Производство глинозема

Министерство образования и наукиРеспублики Казахстан
Павлодарский химико-механическийколледж
Контрольная работа
На тему: Производствоглинозема
По предмету: Введение вспециальность: «Производство алюминия»
Павлодар 2011 год

Содержание
1. Краткаяхарактеристика производства (назначение процесса, актуальность технологии,применение продукта)
2. Характеристикасырья и готового продукта
3. Химизмпроцесса (теоретические основы процесса)
4. Технологическаясхема производства (копия технологической схемы)
5. Описаниеосновного аппарата (копия)
6. Техникабезопасности
7. Списокиспользуемой литературы

1. Краткаяхарактеристика производства (назначение процесса, актуальность технологии,применение продукта)
Спеченный глинозем –это современный материал высокого качества, нашедший применение в изготовленииособо термостойких изделий.
Наряду с ним впромышленности применяются глинозем табулярный и реактивный, которые отличаютсятехнологией изготовления и рядом характеристик.
Глинозем спеченный, онже кальцинированный – это оксид алюминия, повергшийся дополнительнойтемпературной обработке – кальцинаций.
При кальцинацииглинозем нагревают до высоких температур, но, не позволяя кристаллам оксидаалюминия отправиться.
За счет подобнойдополнительной температурной обработки глинозем получает ряд ценных и полезныхсвойств.
От плавленого глиноземаэтот вид материала отличается тем, что имеет в своей структуре микропоры, ипоэтому намного лучше формируется и связывается. Спеченный вид искусственногоглинозема обладает следующими отличительными свойствами:
ü Электроизоляция
ü Повышеннаяогнеупорность
ü Улучшеннаямеханическая прочность
ü Повышеннаястойкость к износу и истиранию
ü Способностьпридания точных размеров и форм готовым изделиям.
Кальцинированныйглинозем может выпускаться в различных фракциях, в зависимости от степениизмельчения и размеров кристаллов. Различные сорта этого материала выполняютразличные функции в составе огнеупорных материалов и придают им дополнительныесвойства.
Наиболее важные из них:
ü Увеличениересурса и общего срока службы изделий за счет увеличения содержания оксидаалюминия
ü Высокаяплотность частиц за счет их небольшого размера и как результат повышениемеханической прочности и устойчивости к истиранию и износу
ü Высокаяогнеупорность и стойкость к термическим ударам за счет взаимодействия материаласо связующими элементами как глиноземистый цемент или глина.
Может изготавливаться иприменяться как в свободном, неформованном виде, так и в виде связанных,монолитных изделий.
Кальцинированныйглинозем используется при производстве следующих изделий:
ü Свечизажигания
ü Фарфоровыеизделия
ü Керамическиефильтры
ü Износостойкаякерамика
ü Высоковольтныеизоляторы
ü Санитарно-техническиеизделия
ü Керамическиеизделия для электроники
ü Изделиятехнической и инженерной керамики
ü Керамическаяплитка и т.д.
Кальцинированныйглинозем нашел применение в следующих отраслях: производство корунда,огнеупорная, стекольная, химическая промышленность, производство бытовой,электротехнической, технической и износостойкой керамики.
2. Характеристика сырьяи готового продукта
 
Боксит (фр. bauxite)(по названию местности Baux на юге Франции) — алюминиеваяруда, состоящая из гидроксидов алюминия, оксидов железа и кремния, сырьё для получения глинозёма иглинозёмосодержащих огнеупоров. Содержание глинозёма в промышленных бокситахколеблется от 40 % до 60 % и выше. Используется также в качестве флюса в чёрной металлургии.
Обычно бокситы представляют собой землистуюглиноподобную массу, которая может иметь полосчатую, пизолитовую (гороховидную)либо однородную текстуру. В обычных условиях выветривания полевые шпаты (минералы, составляющиебольшую часть земной коры и являющиеся алюмосиликатами) разлагаются собразованием глин, но в условиях жаркого климата и высокой влажности конечнымпродуктом их разложения могут оказаться бокситы, т. к. подобная обстановкаблагоприятствует выносу щёлочей и кремнезёма, особенно из сиенитов илигаббро. Бокситы перерабатывают в алюминий поэтапно: сначала получают оксидалюминия (глинозём), а затем металлический алюминий (электролитическим способомв присутствии криолита).
Свойства глинозема
Алюминий образуется скислородом три окиси: />.В субокиси /> онодновалентен, в /> -трехвалентен, а в AlOпроявляет смешанную валентность. Субсоединения /> и /> могут бытьполучены при высоких температурах восстановлением или термическим разложением /> нопрактического значения эти процессы пока не имеют.
Сырьем для производстваалюминия служит глинозем — порошкообразная окись алюминия, состоящая из двухразновидностей (модификаций) окисла: /> (альфа-глинозем)и /> (гамма-глинозем).Альфа-окись алюминия — наиболее устойчивая форма, встречается в природе в видеминерала корунда. Он имеет прочную структуру, большую твердость и химическуюстойкость: температура плавления корунда (2054±6)°С.Гамма-глинозем получается при обезвоживании гидроокиси алюминия, хорошовзаимодействует с растворами щелочей и кислот, обладает высокой гигроскопичностью.Даже нагретый до 1000°С гамма глинозем удерживает около 1%воды, и лишь продолжительная выдержка при 1200°С полностью егообезвоживает. Гамма-глинозем при этом превращается в корунд.
 
