автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Экспериментальное исследование процесса выпаривания алюминатных растворов в производстве глинозема способом Байера и разработка оборудования



На правах рукописи

Ронкин Владимир Михайлович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫПАРИВАНИЯ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ ГЛИНОЗЕМА СПОСОБОМ БАЙЕРА И РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ

05.17.08 «Процессы и аппараты химической технологии»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург 2004

Работа выполнена в Свердловском научно-исследовательском институте химического машиностроения

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Вайсблат Марк Борисович

доктор технических наук, старший научный сотрудник Давыдов Владимир Иванович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Хомяков Анатолий Павлович

ОАО «Уральский научно-исследовательский и конструкторский институт алюминиевой промышленности»

Защита состоится 18 октября 2004 г. в 15 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.285.09 при Уральском государственном техническом университете - УПИ (в ауд. I). 620002, г. Екатеринбург, УГТУ-УПИ. Факс: (343) 374-54-91. Адрес электронной почты: гускШЬй ustu.ru

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке УГТУ-УПИ.

Автореферат разослан « и » сентября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.Н.Рычков

~-! - /У*/??

2005-4 I

14059 ЭБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Стадия выпаривания одна из основных при получении глинозёма. Выпариванию подвергают алюминатно-щелочные растворы (АЩР) после выделения из них гидроксида алюминия, концентрируют содержащуюся в них каустическую щёлочь и выделяют кристаллическую карбонатную соду (называемую далее «содой»). Сырьём для получения глинозёма на Уральских алюминиевых заводах (БАЗ и УАЗ) являются Северо-Уральские и Средне-Тиманские бокситы, являющиеся наиболее трудно вскрываемыми. Их переработка высокорасходна и актуальная задача - снижение затрат, в том числе и на выпаривание.

В настоящее время в глинозёмных производствах и БАЗа и УАЗа для упаривания АЩР используются выпарные батареи, действующие неэффективно. Особенно плохо работают продукционные корпуса для выпаривания с выделением соды. Они определяют основные показатели эксплуатации батарей: производительность и межпромывочный период работы (Ml111). Эти аппараты, вследствие кипения раствора в трубках, зарастают содой, что ведет к падению производительности их и всей батареи. Поэтому МПП не превышает 20 часов, после чего батарею промывают, потребляя пар и электроэнергию, а продукцию - не выпуская. В этих аппаратах не возможно получить достаточно крупные кристаллы соды, хорошо отделяемые от раствора. Кипение в трубках приводит к их интенсивному износу при сроке службы 10-20 месяцев, после чего их приходится менять. Также мало эффективно работают и остальные корпуса действующих батарей и вспомогательное оборудование в них. Вследствие этого производительность выпарных батарей недостаточно высока, а затраты на выпаривание велики.

Причина перечисленных недостатков - несовершенство конструкций выпарных аппаратов. Кроме того, эксплуатируемые выпарные батареи не располагают достоверными средствами автоматического контроля состава АЩР, что ведет к значительным его колебаниям. Это снижает эффективность процесса, повышает затраты на получение глинозема.

Ранее прилагались усилия по совершенствованию выпарного оборудования глинозёмных производств и укрупнению соды, однако они не позволили в полной мере выявить условия выпаривания, создать эффективные конструкции аппаратов, способные работать длительное времени без забивки содой и зарастания накипью, а также улучшить отделение соды от раствора. Эти усилия не принесли реальных плодов и не используются в производстве.

Отсутствие рационального решения перечисленных проблем увеличивает затраты на выпаривание АЩР и себестоимость глинозёма. При этом решение отмеченных задач требует комплексного подхода.

Цель работы - исследование процесса выпаривания алюминатно-щелочных растворов на различных стадиях концентрирования, определении оптимальных режимов и рациональных

конструкций выпарных аппаратов, позволяющих ту работу, укрупнить

f-OC. НАЦИОНАЛЬНАЯ»! кристаллы соды и, в конечном итоге, снизить з гграты^ХЬа зк^оешалиф следующие задачи:

исследование условий и выбор оптимальных режимов работы выпарных аппаратов для предварительного и промежуточного концентрирования растворов в режиме различных корпусов; исследование условий работы продукционного корпуса; определение высоты зоны кипения в нем и влияния на нее различных факторов; исследование условий работы системы накопления твердой фазы в этом аппарате; разработка рациональных конструкций выпарных аппаратов; разработка методики определения состава компонентов при выпаривании АЩР.

Объект исследования - процесс выпаривания АЩР в технологии получения глинозёма по способу Байера на различных стадиях и его аппаратурно-технологическое оформление. Предмет исследования - выпарные аппараты с принудительной и обращенной естественной циркуляцией и с падающей пленкой, работающие в различных условиях и режимы их работы, а также система контрольно-измерительных приборов для измерения физико-химических свойств перерабатываемых растворов.

Исследования проводились на опытных выпарных установках, работающих на реальных технологических растворах различных заводов и на промышленном выпарном оборудовании этих заводов. Испытания проводились в различных режимах с целью получения максимальной информации. Их результаты составляют основу данной работы. Они получены измерением различных параметров режимов с последующим пересчетом по ним необходимых показателей оборудования. Измерения велись контрольно-измерительными приборами и химическими анализами - состава растворов и гранулометрическими - кристаллической фазы. Анализы проводилось заводскими химическими лабораториями согласно аттестованным методикам.

Испытания оборудования проводились в глиноземных цехах БАЗа и УАЗа при помощи специалистов этих заводов. Опытные аппараты для исследований и системы контроля были разработаны специалистами СвердНИИхиммаша.

На защиту выносятся следующие положения, являющиеся, по мнению автора, новыми:

- количественное определение условий интенсивной работы выпарных аппаратов с падающей пленкой в зависимости от плотности орошения при концентрировании АЩР, позволяет подобрать наиболее эффективные режимы действия этих аппаратов;

- определение условий устойчивой работы выпарного аппарата с обращенной естественной циркуляцией проделано впервые и дает возможность обеспечить стабильную и надежную работу таких аппаратов при сохранении заданного направления движения раствора, а также гарантированный вынос зоны кипения из греющих трубок;

- впервые обнаружено и объяснено явление снижение перегрева раствора в греющих трубках продукционного выпарного аппарата с вынесенной зоной кипения при упаривании АЩР, определена зависимость перегрева от различных факторов, что позволяет создать конструкцию аппарата, в которой обеспечен полный вынос кипения из трубок, вследствие чего исключается их забивка содой, снижается коррозионный износ и удлиняется срок службы;

-5- разработана методика определения концентраций каустика и алюминия при выпаривании многокомпонентных алюминатно-щелочных растворов различного состава путем измерения их физико-химических свойств, включающая методики установления зависимостей этих свойств раствора от его состава и температуры, обработки результатов измерений и аппроксимации экспериментальных данных. Методика разработана впервые и создает возможность стабилизации режима выпаривания и снижения затрат.

Практическая значимость и реализация результатов. Применение изложенных положений на практике обеспечит создание совершенного, стабильно и надежно работающего оборудования для выпаривания АЩР, имеющего высокую эффективность. На основании полученных в диссертации результатов разработаны выпарные аппараты как для БАЗа, так и для УАЗа и новая выпарная батарея БАЗа.

Апробация работы. Основные результаты диссертации были доложены и обсуждены на конференциях «Алюминий Урала» (г. Краснотурьинск, 2001-2004) и на международной научно-технической конференции «60 лет СвердНИИхиммашу» (г. Екатеринбург, 2002), были опубликованы в сборниках докладов и материалов этих конференций, а также трудах СвердНИИхиммаша. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, получены патент на изобретение и свидетельство на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи основных глав, заключения, списка из 269 использованных источников информации, приложений. Она изложена на 195 страницах, содержит 110 рисунков и 13 таблиц.

2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАСТВОРОВ, ОСОБЕННОСТИ И ПРОБЛЕМЫ АППАРАТУРНОГО ОФОРМЛЕНИЯ

Выпаривание АЩР во многом отличается от подобных процессов в других производствах. Отличия определяются технологией получения глинозема, характером сырья, природой и свойствами АЩР. Во 2 главе диссертации рассмотрена технология получения глинозема на Уральских заводах, отличающаяся от других заводов сырьем - бокситами СевероУральского и Средне-Тиманского месторождений. Такое сырье требует особых аппаратурно-технологических решений, характерных только для данных заводов и предназначенных для переработки бокситов с высоким содержанием карбонатов и сульфатов.

Основные компоненты АЩР: алюминат натрия и едкий натр. В меньших количествах содержатся примеси карбонатов, серы, кремния, органических веществ и др. В АЩР Уральских заводов, содержание карбонатов и сульфатов значительно выше, чем на других заводах. Указанные примеси играют важную роль при выпаривании. Карбонаты выводятся из АЩР при выпаривании в виде «рыжей соды», кристаллизующейся из упаренного раствора. Кремний выделяется в виде накипи гидроалюмосиликата натрия (ГАСН) с обратной растворимостью, которая определяет выбор схемы выпарной батареи. Органические вещества накапливаются в

растворах и оказывают вредное влияние, из-за увеличения вязкости, образования коллоидных растворов и пены. Это затрудняет работу выпарных аппаратов, ухудшает кристаллизацию соды.

Во 2 главе рассмотрены особенности выпаривания АЩР, приведен обзор применяемого оборудования и схем выпарных батарей Основные задачи при этом: сконцентрировать раствор; выделить из него кристаллическую соду; получить чистый вторичный пар. При выпаривании выделяется ГАСН, а также кристаллизуются карбонатная сода и сульфат натрия. Органические вещества вызывают вспенивание при кипении раствора, обладающего высокой коррозионной активностью, особенно при высоких концентрациях и температурах, вследствие чего теплообменные трубки выпарных аппаратов быстро выходят из строя. Таким образом, при выпаривании АЩР присутствуют почти все негативные факторы, осложняющие аппаратурное оформлении процесса, затрудняющие его ведение и влияющие на выбор оборудования.

Выпаривание АЩР от 140-150 до 295-300 г/л №2Ок осуществляют в многокорпусных (в основном 4-корпусных) выпарных батареях. Теплоносителем служит пар ТЭЦ с давлением 0,50,6 МПа, а в последних корпусах поддерживается вакуум. Батареи оснащены устаревшими выпарными аппаратами, эксплуатируемыми длительное время и претерпевшими множество переделок, что приводит к высоким затратам. Для снижения выделения на трубках накипи выпарные батареи имеют противоточные (УАЗ) и противоточно-прямоточные (БАЗ) схемы, в последних корпусах которых раствор проходит противоточно пару.

Один из главных показателей работы батарей - их производительность определяется эффективностью работы выпарных аппаратов и зависит от их конструкции. Во 2 главе рассмотрены типы и конструкции используемых аппаратов, с учетом примененных схем батарей и изменения в них условий концентрирования, а также состава растворов.

Предварительное упаривание в основном проводят в выпарных аппаратах пленочного типа (с восходящей или с падающей пленкой). Наиболее распространены аппараты с восходящей пленкой. Но гораздо лучше в этих условиях работают аппараты с падающей пленкой (АПП). Их эффективность определяется плотностью орошения трубок раствором.

Для заключительного выпаривания АЩР при выделении соды применяются выпарные аппараты с естественной циркуляцией с кипением в трубках, работающие малоэффективно, с Ml 111 не более 20 часов. За это время коэффициент теплопередачи (Ki ll) у них падает более чем вдвое, из-за забивки трубок содой. Улучшить работу продукционных аппаратов можно за счет выноса зоны кипения из трубок. Впервые конструкция и основные соображения по выбору аппаратов с естественной циркуляцией и вынесенной зоной кипения для упаривания АЩР предложены Н.А.Ушатинским, С.И.Голубом и В.Б.Черяозубовым. Их применение увеличило Ml 111 батареи в 1 раза по сравнению с аппаратами с кипением в трубках. Однако таким образом не удалось увеличить срок службы трубок, по-видимому, вследствие неполного выноса кипения из них. В этих аппаратах происходил преждевременный выход из строя сепараторов и вспенивание раствора. Поэтому они были переделаны в обычные аппараты с кипением в

трубках. Применение аппарата с вынесенной зоной кипения на УАЗе позволило увеличить МПП батареи в 2,5-3 раза, поднять КТП и увеличились размеры кристаллов соды.

