Алюминий гидрототығын қыздыру

Алюминий тотығы өндірісінің алюминий гидроокисін қыздыру процессі технологиялық тізбектің соңғы тармағы болып келеді. Қыздыру мақсаты алюминий гидроокисінің құрамынан суды бөліп, таза, ылғалды өткізбейтін алюминий тотығын алу.

Қыздыру процессі ұзындығы L=110м; d=4.5м және 2% төмен ығысқан айналмалы құбырлық пештерде шамамен 1100-1300 ^оС температура аралығында жүргізіледі.

Негізгі реакция мынадай

2Al(OH)₃ Al₂O₃ + 3H₂O (5.26)

және алюминий гидроксиді қыздыру кезінде мынадай құрылымдық өзгерістерге түседі

Al(OH)₃100–200 ^оС Al(OH)₃ 200–250 ^оС AlOOH 400–500 ^оС

ылғалды құрғақ бемит

γ– Al₂O₃ 920–950 ^оС Al₂O₃

корунд

Пештен қыздырылып шыққан алюминий тотығын салқындату үшін ұзындығы L=38,5м; d=3,6м және төмендік ығысуы 2% айналмалы құбырлық тоңазытқыш қолданылады.

Өнім алюминий гидроксиді тасымалық конвейерлер жүйесінің көмегімен сүзгі бөлікшесінен пештердің шанабына түсіріледі. Гидраттың ылғалдылығы 10% жоғары болмауы керек.

Пештердің отыны ретінде мазут қолданылады, қазіргі таңда зауытта отын ретінде тас көмірді газға айналдырып, пештерге газды беру технологиясы жүзеге асырылып жатыр.

Гидрат пештің суық басынан,ал мазут бүріккіштердің көмегімен пештің ыстық басынан беріледі, сөйтіп гидрат оттың жалынына қарсы жүреді.

Тоңазытқыштан шыққан алюминий тотығының температурасы 200 ^оС жоғары болмауы керек.

Салқындатылған алюминий тотығы тоңазытқыштардан шанаптарға түсіп, содан кейін камералық сорғыштармен алюминий тотығы қоймаларына жіберіледі.

Тұтынушыларға сатылатын алюминий тотығының шығым көрсеткіші ең маңызды көрсеткіш болып табылады, өйткені сол көрсеткіш арқылы қолданылып жүрген технологияның экономикалық тиімділігін және өңделген бокситтен алюминий тотығы қаншалықты толық шығарылып алынды немесе қаншалықты жоғалтылғанын көруге болады

, (5.27)

мұндағы η_ш – алюминий тотығының шығуы, (%);

Q₁ – бокситтің белгілі бір салмағынан өндірілген

алюминий тотығының мөлшер, кг;

Q₂ – белгілі бір салмақтағы бокситтің құрамындағы

алюминий тотығының мөлшері, кг.

Алюминий гидроксидін (Al(OH)₃) кальциндеу процесі алюминий тотығын өндіру тәсілдерінің барлық түрлерінің соңғы сатысы және оның негізгі қасиеттері мен сипаттамасын анықтайтын бөлікше болып табылады.

Жуылып және сүзгіден өтіп, кальциндеуге жіберілген өнімдік гидрат химиялық және физикалық құрамдары жағынан төмендегідей талаптарға сай келуі керек:

Қоспалардың массалық еншісі: SiO₂ 0,02% көп емес;

Fe₂O₃ 0,03% көп емес;

Na₂O 0,39% көп емес;

Ылғалдылығы 10% көп емес;

Ірілігі 32 мкм кіші фракциялар 30% көп емес.

Негізгі (5.26) реакциясы жүру үшін, яғни алюминий оксиді мен су молекулаларының арасындағы химиялық байланысты бұзу үшін көп мөлшерде энергия жұмсауға тура келеді. Іс жүзінде бұл процесс гидратты жоғарғы температураға дейін қыздырып және осы температурада оны белгілі бір уақыт аралығында ұстап тұру керек.

Отын ретінде құрамында күкірті аз М100 және М40 маркалы мазут қолданылады.

Кесте 19 – Мемлекеттік стандарт бойынша (ГОСТ 10585 -63)

мазуттың негізгі сипаттамасы

Мазуттың маркасы	М100	М40
80оС температурадағы шартты тұтқырлық.	15,5 көп емес	8,0 көп емес
Күлділігі	0,15 % көп емес	0,15 % көп емес
Механикалық қоспалардың мөлшері	1,0 % көп емес	2,5 % көп емес
Күкірттің мөлшері	0,5 % көп емес	0,5 % көп емес
Судың мөлшері	2,0 % көп емес	2,0 % көп емес
Оталу температурасы	110 оС төмен емес	90 оС төмен емес
Суытылу температурасы	+25 оС төмен емес	+10 оС төмен емес
Құрғақ отынға санағандағы төменгі жану жылулығы.	9650 ккал/кг	9700ккал/кг

Алюминий тотығын қыздыру қышқақты оттөзімді кірпіштермен шегенделген айналмалы құбырлық пештерде жүреді. Гидраттың алюминий тотығына айналу процесі шикізаттың химиялық құрамы мен физикалық күйінің өзгеруін сипаттайтын негізгі төрт тармақтан тұрады.

