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

 Остаток раствора с галлием  со дна цементатора с помощью  вакуумного отсоса выгружают  в ресивер. Из ресивера он  поступает в гидравлический пресс  для отделения жидкого металлического  галлия от образовавшегося в  процессе цементации галлийсодержащего шлама. После сброса выгруженного в рессивер металла в гидропресс, перекрываются краны на заполнении пресса и выпуска воздуха и открывается вентиль на трубопроводе подачи горячей воды. Под давлением воды металлический галлий продавливается через двойную капроновую салфетку, а шлам задерживается на фильтрующей поверхности. Давление воды в гидропрессе не должно превышать 0,4 МПа (4 кг/см²).

Цементатор промывается горячей  водой, зачищается измеряющий электрод, расположенный на днище аппарата, заполняется раствором и возобновляется рабочий цикл. Галлий – основу в необходимом количестве возвращают в цементаторы, а остальной металл и шлам, содержащий от 80 до 90 % галлия, поступают в дальнейшую переработку. Отделенный от шлама металлический галлий промывают, перемешивая, горячей водой, при этом часть примесей (преимущественно алюминий) вымываются в виде гидроксидов. Для первичного отделения механических примесей разогретый до температуры от 40 до 60 ⁰С металл отфильтровывается вакуумом через электротехнический войлок. Отфильтрованный металл передается для дальнейшей переработки на участок галлия высокой чистоты.

Показателем процесса цементации является суточный съем металла в кг/сут  с одного цементатора, который рассчитывается по формуле

 

                                             (4.3) 

где  Ме – привес галлия в виде металла полученного в результате разгрузки, кг;

                   0,85 – коэффициент пересчета шлама в металлический галлий;

                   Шл – количество полученного шлама, кг;

                      m – количество суток в отработанном цикле;

                        n – количество цементаторов в разгруженной нитке.

Переработка галлиевого шлама  вторичной цементацией. Галлиевый  шлам содержит от 80 до 90 % галлия в виде окисных и интерметаллических соединений, а также включения капелек металлического галлия.

Для переработки галлий содержащего шлама используют чистый каустический раствор. Крепкий каустик  завозят из ГМЦ автомобильной  цистерной и сливают в приемную мешалку   Æ2´2. Из мешалки крепкий каустический раствор закачивается насосом К90/20   по кольцевому трубопроводу в реактор растворения шлама   объемом 2,7 м³. При наборе необходимого количества крепкого раствора открывается задвижка на возвратном в мешалку трубопроводе, а на подаче раствора в реактор закрывается. Раствор корректируется подачей в реактор конденсата из мешалки   из расчета получения раствора с содержанием щелочи по Na₂O от 150 до       180 г/дм³. Галлиевый шлам, в количестве 230 кг, при перемешивании растворяют в каустическом растворе небольшими порциями (10¸15 кг) для предотвращения вспенивания при температуре раствора от 50 до 60 ⁰С. По окончании растворения, пульпу нагревают паром, подаваемым в рубашку реактора, до температуры 95±2 ⁰С и выдерживают в течение 4¸5^–ти часов до полного растворения шлама. По окончании процесса выщелачивания шлама производят корректировку концентрации раствора, добавляя конденсат до исходного уровня, перекрывают подачу пара в рубашку реактора и выключают перемешивающее устройство. Продолжительность отстаивания раствора 4 часа.

Для улучшения процесса отстаивания мелкодисперсного твердого остатка в пульпу добавляется  флокулянт “Алклар” из расчета 0,002 г/дм³. Рабочий раствор флокулянта готовится путем растворениям 5 грамм на ведро теплой воды. Рабочий раствор флокулянта вводят в реактор перед остановкой перемешивания.

Пульпу после отстаивания  фильтруют на нутч – фильтре, экипированном  капроном или фильтр – диагональю. Фильтрацию ведут в три приема: сначала фильтруют раствор из цилиндрической части реактора, затем фильтруется раствор из конусной части, через кран, врезанный в средней части конуса. После этого сливают через кран, расположенный под конусом, остатки раствора и не растворившийся металлический галлий.