Основная причина недостатков применяемых аппаратов - кипение раствора в трубках, приводящее к осаждению соды в них и снижающее интенсивность работы. При этом, даже у аппаратов с вынесенной зоной кипения, как показала практика их эксплуатации, полностью вывести кипение из трубок не удается, из-за слишком большой высоты зоны кипения при выпаривании АЩР. Поэтому продукционные аппараты с естественной циркуляцией работают неустойчиво, забиваются содой и не обеспечивают длительную и надежную эксплуатацию в течение нескольких суток. На заключительной стадии концентрирования АЩР ранее испытывались и другие типы выпарных аппаратов: с обращенной естественной и с принудительной циркуляцией. Однако они не показали хороших результатов по причине соответственно переворачивания циркуляции и вспенивания раствора.

Таким образом, основными проблемами, которые требуют решения при упаривании АЩР являются: снижение зарастания трубок содой и увеличение МПП; уменьшение накипевыдслсния; интенсификация теплообмена в аппаратах и повышение их производительности; исключение ценообразования; увеличение срока службы теплообменных трубок. Причем, все эти проблемы необходимо решать комплексно, т.к. изолированное разрешение отдельных задач зачастую усугубляет другие.

Действующие аппараты также совершенно непригодны для получения крупных кристаллов соды, т.к. в них отсутствуют гидравлические и временные условия для этого. Предпринимаемые ранее попытки укрупнить соду и улучшить ее отделение от раствора не принесли успеха. Сода имеет малые размеры и плохо отделяется от раствора, что ухудшает показатели других операций получения глинозема, повышает затраты.

Во 2 главе проведен выбор аппаратов для различных стадий выпаривания АЩР на основе рассмотрения характера работы разных корпусов действующих батарей. При этом третий и четвертый корпуса (эксплуатирующиеся под вакуумом при низких концентрациях раствора) на протяжении МПП работают практически неизменно, независимо от типа применяемых аппаратов, а первый и второй корпуса - снижают свои КТП в 1,5-2,5 раза Для продукционных корпусов это объясняется забивкой аппаратов содой, а для предпродукционных - выделением накипи и соды, вследствие пересыхания пленки раствора. Таким образом, процесс выпаривания АЩР можно разделить на три стадии: предварительное (170-220 г/л ИагОк), промежуточное (230-250 г/л №:Ок) и заключительное концентрирование.

При предварительном концентрировании наиболее эффективны выпарные аппараты с падающей пленкой. Однако применяемые в настоящее время аппараты работают в режимах, достаточно далеких от оптимальных.

Стадию промежуточного концентрирования АЩР следует выделить, ввиду особых условий ее проведения: выпаривание достаточно концентрированного раствора при высоких

температурах сопровождается выделением ГАСН и соды. В этих условиях имеет место интенсивный коррозионный износ трубок аппаратов, из-за кипения в них раствора. На данной стадии, с целью снижения накипевыделения, следует применить выпарной аппарат с обращенной естественной циркуляцией (АОЦ), в котором будет обеспечен вынос зоны кипения из трубок и интенсивная циркуляция раствора с высокой скоростью. Вынос кипения из трубок позволит уменьшить их коррозионный износ. Устойчивая и стабильная работа этих аппаратов обеспечивается при повышенном давлении, которое имеется в первых корпусах выпарных батарей. Такие же аппараты успешно эксплуатируются первыми корпусами выпарных установок при упаривании каустической соды.

На заключительной стадии выпаривания при выделении из раствора соды следует применить выпарной аппарат с принудительной циркуляцией (АПЦ). Он позволит исключить присущие существующим продукционным корпусам недостатки, устранить забивку трубок содой, значительно удлинить MI 111 и повысить производительность. Такие аппараты надежны в эксплуатации, имеют высокие технико-экономические показатели и широко применяются при переработке суспензий с высоким содержанием твердой фазы в различных производствах. В них легко можно создать необходимые условия для роста кристаллов соды. Вынос зоны кипения из трубок исключает забивку трубок и удлиняет срок их службы.

Выделение соды из АЩР происходит вследствие испарения из них воды, поэтому необходим выпарной аппарат-кристаллизатор с принудительной циркуляцией и с циркулирующей суспензией. Такие аппараты успешно применяются при получении кристаллов в других производствах, и в них можно иметь практически любую концентрацию твердой фазы.

При выборе выпарных аппаратов следует учитывать вспенивание растворов. Если пленочные аппараты как раз и предназначенные для переработки пенящихся растворов, то для продукционных аппаратов ценообразование может быть главным препятствием к применению, вследствие большого растворного объема у них. Основным препятствием к применению АПЦ ранее являлось образование пены. Однако его можно устранить механическим разрушением.

Работоспособность выпарных аппаратов, особенно высокотемпературных, зависит от долговечности их теплообмеппых трубок. Один из путей повышения стойкости трубок - вынос зоны кипения из них, что позволяет увеличить срок их службы в 1,5-2 раза.

Выбранные выпарные аппараты для различных стадий концентрирования АЩР испыгавались ранее, но не показали хорошей работы. Для их совершенствования и повышения эффективности необходимо исследовать следующие вопросы:

- выявить зависимость показателей работы аппаратов с падающей пленкой от различных факторов и определить оптимальные режимы их действия с целью достижения наибольшей эффективности;

- определить условия устойчивой работы аппарата с обращенной циркуляцией при сохранении заданного направления движения раствора, выявить оптимальные режимы его

эксплуатации, выбрать методику расчета, учитывающую специфику условий выпаривания и особенности состава перерабатываемых растворов, определить возможность работы в течение длительного периода времени, определить достигаемую эффективность выпаривания;

- определить высоту зоны кипения продукционного выпарного аппарата на стадии заключительного концентрирования АЩР;

- определить зависимость показателей работы аппарата с принудительной циркуляцией от различных факторов, изучить условия кристаллизации и укрупнения соды при выпаривании растворов, определить достигаемую интенсивность и эффективность действия;

- разработать методику определения состава АЩР для автоматического контроля выпаривания и непрерывного получения информации о составе перерабатываемых растворов.

3 ОПИСАНИЕ ОПЫТНЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЫПАРИВАНИЯ И МЕТОДИК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Исследования процесса выпаривания АЩР проводились на полупромышленных выпарных установках, работавших на реальных промышленных растворах. На БАЗе была испытана пилотная установка, а на УАЗе - опытная установка.

Пилотная установка являлась трехкорпусной батареей, в которой раствор проходил по корпусам по схеме 3-1-2. В ее состав входили выпарные аппараты: с падающей пленкой (на предварительной стадии), с обращенной (на промежуточной стадии) и с принудительной циркуляцией (на заключительной стадии). Схема установки похожа на схемы промышленных батарей БАЗа. Опытная установка была однокорпусной для исследования выпаривания АЩР на заключительной стадии при выделении соды в аппарате с принудительной циркуляцией.

Производительность установок составляла 1-2 м'/ч по исходному раствору. Для увеличения размеров соды в продукционный корпус пилотной установки подавалась содовая пульпа, сгущенная в содоотстойнике, а в состав опытной установки входило специальное оборудование (гидроциклон и особые бачки) для накопления в выпарном аппарате твердой фазы, служащей затравкой при кристаллизации соды.

Выпарные аппараты этих установок на условиях однозначности моделировали процессы, происходящие в промышленном оборудовании. Под условиями однозначности понимались: основные геометрические размеры аппаратов (диаметр и длина теплообменных труб, соотношение сечений их и циркуляционной трубы, а также сепаратора, время пребывания и др.); начальные и конечные состояния растворов; температуры и давления при выпаривании; переработка реальных промышленных растворов. Основное внимание при испытаниях уделялось моделированию гидродинамических условий работы промышленных аппаратов.

Опытные установки испытывались при различных режимах (температурах, давлениях, расходах, концентрациях) циклами продолжительностью 3-5 суток непрерывной работы при полном отсутствии промывки аппаратов. Для оценки эффективности действия оборудования,

на основании регистрация теплотехнических параметров режима, расчетом по известным методикам определялись показатели работы. Кроме того, проводились испытания по определению МПГТ установок и степени изменения КТП по времени.

При испытаниях технологический режим регулировался вручную для поддержания в продукционном растворе концентрации №гОк 295-300 г/л. Контроль концентрации раствора осуществлялся путем непрерывного измерения плотности и температурной депрессии, а также периодическим отбором проб исходного и упаренного растворов для определения химического состава и гранулометрического анализа. Данные анализы выполнялись заводскими химическими лабораториями по аттестованным и утвержденным методикам.

4 ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВЫПАРИВАНИЯ, ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ АППАРАТА ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАСТВОРА

Для предварительного концентрирования АЩР применен выпарной аппарат с падающей пленкой, работавший третьим корпусом пилотной установки, с площадью теплообмена 12,9 м2. Он имел 19 трубок диаметром 38 мм и длиной 6 м. Для создания нужной плотности орошения трубок (ПО) часть упаренного раствора отбиралась из нижней растворной камеры и подавалась специальным насосом в верхнюю растворную камеру.

В 4 главе приведены результаты исследований работы АПП, показавшие, что он способен сохранять постоянную работоспособность на протяжении нескольких суток, а также отсутствие отложений внутри трубок. То есть, движущегося -в трубках потока раствора (не менее 3000 кг/(м ч)), оказалось достаточно, чтобы исключить пересыхание пленки и образование накипи. Испытания показали большое влияние на КТП плотности орошения, а также теплового потока, физических свойств раствора и условий выпаривания.

Плотность орошения - один из основных факторов, определяющих теплообмен в АПП. Однако литературные данные не позволяют установить оптимальную величину ПО для АЩР. Исследования позволили выявить зависимость КТП от ПО и установить величину критической плотности орошения, равную 5500 кг/(м ч). До нее повышение ПО ведет к увеличению КТП. При этом режим течения пленки по трубке является ламинарно-волновым, когда увеличение орошения ведет к появлению на пленке волн, усиливающих теплоотдачу. Превышение критической ПО практически не меняет КТП. Режим течения пленки становится турбулентным, что изменяет режим кипения. При ПО меньше критической испарение воды происходит с поверхности пленки, а при ПО выше критической - с образованием пузырьков пара.

До критической ПО, зависимость КТП (в Вт^м2 К)) от ПО (в кг/(м ч) - обозначенного 1) определяется следующей формулой:

К=0,4373^+196,1 (П

-u-

Свыше критической ПО КТП не зависит от нее. Критической ПО соответствует значение критерия Re = 3200-3500, в то время как для большинства жидкостей средняя величина критического Re составляет 1600-2000. Увеличение критических значений, как ПО, так и Re, по сравнению с большинством сред, объясняется свойствами АЩР, содержащими органические вещества, снижающие их поверхностное натяжение. Это ведет к возрастанию величины критического Re, вследствие чего изменяются граничные условия на поверхности жидкости. В результате - увеличивается величина критической ПО, при которой средняя толщина пленки равна 0,9-1,0 мм, а средняя скорость ее движения 1,2-1,3 м/с.

Увеличение ПО свыше 9000 кг/(м ч) приводит к снижению КТП. Это объясняется увеличением толщины пленки раствора и, соответственно, пристенного ламинарного слоя, затрудняющего передачу тепла и образование пузырьков пара

Тепловой поток также один из определяющих интенсивность работы АПП факторов, оцениваемый в литературе по-разному. Исследования показали, что увеличение тепловой нагрузки интенсифицирует теплообмен. В то же время, рассмотрение взаимного влияния ПО и тепловой нагрузки показало, что увеличение первой величины до 5500-6000 кг/(м ч) ведет к увеличению тепловой нагрузки. При ПО, находящейся в диапазоне 5500-8500 кг/(м ч), тепловая нагрузка аппарата практически не меняется. Дальнейшее увеличение ПО уменьшает тепловую нагрузку, вследствие утолщения стекающей пленки и замедления теплоотдачи в пристенном слое. Подобно тепловой нагрузке меняется и КТП аппарата.

Рост давления в аппарате увеличивает КТП вследствие усиления парообразования на поверхности пленки. К увеличению КТП ведет и повышение температуры питающего раствора, из-за уменьшения экономайзерной зоны на входе в трубки. Повышение же концентрации раствора приводит к снижению КТП, в результате повышения вязкости и плотности раствора.

На основании анализа результатов исследований АПП и опыта его работы предложены рекомендации по выбору рациональных конструкций промышленных аппаратов. Для снижения расхода циркулирующего раствора, подаваемого на орошение трубок, целесообразно применение по возможности длиннотрубчатого аппарата. Применение более коротких трубок приведет или к снижению КТП или к увеличению затрат электроэнергии на перекачивание раствора. Диаметр же теплообменных трубок определяется по допустимой скорости пара в трубках, исходя из условия достижения необходимой степени очистки вторичного пара. Уменьшение диаметра труб в работающих под вакуумом аппаратах, несмотря на возможное снижение металлоемкости аппарата, приведет к загрязнению пара.