Пештік кеңістік төрт аймаққа бөлінеді және әр аймақ материалдың өзгеше түрге айналуына сәйкес келеді.

Бірінші аймақ – кептіру аймағы. Мұнда гидраттың сыртқы (физикалық) ылғалдылығы кетеді, ал материал шамамен 200-250 ^оС температурасына дейін қыздырылады.Шегіну газдарының температурасы шамамен 200-250 ^оС, ал аймаққа келіп түсетін газдардың температурасы 600 ^оС дейін болады.

Екінші аймақ – кальциндеу аймағы. Бұл аймақта материалдан, яғни алюминий тотығынан бүкіл химиялық ылғал кетеді, ал материал 900-950 ^оС температурасына дейін қыздырылады. Осы кезде гамма түріндегі (γ- Al₂O₃) алюминий тотығы пайда болады. Шегіну газдарының температурасы шамамен 600-700 ^оС

Үшінші аймақ – қыздырып-шынықтыру аймағы. Бұл аймақта орнықты гамма – түріндегі алюминий тотығының жоғарғы температуралық пішіні пайда бола бастайды. Сонымен қатар осы аймақта алюминий тотығының аса орнықты және ылғал өткізбейтін альфа – түріндегі (α- Al₂O₃) пішіні қарқынды түрде пайда бола бастайды. Шынығу аймағына өткен альфа – түріндегі (α- Al₂O₃) алюминий тотығының еншісі оның сол аймақта қаншалықты уақытта болғандығына және материалға әсер ететін жылулықтың сапасына тәуелді. Алюминий тотығының шынығу аймағынан шыққандағы температурасы шамамен 1200 ^оС, ал шегіну газдарының температурасы шамамен 1300-1400 ^оС құрайды.

Төртінші аймақ – салқындату аймағы. Бұл аймақта оттық алаудың арғы жағындағы алюминий тотығы 800-900 ^оС температураға дейін салқындайды.

Кесте 20 – Салқындату аймағының сипаттамасы

Аймақтың аталуы	Сипаттайтын параметірлері
Кептіру аймағы	W-ылғалдылық (10%→ 0 %)
Кальциндеу аймағы	Қыздырып-шынықтыру кезіндегі жоғалымдар; қ.к.ж. (34,7%→ 0,6 %)
Шынықтыру аймағы	α- Al2O3 (0 %→ 20 %)
Салқындату аймағы	Алюминий тотығының температурасы; Та.т. (1200 оС → 800 -900 оС)

Металлургиялық алюминий тотығына қойылатын талаптар:

Химиялық құрамдары бойынша (қоспалардың құрам мөлшерлері, қалған химиялық ылғал, α- Al₂O₃ еншісі).

Физикалық қасиеттері (қалған физикалық ылғалдылығы, бөлшектілік құрамы, табиғи қиябет бұрышы, үлестік беті). Қалған химиялық ылғалдылық көрсеткішін «Қыздырып-шынықтыру кезіндегі жоғалымдар»; қ.к.ж. сипаттайды.

Сурет 5.10 – Кальциндеу пеші

Алюминий тотығының сынамасы қалыпты жағдайда (сынаманың массасын қыздырып-шынықтыруға дейін және қыздырып шынықтырудан кейін) қыздырылып – шынықтырылады. Сынама массасының пайызға шаққандағы алғашқы сынаманың салмағына қатысты айырмашылығы (ол айырмашылық химиялық ылғалдылық ұшып кеткенен кейін пайда болады) қыздырып – шынықтыру кезіндегі жоғалымдар болып табылады

Қ.к.ж.= , % (5.28)

мұндағы М₁ мен М₂ – сынаманың қыздырып-шынықтыруға

дейін және қыздырып шынықтырудан

кейінгі массасы.

Металлургиялық алюминий тотығына мемлекеттік стандарттарға сай (ГОСТ 6912.2-93) және тұтынушылардың ұсыныстары бойынша қойылатын техникалық талаптар Г-00 маркасы бойынша төмендегідей

Кесте 21 – Г-00 маркасы бойынша техникалық талаптар

Алюминий тотығының маркасы	SiO2	Fe2O3	TiO2+ V2O5+ Cr2O3+ MnO	ZnO	Қ.к.ж.,% көп емес	α-Al2O3 құрамы, %, көп емес	Na2O+K2O қосындыларын Na2O есептегенде	32мкм кіші фракциялар мөлшері, %, көп емес
Г- 00	0,02	0,03	0,01	0,01	0,6		0,4
Г- 0	0,03	0,05	0,02	0,02	0,7	-	0,5	-

Кесте 22 – Кальциндеу пешінің техникалық сипаттамасы