Przedmiotem wynalazku jest sposób ciaglej eks¬ trakcji glinu z boksytu lugiem metaglinianu sodo¬ wego i urzadzenie do stosowania tego sposobu.Znany jest sposób ekstrakcji tlenku glinu z bo¬ ksytu lugiem metaglinianU sodowego prowadzony w pojedynczym autoklawie lub w szeregu auto¬ klawach polaczonych przewodem rurowym, przy czym szybkosc roztwarzania boksytu w tego typu urzadzeniach zalezy od temperatury, np. w tempe¬ raturze 300°C trudno rozpuszczalne boksyty roz¬ twarzaja sie szybko.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze szybkosc roztwa¬ rzania boksytu zalezy nie tylko od temperatury lecz takze od burzliwosci przeplywu lugu.Jezeli zawiesine boksytu roztwarza sie w tych samych warunkach w szeregu autoklawach, w tej samej temperaturze, w srodowisku o jednakowej alkalicznosci i w równym stosunku molowym wówczas okazuje sie, ze przy szybkosci przeplywu co najmniej 0,5—7 m/sek roztwarzanie trwa kilka sekund, natomiast w pojedynczym autoklawie wy¬ maga ono dluzszego czasu.Z powyzszego wynika, ze czas reakcji prowa¬ dzonej w tej samej temperaturze mozna skrócic stosujac burzliwy przeplyw lugu. Stwierdzenie to umozliwia stosowanie nizszej temperatury roztwa¬ rzania w porównaniu do znanych sposobów oraz zmniejszenie wymiarów urzadzenia do roztwarza¬ nia boksytu. 39 W sposobie wedlug wynalazku ogrzana do tem¬ peratury 200—300°C zawiesine boksytu w meta- glinianie sodowym przepompowuje sie przez reak¬ tor w ksztalcie rury z szybkoscia 0,5—7 m/sek, ko¬ rzystnie 2 — 3 m/sek., crzy czym uzyskuje sie wy¬ dajnosc 1 t. AL203/dobe z reaktora o objetosci 0,01—0,5 m8.Korzystnie lug stosowany w sposobie wedlug wynalazku ogrzewa sie stopniowo w trzech eta¬ pach. W pierwszym etapie stosuje sie co najmniej jeden wymiennik ciepla ogrzewany goracymi opa¬ rami z aparatury rozprezajacej. W drugim etapie stosuje sie wymiennik ciepla typu rura w rurze, w którym lug ogrzewa sie przez posrednia wymia¬ ne ciepla z lugiem plynacym w przeciwnym kie¬ runku. W trzecim etapie brakujace cieplo dostar¬ cza sie przez ogrzewanie wysokoprezna para, or¬ ganicznym nosnikiem ciepla lub roztworem soli.W drugim etapie wymiany ciepla stosuje sie wymiennik typu rura w rurze, który ma takie wymiary, ze predkosc plynacej w przeciwpradzie do lugu zawiesiny powoduje zmniejszenie cisnie¬ nia. Cisnienie wylugowanej zawiesiny obniza sie czesciowo w w/w wymienniku ciepla typu rura w rurze a dalsze obnizenie cisnienia lugu uzyskuje sie w znanych urzadzeniach rozprezajacych takich jak, zwezki, zawory i rozprezacze z których od¬ zyskuje sie opary do podgrzewania lugu.Do prowadzenia sposobu wedlug wynalazku sto¬ suje sie reaktor o stosunkowo malej objetosci w84 523 3 porównaniu do znanych urzadzen. Objetosc zna¬ nych reaktorów wynosi 1—2 m3/t Al203/dobe a ob¬ jetosc reaktora rurowego wedlug wynalazku 0,01— 0,5 m8/t.Al2(Vdobe.Przy objetosci reaktora rurowego np. 0,09 mVt.Al203/dobe i zadanej produkcji, np. 150 t/dobe Al203 oraz predkosci, np. 3,5 m/sek mozna obliczyc dlugosc i przekrój reaktora rurowego.Zaklada sie, ze metoda Bayera jest znana. Pra¬ cujac wedlug tej metody sposobem wedlug wyna¬ lazku i stosujac np. roztwory wyjsciowe o na¬ stepujacych parametrach.Na20 g/1 lugu Na20/Al203 (stosunek molowy przed roztwarzaniem) Na20/Al203 (stosunek molowy po roztwarzaniu) otrzymuje sie roztwór o stezeniu rozpuszczony A1203 g/l lugu rozpuszczony A1203 w g/l zawie¬ siny (lug — boksyt) (a) 140 3,2 1,4 92 87 | (b) 1 260 3,2 1,4 172 154 Przy produkcji 150 t/dobe Al2Ó3 otrzymuje sie: i A1203 w kg/sek ilosci zawiesiny w 1/sek przy szybkosci przeplywu 3,5 m/ /sek przekrój reaktora rurowego w cm objetosc reaktora 0,09 mtyt