Таким образом, установлена зависимость КТП для выпарного аппарата с падаюшей пленкой от ПО и определена величина критической ПО равная 5500 кг/(м ч).

-125 ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВЫПАРИВАНИЯ, ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И РАЦИОНАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ АППАРАТА ДЛЯ ПРОМЕЖУТОЧНОГО КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАСТВОРА

Для промежуточного концентрирования АЩР применен выпарной аппарат с обращенной естественной циркуляцией площадью теплообмена 4,75 м2, работавший первым корпусом пилотной установки. Он имел греющую камеру с 7 трубками диаметром 38 мм и длиной 6 м, расположенную под сепаратором, соосно ему. Циркулирующий раствор в нем двигался по теплообменным трубкам сверху вниз, а вскипал в подъемной трубе. Для создания обращенной циркуляции раствора при запуске в среднюю часть подъемной трубы подавался острый пар, который, после создания устойчивой циркуляции, отключался.

Испытания АОЦ непрерывными циклами по 3-5 суток показали стабильность работы и высокий уровень КТП - 3500 Вт/См2 К). АОЦ работал как без подогрева, так и с подогревом питающего раствора. Подогрев этого раствора увеличил КТП на 7-10 %, вследствие повышения доли тепла, расходуемой на испарение воды, что ведет к увеличению ее расхода и скорости циркуляции (СЦ). Подогрев питающего раствора, значительно стабилизировал работу АОЦ и всей установки в целом. В этом случае полностью отсутствовали явления переворота обращенной циркуляции в аппарате, имевшие место при работе без подогрева.

Изучению работы выпарных аппаратов с естественной циркуляцией и вынесенной зоной кипения посвящено большое количество работ, согласно которым важнейшим показателем является СЦ. Именно она определяет интенсивность теплопередачи. В указанных работах рекомендуется выбирать размеры аппарата, исходя из получения наибольшей скорости, зависящей от многих технологических показателей.

Анализ экспериментальных данных испытаний АОЦ, подтвердил, что наибольшее влияние на КТП оказывает СЦ. Возрастание температуры питающего раствора также усиливает теплопередачу, увеличивает СЦ. Вследствие этого повышается устойчивость циркуляции и стабилизируется режим работы аппарата. Увеличение концентрации раствора, из-за повышения вязкости и плотности последнего, снижает КТП. СЦ прямо зависит от давления пара в аппарате и от расхода выпаренной воды. Важный показатель работы выпарного аппарата с естественной циркуляцией и с вынесенной зоной кипения - ее высота. Она прямо зависит от перегрева и давления в аппарате и обратно от СЦ. При испытаниях высота зоны кипения (ВЗК) в аппарате находилась в диапазоне от 4 до 8 м. Однако конструктивные особенности аппарата: обращенная циркуляция и вынос зоны кипения в подъемную трубу, с высотой, превышающей длину греющих трубок, делают данный аппарат нечувствительным к колебаниям ВЗК в ходе работы.

В 5 главе рассмотрены различные методики расчета АОЦ. Проведено сравнение расчетных данных с экспериментально определенными для выбора наиболее верной методики расчета СЦ и основных размеров аппарата, с учетом возможного изменения реальных условий

упаривания АЩР и их физико-химических свойств. На основании этого, кроме выбранной методики, предложены рекомендации по ее применению.

Проведен анализ режима АОЦ с целью определения условий его надежной работы при сохранении устойчивой циркуляции, т.е. заданного направления движения раствора. У таких аппаратов может происходить так называемый «переворот» циркуляции. То есть, вместо движения сверху вниз по греющим трубкам и снизу вверх в подъемной трубе, раствор движется в противоположном направлении и кипит в греющих трубках, а не в подъемной трубе.

Переворот циркуляции в АОЦ является достаточно характерным явлением для таких аппаратов. Для его исключения некоторыми авторами рекомендуется постоянно подавать в подъемную трубу пар или воздух в направлении обращенной циркуляции. Однако это не экономично. В то же время длительная работа аппарата без подачи пара или воздуха вполне возможна, о чем говорит опыт работы не только опытного аппарата, но и промышленных.

Причина нарушения циркуляции в АОЦ заключалась в колебаниях давлений греющего или вторичного пара. Анализ режима работы показал, что побудительной причиной является быстрое изменение давления: как падение давления греющего пара, так и подъем давления вторичного пара. Это дает импульс переворачиванию циркуляции в аппарате, происходящей в течение малого времени. Резкое падение давления греющего пара приводит к снижению температурного напора, быстрому понижению расхода выпаренной воды - движущей силы циркуляции и резкому снижению СЦ. Циркулирующий раствор уже не способен преодолеть сопротивление подъемной трубы, вверху которой еще происходит кипение ранее испаренной воды. Поэтому раствор, как бы останавливается в трубках и закипает в них, т.е. происходит переворачивание циркуляции. При быстром подъеме давления вторичного пара перегрев раствора резко растет при значительном снижении расхода и небольшом - давления греющего пара. При этом, вследствие уменьшения температурного напора и расхода выпаренной воды, СЦ снижается. После этого происходит резкое уменьшение перегрева в трубках с быстрым падением давления вторичного пара и расхода выпаренной воды. Циркуляция же раствора в аппарате сохраняется, но с очень небольшой скоростью, т.е. на грани переворота.

Предложены рекомендации по стабилизации циркуляции в АОЦ. Для этого следует поддерживать разность температур насыщения греющего пара и перегретого раствора не менее 8 °С и перегрев раствора в трубках - не менее 3 °С. В то же время, стабилизировать циркуляцию в аппарате, независимо от колебаний давления пара, можно подогревая питающий раствор. Именно так аппарат работал 5 суток. При этом ни разу не было зафиксировано переворачивания циркуляции, хотя имели место случаи резких колебаний давления пара.

Результаты испытаний АОЦ и опыт его работы позволили предложить рекомендации по разработке рациональных конструкций промышленных аппаратов. Для устойчивой обращенной циркуляции уровень раствора должен быть на 300-500 мм ниже входа вскипевшего раствора из подъемной трубы в сепаратор, ввод этой трубы в сепаратор должен быть тангенциальным, для

исключения образования пены. Ввод пара в подъемную трубу для запуска аппарата должен быть на расстоянии 3-4 м ниже места ее входа в сепаратор. Для обеспечения интенсивной циркуляции раствора в АОЦ соотношение сечений подъемной трубы и греющих трубок должно быть равным 1,5-2. Однако для промышленных аппаратов, диаметр подъемной трубы может быть определен по допустимой скорости пара. Для АОЦ наиболее целесообразно применение трубок диаметром 38 мм. Они позволяют снизить металлоемкость аппарата, а также увеличить СЦ и КТП. Длина трубок должна быть максимальной, исходя из возможности размещения аппарата в цехе. Удлинение трубок ведет к интенсификации работы аппарата.

Таким образом, установлены условия устойчивой работы выпарного аппарата с обращенной естественной циркуляцией при сохранении заданного направления движения раствора и исключения переворачивания циркуляции.

б ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ВЫПАРИВАНИЯ, ВЫБОР ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ И РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ АППАРАТОВ ДЛЯ ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНОЙ СТАДИИ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАСТВОРОВ

Для заключительного концентрирования АЩР при выделении соды и на пилотной и на опытной установках применялись выпарные аппараты с принудительной циркуляцией площадью теплообмена 4,75 м2 с греющими трубками диаметром 38 мм и длиной 6 м. Они обладали необходимым объемом с целью обеспечения кристаллизующейся соде достаточного времени для снятия пересыщения. Аппараты имели вынесенную из трубок зону кипения. В качестве циркуляционных применены центробежные насосы с частотой вращения 730 об/мин, исходя из того, чтобы скорость раствора в трубках была бы около 2,2 м/с. На опытной установке выпарной аппарат работал совместно с системой накопления твердой фазы, в состав которой входили гидроциклон и специальные бачки для отвода раствора и суспензии.

Испытания, проводимые непрерывными циклами по 3-5 суток с полным исключением промывок, показали высокую эффективность АПЦ - на всем протяжении работы их КТП были практически постоянными на уровне 3300-3700 Вт/См2 К). Осмотр после плановых остановок показал полное отсутствие забивки трубок, т.е. возможность работы аппарата и далее. Режим действия АПЦ поддерживался таким, чтобы концентрация упаренного раствора по ШгОк была бы 300-330 г/л, а плотность - 1410-1450 кг/м3. Испытания АПЦ показали также отсутствие вспенивания раствора за счет тангенциального ввода вскипевшего раствора в сепаратор над уровнем. Исследованиями установлено отсутствие влияния плотности раствора и содержания твердой фазы в нем, а также температуры питающего раствора на КТП.

В 6 главе рассмотрено влияние различных факторов на КТП и показатели работы АПЦ, проведен выбор оптимальных режимов. Важнейшими показателями, наряду с КТП, являются перегрев раствора в трубках, а также высота зоны кипения. К увеличению КТП ведет повышение температуры раствора в аппарате и его тепловой нагрузки. Величина перегрева

раствора позволяет судить о СЦ в аппарате и о наличии забитых трубок в нем. Зная величину перегрева раствора, можно рассчитать СЦ, а также оценить ВЗК аппарата.

Tío измеренному перегреву была рассчитана СЦ и сравнена с фактической скоростью, определяемой производительностью циркуляционного насоса и бывшей постоянной на всем протяжении испытаний. Сравнение показало, что рассчитанная по перегреву скорость в 1,5-2 раза (а иногда и более), превышает фактическую. Следует учесть, что СЦ в АПЦ определяется только производительностью циркуляционного насоса, а не тепловой нагрузкой или расходом выпаренной воды. Несовпадение расчетной и фактической СЦ нельзя объяснить погрешностью измерений, т.к. на всем протяжении испытаний аппаратов и на БАЗе и на УАЗе данное явление отмечалось постоянно. Причина указанного несовпадения заключается в величине измеряемого перегрева раствора в трубках. В то же время, в ходе испытаний этих аппаратов было отмечено, что при выпаривании воды и низкоконцентрированного раствора, перегрев раствора в трубках в 2-4 раза выше, чем при работе с продукционным раствором. Подобный факт был отмечен и при работе промышленного продукционного выпарного аппарата с естественной циркуляцией.

В 6 главе рассмотрено влияния на перегрев в трубках различных факторов и их взаимное изменение в период пуска при выходе на режим аппарата. Выявлено, что при концентрации раствора до 240-250 г/л Ní^Ok, перегрев составлял 4-5 °С. Дальнейшее упаривание раствора до 300 г/л и выше, ведет к резкому снижению перегрева до 2,5-3 °С и менее. При этом расчетная СЦ равнялась 3-4 м/с. Резкое снижение величины перегрева, казалось бы, означает, что раствор в трубках кипит. Однако об отсутствии кипения в трубках говорит постоянство КТП аппаратов в течение многосуточных испытаний. При работе действующих продукционных аппаратов с кипением раствора в трубках, их КТП за 20 часов падает более чем в 2 раза. Отсутствие кипения в трубках опытных аппаратов было подтверждено также их внутренним осмотром после миогосуточных испытаний, показавшим полное отсутствие отложений соды в них.

Причиной падения перегрева в трубках при выпаривании А1ЦР является изменение их реологических свойств, из-за особенностей строения и состава. Анализ их физических свойств показал, что ни плотность, ни теплоемкость, не вызывают падение перегрева. В то же время, рассмотрение процесса кипения АЩР показало, что давление и температура его кипения зависят от поверхностного натяжения, заметно снижающегося при нагреве. Однако наибольшее влияние на это свойство АЩР оказывают органические вещества, содержащиеся в нем. Они резко (на 30-50%), как обнаружено С.И.Кузнецовым, снижают поверхностное натяжение раствора. Вследствие этого снижается температура кипения раствора, проявляемая в снижении перегрева раствора в трубках аппарата.

Сравнение расчетной и фактической СЦ показало необходимость ввести поправочный коэффициент, учитывающий изменение свойств концентрированного АЩР. На него следует делить замеренный перегрев в трубках при определении СЦ и ВЗК аппарата. Данный коэффициент необходимо учитывать на заключительной стадии выпаривания - при

концентрации КагОк более 250 г/л. При меньшей концентрации раствора (на предварительной и промежуточной стадиях) АТТГР ведут себя так же, как другие растворы и коэффициент равен 1.