3. Химизм процесса(теоретические основы процесса)
Производство алюминияначинается с производства глинозёма. Глинозём – Al2O3 белое кристаллическоевещество. Известен в виде двух модификаций альфа (корунд) и гамма глинозёма.Корунд встречается в горных породах в виде бесцветных кристаллов. Однако чащевсего природный корунд загрязнён магнетитом, гематитом, кварцем и др. Кристаллыальфа Al2O3 окрашены в красный цвет (рубин), в синий (сапфир), являющихсядрагоценными минералами. Глинозём гамма модификации в природе не встречается иобразуется при обезвоживании гидроокисей в температурном интервале 500 – 900градусов Цельсия. При нагревании от 900 – 1200 он превращается в альфа Al2O3.
Способы полученияглинозёма, заключающиеся в обработки руды щелочами, связывающими глинозём врастворимый алюминат натрия, наиболее просты и экономичны. Для перевода глинозёмав алюминат натрия руду непосредственно обрабатывают щёлочью (способ Байера),либо спекают с солями щелочных и щелочноземельных металлов, получая твёрдыеалюминаты, которые затем выщелачивают водными растворами.
Способ спекания применяется для переработки высококремнистого боксита.
Приготовленная шихта из тонко измельчённого боксита, известняка, соды,оборотных продуктов нагревается и спекается при температуре 1100-1300 0С втрубчатых вращающихся печах. Полученный спёк в виде кусков различного размера иопределённого минералогического состава обрабатывается оборотными щелочнымирастворами слабых концентраций или водой для перевода глинозёма и щелочей валюминатный раствор. После очистки раствора от твёрдых примесей и кремнезёмаего разлагают методом карбонизации или декомпозиции для получения в осадкегидроокиси алюминия. Гидроокись алюминия после промывки и фильтрациинаправляется на кальцинацию при высокой температуре в трубчатых вращающихсяпечах. После охлаждения глинозём отправляется потребителю.
Сухой щелочной способ(спекание; позволяет получать чистый глинозем из руд (низкосортных бокситов,нефелинов и др.) с высоким (выше 6%) содержанием кремнезема. Алюмосодержащаяпорода измельчается с известняком и содой и спекается в печах при температуре1200—1300°, в результате чего окись алюминия превращается в растворимый в водещелочной алюминат Na20»Al203, а кремнезем связывается в нерастворимыйдвухкальциевый силикат. После выщелачивания, сгущения, промывки и отделенияшлама чистый алюминий разлагается методом карбонизации. В дальнейшем процессидет так же, как и при способе Байера. Для нефелиновых руд наиболеерационален сухой щелочной способ, к-рый позволяет осуществить комплекснуюпереработку нефелиновой породы с получением дополнительных продуктов— соды,поташа и цемента. Алунитовые руды перерабатываются также по сухому щелочномуспособу с получением в виде побочных продуктов серной кислоты и повареннойсоли.
На одну тонну глиноземана нефелиновом сырье расходуется 5—6 т нефелиновой руды, 7—8 т известняка,1,5—2,0 т угля для печей спекания и 5—6 т пара высокого и низкого давления.Структура основных фондов глинозёмного завода (действующий завод среднеймощности, работающий на бокситах, способ Байера) в %: здания и сооружения — 70,оборудование с монтажом — 26, прочие — 4; выпуск глинозема на 1 млн. руб.капиталовложений (т/100 руб. в год — 1,1—1,2).
СпособБайера, в настоящее время доминирующий в производстве глинозема, пригодентолько для переработки малокремнистых бокситов (с модулем выше 7). По способуже спекания можно перерабатывать на глинозем не только всякие бокситы, но инефелины, глины, каолины и другие алюмосиликатные породы, запасы которыхпрактически неисчерпаемы. Впервые этот способ был применен в 1858 г. ЛуиЛе-Шателье, он стал получать глинозем из бокситов, спекая их с содой и разлагаязатем алюминатные растворы углекислым газом. Однако в таком виде способ непригоден для переработки кремнистых бокситов из-за больших потерь Al2O3и Na2O,а для высокосортных бокситов выгоднее способ Байера.
Мюллер(1880 г.) предложил при спекании алюмосиликатов добавлять, кроме соды, магнезитили доломет для связывания кремнезема в силикаты щелочноземельных металлов, нерастворимые в воде.
В1897 г. Пеняков предложил способ алюминатных руд с Na2SO4в присутствии восстановителя, а в 1916 г. способ спекания богатых кремнеземомруд только с известняком.
Всестороннееразвитие и усовершенствования способа спекания применительно к высококремнистымбокситам, нефелинам и другим алюмосиликатным породам всецело связане с именамисоветских ученых. Под руководством А.А.Яковкина и И.С.Лилива при участииВ.Н.Мазеля, Ф.Н.Строкова и др. был разработан способ спекания сухой боксито-известняково-содовойшихты. Этот способ был применен на Волховском алюминиевом заводе дляпереработки бокситов Тихвинского месторождения. Позднее по предложениюВ.А.Мазеля на Тихвинском глиноземном заводе был осуществлен вариант спеканиямокрой шихты.
Переработканефелинового сырья способом спекания освоена на трех заводах: на Волжскомалюминиевом, Пикалевском глиноземном и Ачинском глиноземом комбинате.
Всостав бокситовой шихты для способа спекания входят: боксит, известняк,оборотный содовый раствор, свежая сода для компенсации потерь щелочи в процессеи оборотные продукции (шламы обескремнивания, шлам каустификации).
Приспекании такой шихты образуется хорошо растворимый в воде алюминат натриямалорастворимый двухкальциевый силикат и нестойкий к гидролизу феррит натрия последующим реакциям:

/>
Всоответствии с этими реакциями в шихте должна быть выдержаны следующиемолекулярные отношения:
/>
Длянизкокремнистых бокситов может быть применено спекание боксита с содой бездобавки известняка. Этот метод называется термическая каустификация, онпозволяет каустифицировать соду, образующуюся в процессе Байера, а такжезаменить дорогостоящую К. щелочь содой.
Полученныеспеки как бокситовые, так и нефелиновые выщелачивают оборотными растворами илипромывными водами. При этом Al2O3переходит в раствор в виде алюминатов щелочных металлов; феррит натриягидролизуется с образованием нерастворимой гидроокиси железа и едкой щелочи,способствующей повышению стойкости алюминатных растворов. Образовавшийся двухкальцевый силикат при взаимодействии с алюминатным раствором частично разлагается,и кремнезем при этом переходит в раствор. Но большая часть двухкальциевогосиликата остается в шламе. Шлам отделяют от алюминатного раствора, аалюминатный раствор подвергают обескремниванию и разложению для выделениягидроокиси алюминия. Маточный раствор, получаемый после выделения гидроокисиалюминия, при производстве глинозема из боксита упаривают до определеннойконцентрации солей и используют для приготовления исходной шихты. Шлам,получающийся при выщелачивании бокситовых спеков, в настоящее время неиспользуют и выбрасывают на шламовое поле.
Подготовкашихты для спекания
Аппаратураи технология этого передела определяются следующими требованиями процессаспекания: компоненты шихты должны быть тонко измельчены, точно сдозированы ихорошо смешаны; шихта должна содержать минимальное количество влаги,необходимое для обеспечения ее текучести (увеличение влаги в шихте приводит кувеличению расхода топлива на ее испарение и уменьшению производительностипечей спекания); в шихте должны быть строго выдержаны заданные молекулярныесоотношения компонентов.
Приготовлениешихты сводится к выполнению следующих операций: а) дробление бокситаизвестняка; б) мокрого размола компоненты шихты; в) корректировкишихты.
Какправило, эти руды поступают на завод в виде крупных кусков. В зависимости открупности, твердости и влажности дробление руд проводится в несколько стадий вщековых, капусных, и малотоковых дробилках. Крупность дробления должна бытьдостаточной для последующей операции – размола. Взмол ведут в трубчатыхмельницах при производстве глиноземе из бокситов, боксит и известнякразмалывают вместе в содовом растворе после выпарки. Для компенсации потерьщелочей в шихту подают свежую соду. При переработке бокситов и нефелинов вшихту вводят белый шлам от обескремнивания алюмосиликатных растворов.
Компонентыдозируют таким образом, чтобы после окончания размола получить шихту требуемогосостава.
Шихтупосле размола закачивают в емкости с воздушным перемешиванием, называемыекоррекционными бассейнами, в которых осуществляют окончательную корректировкушихты. Из коррекционных бассейнов пульпа через питающие бассейны откачиваетсяна печи спекания.
Спеканиебокситовых шихт
Назначениеэтого передела заключается в возможно более полном связывании окиси алюминия иокислов щелочных металлов шихты в щелочные алюминаты, а соединение кремния – вдвукальцевый силикат. Кроме этих соединений, при спекании образуются ферритнатрия и другие продукты. Образование всех этих соединений возможно привысокотемпературном обжиге шихты температуры спекания определяютсяминералогическими и химическими составами материалов, входящих в шихту, исоставляют для бокситовых шихт около 1150-1250°С.
Впроцессе спекания последовательно происходит обезвоживание мокрой шихты, нагревматериала, диссоциации известняка, образование спека, охлаждение спека.
Дляспека бокситовой шихты применяются барабанные вращающиеся печи диаметром3-5 м и длиной 50-100.
Вкачестве топлива для печей спекания используются уголь, мазут, газ. Охлаждениеспека от 1000-1100 до 100°С осуществляется во вращающихся барабанных иликолосиликовых холодильниках.
Последробления спек направляют на выщелачивание, а отходящие из печей спекания газыочищают от пыли в системе последовательно расположенных пылевых камер, циклонови электрофильтров. Уловленную пыль возвращают в печи, а часть газов последополнительной очистки подают на карбонизацию (если существует такой передел).
Изучениефизико-химических превращений при спекании различных шихт затруднено наличиембольшого числа реагирующих окислов, свободных или связанных. Их бывает не менеепяти, а обычно больше.
Взаимодействиемежду Na2CO3и Al2O3при нагревании
Реакциямежду этими окислами – одна из наиболее важных в бокситовой шихте, так как врезультате этой реакции получается растворимый алюминат натрия.
Реакциямежду окисью алюминия боксита с содой завершается с образованием метаалюминатанатрия – Na2CO3∙Al2O3(NaAlO2).
Взаимодействиемежду содой и окисью алюминия протекает по реакции:

/>
Взаимодействиемежду Na2CO3и Fe2O3
Образованиеферрита натрия в производстве глинозема способом спекания играет немаловажнуюроль. При выщелачивании спека феррит натрия разлагается в результате гидролизас освобождением едкой щелочи, необходимой для повышения стойкости алюминатныхрастворов. Феррит натрия образуется, как и алюминат натрия по реакции:
/>
Взаимодействиемежду CaCO3и Al2O3
Привысыхании температурах взаимодействия образуются алюминаты кальция, которыеважны не только в производстве глинозема, но и целлита, огнеупоров, керамики.Поэтому система CaO – Al2O3изучалась многократно и тщательно. Согласно последним данным, при спеканииразличных шихт, не содержащих щелочь, в спеках образуются CaO∙Al2O3;12 CaO∙7Al2O3;5CaO∙3Al2O3,представленное твердым раствором алюминатов кальция с SiO2;и MgO др. компонентов.
Взаимодействиемежду CaCO3и SiO2
Всистеме CaO – SiO2известны следующие соединения: 1) метасиликат кальция (CaO∙SiO2)с температурой плавления 1540°С. Устойчив до 1150°С ниже образуется β CaO∙SiO2
2)трехкальциевый силикат 3CaO∙2SiO2,с температурой плавления 1475°С;
3)ортосиликат (двухкальциевый силикат) кальция 2CaO∙SiO2,плавится при 2130°С;
4)трехкальциевый силикат 3CaO∙SiO2получается при длительном обжиге смеси CaOи SiO2при температуре от 1400 до 1500°С.
Впроизводстве глинозема по способу спекания наибольшее значение имеет ортосиликаткальция, так как он возникает первым при нагревании смеси CaOс SiO2любой пропорции. Установлено, что независимо от соотношения CaOи SiO2в исходной смеси (от 1:1 до 3:1) в начале спекания образуется всегдадвухкальциевый силикат.
ВзаимодействиеCaCO3с TiO2и Fe2O3
TiO2и CaO образуют метатитанат кальция (CaO∙TiO2)или первекит. Такое же соединение образуется и в присутствии щелочныхкарбонатов. Следовательно, при производстве глинозема по способу спеканияследует добавлять столько известняка, чтобы он связал не только кремнезем, но иTiO2.
Вэтом случае метатитанат натрия образовываться не будет, что снизит потерищелочи. При спекании ненасыщенной содой шихты окись железа образует с CaCO3ферриты кальция. В системе CaO–Fe2O3давно известны два феррита: CaO∙Fe2O3и2CaO∙Fe2O3.
Первымпри спекании образуется 2CaO∙Fe2O3,поэтому если в смеси отношение CaOк Fe2O3равно2,0 то при всех температурах образуется 2CaO∙Fe2O3.
Посколькупри низких температурах с содой образуется скорее феррит, чем алюминат, то,если соды не хватает для полного связывания Al2O3и Fe2O3,она расходуется в основном на образовании феррита натрия, а глинозем остаетсясвободным, но при 900°С и выше продукт реакции состоит главным образом изалюмината натрия, что обусловлено вытеснением Na2Oиз феррита по реакции:
/>
Сувеличением концентрации феррита натрия снижается температура плавления твердыхрастворов и уменьшатся термическая площадка спекообразования.
Такимобразом, в зависимости от молекулярного отношения Na2O:R2O3в системе Na2O– Al2O3– Fe2O3могут образовываться и одновременно присутствовать следующие фазы:
1)  примолярном отношении Na2O:R2O3>1– твердые растворы Na2O·Al2O3– Na2O·Fe2O3и свободная Na2Oи Na2CO3;
2)  приNa2O:R2O3=1 – только твердые растворы Na2O·Al2O3– Na2O·Fe2O3;
3)  приNa2O:R2O3
Невыгоднодобавлять в шихту соды сверх одного моля на моль Al2O3+ Fe2O3,так как избыток соды образует при обжиге с силикатом кальция соединения,которые очень медленно разлагаются в воде и щелочах, что вызывает повышенныепотери щелочи.
Взаимодействиемежду Na2CO3,Al2O3,Fe2O3и SiO2
Этасистема отражает основные превращения, протекающие при спекании малокремнистогобоксита с содой. Высокое извлечение Al2O3иNa2Oиз спеков при такой системе возможно лишь для бокситов с небольшим содержаниемкремнезема, которые выгоднее перерабатывать по способу Байера. Но иногда выгоднонебольшую долю таких бокситов перерабатывать спеканием (параллельная схемасочетания способов для термической каустификации соды.
Такаябокситовая шихта называется двухкомпонентной (боксит+сода).
Прирассмотрении условий спекания смеси Na2CO3,Al2O3иSiO2 указывалось,что спеки состоят в основном из алюмината и алюмосиликата натрия.
Придобавлении Fe2O3в спеке появляется феррит натрия в количестве, определяемом молярным отношениемNa2CO3кAl2O3+ Fe2O3.Если соды достаточно для полного связывания Al2O3и Fe2O3,вся окись железа превращается в феррит натрия получается в спеке лишь столько,сколько соды осталось от связывания SiO2иAl2O3.
Привыщелачивании спека феррит натрия разлагается, освобождая каустическую щелочь,которая повышает стойкость алюминатных растворов. Поэтому соду обычно вводят наполное связывание Al2O3иFe2O3.
Такимобразом спекание смеси Na2CO3,Al2O3,Fe2O3и SiO2 даетспек, состоящий из алюмината, алюмосиликата и феррита натрия. При этих условияхзависимость между выходом Al2O3(/>%) и процентнымсодержанием кремнезема (S)и глинозема (a) в боксите выражаетсяследующим равенством:
/>
Еслисостав шихты выражен в молях:
/>
/>
гдеS и n– количество молей SiO2иNa2Oна 1 моль Al2O3вбоксите.
Образованиемтвердых растворов между алюмосиликатом и ферритом натрия могут объяснятьсяповышенные потери щелочи против стехиометрии на образование алюмосиликатенатрия при выщелачивании спека из содобокситовой шихты.
Полноеизвлечение Al2O3иNa2Oвозможно, когда в шихте с=2S,т.е. когда на каждый моль SiO2вшихту вводится 2 моля СаО и на 1 моль Al2O3приходится1 моль Na2O.
Насыщеннойшихтой называется такая, когда весь кремнезем связывается в двухкальцевыйсиликат, а вся окись алюминия и вся окись железа – соответственно в алюминат иферрит натрия, т.е. в ней соблюдаются следующие молярные соотношения: СаО:SiO2=2,0;Na2O:Al2O3=1,0;Na2O:Fe2O3=1,0.
Приспекании руд с умеренным содержанием Fe2O3иSiO2 насыщеннаяшихта обеспечивает практически полное извлечение Al2O3иNa2O,и называется нормальной. Кроме того при нормальной шихте наблюдается широкаяплощадка спекообразования, что облегчает обжиг, уменьшая опасность образованиякольцевых настылей. При насыщенной шихте образуется самый простой состав спека.
Химическиереакции при спекании ненасыщенных шихт ещё недостаточно изучены, а составспеков более сложены, часть глинозема в них находится не только в составеалюмината натрия, но и в составе соединений, из которых Al2O3неизвлекается при выщелачивании. Поэтому выход Al2O3изспеков такой шихты меньше, чем из спеков насыщенной.
/>

