Узел подачи содовой пульпы на выпарную батарею для Уральского алюминиевого завода

• Описание

  Предисловие: в 2011 году для Уральского алюминиевого завода (входит в компанию «РУСАЛ») был выполнен проект на создание нового оборудования - узла подачи содовой пульпы на существующую выпарную батарею, привязку нового оборудования к существующей выпарной батарее и содоотстойнику, проведены опытно-промышленные испытания с получением положительного результата. По завершению испытаний был получен отзыв за подписью генерального директора завода, подтверждающий полученный положительный результат.

  Название выполненной работы: «Проведение испытаний выпарной батареи для концентрирования алюминатных растворов с вводом содовой пульпы в качестве затравки».

  Предприятие: «Уральский алюминиевый завод» (Филиал "УАЗ-СУАЛ" ОАО "СУАЛ", г. Каменск-Уральский).

  Год выполнения: 2011 – 2012г.г.

  Необходимость выполнения работы:

  С целью уменьшения затрат пара при выпаривании, в настоящее время руководством компании на переделе выпаривания концентрация упаренного раствора по каустику снижена с 300 до 285 г/л по Na₂O_КУ. Это привело к повышению содержания карбонатной соды в оборотном растворе с 7,5 до 8,5 %.

  В результате происходит преждевременная забивка выпарных батарей, ведущая к снижению их производительности на 20-25 % и более, уменьшается их МПП и стабильность работы, нарушается ритмичность функционирования последующих технологических переделов получения глинозема.

  Снижение конечной концентрации упаренного раствора уменьшает количество кристаллической карбонатной соды, выделяющейся из растворов, что ухудшает условия кристаллизации соды и размеры кристаллов.

  Вследствие этого ухудшается отделение соды от упаренного раствора на содоотстойниках и происходит унос соды со сливным раствором, осложняющий его дальнейшее применение.

  Описание предложенной технологии:

  Улучшение условий выделения кристаллов из раствора, ведущие к их укрупнению, возможно за счет наличия в растворе дополнительной твердой фазы, играющей роль затравки. На ней выделяется вновь образующаяся твердая фаза и происходит увеличение размеров кристаллов, а также снижение забивки теплообменных трубок содой, ведущее к удлинению межпромывочного периода работы выпарных аппаратов. Кроме того, наличие затравки в упариваемом растворе позволяет значительно снизить остаточное пересыщение оборотного раствора по соде, приводящее к зарастанию трубопроводов.

  С целью укрупнения кристаллов соды и улучшения их отделения от упаренного раствора, а также удлинения межпромывочного периода работы выпарной батареи на Уральском алюминиевом заводе было решено подать на одну из действующих батарей содовую пульпу с высоким содержанием твердой фазы. Такая пульпа имеется на узле отделения соды от упаренного раствора, в виде сгущенной пульпы после содоотстойника, которую необходимо подать на выпаривание.

  Для этого был создан узел подачи сгущенной содовой пульпы из содоотстойника на выпарную батарею, в первый корпус, являющийся продукционным.

  Подобные решения с использованием затравки испытывались ранее и показали положительный результат. Однако практическая реализация мероприятий, связанных с бесперебойной подачей высококонцентрированной пульпы из отстойника соды на выпарную батарею сопряжена со значительными трудностями. В первую очередь они связаны с постоянными забивками трубопроводов, а также со сложностью регулирования необходимого расхода пульпы. Одна из основных причин этого состоит в особых свойствах кристаллической соды, проявляющихся в ее способности к налипанию, причиной чего является наличие в ней органических соединений. Забивка тракта подачи часто вызывается его исполнением, неверной прокладкой трубопроводов и подбором регулирующей арматуры, а также неудачными гидравлическими режимами течения пульпы.

  Конструкторская документация на узел подачи содовой пульпы на батарею и его привязку к существующему оборудованию была разработана специалистами ЗАО НПП «Машпром».

  Узел подачи содовой пульпы работал следующим образом. Сгущенная содовая пульпа отбиралась из содоотстойника в бак с мешалкой. Пульпа из бака откачивалась насосом и подавалась в первый (продукционный) корпус выпарной батареи. Необходимый расход пульпы устанавливался с помощью регулирующего клапана с дистанционным управлением в зависимости от заданной концентрации твердой фазы и измерялся при помощи расходомера.

  В продукционном корпусе выпарной батареи происходило окончательное концентрирование алюминатного раствора. В ходе выпаривания в этом аппарате кристаллическая сода выделялась из раствора, осаждаясь на присутствующей в растворе твердой фазе как на затравке. При этом в аппарате поддерживалась заданная концентрация твердой фазы. Упаренная пульпа с повышенной концентрацией твердой фазы отводилась из аппарата в самоиспаритель раствора, после которого насосом откачивалась на содоотстойник.

  Результаты испытаний:

  Перед проведением испытаний выпарной батареи было проведено обследование ее работы в обычном режиме – без подачи пульпы. В период подачи пульпы также проводились измерения технологических параметров работы батареи. После проведения испытаний был выполнен сравнительный анализ технологических показателей работы батареи, а также данных химических анализов перерабатываемых растворов и пульп.

  Главным итогом проведенных испытаний является увеличение межпромывочного периода работы выпарной батареи вследствие подачи на нее содовой пульпы. Причем, чем выше содержание твердой фазы в продукционном корпусе, тем больше продолжительность межпромывочного периода работы. При этом начальная производительность батареи в ходе различных этапов испытаний, а также при работе без подачи содовой пульпы находилась на одном и том же уровне. Степень снижения производительности при работе без подачи пульпы больше, чем в случае подачи затравки в продукционный корпус.

  Испытания проводились в различных технологических режимах, отличающихся содержанием твердой фазы в упаренном растворе.

  Наилучших результатов удалось достичь при поддержании в упаренном растворе содержания твердой фазы 140-200 г/л, при котором межпромывочный период выпарной батареи возрастает до 42-47 ч. Это в 2,5 – 2,7 раза больше, чем при работе без подачи затравки.

  Заслуживает внимание также оценка размеров кристаллов соды, выделяющихся из упариваемого алюминатного раствора при подаче в аппарат содовой пульпы. Для этого были проведены гранулометрические анализы кристаллической соды. Результаты анализов показали, что при подаче содовой затравки в продукционный корпус, в котором происходит выделение кристаллической соды из раствора, наблюдается увеличение размеров кристаллов более чем в два раза.

  Результаты испытаний выпарной батареи с узлом подачи содовой пульпы могут быть использованы при создании нового промышленного выпарного оборудования, а также при модернизации существующих батарей с целью повышения их эффективности и производительности на различных глиноземных заводах.