Величина поправочного коэффициента рассчитывается по следующей формуле, учитывающей влияние различных показателей технологического режима работы аппарата:

Л = Ка Кк Каф4,24 Р2 -1,8346 -Р+ 0,5845 ), (2)

где Ко, Кк, Ка - соответственно коэффициенты, учитывающие изменение полезной разности

температур, КТП и концентрации ШгОк; Р -давлепие (абс.) вторичного пара, МПа; ъ - полезная разность температур, °С; К - КТП аппарата, Вт/(м2 К); а - концентрации №гОк в растворе, г/л,

Кд =0,0169 и + 0,7013 , (3)

Кк= -0,0001 К+1,33, (4)

Ка =-0,004 а +2,204 . (5)

В 6 главе проведено сравнение имеющихся в литературе методик расчета ВЗК в АПЦ с

экспериментальными данными и предложена формула для расчета этой величины с учетом особенностей выпаривания АЩР:

_ (Р2 - Р1) Ю3

" д р.(1-0,5 ' <6>

I де Р1 и Р2 - давление (абс.) соответственно вторичного пара и пара при температуре 02, кПа; 0 и 03- температура соответственно вторичного пара при давлении Р] и насыщенного пара, соответствующего перегретому раствору, °С; ДТ - перегрев раствора в греющих трубках, °С; Л - поправочный коэффициент; £ - ускорение свободного падения, м/с2; р — плотность упариваемого раствора, кг/м3; <р - паросодержание раствора на выходе из трубы вскипания.

©2=0+ . (7)

Выпаривание АЩР на заключительной стадии сопровождается кристаллизацией соды. В 6 главе рассмотрены условия и указаны оптимальные режимы ее выделения для укрупнения кристаллов. Для этого в продукционный корпус пилотной установки БАЗа (в качестве затравки для выделяющейся соды с целью регулирования ее пересыщения) подавалась содовая пульпа из содоотстойника с 250-300 г/л твердой фазы. Благодаря этому размеры кристаллов укрупнялись в 1,5-2 раза. В АПЦ УАЗа происходило накопление твердой фазы до 90-140 г/л (что в 2,5-3 раза больше, чем в действующих аппаратах) при помощи гидроциклона и специальных бачков. При этом средний размер кристаллов был 420 мкм (без накопления - 235 мкм), что в 2-2,5 раза крупнее, чем на существующих выпарных батареях УАЗа.

Исследования показали, что для укрупнения кристаллов соды необходимо увеличение растворного объема аппарата, а также создание специальных гидродинамических условий в нем благодаря обеспечению интенсивной циркуляции раствора. Кроме того, следует исключить кипение раствора в трубках аппарата, вызывающее образование большого количества мелочи, которая уже не вырастает до крупных размеров. К возрастанию размеров соды ведет и увеличение температуры в аппарате, а также накопления в нем твердой фазы. Причем, чем

выше содержание кристаллов, тем они крупнее. Следует отметить, что указанные способы укрупнения соды применимы только при использовании АПЦ в качестве продукционных, а действующие выпарные аппараты с естественной циркуляцией не способны работать при высоком содержании твердой фазы, ввиду малых скоростей раствора в них.

В 6 главе приведены рекомендации по выбору и разработке рациональных конструкций промышленных АПЦ. Необходимая скорость циркуляции должна быть 2-2,2м/с Такая скорость позволяет- работать высоко интенсивно в течение нескольких суток, сохранять постоянство КТП на всем протяжении работы, обеспечить условия для укрупнения соды и исключить инкрустации внутренних поверхностей. Аппарат также должен иметь необходимый растворный объем, составляющий, с учетом свойств АЩР, 50-60 секунд. Для исключения образование пены необходим тангенциальный ввод кипящей парорастворной смеси в сепаратор над уровнем раствора. Теплообменные трубки в аппарате наиболее целесообразно иметь диаметром 38 мм, что позволит значительно снизить металлоемкость, интенсифицировать работу, а также снизить энергозатраты по сравнению с аппаратами с трубками диаметром 57 мм. Применение трубок диаметром 38 мм приводит также к интенсификации теплообмена на 5 -15 %. Длина трубок по возможности должна быть наибольшей - 6-7 м, что позволит снизить металлоемкость аппарата и расход электроэнергии.

Таким образом, выявлено ранее не известное явление снижения перегрева раствора в трубках продукционного аппарата при упаривании АЩР с концентрацией более 250 г/л Na20ic. Получены формулы для учета снижения перегрева в зависимости от различных факторов и для расчета высоты зоны кипения аппарата. Определены оптимальные режимы кристаллизации соды и условия ее укрупнения.

7 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ КОМПОНЕНТОВ ПРИ ВЫПАРИВАНИИ АЛЮМИНАТНО-ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ ПУТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ИХ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

АЩР имеют сложный многокомпонентный состав. Основные составляющие: каустик и алюминий, с общим содержанием 85 - 90 % и примеси. Наличие нескольких компонентов при меняющемся их взаимном соотношении затрудняет оперативный контроль состава раствора, информацию о котором получают дискретно химическими анализами. Общее представление о составе дают косвенные измерения свойств раствора, например, плотности или температурной депрессии, говорящие лишь об общем солесодержании. При этом о концентрации конкретного компонента можно судить лишь приблизительно.

Важнейший показатель при выпаривании - концентрация каустика. От ее стабильности зависит эффективность и производительность выпарных батарей, а также показатели стадии выщелачивания бокситов - одной из главных при получении глинозема. На существующих батареях контроль состава упаренного раствора химанализами отсутствует. Ведутся лишь периодические замеры его плотности. При этом точно держать требуемую концентрацию

упаренного АЩР не удается: содержание каустика колеблется на 10-12 %, вследствие наличия примесей и твердой фазы. Погрешность определения состава меньше при измерении физико-химической температурной депрессии (ТД), зависящей только от содержания растворенных веществ и не зависящей от твердой фазы. Измерение ТД можпо проводить в автоматическом режиме. Погрешность определения концентрации по ТД -14 %, а по плотности - 20 %.

Сложный состав и агрессивные свойства АЩР препятствуют применению КИП для автоматического контроля их состава. Анализ литературных данных показал, что прямых способов измерения состава АЩР в настоящее время нет. Иногда содержание компонентов в них определяют по косвенным параметрам, например, по электропроводности и плотности. В то же время, при определении состава упаренного АЩР, большую погрешность вносит твердая фаза. Поэтому, наиболее перспективно измерение ТД, равной для упаренного раствора 18-22°С.

Измерение ТД, позволяет судить только об общем солесодержании раствора и лишь примерно о концентрации каустика, по которой ведут выпаривание. Другой важный компонент раствора - алюминий. Его содержание определяется каустическим модулем - отношением концентраций каустика и алюминии. Однако, поступающий на выпаривание и полученный на стадии декомпозиции АЩР, имеет нестабильный состав по алюминию и каустический модуль меняется в широких пределах.

В то же время, анализ сведений из литературы показал, что при известном каустическом модуле АЩР между его ТД и концентрацией каустика имеется прямая связь: по модулю и по ТД можно однозначно определить концентрацию каустика. При этом наличием в растворе примесей допустимо пренебречь. Каустический модуль можно определить химанализом, но это не предусмотрено регламентом производства. Анализу подвергают раствор из нескольких выпарных батарей, что может привести к большим погрешностям.

Для определения концентраций каустика и алюминия в многокомпонентном АЩР, по рекомендации В.П.Тхоржевского, следует применить метод анализа различных физических свойств раствора, который может быть проведен автоматически, при помощи КИП. Концентрации вычисляются решением системы уравнений, объединяющих их и измеряемые параметры. Число параметров для определения состава АЩР обусловлено правилом фаз и равно 4. Это температура раствора, сильно влияющая на изменение свойств, а также плотность, вязкость и электропроводность. Приборы для измерения этих свойств АЩР серийно выпускаются и применяются в производстве. Определение каустического модуля по свойствам упаренного АЩР имеет большую погрешность, из-за наличия в нем твердой фазы. Поэтому, наиболее целесообразно определение модуля исходного АЩР, поступающего на выпаривание со стадии декомпозиции с определенным модулем, не меняющимся при выпаривании.

Для определения состава АЩР требуется иметь зависимости перечисленных свойств от концентрации каустика, модуля и от температуры. В 7 главе приведена методика их получения. Данные о свойствах АЩР имеются в литературе. Однако они получены в основном для

синтетических растворов, состав которых по примесям, существенно отличается от реальных. Эти данные определены при ограниченных условиях, не соответствующих промышленным режимам работы. Поэтому их для получения нужных зависимостей мало. Недостающие данные можно рассчитать графическими методами, применяя принцип непрерывности Н.С.Курнакова: при непрерывном изменении состава и иных факторов равновесной фазы, ее свойства меняются также непрерывно. Использовались также разнообразные методы сравнительных расчетов, принципы подобия и соответствующих состояний. Погрешность подобных графических расчетов, по литературным данным, составляет около 3 %.

Независимая статистическая обработка экспериментальных данных свойств реальных АТТТР различного состава, проведенная для групп с одинаковым каустическим модулем не дает возможности выявить их взаимную корреляционную зависимость. Поэтому, для обнаружения обоюдных и многосторонних связей между зависимостями при различных модулях, необходимы другие методы обработки данных, основанные на теоретических зависимостях между составом АЩР и физико-химическими свойствами, определенным по литературным данным. Однако, т.к. количество данных ограничено и у разных авторов не совпадает, они нуждаются в систематизации и в проведении соответствующих расчетов. Поэтому для определения взаимных корреляционных зависимостей физико-химических свойств от состава раствора необходимо найти способы их систематизации.

В 7 главе изложены принципы построения теоретических зависимостей свойств от состава АЩР, основанные на отборе данных при одинаковых температурах и каустических модулях. По ним строились графики зависимостей отдельных свойств АЩР от концентрации Ка^Ок: на одни наносились зависимости свойства от концентрации при различных температурах, а на другие - при различных модулях. При этом соблюдался принцип непрерывности изменения свойств раствора при непрерывном изменении концентрации каустика, с сохранением постоянства температуры или же модуля, а также принцип сравнительных состояний М.Х.Карапетянца. Так были построены графики зависимостей свойств раствора от температуры при различных каустических модулях и при фиксированных значениях концентрации каустика. Затем строились графики зависимостей свойств от модуля при различных температурах. На этих графиках выделялись области с наиболее реальным диапазоном изменения концентрации каустика и модуля раствора, в которых зависимости аппроксимировались линейными функциями. Ввиду небольших диапазонов, погрешности замены реальных функций линейными - не велики. Далее строились окончательные графики теоретической зависимости конкретного свойства раствора от концентрации при различных каустических модулях, являющиеся основой для дальнейшей обработки экспериментальных данных и дающие представление о том, как меняются свойства реальных АЩР.

В 7 главе также изложена методика обработки результатов измерений и аппроксимации экспериментальных данных физико-химических свойств АЩР различного состава. Реальные

АЩР существенно отличаются по свойствам от синтетических. Для определения их состава необходимо знание свойств реальных растворов с учетом их компонентного состава. Эта задача решается с помощью приближенных закономерностей на основании взаимной корреляционной зависимости свойств растворов с одинаковым содержанием каустика при различных модулях.

С целью обработки экспериментальных данных по свойствам и составу реальных АЩР, они были сгруппированы в отдельные массивы по величине каустического модуля. В массивы включались показатели раствора, отличающиеся от номинальных значений модуля на 0,05. Из полученных групп выбирался массив с наибольшим числом данных. Построение графиков зависимостей для реальных растворов проводилось следующим образом. На поле графика, в координатах: «Концентрация ШгОк - свойство», наносилась линия теоретической зависимости для конкретного каустического модуля. Затем на график наносились точки из наибольшего массива экспериментальных данных для того же номинального значения модуля. Далее через поле экспериментальных точек проводился график зависимости свойства от концентрации, параллельный теоретическому. График для реальных растворов строился так, чтобы он находился в середине поля экспериментальных точек, т.е. чтобы среднее значение квадрата адекватности регрессионной зависимости свойства от концентрации было минимальным. Полученный график принимался за базу при нанесении графиков для других массивов данных при различных номинальных значениях каустического модуля, для чего использовалась взаимная корреляционная зависимость теоретических графиков друг от друга.

Обработанные таким образом экспериментальные данные по ТД позволили получить зависимость ее от состава упаренного раствора. По ней по измеренной ТД при известном каустическом модуле можно найти математическое выражение для определения концентрации ЫагОк в растворе. Например, для АЩР БАЗа указанное выражение имеет следующий вид:

а = 9,091 - Д1 + 9,34 -ак + 77,498, (8)

где а - концентрация №гОк, г/л; ак - каустический модуль; А! - температурная депрессия, °С.