A1203/ /dobe objetosc ogólna reaktora dlugosc reaktora a 1,74 8,6 b 1,74 11,3 6,4 13,5m* 2350 m 13,5m» 4170m | W sposobie wedlug wynalazku stwierdzono, ze kazdy gatunek boksytu wymaga odpowiedniej temperatury roztwarzania, która zalezy równiez od wymiarów stosowanego urzadzenia. Podczas roztwarzania duze znaczenie ma liczba Reynoldsa przeplywu lugu. Na temperature zawiesiny ma równiez wplyw cisnienie panujace w urzadzeniu.Przy roztwarzaniu boksytów mozna stosowac nizsze cisnienie dzieki skróceniu przewodów w urzadzeniu wedlug wynalazku.Cisnienie technologiczne w którym prowadzi sie reakcje zwieksza sie bowiem o cisnienie wymaga¬ ne do pokonania oporów urzadzenia, W sposobie wedlug wynalazku stosuje sie cisnie¬ nia 10—200 at. korzystnie 100 at.Ponadto w sposobie wedlug wynalazku dzieki przeprowadzeniu lugu przez aparature rozprezaja¬ ca odzyskuje sie skropliny w ilosci 3 m3/tone Al203, natomiast w znanym sposobie odzyskuje sie tylko 2 m8/tone A1203.Otrzymane skropliny mozna stosowac do prze¬ mywania czerwonego szlamu.W sposobie wedlug wynalazku uzyskuje sie lug o wyzszym stezeniu w porównaniu do znanych metod i dzieki temu unika sie stosowania wyparek w dalszym cyklu procesu.Urzadzenie wedlug wynalazku sklada sie z wy¬ sokopreznej pompy przeponowo tlokowej polaczo¬ nej z reaktorem w ksztalcie rury, który zaopa¬ trzony jest na kolejnych odcinkach w podgrze¬ wacz rurowy polaczony czescia ogrzewcza z urza¬ dzeniami rozprezajacymi, wymiennik ciepla typu rura w rurze oraz dodatkowy wymiennik ciepla zaopatrzony w doprowadzenie ciepla z zewnatrz 4 i w przewód odprowadzajacy lug do wymiennika typu rura w rurze, przy czym wymiennik ten po¬ laczony jest z aparatura rozprezajaca jak zwezki, zawory, polaczone z aparatami rozprezajacymi z których odzyskuje sie opary i przesyla do pierw¬ szego podgrzewacza lugu. Urzadzenie wedlug wy¬ nalazku zaopatrzone jest korzystnie w sekcyjne wymienniki ciepla.Przeponowo tlokowa pompa zaopatrzona jest po obydwu stronach w zawory kulowe, przy czym pierscienie gniazdowe kul wykonane sa ze stali widiowej lub stykajace sie z kulami i sluzace ja¬ ko gniazda miejsca zawieraja wkladke ze stali widiowej.Urzadzenie wedlug wynalazku szczególowo ob¬ jasniono na rysunkach, na których fig. 1 przedsta¬ wia ogólny schemat urzadzenia do stosowania sposobu, fig. 2 — przekrój urzadzenia i fig. 3 przedstawia przekrój zaworu kulowego.W urzadzeniu pokazanym na fig. 1 zawiesine boksytu w metaglinianie sodowym podgrzana do temperatury 70°C tloczy sie pod cisnieniem 60 atm pompa przeponowo tlokowa 7 do reaktora rurowego 1. Dlugosc reaktora 1 zalezy od ilosci wprowadzonej w jednostce czasu zawiesiny bok¬ sytu i wewnetrznej srednicy reaktora i moze ona wynosic od 300—1300 m. Zawiesine wprowadza sie zwykle w ilosci 40 mtygodzine z predkoscia 3 m/sek., przy czym objetosc urzadzenia wynosi 0,06 m»/t Al2O3/d0be.W reaktorze 1 zawiesine boksytu ogrzewa sie stopniowo do temperatury roztwarzania.W miejscach tworzenia sie narostów stosuje sie wieksza szybkosc przeplywu zawiesiny.Pompa 7 ma na obydwu króccach kulowe za¬ wory 8 i 9, nadajace odpowiedni kierunek prze¬ plywu zawiesiny. Dla pompy pracujacej pod cis¬ nieniem 100—200 atm znane zawory okazaly sie nieodpowiednie. W urzadzeniu wedlug wynalazku stosuje sie zawory zawierajace gniazda lub wklad¬ ki w gniazdach zbudowane ze stali widiowej, to jest ze stali zawierajacej weglik wolfremu.W czesci A reaktora 1 zawiesine ogrzewa sie posrednio oparami z co najmniej jednej, rozpreza¬ jacej aparatury 2. Dla zapewnienia dobrej wy¬ miany ciepla miedzy oparami i zawiesina, czesc reaktora 1 otoczona jest plaszczem tworzac wy¬ miennik ciepla 