизации регулируемой величины.

Для контроля физических параметров процесса получения галлия применяются приборы и средства измерения КИПиА: термометры сопротивления, расходомеры, манометры. Все приборы подвергаются ремонту и калибровке в соответствии с утвержденным графиком в ЦЛАиТ. Наряду с калибровкой средств измерения ЦЛАиТ организовывает поверку средств измерений в Павлодарском филиале ОАО “Национальный центр экспертизы и сертификации”.

Схема контроля физических параметров технологического процесса состоит из датчиков, первичных и  вторичных приборов. Сигналы с  датчиков поступают на первичные  приборы и далее через коммутационную аппаратуру на вторичные приборы, установленные на щитах операторской или на ТВСО, с последующей выдачей информации на дисплей ПЭВМ.

Для контроля уровней  в баковой аппаратуре применяют  уровнемеры гидростатического типа “Сапфир 22 ДИ”. Принцип действия уровнемера основан на преобразовании давления в трубке дифманометра, соединенной с байонетом, расположенным в нижней части  корпуса мешалки (0,5¸1 м от днища) и заполненной раствором (пульпой) по принципу сообщающихся сосудов в электрический сигнал. Величина электрического сигнала пропорциональна давлению в трубке и соответственно уровню раствора в мешалке.

Контроль аварийного уровня фиксирует предельный уровень  в баковой аппаратуре, (превышение которого повлечет за собой перелив  мешалки) и представляет собой  электрод, изолированный от корпуса мешалки, опущенный на предельно допустимый уровень, в случае превышения которого, пульпа коснется этого электрода. Вторым электродом является корпус мешалки. В результате касания раствором электрода замкнется цепь и незамедлительно включается сигнализация (световая и звуковая), выведенная на пульт управления в операторском помещении. При понижении уровня цепь “пульпа – электрод” разрывается и сигнал исчезает.

Контроль температурного режима процессов охлаждения, кристаллизации соды, гидроалюмината натрия (ГАН), ванадиевых солей, приготовления “богатого” растворов, температуры горячей воды и процесса цементации галлия на галламе алюминия осуществляют термометрами сопротивления, вмонтированными в рабочее пространство аппаратов. Работа термометров основана на изменении сопротивления катушки термометра при изменении температуры среды. Сигналы с термометров установленных в рабочей среде аппаратов посредством ТВСО связаны с исполнительными механизмами запорно-регулирующих клапанов для выдерживания заданного температурного режима. Показания температуры выведены на монитор ПЭВМ находящейся в операторском помещении, с клавиатуры которого вводится задание температурного режима. На мониторе также отмечается положение клапанов “открыто”– “закрыто”.

Расход растворов и  пульп измеряется индукционными  расходомерами, действие которых основано на измерении пропорциональной расходу  электродвижущей силы, индуктированной  в потоке электропроводной жидкости под действием внешнего магнитного поля. Показания расходомеров выведены на монитор ПЭВМ оператора и пульт дистанционного управления.