Подобным же образом обрабатываются экспериментальные данные по плотности, вязкости и электропроводности АЩР (с корректировкой по температуре). По данным графикам можно найти выражения для определения каустического модуля (для АЩР БАЗа):

- по электропроводности ак =0,17825-р-0,1045-1 + 16,185 , (9)

- по динамической вязкости и плотности: ак = 8780 -у-0,0871-р+0,256-1+76,65, (10) где п -удельная электропроводность, См/м; р -плотность, кг/м3; р -динамическая вязкость,Па с;

1 - температура раствора, °С.

Приведенные формулы позволяют рассчитать каустический модуль АЩР. При этом, формулу следует выбирать, исходя из минимальной погрешности измерения, на основании выбранных средств измерения. По полученным зависимостям определяется концентрация упаренного АЩР на основании показаний КИП. Для выяснения достоверности полученных результатов, проведена оценка погрешности нахождения рассматриваемых показателей путем

статистической обработки экспериментальных данных методом регрессионного анализа. Уравнение регрессии - наиболее адекватное описание экспериментальных данных, позволяет построить так называемый «коридор ошибок», представляющий собой область доверительного интервала концентрации для полученных зависимостей. Средняя погрешность определения концентрации каустика предлагаемыми зависимостями составила 1,6 %. В интервале концентраций Na2Oic от 290 до 310 г/л, являющимся наиболее вероятным при работе выпарных батарей, максимальная погрешность 2,5 %, что значительно меньше существующих методов.

Таким образом, разработана методика определения состава упариваемого АЩР путем измерения его физико-химических свойств.

8 ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ ВЫПАРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

В 8 главе рассмотрены результаты работы предлагаемых аппаратов с точки зрения эффективности и надежности действия и проведено сравнение с действующим оборудованием.

Испытания опытных установок проводились циклами по 3-5 суток непрерывной работы при исключении промывок, тогда как действующие выпарные батареи способны работать без промывки только 20 часов, вследствие снижения их производительности. Опытные установки на протяжении каждого цикла испытаний действовали с сохранением высоких показателей работы и без снижения КТП выпарных аппаратов, что говорит об их возможности работать без промывок и далее.

Сопоставление КТП опытных и существующих выпарных аппаратов показало, что у предлагаемых они в 1,5-4 раза больше, чем у существующих. При этом опытный АПП, за счет оптимизации режима, под вакуумом работал в 1,2-1,8 раза лучше, чем аналогичные аппараты УАЗа в таких же условиях. Сравнение КТП продукционных корпусов: опытных АПЦ с существующими аппаратами различных конструкций показало, что предлагаемые работают в 2-4 раза лучше. Причем существующие аппараты с естественной циркуляцией и с кипением в трубках способны работать не более 20 часов, а с вынесенной зоной кипения - 50 часов, вследствие падения их коэффициента теплопередачи в 1,5-2,5 раза. Работа существующих продукционных корпусов осложняется выделением и забивкой содой теплообменных трубок. Испытанные АПЦ работали в течение нескольких суток без зарастания трубок и с постоянными КТП. То есть, в случае оснащения выпарных батарей предлагаемыми аппаратами, создается возможность для значительного увеличения их производительности.

Оценка эффективности действия предлагаемых выпарных аппаратов на различных стадиях концентрирования АЩР показала следующее. На предварительной стадии АПП под вакуумом имел КТП 2500-3000 Вт^м2 К), что в 2 раза лучше, чем используемые в таких же условиях аппараты с восходящей пленкой БАЗа и в 1,2-1,8 раза лучше, чем АПП УАЗа.

На промежуточной стадии АОЦ показал эффективную работу, СЦ достигала 1,5 м/с, а КТП - 3500 Вт^м2 К). Перегрев в трубках был 5-8 °С, а ВЗК - 4-8 м, то соизмеримо с длиной

трубок аппарата. В таких условиях применение АОЦ наиболее целесообразно. Для интенсификации и стабилизации работы необходимо подогревать питающий аппарат раствор. КТП данного аппарата более чем в 1,5 раза превышает КТО первых корпусов выпарных батарей БАЗа - аппаратов с восходящей пленкой, работающих в аналогичных условиях.

При заключительном концентрировании АТТЦ работал стабильно и высокоэффективно и имел высокие КТП - более 3500 ВтАм2 К), что в 3-4 раза выше, чем у существующих продукционных корпусов. АПЦ обеспечивал длительную работу при всех режимах испытаний без забивки соды, в том числе и при повышенных концентрациях каустика и твердой фазы в упаренном растворе. Конструкция АПЦ позволяет создать необходимые условия для укрупнения кристаллов соды в 2-3 раза по сравнению с существующими аппаратами. АПЦ отличался полным отсутствием инкрустации и забивки трубок содой.

Испытания пилотной установки показали важную роль, которую играет подогреватель раствора, поступающего в первый корпус, не только для увеличения производительности и снижения расхода пара, но и для стабилизации работы.

Испытания опытных установок показали, что примененные типы выпарных аппаратов вполне работоспособны при упарке АЩР и могут быть использованы при модернизации и реконструкции существующих выпарных батарей, которые будут иметь гораздо лучшие характеристики работы и экономические показатели. За счет этого можно будет поднять их производительность, увеличить Ml Ш, укрупнить соду, снизить себестоимость выпаривания, а также улучшить показатели всего производства глинозема.

Оценка работы выпарных батарей с применением предлагаемых аппаратов и существующих батарей по удельной производительности по выпаренной воды с квадратного метра теплообменной поверхности показала, что предлагаемые аппараты дают возможность поднял, отмеченный показатель в 2-2,5 раза. В случае применения в качестве продукционного корпуса АПЦ можно повысить годовую выработку оборотного раствора батареей в 1,5-2,5 раза (по сравнению с батареями с продукционными аппаратами других типов) как за счет интенсификации теплообмена самого аппарата, так и за счет увеличения коэффициента ее эффективного использования, вследствие возрастания М1111. Тем самым можно будет в значительной степени снизить затраты на получение глинозема.

Таким образом, итог настоящей работы состоит в комплексном исследовании процесса выпаривания алюминатно-щелочных растворов в производстве глинозема способом Байера. При этом выявлены особенности проведения различных стадий концентрирования, выбраны рациональные типы и конструкции выпарных аппаратов для их осуществления. Выбраны оптимальные режимы и условия работы аппаратов, изложены рекомендации по разработке их рациональных конструкций. Предложена методика определения состава алюминатных растворов, позволяющая поддерживать режимы работы аппаратов в заданных пределах, при которых они работают наиболее эффективно.

Выполнение настоящей работы не завершает данное направление исследований. По мнению автора необходимо продолжить исследовательские работы в направлении решения следующих задач: выявление зависимости свойств алюминатных растворов от содержания в них органических веществ; определить влияние гидродинамических условий в выпарном аппарате на кристаллизацию соды из раствора; определить условия снижения накипевыделения при подогреве растворов и границы оптимальных режимов работы подогревателей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1 Определена зависимость коэффициента теплопередачи аппарата с падающей пленкой от плотности орошения при выпаривании алюминатных растворов. Выявлена величина критической плотности орошения, равной 5500 кг/(м ч), до которой повышение последней увеличивает теплопередачу. Определена верхняя граница плотности орошения (8500 кг/(м ч)), превышение которой ведет к снижению интенсивности теплопередачи.

2 Определены оптимальные режимы работы выпарного аппарата с обращенной естественной циркуляцией. Установлены условия и границы устойчивой работы аппарата при сохранении заданного направления движения раствора и исключении переворачивания циркуляции, среди которых одним из основных является подогрев питающего раствора.

3 Выбраны оптимальные режимы эксплуатации продукционного выпарного аппарата с принудительной циркуляцией в условиях выделения соды.

4 Обнаружено ранее не известное явление снижения в 1,5-3 раза перегрева раствора в трубках продукционного аппарата при упаривании алюминатного раствора с концентрацией КагОк более 250 г/л. Получены формулы для расчета величины снижения перегрева в трубках в зависимости от различных факторов.

5 Предложена формула для расчета высоты зоны кипения продукционного аппарата на заключительной стадии выпаривания алюминатных растворов.

6 Определены оптимальные режимы кристаллизации соды и условия ее укрупнения.

7 Разработана методика определения концентраций компонентов в при выпаривании алюминатных растворов путем измерения физико-химических свойств. Концентрация Ыа2Ок определяется по температурной депрессии с учетом каустического модуля раствора, который находится измерением плотности, вязкости, электропроводности и температуры.

8 Разработана методика определения зависимостей физико-химических свойств многокомпонентных алюминатных растворов от концентраций компонентов и температуры. Предложены способы построения взаимных корреляционных зависимостей для нескольких взаимосвязанных массивов данных.

9 Разработана методика обработки результатов измерений и аппроксимации экспериментальных данных.

Основные положения настоящей работы отражены в следующих раб^аэс ^ ^

2005-4

1 Ронкин В.М., Ковзель В.М., Макаров В.В. и др. Испытания пилота-

установки [Текст] // Материалы VI конференции «Алюминий Урала-2001». -Kp¡ 1 А Г) ^Q 2002. -С.189-191.

2 Ронкин В.М., Ковзель В.М., Макаров В.В. и др. Результаты испытаний пилотной выпарной установки для упаривания алюминатных растворов [Текст] // Труды СвердНИИхиммаша. Вып. 8(72). -Екатеринбург, 2001. -С. 111-117.

3 Ронкин В.М., Ковзель В.М., Малышев А.Б. и др. Результаты испытаний опытной выпарной установки для упаривания алюминатных растворов с кристаллизацией соды [Текст] // Материалы VIII конференции «Алюминий Урала-2003». -Краснотурьинск, 2004. -О. 207-210.

4 Ковзель В.М., Ронкин В.М., Швырев Н.П. и др. Повышение эффективности работы оборудования, используемого в производстве глинозема [Текст] // Труды СвердНИИхиммаша. Вып. 10(74). -Екатеринбург, 2003. -С. 266-269.

5 Макаров В.В., Москалев М.П., Ронкин В.М. и др. Измерение концентрации упаренных растворов по физико-химической депрессии [Текст] // Сборник докладов V конференции «Алюминий Урала-2000». -Краснотурьинск, 2000. -С. 170-172.

6 Ронкин В.М., Ковзель В.М., Макаров В.В. и др. Определение концентрации каустической соды в упаренном алюминатном растворе по физико-химической депрессии [Текст] // Сборник докладов VI конференции «Алюминий Урала-2001». -Краснотурьинск, 2001.-С. 132-134.

7 Ронкин В.М., Вайсблат М.Б., Минухин Л.А., Ковзель В.М. Выбор оптимальных режимов работы выпарного аппарата с падающей пленкой при концентрировании алюминатных растворов [Текст] // Сборник докладов IX конференции «Алюминий Урала-2004». -Краснотурьинск, 2004. -С. 65-67.

8 Ронкин В.М., Вайсблат М.Б., Минухин Л.А., Ковзель В.М. Определение условий устойчивой работы выпарного аппарата с обращенной естественной циркуляцией при концентрировании алюминатных растворов [Текст] // Сборник докладов IX конференции «Алюминий Урала-2004». -Краснотурьинск, 2004. -С. 68-71.

9 Ронкин В.М., Вайсблат М.Б., Минухин Л.А., Ковзель В.М. Определение высоты зоны кипения в продукционном выпарном аппарате при концентрировании алюминатных растворов [Текст] // Сборник докладов IX конференции «Алюминий Урала». -Краснотурьинск, 2004. -С. 72-75.

10 Многокорпусная выпарная батарея для концентрирования алюминатных растворов [Текст]: Свидетельство РФ на полезную модель № 20848. МПК7. В 01D 1/26; С 01 F 7/06 / Ронкин В.М., Ковзель В.М., Шабуров В.Ю. и др.; опубл. 23.07.2001, Бюл. № 34 (П ч.).

11 Выпарной аппарат [Текст]: Патент РФ на изобретение № 2227823. МПК7 ВОЮ 1/06 / Ронкин В.М., Ковзель В.М. Вайсблат М.Б. и др.; опубл. 07.05.2002, Бюл. № 12 (1П ч.).

Подписано в печать 20 07 2004 Офсетная печать_

Формат 60 х 84 1/16 Тираж 100

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ-УПИ _ 620002, г.Екатеринбург, ул. Мира 19

Бумага писчая Заказ № 103

1 Введение.

2 Технологические аспекты концентрирования алюминатно-щелочных растворов в производстве глинозема способом Байера, особенности и основные проблемы аппаратурного оформления процесса.