Физико-химическиесвойства спеков
Алюминатныеспеки имеют сложный химический и фазовый состав, который определяется восновном шихтовкой исходных компонентов и режимом процесса спекания. Основнымсоставляющими спеков являются β-2СаО·SiO2и щелочные алюминаты состава Na2O·Al2O3и K2O·Al2O3,а при переработке сырья с высоким содержанием железа – еще и щелочные ферритысостава Na2O·Fe2O3.Наряду с этим в спеках могут присутствовать в небольших количествах титанатнатрия Na2O·TiO2,алюминаты кальция, геленит анортит – CaO·Hl2O·2SiO2, феррит кальция и другие соединения типа: mNa2O·pCaO·nSiO2;mNa2O·nFe2O3·pSiO2.
Приоптимально выбранных соотношениях исходных компонентов в шихте и оптимальныхрежимах спекания в алюминатных спеках в основном присутствуют алюминат натрия (Na2O·Al2O3)и (β-2СаО·SiO2),которые образуют изотропную фазу. Щелочные алюминаты, находящиеся в изотропнойфазе, растворяются в воде и щелочных растворах.
Внастоящее время считается, что основные фазы присутствуют в спека всамостоятельном виде, а двухкальциевый силикат с алюминатом натрия и алюминатнатрия с ферритом натрия частично могут образовывать между собой твердыерастворы.
Физическиесвойства спека обусловлены, в основном, гранулометрическим составом шихты ирежимом ее спекания, а также режимом охлаждения спека.
Какправило, алюминатные спеки представляют собой пористые частицы шарообразнойформы с относительно равномерным распределением фаз по всему объему. Насыпнаямасса и пористость спеков сильно зависят от температурного режима спекания.
Гранулометрическийсостав спеков определяется условиями его получения и степенью дробления передвыщелачиванием. Гранулометрический состав, общая пористость и плотностьопределяют насыпную массу спека: с увеличением пористости и крупности спеканасыпная масса уменьшается.
Важнейшейхарактеристикой спека является его пористость. За меру общей пористости спекапринимается процентное отношение объема пор к общему объему спека. Длябокситовых спеков это отношение составляет обычно 10-20%. Выщелачивание спековведут водой, щелочными или алюминатными растворами, которые могут содержатькарбонат натрия. При этом происходит растворение алюмината натрия (калия),гидролиз ферритов и смешанных алюмоферритов с переходом в расвор едкого натра(калия), а также разложение части двухкальциевого силиката в результатевзаимодействия его со щелочью или карбонатом натрия.
/>
Врезультате растворения алюмината натрия и протекания реакций происходитизвлечение ценных компонентов (глинозема и щелочи) в раствор.
Степеньизвлечения этих составляющих спека зависит от многих факторов: химическогосостава и физических свойств спека, режима выщелачивания, аппаратурной схемывыщелачивания и др.
Врезультате реакции (3) и (4) кремнезем переходит в раствор, и образуютсягидроокись и карбонат кальция. Эти соединения вступают во взаимодействие салюминатом натрия, образуя малорастворимые гидроалюмосиликаты натрия (ГаСН) икальция (гидрогранаты), которые являются источником потерь глинозема и щелочи(потери в результате протекания вторичных реакций):