3. Ogrzewanie przeprowadza sie w przeciwpradzie tak, ze zawiesina na koncu odcin¬ ka A reaktora 1 uzyskuje temperature ollLOlo 140°C.W czesci B reaktora 1 zawiesine ogrzewa sie do w/zszej temperatury za pomoca zawiesiny za¬ wracanej w koncowej czesci C reaktora 1. Na od¬ cinku B reaktor 1 stanowi wymiennik ciepla 4 typu rura w rurze, przy czym przez wewnetrzna rure plynie ogrzewana zawiesina, a przez zewne¬ trzna czynnik ogrzewczy lub na odwrót. Wymien¬ nik ciepla 4 moze byc zaopatrzony w zawór 5 re¬ dukujacy cisnienie.Lug stanowiacy czynnik ogrzewczy w wymien¬ niku 4 ma poczatkowa temperature 250°C, a po oddaniu ciepla temperature 180°C. Zawiesina wy¬ plywajaca z wymiennika 4 ma temperature okolo 210°C. 40 45 50 55 6084 523 Na odcinku C reaktor 1 stanowi równiez wy¬ miennik ciepla 6. Na tym etapie jako czynnik ogrzewczy stosuje sie odpowiednie organiczne nos¬ niki ciepla, Likie jak pary dwufenylu albo roz¬ twory soli.Wymiennik ciepla 6 moze byc zbudowany ana¬ logicznie jak wymiennik ciepla 3. W wymienni¬ kach tych korzystnie czesc reaktora 1 w ksztalcie spirali otoczona jest plaszczem.Przewodem 20 odprowadza sie roztworzona za¬ wiesine, a przewodem 21 odprowadza sie lug z wymiennika 6 do wymiennika 4.Skropliny z aparatury rozprezajacej stosuje sie do przemywania szlamu czerwonego.Granice podzialu reaktora 1 na czesci A, B i C moga byc rózne. Ewentualnie w odcinku A nie stosuj o sie ogrzewania wstepnego. Jezeli nie od¬ zyskuje sie kondensatu lugu, stosowanego do roz¬ twarzania boksytu, wymiane ciepla prowadzi sie w odslonietych wymiennikrch ciepla.W procesie prowadzonym sposobem wedlug wy¬ nalazku, czas roztwarzania boksytu, to jest przejs¬ cia zawiesiny przez reaktor 1 moze wynosic tylko kilka sekund.- i Roztwarzanie boksytu zachodzi równiez w tem¬ peraturze ponizej 250°C. Najwyzsza temperatura stosowana do roztwarzania wynosi dla boksytu pochodzenia greckiego okolo 300°C.Tworzeniu narostów na sciankach wymienników ciepla zapobiega sie w urzadzeniu wedlug wyna¬ lazku przez zwiekszenie szybkosci przeplywu za¬ wiesiny ponad 1 m/sek., korzystnie 2—5 m/sek.Powstajace przy tych szybkosciach tarcie unie¬ mozliwia tworzenie sie narostów.W urzadzeniu pokazanym na fig. 2 zawiesine poddawana reakcji tloczy sie pompa przeponowo- tlokowa 10 w ilosci 40 mtygodzine pod cisnieniem okolo 70 atm do reaktora 11. Dalsza czesc reakto¬ ra 11 stanowi wymiennik ciepla 13 w postaci U rury. Powierzchnia wymiany ciepla wymiennika 13 odpowiada wielkosci obudowy wymiennika lub stanowi jej wielokrotnosc.Przeplyw zawiesiny reakcyjnej i roztworu lu¬ gu przedstawiono na fig. 2 za pomoca strzalek.Lug zawierajacy tlenek glinu plynie przez wy¬ mienniki ciepla 13 i 14, wymiennik ciepla 16 ogrzewany czynnikiem doprowadzanym z ze¬ wnatrz, a nastepnie plaszcz wymiennika 14, zwez¬ ke rozprezajaca 15 i przechodzi do urzadzen roz¬ prezajacych 12 skad jest odprowadzany do dalsze¬ go przerobu.Na fig. 3 przedstawiono przekrój zaworu kulo¬ wego oznaczonego na fig. 1 odpowiednio 8 i 9.Pierscien 17 gniazda dia kuli 13 wykonany jest ze steli widiowej albo w miejscach przyleglych do kuli 18 ma wkladke 19 ze stali widiowej.I cnizsze przyklady ilustruja przedmiot wyna¬ lazki-.Przyklad I. Stosuje sie reaktor do roztwa¬ rzania o dlugosci 1200 m i srednicy wewnetrznej 12 cm. Objetosc reaktora wynosi 13,5 m8, a jego objetosc w przeliczeniu na 1 t Al203/dobe wynosi 0,09 m8. Uzyskuje sie 150 t Al203/dobe. 6 Przyklad II. Stosuje sie reaktor do roztwa¬ rzania o dlugosci 3000 m i powierzchni przekroju wewnetrznego otworu 0,017 m2. Objetosc reaktora wynosi 51 m8, to jest 0,249 m'/t Al203/dobe. Uzys- kuje sie 205 t AlaO^dobe. PL