2.1 Технология получения глинозёма.

2.2 Особенности состава алюминатно-щелочных растворов.

2.3 Особенности и основные проблемы аппаратурного оформления процесса выпаривания.

2.3.1 Принципиальные схемы выпарных батарей.

2.3.2 Обзор конструкций выпарного оборудования для концентрирования алюминатно-щелочных растворов.

2.3.3 Выбор аппаратов для различных стадий процесса выпаривания алюминатно-щелочных растворов.

2.3.4 Основные проблемы при выпаривании алюминатно-щелочных растворов. Постановка задач исследований.

3 Описание опытных установок для исследования процесса выпаривания растворов на различных стадиях и методики проведения экспериментов.

3.1 Описание опытных установок.

3.2 Методики проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных.

4 Исследование условий выпаривания, выбор оптимальных режимов работы и рациональных конструкций выпарных аппаратов для предварительного концентрирования растворов.

4.1 Описание конструкции и характеристика опытного выпарного аппарата.

4.2 Исследование условий выпаривания растворов на стадии предварительного концентрирования.

4.3 Выбор оптимальных режимов работы аппаратов для предварительного концентрирования растворов.

4.4 Разработка рациональной конструкции выпарного аппарата для предварительного концентрирования растворов.

5 Исследование условий выпаривания, выбор оптимальных режимов работы и рациональных конструкций выпарных аппаратов для промежуточного концентрирования растворов.

5.1 Описание конструкции и характеристика опытного выпарного аппарата.

5.2 Исследование условий выпаривания растворов на стадии промежуточного концентрирования.

5.3 Определение оптимальных режимов работы аппаратов с обращенной естественной циркуляцией при промежуточном концентрировании растворов.

5.4 Выбор методики расчета аппарата с обращенной естественной циркуляцией и сравнение расчетных данных с экспериментально определенными.

5.5 Определение условий устойчивой работы выпарного аппарата с обращенной естественной циркуляцией при сохранении заданного направления движения раствора.

5.6 Разработка рациональной конструкции выпарного аппарата с обращенной естественной циркуляцией.

6 Исследование условий выпаривания, выбор оптимальных режимов работы и рациональных конструкций выпарных аппаратов для стадии заключительного концентрирования растворов.

6.1 Описание конструкции и характеристика опытных выпарных аппаратов и оборудования для накопления твердой фазы в аппарате.

6.2 Исследование условий выпаривания растворов на заключительной стадии концентрирования.

6.3 Выбор оптимальных режимов работы выпарного аппарата с принудительной циркуляцией на стадии заключительного концентрирования.

6.4 Определение зависимости перегрева раствора в трубках выпарного аппарата с принудительной циркуляцией от различных факторов.

6.5 Определение высоты зоны кипения в выпарном аппарате с принудительной циркуляцией.

6.6 Исследование условий и определение оптимальных режимов кристаллизации соды.

6.7 Анализ и оценка различных способов укрупнения кристаллизации соды.

6.8 Разработка рациональной конструкции выпарного аппарата с принудительной циркуляцией.

7 Разработка методики определения концентраций компонентов при выпаривании алюминатно-щелочных растворов путем измерения их физико-химических свойств.

7.1 Выбор способа определения концентрации упаренного раствора.

7.2 Определение концентрации упаренного раствора по температурной депрессии.

7.3 Выбор способа определения каустического модуля раствора.

7.4 Методика определения зависимостей физико-химических свойств алюминатнощел очного раствора от его состава и температуры.

7.5 Методика обработки результатов измерений и аппроксимации экспериментальных данных.

7.6 Оценка погрешности определения концентрации алюминатно-щелочных растворов методом регрессионного анализа.

7.7 Разработка методики уточнения коэффициентов модели для определения концентраций компонентов в алюминатно-щелочном растворе по данным эталонных измерений.

8. Анализ и оценка результатов работы выпарного оборудования.

8.1 Анализ работы выпарных аппаратов.

8.2 Оценка показателей работы предлагаемых аппаратов в составе выпарных батарей.

8.3 Оценка возможности применения предлагаемых выпарных аппаратов в условиях выделения кристаллической соды.

Производство алюминия развивается быстрыми темпами, как в нашей стране, так и за рубежом. Важнейшие области его применения: машиностроение, автомобилестроение, электротехника, строительство, металлургия. Алюминий один из важнейших стратегических металлов и необходим для авиации, судостроения, производства вооружений. Значительное его количество идет на изготовление предметов домашнего обихода, упаковки и контейнеров [1,2].

Сырьём для получения алюминия является глинозём или окись алюминия (AI2O3), из которой металл получают электролизом. На тонну алюминия расходуется 1,9 тонны глинозёма, получаемого в основном из бокситов гидрощелочным (способ Байера) и пирогидрощелочным (способ спекания) методами [3, 4]. Преобладает способ Байера, обладающий существенными преимуществами: глинозём имеет высокую чистоту и невысокую себестоимость. К тому же запасы бокситов, пригодных для переработки по этому способу, достаточно велики [3].

Производство глинозёма - это сложный технологический комплекс, состоящий из различных переделов и стадий переработки алюминатных руд. Это многотоннажное производство. Мощность современных глинозёмных заводов - от 200 до 1500 тыс. т глинозёма в год; часовые потоки растворов достигают 1000 - 2000 м3 [5,6].

При получении глинозёма стадия выпаривания одна из основных. Выпариванию подвергают алюминатные растворы, полученные после выделения гидроокиси алюминия из алюминатно-щелочных растворов, образующихся при выщелачивании каустической щёлочью бокситов. При выпаривании алюминатных растворов из них удаляют воду, введённую для разбавления при декомпозиции, концентрируют каустическую щёлочь и выделяют кристаллическую карбонатную соду (называемую далее «содой»). Образующуюся твёрдую фазу отделяют от раствора на фильтрах и подают на стадию получения глинозёма методом спекания. Отфильтрованный раствор отводят на узел выщелачивания бокситов [1-3].

Конкретные параметры технологии получения глинозёма определяются составом сырья. Сырьём для производства глинозёма на Уральских заводах (Богословском и Уральском) являются Северо-Уральские бокситы, относящиеся к наиболее трудно вскрываемым [2]. В последнее время для переработки всё более широко используются бокситы Средне-Тиманского месторождения в республике Коми [4]. Переработка таких бокситов высокозатратна по сравнению с зарубежным сырьём [7]. Поэтому, одна из актуальных задач состоит в снижении затрат на производство глинозёма.

На отечественных глинозёмных заводах, перерабатывающих бокситы по способу Байера, основными составляющими в себестоимости глинозёма являются затраты на бокситы (45 - 50%), каустическую щёлочь (10 - 12%), тепловую энергию (12 - 15%) и электроэнергию (8 - 10%). Отсюда следует, что для снижения затрат необходимо внедрять процессы, аппараты и режимы, позволяющие сократить расходы тепла и электроэнергии, а также уменьшить капитальные вложения [5]. Одна из насущных задач - совершенствование оборудования для стадии выпаривания, создание новых теплоиспользующих аппаратов и систем комплексной автоматизации [5]. При этом актуальность вопроса модернизации выпарного оборудования для Уральских заводов усиливается тем, что на стадии выпаривания потребляется от половины до двух третей пара, который необходимо затратить для получения глинозёма.

В глинозёмных производствах как Богословского (БАЗ), так и Уральского (УАЗ) алюминиевых заводов для упаривания алюминатных растворов используются в основном трехи четырёхкорпусные выпарные батареи [8, 9]. В последнее время применяются также пятикорпусные батареи [10]. Эти батареи оснащёны аппаратами с естественной циркуляцией и плёночного типа с восходящей и падающей пленкой. Продукционными корпусами, в которых происходит конечное выпаривание раствора и выделение кристаллической соды, являются выпарные аппараты с естественной циркуляцией. Работоспособность именно этих корпусов определяет основные показатели выпарных батарей: производительность и межпромывочный период работы, от которых зависит их экономичность. Как показывает практика эксплуатации этих батарей, продукционные аппараты имеют ряд существенных недостатков, связанных с кипением раствора в греющих трубках, вследствие чего последние интенсивно зарастают и забиваются содой [11, 12]. В результате производительность, как аппарата, так и всей батареи падает. Поэтому межпромывочный период работы батареи равен 18-20 часам, после чего ее промывают, потребляя пар и электроэнергию, а продукцию - упаренный раствор, не выпуская. Зарастание греющих трубок содой снижает интенсивность теплообмена в них, что еще более снижает производительность батареи. Недостатки применяемых выпарных аппаратов не дают также возможность получить достаточно крупные кристаллы соды, хорошо отделяемые от упаренного раствора. Вместе с тем, вследствие кипения раствора в трубках выпарных аппаратов происходит интенсивный коррозионно-эрозионный износ и выход из строя трубок через 10-20 месяцев работы, после чего их меняют, что требует больших трудозатрат [11,12].

Также мало эффективно работают и остальные корпуса действующих выпарных батарей БАЗа и УАЗа [13] и вспомогательное оборудование в них [14]. Поэтому производительность батарей недостаточна, а затраты на выпаривание велики. Главная причина этого состоит в их малом межпромывочном периоде работы (не более 20 часов), вследствие чего снижаются степень использования батареи и ее производительность, а энергозатраты - увеличиваются.

Первопричиной перечисленных выше недостатков является, по-нашему мнению, несовершенство конструкций применяемых выпарных аппаратов. В них раствор кипит в трубках. Поэтому трубки зарастают накипью содой, выделяется мелкокристаллическая сода.

Кроме того, эксплуатирующиеся в глинозёмных производствах выпарные батареи не располагают надёжными и достоверными средствами автоматического контроля состава перерабатываемых алюминатных растворов, ввиду отсутствия промышленно выпускаемых средств для этого. Поэтому батареи не имеют систем автоматического регулирования состава упаренного раствора, отсутствие оперативного контроля за которым приводит к значительным колебаниям в нем концентрации каустика, что снижает эффективность процесса. Излишнее концентрирование раствора уменьшает производительность батареи, повышает энергозатраты и увеличивает выделение соды из раствора, вызывающее затруднения в работе продукционных корпусов. Недостаточная концентрация раствора по каустику вызывает понижение эффективности выщелачивания бокситов, неполное выведение соды из цикла. В результате этого повышаются затраты на получение глинозема, снижается его качество.

Отмеченные недостатки существующих выпарных батарей приводят к значительному увеличению энергетических и эксплуатационных затрат на упаривание растворов. С учетом морального и физического износа применяемых выпарных аппаратов, для глинозёмных производств и БАЗа и УАЗа, со всей актуальностью возникает потребность в применении нового эффективного оборудования, не имеющего перечисленных выше недостатков.

Ранее, с различной степенью успеха, прилагались усилия по совершенствованию выпарного оборудования глинозёмных производств. Для этого изучались условия выпаривания и отрабатывались конструкции аппаратов для концентрирования алюминатных растворов. Однако эти работы не позволили в полной мере выявить режимы эксплуатации и создать конструкции выпарных аппаратов для эффективного и экономичного ведения процесса выпаривания, способные надежно работать в течение продолжительного периода времени без забивки содой и зарастания алюминатной накипью. Поэтому, задача разработки эффективного и надёжного оборудования, а также определения необходимых для этого условий проведения процесса выпаривания алюминатно-щелочных растворов является по-прежнему актуальной.

Кроме того, в выполненных прежде работах по определению режимов заключительного концентрирования и в предложенных конструкциях выпарных аппаратов, совершенно не учитывались условия кристаллизации соды. Предпринимаемые ранее попытки укрупнить соду и улучшить ее отделение от раствора не принесли реальных плодов и не используются в производстве. В результате выделяющиеся кристаллы имеют малые размеры и с большим трудом отделяются от раствора, что ухудшает показатели всего производства глинозема. По этой причине также назревшей является задача повышения крупности кристаллов соды.

Также насущна задача автоматического определения концентрации упаренного раствора по каустической щелочи, которая является целевым компонентов при выпаривании. Ее решение позволит стабилизировать работу выпарных батарей.

Отсутствие рационального решения перечисленных задач увеличивает затраты на выпаривание алюминатных растворов и себестоимость глинозёма. При этом отмеченные задачи требуют комплексного подхода, т.к. между ними имеется достаточно жесткая взаимосвязь, и изолированное разрешение одних вопросов приведет к проблемам в решении других.