/>
/>
Взависимости от условий выщелачивания образуются гидрогранаты, у которых число SiO2молей на моль Al2O3колеблется от 0,1 до 1.
Установлено,что основная доля потерь глинозема при выщелачивании крупнодробленых спековсвязана с образованием гидрогранатов.
Привыщелачивании мелкодробленых спеков наряду с преимущественным образованиемгидрогранатов происходит образование ГАСН. Образование ГАСН в данном случаеспособствует высокая степень пересыщения раствора кремнеземом, обусловленнаяразложением β–СаО·SiO2.При высоких концентрациях карбоната натрия глинозем и щелочь теряютсяпреимущественно в составе ГАСН по реакции (4).
Высвободившийсяв результате этой реакции кремнезем, взаимодействуя с алюминатным раствором,образует ГАСН. По мере снижения концентрации карбоната натрия будут создаватьсяусловия, благоприятные для образования гидрограната.
Титанатнатрия в щелочных растворах гидратируется с образованием водного титаната Na2O·TiO2·xH2O,который затем частично гидролизируется с образованием TiO2·xH2Oи NaOH.
Алюминатыкальция взаимодействуют с щелочным раствором с образованием нерастворимоготрехкальциевого шестиводного алюмината кальция и алюмината натрия. Длямонокальциевого алюмината эта реакция имеет вид:
/>

