201498. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés és eljárás bauxit feltárására csőreaktorban
HU 201498 A tok eredményei hasonlóságot mutatnak ebben az estben is az előbbiekben tárgyalt nátrolitokhoz. A fűtőfelületeken képződött ilyen típusú lerakódások tanulmányozása arra enged következtetni, hogy a zagyban itt sem tud kialakulni egyensúlyi állapot, mivel ekenek az alkotóknak beoldódása még a kaolinitnél is lassúbb, magasabb hőmérsékletet igénylő feladat. A lerakódások képződése 160-170 °C-tól kezdődően már észlelhető, de nagyobb intenzitást 220 °C-tól mutat. A folyamat nem is zárul le a 250 °C-os feltárási hőmérséklet elérésével, hanem tovább folytatódik a bauxit gyakorlati feltárását biztosító ún. végső tartózkodó csövekben. A csőfeltáró berendezésben lejátszódó folyamatok részletes, beható tanulmányozása alapján felismertük azt, hogy a keletkező két lerakódástípus káros hatásai nagyrészt csökkenthetők, ha az oldódási és kikristályosodási folyamatokat valamilyen segédberendezéssel térben szétválasztjuk, vagyis a kikristályosodást a csőreaktorokból kivisszük. Arra a megállapításra jutottunk, hogy ezt a feladatot legegyszerűbben úgy oldhatjuk meg, ha az oldódás és kikristályosodás szimultán reakcióinak hőfokintervallumában a feltárandó zagyot egy olyan méretű fűtés nélküli egységbe - ún tartózkodó egységbe - vezetjük, melyben a kikristályosodás nagyrészt befejeződik és csak ez követően visszük vissza az anyagot a csőreaktorba. Megállapítotuk azt is, - a csőreaktor hőcserélőiben keletkező lerakódások mértékének tanulmányozásával - hogy a lerakódások ugyan az üzemelési idő előrehaladtával a csőreaktor teljes hosszán végig képződnek, azonban a 120-140 °C, a 160-180 °C és a 180-220 °C véghőmérsékletű csőreaktorokat követően lényegesen nagyobbmértékű lerakódás keletkezik. (A csőreaktorok véghőmérséklete az egyéb technológiai paraméterek változásának függvényében 20-40 °C-ot ingadozik.) A fentiekből már adódott, hogy az említett véghőmérsékletű csőreaktorok után bekapcsolt tartózkodó egységekkel a lerakódások mértéke lényegesen alacsonyabb értéken tartható a hőcserélők fűtőfelületein. A találmány tárgya ennek megfelelően kapcsolási elrendezés bauxit feltárására, amely sorbakapcsolt zagyzároló tartályból, kovasavtalanító előmelegítőből, kovasavtalanító tartályból áll, amelyet dugattyús szivattyú kapcsol zagy-, gőz- és kondenzoldalon sorbakötött cső- a csőben hőcserélőből összeállított csőreaktorokhoz, és a tapasztalati úton meghatározott hőmérséklettartományú csőreaktorok közé legalább egy tartózkodó egység van kapcsolva. A tartózkodó egység lehet csővezeték és/vagy nyomástárolóedény. Találmányunk továbbá eljárás bauxit feltárására az ismertetett kapcsolási elrendezésű csőreaktorban úgy, hogy a bauxit-nátriumhidroxid-zagyot önmagában ismert módon maximum 95 °C-on előkovasavtalanítjuk, a csőreaktorba ismert módon betápláljuk, a zagy egyenletes és folytonos felmelegítését a 120-140 °C, a 160-180 °C és a 180-220 °C véghőmérsékletű csőreaktorokat követően megszakítjuk, azt fűtés nélkül tartózkodó egységbe vezetjük, ahol 60-1800 s tartózkodási időt biztosítunk, majd a zagyot a következő csőreaktorba vezetjük. A találmány tükrözi azon törekvésüket, hogy a bauxit alkotórészeinek oldódása a csőreaktorban, a 3 kikristályosodás pedig a tűtőcső nélküli tartózkodó egységekben játszódjon le. A tartózkodó egységek kapcsolódásának helyét az adott csőreaktor üzemeltetési viszonyai alapján, tapasztalati úton kell meghatározni. Az adott rendszerben a tartózkodó egységek elhelyezkedése ugyanis alapvetően a bauxit minőség, a feltáró lúgkoncentrádó és a zagy áramlási sebességének függvénye. A tartózkodási idő tartama vagyis a tartózkodó egység mérete attól függ, hogy az a csőreaktor melyik szakaszán helyezkedik el. A feltáró sor hőmérsékletének emlekedésével ugyanis fokozatosan rövidülő tartózkodási idő szükséges. Találmányunk szerinti berendezést a csatolt ábrán - amely egy 80.000 t/év teljesítményű timföldgyár feltárását ábrázolja - kívánjuk bemutatni. A bauxitelőkészítőből érkező zagy az 1 zagytároló tartályba kerül, melyből a 3 kovasavtalanító előmelegítőn keresztül a 2 kovasavtalanító tartályba jut. A 85-90 °C-on kovasavtalanított zagyot a 4 dugattyús szivattyú csővezetéken nagynyomással juttatja az első 5 csőreaktorba. A csőreaktorok zagy-, gőz- és kondenzoldalon sorbakötött cső- a csőben hőcserélőkből vannak összeállítva. A feltáró rendszerbe a 120-140 °C-os, a 160-180 °C-os és a 180-220 °C-os véghőmérsékletű 5 csőreaktor után 6 tartózkodó egység varrnak beiktatva. A 6 tartózkodó egységek után a feltárandó zagyot visszavezetik a következő 5 csőreaktorba. Az 5 csőreaktort elhagyó zagy a 7. végső tartózkodó egységbe, majd a Bayer-féle timföldgyártás következő technológiai szakaszába jut. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést és eljárást - a teljesség igénye nélkül - a következő konkrét kiviteli példán keresztül kívánjuk bemutatni: Példa: A kísérlet során az előzőekben ismertetett berendezést használtuk. A felhasznált bauxit karsztbauxit, melynek főbb kémiai alkotói a következők voltak: AI2O3 51,51% Si02 6,41% Fe2Ü3 23,01% TÍO2 2,41% CaO 0,71% MgO 0,41% Ásványos formáját tekintve az AI2O3 50 t%-a bőhmitben, 38,5 t%-ban gibbsitben, a SÍO2 tartalom pedig 95 t%-ban kaolinit formájában volt jelen a bauxitban. A felhasznált feltárólúg KNa2Ü koncentrációja 175 g/1, hőmérséklete 80 °C volt. A zagyot a 3 kovasavtalanító előmelegítőben 90 °C-ra melegítettük, majd ezen a hőmérsékleten 12 óra tartózkodási időt biztosítottunk a 2 kovasavtalanító tartályban. A zagyot a 4 dugattyús szivattyúval 110 m3/ó mennyiséggel 2,9 m/s áramlási sebességgel tápláltuk be az 5 csőreaktorba. A 138 °C véghőmérsékletű csőreaktor után 900 s, a 175 °C véghőmérsékletű csőreaktor után 600 s, a 220 °C véghőmérsékletű csőreaktor utá* 120 s tar-4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