Цель настоящей работы состоит в исследовании процесса выпаривания алюминатных растворов в условиях различных стадий концентрирования на выпарной батарее, определении оптимальных режимов и рациональных конструкций оборудования для интенсификации работы, укрупнения кристаллов соды и, в конечном итоге, снижения затрат на выпаривание. Необходимо исследовать условия и выбрать оптимальные режимы работы выпарных аппаратов для предварительного и последующего промежуточного выпаривания алюминатных растворов в режиме различных корпусов батареи, исследовать условия работы продукционного корпуса, определить высоту зоны кипения в нем и влияние на нее свойств перерабатываемого раствора и параметров режима, исследовать условия работы системы накопления твёрдой фазы в этом аппарате, разработать рациональные конструкции выпарных аппаратов, работающих на различных стадиях концентрирования, разработать методику определения концентраций компонентов при выпаривании алюминатно-щелочных растворов.

Объект исследования - процесс выпаривания алюминатных растворов в технологии получения глинозёма по способу Байера на различных стадиях и его аппаратурное оформление. Предмет исследования - выпарные аппараты с принудительной и обращенной естественной циркуляцией, а также с падающей пленкой раствора, работающие в различных условиях и режимы их работы, а также система контрольно-измерительных приборов для измерения физико-химических свойств перерабатываемых растворов.

Исследования проводились на опытных выпарных установках, работающих на реальных технологических растворах, и на действующем промышленном оборудовании для выпаривания алюминатных растворов на различных заводах. Указанное оборудование исследовалось в различных режимах с целью получения максимальной информации. Полученные результаты составляют основу данной работы. Они определены измерением параметров режимов опытного и промышленного оборудования с расчетом по ним необходимых показателей работы.

В данной работе описаны технологические аспекты выпаривания алюминатно-щелочных растворов при получении глинозёма способом Байера и особенности его аппаратурного оформления, отображено своеобразие технологии производства и особенности состава растворов. Приведено описание опытных установок и методик проведения исследований. В работе содержатся результаты исследования условий и выбранные оптимальные режимы работы выпарных аппаратов для предварительного и промежуточного выпаривания растворов. Приведены результаты исследований условий работы и рекомендации по конструктивному оформлению продукционных выпарных аппаратов с определением высоты зоны кипения в них и выявлением влияния на неё свойств перерабатываемых растворов, а также результаты исследований условий действия системы накопления твердой фазы. Разработана и приведена методика определения концентрации компонентов при выпаривании многокомпонентных алюминатно-щелочных растворов путём измерения их физико-химических свойств.

Испытания оборудования проводились в глиноземных цехах БАЗа и УАЗа при помощи специалистов этих заводов. Опытные аппараты для исследований и системы контроля были разработаны специалистами СвердНИИхиммаша.

9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе представлены результаты комплексных экспериментальных исследований процесса выпаривания алюминатных растворов в производстве глинозема способом Байера. На основании их выбраны оптимальные режимы работы различных аппаратов выпарных батарей, а также предложены рекомендации по разработке рациональных конструкций для них.

Рассмотрены основы технологии получения глинозема способом Байера на Уральских заводах, особенности состава и свойств алюминатных растворов применительно к процессу выпаривания на различных его стадиях. Проанализировано современное состояние вопроса по аппаратурно-технологическому оформлению выпаривания. Рассмотрены схемы применяемых и перспективных выпарных батарей для упаривания алюминатных растворов, их достоинства и недостатки, а также необходимые для их реализации аппараты. Проведен анализ применяемых ранее и в настоящее время конструкций выпарных аппаратов, разобраны их положительные и отрицательные качества. На его основе выбраны наиболее перспективные конструкции выпарных аппаратов для исследования их работы и отработки режимов эффективной эксплуатации. Изложено описание опытных выпарных установок и конструкций аппаратов, а также методик проведения экспериментов и обработки экспериментальных данных.

Исследование условий предварительного концентрирования алюминатных растворов позволило выбрать оптимальные режимы работы выпарных аппаратов с падающей пленкой. Определена зависимость коэффициента теплопередачи выпарных аппаратов с падающей пленкой от плотности орошения. Выявлена величина критической плотности орошения, равной 5500 кг/(м ч), до которой повышение орошения увеличивает теплопередачу. Определена также верхняя граница плотности орошения (8500 кг/(м ч)), превышение которой ведет к снижению интенсивности теплообмена. На основании исследований предложены рекомендации по выбору рациональных конструкций аппаратов с падающей пленкой. Отмеченные рекомендации реализованы в промышленных выпарных аппаратов УАЗа, успешно эксплуатируемых в действующем производстве [80], а также в конструкциях перспективных аппаратов как для новой выпарной батареи БАЗа [65], так и для реконструкции существующих батарей.

На основании исследования промежуточного концентрирования алюминатных растворов выбраны оптимальные режимы работы выпарного аппарата с обращенной естественной циркуляцией, работающего первым корпусом, наиболее подходящего в этих условиях. В наибольшей степени интенсивность теплопередачи данного аппарата зависит от скорости циркуляции, которая, в свою очередь, определяется тепловой нагрузкой аппарата. Значительное влияние на интенсивности работы оказывает температура питающего раствора. Полученные при исследовании данные позволили провести расчеты скорости циркуляции и высоты зоны кипения согласно различных методик и, на основании сравнения полученных результатов с экспериментально определенными, выбрать наиболее точную методику для применения в случае упаривания алюминатных растворов.

По результатам исследования работы аппарата с обращенной циркуляцией определены условия и границы его устойчивой работы при сохранении заданного направления движения раствора и исключении переворачивания циркуляции: поддержание разности температур греющего пара и перегретого раствора не менее 8 °С и перегрева в трубках - не менее 3 °С. Среди этих условий одно из основных - подогрев питающего аппарат раствора. На основании исследований составлены рекомендации по выбору рациональных конструкций выпарных аппаратов с обращенной циркуляцией при промежуточном концентрировании алюминатных растворов. По ним спроектирован выпарной аппарат - первый корпус новой выпарной батареи БАЗа [65], а также первый корпус одной из действующих батарей БАЗа.

По результатам исследования заключительного концентрирования алюминатных растворов при выделении соды выбраны оптимальные режимы работы продукционного выпарного аппарата с принудительной циркуляцией. Было выявлено, что большое влияние на работу аппарата оказывает перегрев в трубках, от которого зависит высота зоны кипения.

Обнаружено ранее не известное явление снижения в 1,5-3 раза перегрева в трубках продукционного выпарного аппарата при упаривании раствора с концентрацией каустика более 250 г/л. Его причина - изменение реологических свойств алюминатных растворов вследствие особенностей их состава, в частности наличия в них органических веществ, резко снижающих поверхностное натяжение. На основании результатов исследований найдены формулы для расчета величины снижения перегрева в трубках в зависимости от различных факторов.

Полученные при исследовании работы продукционного выпарного аппарата данные по высоте зоны кипения были сравнены с этим показателем, рассчитанным согласно различным методикам. Однако сравнение показало их недостаточную точность. Поэтому на основании анализа экспериментальных данных была получена формула для расчета высоты зоны кипения продукционного аппарата при заключительном концентрировании алюминатных растворов.

На основании исследований условий выделения соды на заключительной стадии выпаривания алюминатных растворов определены оптимальные режимы кристаллизации, при которых размеры кристаллов возрастают в 2-2,5 раза. Укрупнение кристаллов соды происходит вследствие наличия в аппарате высокой концентрации твердой фазы благодаря подаче в него содовой пульпы или же в результате накопления кристаллов в его циркуляционном контуре при помощи специальных устройств.

Проведенные исследования позволили выработать рекомендации по выбору рациональных конструкций выпарных аппаратов с принудительной циркуляцией для работы в условиях продукционного корпуса при концентрировании алюминатно-щелочных растворов. На основании этих рекомендаций разработан выпарной аппарат с принудительной циркуляцией для новой выпарной батареи БАЗа [65].

На основании анализа экспериментальных данных работы опытного и промышленного оборудования разработана методика определения концентраций компонентов при выпаривании алюминатных растворов путем измерения их физико-химических свойств. Концентрация целевого компонента в упаренном растворе - ИагОк определяется измерением температурной депрессии, для чего необходимо знать величину каустического модуля раствора, представляющего собой отношение концентраций каустика и алюминия.

Каустический модуль многокомпонентного алюминатного раствора предложено определять измерением плотности, вязкости, электропроводности и температуры. Приборное оснащение предлагаемых измерений было испытано на опытных и промышленных установках и достаточно хорошо себя показало.

С целью нахождения состава разработана методика определения зависимостей физико-химических свойств алюминатных растворов от концентрации компонентов и температуры. Предложены способы нахождения взаимных корреляционных зависимостей для нескольких взаимосвязанных массивов данных. Приведены построенные предлагаемым способом графики теоретических зависимостей температурной депрессии, плотности, вязкости и электропроводности от состава и температуры раствора.

Разработана методика обработки результатов измерений и аппроксимации экспериментальных данных, согласно которой по теоретическим зависимостям физико-химических свойств алюминатных растворов строятся экспериментальные зависимости для реальных растворов. На основании этих зависимостей по замеренным физико-химическим свойствам алюминатных растворов определяются их каустический модуль и концентрация ЫагОк- Оценка погрешности методом статистического регрессионного анализа показала, что средняя относительная погрешность определения концентрации ЫагОк в упаренном алюминатном растворе 1,6-2 %, а каустического модуля 1,3-1,7 %, что вполне допустимо для практических целей. Изложенные методики применены для управления как новой выпарной батареей БАЗа [65], так и одной из действующих на этом заводе батарей. Благодаря предложенным методикам имеется возможность оперативного контроля за концентрацией каустика в упаренном растворе и стабилизации режима работы выпарных батарей, а также последующих технологических переделов в производстве глинозема.

Испытания как пилотной, так и опытной установок продемонстрировали высокую эффективность работы предлагаемого технологического оборудования. Эти установки в период испытаний работали в непрерывном режиме циклами по 3-5 суток без промывок и без снижения производительности, в то время как действующие батареи способны работать без промывок только 20 часов. При работе предполагаемых аппаратов, за счет интенсификации теплопередачи в них, удельная производительность батареи по выпаренной воды (с квадратного метра поверхности теплообмена) в 2-2,5 раза превышала аналогичный показатель действующих батарей.

Исследования процесса выпаривания алюминатных растворов на опытных установках позволили отработать эффективную технологию концентрирования, а также конструкции оборудования. Были исследованы новые для глиноземного производства типы выпарных аппаратов, показавшие хорошую работу, отсутствие отложений соды забивка трубок и имевшие коэффициенты теплопередачи 2700 - 3700 Вт/(м2 К), что в несколько раз больше, чем у существующих выпарных аппаратов, работающих в аналогичных условиях. Предлагаемые аппараты способны допарить алюминатный раствор до более высоких концентраций каустика (330 - 350 г/л), чем существующие, вследствие чего можно в значительно большей степени выделить из цикла соду, а также органические соединения.

Испытания показали надежность и эффективность конструкции примененного продукционного выпарного аппарата с принудительной циркуляцией, имевшего высокую интенсивность работы при постоянстве коэффициентов теплопередачи, а также работоспособность и эффективность системы накопления твердой фазы в выпарном аппарате, включающей гидроциклон и специальные бачки. Благодаря указанной системе, средний размер полученных кристаллов соды составил 420 мкм, тогда как на действующих продукционных аппаратах размер кристаллов равен 150 - 200 мкм.

Результаты настоящей работы позволяют разработать новое высокоэффективное, производительное и экономичное выпарное оборудование, а также реконструировать существующие выпарные аппараты с увеличением их производительности и улучшением характеристик работы. Этим можно поднять производительность выпарных батарей, снизить себестоимость выпаривания, улучшить экономические показатели всего производства глинозема. Разработанные на основе результатов данной работы конструкции выпарных аппаратов применены в составе новой выпарной батареи БАЗа. Их применение дает возможность поднять производительность батареи по сравнению с существующими в 1,5-2 раза. За счет этого, а также за счет снижения эксплуатационных и энергетических затрат, ожидаемый экономический эффект от применения батареи составляет около 45 млн. руб., а срок окупаемости капитальных затрат 1,5-2 года [65].

Основные положения настоящей работы отражены в следующих работах [263-266], а также в [237, 238]. На основании результатов настоящей работы получены: свидетельство на полезную модель «Многокорпусная выпарная батарея для концентрирования алюминатных растворов» [267]; патент РФ на изобретение «Выпарной аппарат» [268]; патент РФ на полезную модель «Выпарной аппарат» [269]; патент РФ на полезную модель «Выпарной аппарат для кристаллизующихся и накипеобразующих растворов» [223].

1. Мазель В.А. Производство глинозема Текст. М.: Металлургия, 1955. —430 с.