Ферриты кальция частично разлагаются алюминатнымирастворами по реакции:
/>
Вприсутствии больших количеств карбоната натрия алюминаты кальция разлагаются пореакции:
/>
4. Технологическаясхема производства (копия технологической схемы)
 
/>
/>
Принципиальнаясхема печной нитки

/>
/>

5. Техника безопасности
1.Глиноземное производство связано с переработкой большого количества растворов ипульп, большим количеством агрегатов и аппаратов с электроприводом, наличиемоборудования с вращающимися и движущимися деталями, производством надействующих участках строительных и монтажных работ, что создает определеннуюопасность при работе.
 2.Эксплуатацию глиноземного производства осуществляют в соответствии с «Общимиправилами безопасности для предприятий и организаций металлургическойпромышленности», утвержденными Госгортехнадзором СССР, согласованными сМинистерством металлургии СССР и ЦК профсоюза рабочих металлургическойпромышленности и «Правилами безопасности при производстве глинозема».
Наосновании Правил администрация цеха разрабатывает инструкции по техникебезопасности для профессий.
 3.Работу на оборудовании, подведомственном инспекциям Госгортехнадзора,производят в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатациейсосудов, работающих под давлением». Контроль за эксплуатацией осуществляютместные органы государственного надзора (инспекции котлонадзора, газовогонадзора, Энергонадзора). Технический директор БАЗ – филиала ОАО «СУАЛ»утверждает инструкции по эксплуатации объектов, подведомственныхгосударственному надзору. К инструкциям прилагаются схемы и режимы работыоборудования, разрабатываемые администрацией цеха.
 4.К работе в цехе допускаются лица, достигшие восемнадцатилетнего возраста,прошедшие медицинское освидетельствование, сдавшие необходимый техминимум посвоей специальности, прошедшие десятидневное обучение по технике безопасности иусвоившие безопасные приемы труда. Лица, обслуживающие объекты, подконтрольныеинспекциям Госгортехнадзора, проходят курс обучения и проверку знаний всоответствии с требованиями Правил безопасности.
Характеристикавредных (токсичных) веществ, применяемых или образующихся в производстве
Боксит.При длительном вдыхании бокситовой пыли может развиться хронический фибриозлегких — пневмокониоз. Для бокситовой пыли ПДК-6 мг/м3 воздуха.
Спек.При вдыхании спековой пыли поражаются дыхательные пути, реже протекаютсклеротические изменения в легких, возможны кожные заболевания экзема,дерматит.
Дляспековой пыли ПДК- 2,0 мг/м3.
Каустик(едкий натр). При попадании на кожу оказывает сильные ожоги, образует глубокиедолго не заживающие раны. При длительном воздействии могут возникнутьхронические кожные заболевания — экзема, дерматит.
ПДКщелочных аэрозолей в воздухе рабочих помещений (в пересчете на NaOH)- 0,5 мг/м3.
Содакальцинированная (Na2CO3).При работе с содой может возникнуть конъюнктивит глаз, раздражение слизистыхоболочек и заболевание органов дыхания. Содовая пыль может способствоватьпоражению волосяного покрова. При длительной работе с растворами соды возможныэкземы и дерматиты.
Известняк(СаСОз), известь. Вдыхание пыли может вызвать поражение слизистой оболочкиверхних дыхательных путей, возможны хронические бронхиты и склеротическиеизменения в легких. Действие пыли на кожу вызывает хронические заболевания, припопадании в глаза может вызвать стекловидный отек, конъюнктивит. Горячееизвестковое молоко вызывает сильные ожоги.
ПДКизвестковой пыли в воздухе производственных помещений — 6 мг/м3.
ПДКпыли негашеной извести — 3 мг/м3 (в пересчете на общую щелочь).
Глинозем.Продолжительный контакт с глиноземной пылью может вызвать хронические пораженияверхних дыхательных путей и легких.
ПДКглиноземной пыли — 6 мг/м3 воздуха.
Сернаякислота (Н2S04).Вызывает ожог кожи при любых концентрациях. Пары поражают дыхательные пути,глаза, зубы.
ПДКсерной кислоты — 1 мг/м3.
ПДКсернистого ангидрида (SОз)-10 мг/м3.
Мазут.Токсичные пары. Дыхательное воздействие аэрозоля вызывает головную боль,растройство нервной системы, образование злокачественных опухолей. Приконцентрации 300 мг/м возникает раздражение слизистой оболочки горла и глаз.
Природныйгаз.В больших концентрациях оказывает наркотическое действие. Первостепенноезначение имеет взрывоопасность смеси газа и воздуха. Пределы взрываемости от2,5 до 15,8 % (объемных).
Азот.Под давлением оказывает наркотическое действие, при атмосферном давленииснижает в помещении порциональное давление кислорода, что вызывает удушье.
Окисьуглерода (СО) — сильно ядовитый газ без запаха и вкуса,образуется при неполном сгорании топлива.
ПДКокиси углерода — 20 мг/м3.
Двуокисьуглерода (СО2) — слабо ядовитый газ. Действуетраздражающе на слизистые оболочки глаз, рта, носа. При содержании более 6%действует отравляюще.
6.Меры защиты и профилактика (подробно изложены в участковых инструкциях потехнике безопасности)
 
