Организация переработки твердых фторсодержащих отходов алюминиевого производства; технология получения фтористого алюминия. Конструктивный, материальный и термодинамический расчет барабанной установки; контроль и автоматизация процесса; охрана труда.
Аннотация к работе
5.3.3 Материальный расчет абсорбционной колонны 5.3.4 Определение движущей силы и конструктивный расчет абсорбераОсновным сырьем для производства глинозема являются бокситы, нефелины и алуниты, основные месторождения которых в России расположены на Урале, в Республике Коми, Архангельской, Курской и Ленинградской областях.Алюминий входит в состав многих минералов, однако в качестве алюминиевых руд используются только бокситы, нефелины, алуниты и каолины. Они различаются составом и концентрацией оксида алюминия. Для бокситов, используемых в качестве сырья в алюминиевой промышленности, модуль должен быть не ниже 2,6; для бокситов среднего качества он составляет 5-7, чему соответствует содержание оксида алюминия 46-48%.Технология получения металлического алюминия из руд достаточно сложна и состоит из четырех производств, связанных между собой технологической цепочкой и производимыми продуктами. Она включает: - производство глинозема (оксида алюминия); Основными производствами, составляющими технологическую цепочку Руда - Глинозем - Алюминий, является производства глинозема и алюминия. Производства глинозема, наоборот, базируются в местах добычи алюминиевых руд с тем, чтобы сократить расходы на перевозку сырья.Для выделения глинозема из алюминиевых руд его переводят в растворимую соль (алюминат натрия), которую отделяют от остальных компонентов руды, осаждают из ее раствора гидроксид алюминия и кальцинацией последнего получают глинозем.Фторид алюминия имеет координационную решетку. Фторид алюминия плохо растворим в воде (0,41% (масс.) при 25° С), лучше растворяется в растворах фторида водорода, не растворяется в органических растворителях. В процессе нагревания гидролизуется парами воды, слабо реагирует с концентрированной серной кислотой, разлагается растворами и расплавами щелочей. Фторид алюминия А1F3 получают в процессе пропускания сухого газообразного фторида водорода над алюминием или оксидом алюминия при 450-600°С по схеме В промышленности широко применяется способ получения фторида алюминия взаимодействием гидроксида алюминия с водным раствором фторида аммония: Al(ОН)3 ЗNН4F = ALF3 3NHЧОНВ самом общем виде технологические операции, осуществляемые на заводах при производстве безводного HF сернокислотным разложением CAF2, можно сгруппировать следующим образом: - собственно сернокислотное разложение, - выделение HF из реакционных газов, Обезвреживание отходов и утилизация побочных продуктов. Длительное время на заводах всех промышленных стран мира использовался одностадийный способ сернокислотного разложения, по которому исходная смесь перед подачей в печь или непосредственно в печи образовывала текучую пульпу. На второй стадии используется этот продукт и реакция проходит до конца без осложнений, связанных со схватыванием пульпы и с повышенной коррозией изза образования паров воды. Изменение концентрации H2O в системе меняет температурные границы устойчивости гидросульфатов поэтому и механизм сульфатизации CAF2 может менятся в зависимости как от температуры, так и от исходной концентрации серной кислоты. Принципиальная схема отделения приготовления рабочей смеси кислот: 1 - мерный бак для кубовой и грязевиковой кислот; 2 - мерный бак для купоросного масла; 3 - мерный бак для олеума; 4 - смеситель для рабочей смеси; 5 - смеситель для моногидрата; 6 - насос; 7 - колонна орошаемая щелочью; 8 - колонна орошаемая водой; 9, 10 - цистерны.