Осадок с полотна  промывают горячей водой и выбрасывают в отвал. Фильтрат (“богатый” галлатный раствор с содержанием галлия до 80 г/дм³) подается на вторичную цементацию в отдельный цементатор. Устройство цементатора для вторичной цементации аналогично устройству основного аппарата, который для поддержания температурного режима цементации оборудован змеевиками–регистрами, в которые подается конденсат   с температурой от 80 до 90 ⁰С или промышленная вода из заводской системы. Перед сливом “богатого” раствора в цементатор предварительно отглушают клапан слива и зачищают электрод измерения потенциала. Раствор в цементаторе при перемешивании нагревают до температуры не ниже 60 ⁰С и производят загрузку галлиевой основы в количестве 30 кг и гранулированного алюминия. Первые 4 – 5 загрузок алюминия производят вручную. После того как потенциал на приборе выйдет на заданный уровень, дозировку переводят в автоматический режим. Вторичную цементацию ведут при температуре       74±2 ⁰С. Дозировка гранулированного алюминия производится в зависимости от содержания галлия в растворе. До достижения в растворе остаточной концентрации галлия 3¸4 г/дм³ алюминий дозируют на получение начальной концентрации в галламе от 4,5 до 5% (1400¸1500 грамм). При достижении остаточного содержания не более 1 г/дм³ дозировку уменьшают до 1000¸1100 г.

При достижении концентрации галлия в растворе не более 0,3 г/дм³ цементатор разгружают аналогично аппаратам первичной цементации. Отработанный раствор возвращается в ГМЦ, а металл направляется на дальнейшую переработку совместно с черновым галлием первичной цементации. В процессе цементации галлия необходимо контролировать следующие параметры:

- температуру в цементаторах первичной цементации;

- содержание галлия в отработанном растворе;

- своевременность загрузки гранулированного алюминия;

- разовую дозировку гранулированного алюминия, в соответствии с заданием старшего мастера;

- обороты перемешивающего устройства. Поддержание оборотов достигается подтяжкой или заменой текстропных ремней клиноременной передачи привода перемешивающего устройства;

- при подготовке цементатора к работе проверить состояние перемешивающего устройства: расстояние пропеллера от днища, отсутствие перекоса.

Со временем при эксплуатации цементаторов происходит постепенное  отложение примесей на стенках аппаратов, при достаточно большом их накоплении они начинают растворяться и загрязнять раствор, что ведет к ухудшению показателей цементации. Цементаторы с большими наростами выводят на химчистку. Для чего отглушают подачу раствора в цементаторы и заполняют их горячей водой с температурой 70¸75 ⁰С. В заполненный водой цементатор, заливают раствор соляной кислоты предварительно разбавленной в соотношении 1:3 водой в количестве 10 литров. Цементатор при перемешивании раствора кислоты выдерживается в течение 8 часов. Затем кислый раствор сливают через угловой клапан в зумпф и остатки раствора удаляют с днища цементатора вакуумным отсосом. После опорожнения цементатор дважды промывают щелочным раствором. Продолжительность каждой промывки 2 часа. После чего цементатор промывают горячей водой и вводят в работу.

 

 

4.1 Применяемое оборудование

 

К основному технологическому оборудованию относятся:

- выпарные аппараты АПЦ 400;

- сгуститель Ц–12;

- центрифуги ФГН – 2001К;

- фильтры ЛВАЖ–125;

- фильтры БОУ–5;

- цементаторы;

- баковая аппаратура;

- насосы центробежные;

- насосы вакуумные.

4.1.1 Выпарной аппарат АПЦ 400. Выпарной аппарат с принудительной циркуляцией предназначен для упаривания растворов и состоит:

- из двух греющих камер;

- циркуляционного насоса ОХГ– 6;

- соединительных патрубков циркуляционного  контура.

Техническая характеристика выпарного аппарата представлена в   таблице 4.1.

 

Таблица 4.1– Техническая характеристика выпарного аппарата

 

Наименование	Количество
Общая площадь обогрева, м2	430
Общая высота, м	18
Полный объем, м3	170
Сепаратор раствора, шт.	1
диаметр, м	3,4
высота, м	16
объем, м3	145
Количество греющих  камер, шт.	2
диаметр, м	1,2
высота, м	7
количество греющих элементов (труба Æ57´3.5), шт.	202
объем, м3	10
Циркуляционный насос  ОХГ–6, шт.	1
производительность, м3/час	3870
напор, м	7,5
мощность электродвигателя привода, кВт	130
частота вращения электродвигателя, об/мин	500

4.1.2 Сгуститель Ц –12. Сгуститель предназначен для отстаивания (осветления) и сгущения пульп. Сгуститель – чан с медленно вращающимся внутри него перегребным устройством, подгребающим осевшие твердые частицы пульпы к центру, на разгрузку. Осветленная жидкость (раствор) сливается самотеком из верхней части чана. Сгуститель с центральным приводом состоит из:

- металлического чана;

- перегребного устройства;

- привода и механизма подъема перегребного устройства.