Оборудованиеучастков глиноземного цеха соответствует характеру производства,технологическому процессу и обеспечивает безопасные и безвредные условия трудаработающих, а также удобства обслуживания и ремонта.
Рабочиеместа, где невозможна полная герметизация и возможны выделения вредных веществ,оборудованы местными отсосами. Рабочие места со значительными выделениями теплаоборудованы приточно-вытяжной вентиляцией.
Дляиндивидуальной защиты от производственных вредностей рабочие цеха обеспеченыспецодеждой, спецобувью и индивидуальными средствами (очки, респираторы,перчатки, каски, противогазы и т.д.) по установленным нормам.
Рабочиебез соответствующей спецодежды и индивидуальных средств защиты к работе недопускаются.
технологияпроцесс производство глинозем

7.Список используемой литературы
 
1. Производствоглинозема. Лайнер Абрам Ильич; Еремин Николай Иванович; Лайнер Юрий Абрамович;Певзнер Илья Захарович.
2. Производствоглинозема. Лайнер А.И.
3. Физико-химическиеосновы комплексной переработки алюминиевого сырья (щелочные способы) АбрамовВ.Я.; Стельмакова Г.Д.; Николаев И.В.
4. Производствоглинозема. Иванов А.И. г.Николаев
5. Глиноземв производстве алюминия электролизом. Исаева Л.А.; Поляков П.В.г.Краснотурьинск.
6. Процессыи аппараты глиноземного производства. Еремин Н.И.; Наумчен А.Н.; Казаков В.Г.
7. Кристаллооптическийанализ в алюминиевом производстве. Кимпаниец М.Ф.
8. Производствоглинозем из бокситов. Троицкий И.А.
9. Декомпозицияи повышение качества гидроксида алюминия. Савченко А.И.; Савченко К.Н.
10.Разложение алюминатных растворов. Романов Л.Г.
11.Технологические расчеты в производстве глинозема. Самарянова Л.Б.; Лайнер А.И.