По ГОСТ 2871-67 высший сорт NAF содержит 94%, а первый сорт - 84% основного вещества. Он широко применялся в качестве инсектицида для борьбы с некоторыми видами вредных насекомых, для уничтожения грызунов, для консервации древесины, для борьбы с вредителями в с/х, для фторирования воды, при изготовлении флюсов и эмалей и обезлиствования хлопчатника перед его уборкой. В промышленности его получают спеканием плавикового шпата с содой и кремнеземом по реакции: CAF2 Na2СО3 SIO2 = 2NAF CASIO3 СО2 Кислый NAF - натрия гидрофторид NAHF2, применяется как составная часть флюсов при пайке алюминия. Значительный интерес представляет получение NAF из кремнефторсодержащих газов заводов по производству фосфорных удобрений.Na2SO4, бесцветные кристаллы; известен в трех полиморфных модификациях; показатели преломления: меньший Np = 1,469, средний Nm = 1,476, больший Ng = 1,481; кристаллизуется из водных растворов выше 32,384°С. С К2SO4, Li2SO4 и рядом других образует непрерывный ряд твердых растворов, с сульфатами Sc и Y - двойные соли, с SRSO4 - эвтектику. Натрий сульфат встречается в природе в виде минералов тенардита Na2SO4, мирабилита (глауберова соль) Na2SO4•10Н2О, входит в состав астрахонита Na2Mg(SO4)2•4Н2О, вантгоф-фита Na6Mg(SO4)4, глауберита Na2Са(SO4)2 и другие наиболее крупные запасы сульфата натрия в СССР, США, Чили, Испании. Сульфат натрия - компонент шихты в производстве стекла; используется при сульфатной варке целлюлозы, при крашении хлопчатобумажных тканей; сырье для получения силикатов Na, Na2S, Н2SO4, соды и др.; компонент осадительной, ванны в производстве вискозно
План
Содержание
Введение
1. Аналитический обзор
1.1 Алюминиевая промышленность
1.2 Сырье для производства алюминия
1.3 Общая схема производства алюминия
1.4 Производство глинозема
1.5 Способы получения и применение фтористого алюминия
2. Технология получения фтористого водорода
3. Химические и физические свойства исследуемых веществ
3.1 Фторид натрия
3.2 Сульфат натрия
3.3 Серная кислота
3.4 Фтористый водород
3.5 Гексафторалюминат натрия
4. Теоретическая часть
4.1 Термодинамика процесса
4.2 Источник ошибок при расчете равновесия
4.3 Теоретические основы получения фтороводорода из фторида натрия
4.5 Описание технологической схемы
5. Расчетная часть
5.1 Расчет барабанно-вращающейся установки сульфатизации
5.1.1 Материальный расчет
5.1.2 Тепловой расчет
5.1.3 Конструктивный расчет барабанной вращающейся установки
5.1.4 Конструктивный расчет барабана
5.1.5 Прочностной расчет барабана
5.1.6 Расчет барабана на жесткость
5.1.7 Расчет бандажа барабанной печи
5.1.8 Определение реакций опорных роликов
5.1.9 Определение геометрических размеров бандажа из условия его работы на изгиб и контактную прочность
5.1.10 Определение размеров упорных роликов
5.1.11 Определение диаметра упорного регулировочного винта
5.1.12 Основные составные части вращающейся установки с барабаном
5.2 Расчет форконденсатора
5.2.2 Материальный и тепловой расчет
5.2.3 Определение движущей силы процесса теплопередачи
5.2.4 Определение средних температур теплоносителей
5.2.5 Тепловой расчет
5.2.3 Конструктивный расчет
5.3 Расчет абсорбционной колонны
Введение
5.3.2 Данные для расчета
5.3.3 Материальный расчет абсорбционной колонны
5.3.4 Определение движущей силы и конструктивный расчет абсорбера
5.3.5 Конструктивный расчет абсорбера
6. Схема контроля и автоматизации процесса
7. Охрана труда и техника безопасности
8. Экономическая часть
Список литературы
Введение
Российская алюминиевая промышленность является наиболее преуспевающей из отечественных металлургических отраслей, являясь крупнейшим в мире экспортером алюминия. Из 20 млн. выплавляемого в мире первичного алюминия на Россию приходится примерно 15% или 3 млн. т. Из них более 75% приходится на алюминиевые заводы, расположенные в Сибири.
При получении металлического алюминия используются фтористые соли алюминия: ALF3, Na3ALF6, и оксид Al2O3. На производство 1 т первичного алюминия расходуется 25-30 кг и около 20 кг криолита.
Одной из актуальных проблем при производстве алюминия является образование большого количества твердых отходов, состоящих из соединений фтора, натрия, серы, углерода и других элементов. Для решения этой проблемы необходимо организовывать переработку твердых фторсодержащих отходов алюминиевого производства, значительную часть которых составляют пыли и шламы газоочистки, с возвращением в процесс электролиза фтористых солей и улучшением технико-экономических и экологических показателей работы алюминиевых заводов.