Перегребное устройство состоит из четырех граблин с  криволинейными гребками, лопастной  мешалки для проталкивания материала в разгрузочной воронке и растяжек, которыми регулируют положение граблин. Гребки устанавливают с таким расчетом, чтобы траектория движения каждого гребка перекрывала траекторию смежного гребка. Приводной механизм состоит из двигателя, клиноременной передачи, цилиндрического редуктора и червячной закрытой передачи (червячного редуктора) с червячным колесом, закрепленным на скользящей призматической шпонке вала сгустителя.

Механизм подъема перегребного устройства имеет независимый привод.

Техническая характеристика сгустителя Ц–12 представлена в таьлице 4.2. 

Таблица 4.2 – Техническая характеристика сгустителя Ц–12

 

Наименование	Количество
Номинальный диаметр  чана, м	12
Глубина чана, м	2,65
Объем, м3	250
Номинальная площадь  осаждения, м2	100
Высота подъема гребков, мм	400
Продолжительность одного оборота гребкого устройства, мин	12
Условная производительность по твердому, т/сут	100
Мощность электродвигателя привода, кВт	5,5
Частота вращения электродвигателя, об/мин	1000
Тип редуктора	РЦД-350
Передаточное число привода	83

 

4.1.3 Центрифуга ФГН–2001К. Центрифуга фильтрующая горизонтальная с ножевой выгрузкой осадка периодического действия с автоматическим управлением, предназначена для разделения суспензий, содержащих средне и мелкозернистую твердую фазу с отношением твердой и жидкой фаз от 1/1,5 до 1/5 представлена в таблице 4.1.

Установка центрифуги состоит  из собственно центрифуги, привода, установки  маслонасосной, клапанов разгрузочного, промывных, разделительного, комплекта  автоматики и узлов виброизоляции. Собственно центрифуга состоит из основных сборочных единиц: станины (базы), ротора с валом, механизма среза, бункера выгрузки продукта, регулятора загрузки, трубы загрузки, трубы промывки. Вращение ротора осуществляется от электродвигателя через пуско – тормозную турбомуфту и клиноременную передачу. Через загрузочный клапан и трубу загрузки суспензия поступает во вращающийся ротор. Количество загруженной суспензии (толщина слоя) контролируется регулятором загрузки, который позволяет производить как однократную, так и многократную загрузку до получения необходимой толщины слоя осадка в роторе. Под действием центробежных сил происходит фильтрация жидкости через сита с одновременным отложением на них частиц твердого вещества. Фильтрат через отверстия в роторе попадает в станину, а оттуда отводится через отверстия в разделительном клапане. Осадок срезается ножом механизма среза и через бункер выводится в приемное устройство на ленту конвейера. Автоматический режим работы центрифуги осуществляется комплектом автоматики, состоящим из пульта и станции управления. Все операции цикла центрифугирования: загрузка, просушка, разгрузка, промывка или регенерация должны работать в строгой последовательности соответственно заданному технологическому процессу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – крышка; 2 – станина; 3 – механизм среза; 4 – труба  загрузки; 5 –виброизолирующее устройство: 6 – клапан разделительный: 7 –  люк; 8 –маслостанция; 9 – труба промывки  и регенерации; 10 – клапан загрузочный; 

11 – клапан промывной; 12 – датчик скорости.

 

Рисунок 4.1 – Центрифуга ФГН–2001К

 

Техническая характеристика центрифуги представлена в таблице 4.3.

 

Таблица 4.3 – Характеристика центрифуги ФГН – 2001К

 

Наименование	Количество
Диаметр ротора внутренний, мм	2000
Продолжение таблицы 4.3
Наименование	Количество
Номинальная длина ротора, мм	Не менее 950
Номинальный объем ротора по жидкости, дм3	Не менее 1305
Масса загружаемого продукта, кг	Не более 1700
Наибольшая частота  вращения ротора, об/мин	740
Наибольший фактор разделения, об/мин	610
Мощность электродвигателя привода центрифуги, кВт	Не более 75
Мощность привода маслонасосной  станции, кВт	Не более 3
Давление масла в  гидросистеме наибольшее, кгс/см2	8
Масса центрифуги, кг	Не более 12200
Масса центрифуги с электродвигателем, маслостанцией, станцией и пультом управления и виброизоляцией, кг	17230
Габаритные размеры  центрифуги, мм	–
Длина, м	4140
Ширина, м	4660
Высота, м	4550