2. Лайнер А.И. Производство глинозема Текст. М.: Металлургиздат, 1961.-620 е.; Лайнер А.И., Еремин Н.И. и др. Производство глинозема [Текст] -М.:Металлургия,1978.-344 с.

3. Кузнецов С.И., Деревянкин В.А. Физическая химия производства глинозема по способу Байера Текст. -М.: Металлургиздат, 1964. 352 е.; Кузнецов С.И. Производство глинозема. Вопросы физической химии [Текст] -Свердловск: Металлургиздат, 1956. -116 с.

4. Абрамов В.Я., Николаев И.В., Стельмакова Г.Д. Физико-химические основы комплексной переработки алюминатного сырья Текст. М.: Металлургия, 1985. -288 с.

5. Еремин Н.И., Наумчик А.Н., Казаков В.Г. Процессы и аппараты глиноземного производства Текст. М.: Металлургия, 1980. -360 с.

6. Справочник металлурга по цветным металлам. Производство глинозема Текст. / Аграновский А.А., Берх В.И. Кавина В.А. и др.; Под ред. Баймакова Ю.В. и Конторовича Я.Е. М.: Металлургия, 1970. -320 с.

7. Прокопов И.В. Толлинг и налоги Текст. // Металлы Евразии, 1998, № 1. -С. 60-63.8ТИ-БАЗ-10-01-2000.Технологический регламент получения глинозема на Богословскомалюминиевом заводе Текст. -Краснотурьинск, 2000. -120 с.

8. ТИ 48-0101-01-07-99. Технологическая инструкция по производству глинозема на Уральском алюминиевом заводе Текст. Каменск-Уральский, 1999. -120 с.

9. Смирнов B.C. Перспективы развития глиноземного производства в Уральском регионе: Проблемы реконструкции и модернизации, сырьевая база Текст. // Материалы I конф. «Алюминий Урала-96». -Краснотурьинск, 1997. -С. 29-41.

10. Смирнов B.C., Тихонов Н.Н. и др. Технологические особенности переработки бокситов Среднего Тимана Текст. // Материалы IV конф. «Алюминий Урала-99». -Краснотурьинск, 2000.-С. 136-148.

11. Прокопов И.В. О состоянии алюминиевой промышленности России Текст. // Материалы I конф. «Алюминий Урала-96». -Краснотурьинск, 1997. -С. 15-28.

12. Бенеславский С.И. Минералогия бокситовТекст. -М.: Госгеолтехиздат, 1963. -170 с.

13. Сысоев А.В. Оценка результатов работы и проблемы развития горнометаллургических предприятий Текст. // Материалы IV конф. «Алюминий Урала-99». -Краснотурьинск, 2000. -С. 7-17.

14. Троицкий И.А. Производство глинозема из бокситов Текст. -М.: Металлургия, 1972. —175 е.; Самарянова Л.Б. Технологические расчеты в производстве глинозема [Текст] -М.: Металлургия, 1981.-280 с.

15. Ляпунов А.Н., Ходакова А.Г., Галкина З.Г. Текст. //Цв. металлы, 1964, № 3. -С.48-51.

16. Абрамов В.Я., Еремин Н.И. Выщелачивание алюминатных спеков Текст. -М.: Металлургия, 1976. -207 с.

17. Авербух Я.Д., Потаскуев К.Г., Шарнин А.А. Причины износа кипятильных трубок выпарных батарей в производстве глинозема и пути его уменьшения Текст. // Цв. металлы, 1959, № 10. -С. 58-59.

18. Самойленко В.М., Грачев В.В. и др.Подбор коррозионностойких сталей для выпарных аппаратов глиноземного производства Текст. //Труды УНИХИМ. Вып.55. -Свердловск, 1983. -С. 45-51.

19. Романов Л.Г. Разложение алюминатных растворов Текст.-Алма-Ата, Наука, 1981.-216 с.

20. Broun N. Cole Т. Текст. // Light metalls, 1980, № 1, -P. 42-48.

21. Цимбал Ф.И. Выделение органических примесей из алюминатных растворов УАЗа Текст. -Л., 1946. -19с.

22. Есенова Г.Т., Абулагапова Д.М., Гастанов Е.А. Особенности кристаллизации соды из алюминатных растворов с повышенным содержанием NaCl Текст. -Л., 1989. -9 с. Деп. в ВИНИТИ, № 3554-В89.

23. Lever G. Some aspekcts of the chemistry of bauxite organics Текст. 1 5й1- Int. congress of ICSOBA. Zagreb, V. 13 (1983), № 18, -P. 335-344.

24. Лейтензен М.Ш. К теории процесса обескремнивания Текст. // Легкие металлы, 1936, № ю. -С. 34-40.

25. Шварцман Б.Х., Волкова Н.С. Обескремнивание растворов алюмината натрия Текст. // Материалы Всес. совещ. по химии и технологии глинозема. -Новосибирск: Изд. Сиб. Отд. АН СССР, 1960.-С. 125-138.

26. Цимбал Ф.И. К вопросу поведения соды в алюминатных растворах Текст. // Труды ВАМИ. Вып. 28. -М.: Главалюминий, 1945. -С. 4-7.

27. Крашенинников С.А. Технология кальцинированной соды и очищенного бикарбоната натрия Текст. -М.: Высш. школа, 1985. -287 с.

28. Исследование различных технологических методов уменьшения отложений на греющих поверхностях алюмосиликата, соды и сульфата Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы М.А.Белышев. № ГР У05786. Инв. № 1550. -Екатеринбург, 1974. -71 с.

29. Malito J.T. Equilibrium solubility of sodium sulfate in Bayer liquor Текст. // «Light Metalls., 1984.Proc.Techn.Sess.l 13th Annu.Meet., Los.Ageles,Calif.», Warrendale.Pa,1984.-P.147-163.

30. Процессы и аппараты цветной металлургии Текст. / Набойченко С.С., Агеев А.П. и др.; Под ред. Набойченко С.С. -Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1997. -648 с.

31. Основные процессы и аппараты химической технологии Текст. / Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. и др.; Под ред. Дытнерского Ю.И. -М.: Химия, 1991.-496 с.

32. Таубман Е.И. Выпаривание Текст. -М.: Химия, 1982. -328 с.

33. Bolotov А.А., Turtttsntij V.M. Nagy szodatartalmu aluminatlugolgatok beparlasanak apparativ megoiddasa Текст. // Magy. kem. Lapja, 1980, v.35, № 2. -P.57-60.

34. Davidson M. Advances in thermal evaporation techniques Текст.//Forge, 1970, № 5. -P.10-13.

35. Слесаренко B.H. Дисцилляционные опреснительные установки Текст. -М.: Энергия, 1980. -248 с.

36. Болотов А.А., Фомин Э.С., Картовский Ю.В. и др. Совершенствование упаривания растворов в глиноземном производстве Текст. // Цв. металлы, 1975, № 5.-С. 36-37.; Чернозубов

37. В.Б., Болотов А.А. Текст. // В сб. «Совершенствование технологии и аппаратуры в процессе выпарки растворов глиноземного производства». -М.: Цветметинформ., 1971. -С. 51-56.

38. Попов Н.П. Выпарные аппараты в производстве минеральных удобрений Текст. -Л.: Химия, 1974. -128 с.

39. Удыма П.Г. Аппараты с погружными горелкамиТекст. -М.: Машиностроение, 1973.-271 с.

40. Казаков В.Г., Черниловский Е.А. Прямоточная выпарная установка для концентрирования растворов с обратной растворимостью накипеобразующих компонентов Текст. // Труды ВАМИ. -Л.: ВАМИ, 1982. -С. 56-61.

41. Гельперин Н.И. Выпарные аппараты Текст. -М.: Госхимиздат, 1947. 374 с.

42. Чернобыльский И.И. Выпарные установки Текст. -Киев: Изд. Киев, универс., 1960.-262 с.

43. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии Текст. -М.: Химия, 1971.-784 с.

44. Колач Т.А., Радун Д.В. Выпарные станции Текст. М.; Машгиз, 1963. -400 с. 52PavlikA. Evaporation: evaporateurs a circulation force [Текст]//Inform. Chimie, 1972,109. -P.187-191.

45. Worrall P. Selecting and designing evaporators Текст.// Pract. Aspects Heat Transf. Proc.Fall Leot. Ser. New Jersey Sek AICHE, 1976. -New York, 1978. -P. 42-54.

46. Hillenbrand J.B., Westerring A.W. The synthesis of multiple-effect evaporator systems using minimum utility insights. A cascaded heat representation Текст. // Compat and Chem. Eng., 1988, v. 12, №7. -P.611-624.

47. Смирнов В. С., Тихонов Н. Н. Состояние технического уровня глиноземного производства в СССР и перспективы его развития Текст. // Труды ВАМИ. -Л.: ВАМИ, 1990. -С. 7-16.

48. Кузьмин Н.П. Текст. // В сб. «Совершенствование технологии и аппаратуры в процессе выпарки растворов глиноземного производства». -М.: Цветметинформация, 1971. -С. 3-11.

49. Schlegel М., Szucs F. As aluminatlug szennyesoanyag-tartalmanak cs6kkrntese kristalyosito beparloval Текст. // Banyasz. Es kohasz lapok. -1988, v. 121, № 10. -P. 470-473.

50. Величутина В.П., Старков E.H. Текст. //В сб.«Совершенствование технологии и аппаратуры в процессе выпарки растворов глиноземного производства». -М.: Цветметинформ .,1971 .-С .16-21.

51. Кузьмин Н.П., Сальников А.Н. и др. Текст. // В сб. «Совершенствование технологии и аппаратуры в процессе выпарки растворов глиноземного производства». —М.: Цветметинформ., 1971. -С. 34-36.

52. Zigao L. Evaporation process and scale prevention and technological calculation for hight concentration digesting liquor in a Bayer plant Текст. // Light Metalls, 1992, № 5. -P. 147-163.

53. Ронкин B.M., Ковзель B.M., Бехтев Б.Г. и др. Сравнительный анализ показателей работы выпарных батарей при выпаривании алюминатных растворов в одну или две стадии Текст. // Сб. докл. IV конф. «Алюминий Урала-99». -Краснотурьинск, 1999. -С. 39-43.

54. Ронкин В.М., Борисоник Н.М., Ковзель В.М. и др. Результаты эксплуатации 19 выпарной батареи УАЗа с продукционным корпусом с вынесенной зоной кипения Текст. // Материалы VIII конф. «Алюминий Урала-2003». -Краснотурьинск, 2004. -С. 194-196.

55. Машины и аппараты химических производств Текст. / Чернобыльский И.И., Бондарь А.А., Гаевский Б.А. и др.; Под ред. Чернобыльского И.И. -М.: Машиностроение, 1975. -456 с.

56. Fleuret D. Thermo-concentration Текст. // BIOS, 1980, v. 11, № 3. -P. 15-29.

57. Ронкин B.M., Ковзель В.М., Шабуров В.Ю. и др. Новая выпарная батарея БАЗа. Основные технические решения Текст. // Материалы VII конф. «Алюминий Урала-2002». -Краснотурьинск, 2003. -С. 141-145.; Реконструкция выпарной батареи № 6 БАЗа.

58. Технологический регламент для проектирования Текст. // СвердНИИхиммаш. Рук. работы В.М.Ронкин. Инв. № 0419331. -Екатеринбург, 2003. -234 с.

59. Устич П.Л., Гончаров В.К., Вислякова Л.Ф. Сокращение расхода теплоэнергии на упаривание растворов глиноземного производства Текст.//Цв.металлургия, 1981,№ 23.-С.21-24.

60. Ронкин В.М., Ковзель В.М., Малышев А.Б., и др. Сравнение показателей работы выпарных батарей УАЗа с продукционными корпусами различных конструкций Текст. // Материалы VIII конф. «Алюминий Урала-2003». -Краснотурьинск, 2004. -С. 211-216.

61. Touiton R. Quel tupe d'evaporateur choisir Текст.// Chim. Actual, 1977, № 1590.-P. 13-14.

62. Rossenblad A.E. Modern evaporator technology Текст. // Int. Conf. Recov. Pulp. Chem. -Vancouver, Sept. -22-25,1981. S.l. -P. 249-260.

63. Ларькина И.В., Савченко А.И. и др. Текст. // В сб. «Совершенствование технологии и аппаратуры в процессе выпарки растворов глиноземного производства». —М.: Цветметинформ., 1971.-С. 13-16.

64. Ушатинский Н.А., Голуб С.И., Чернозубов В.Б. Выпарные аппараты с вынесенной зоной парообразования конструкции НИИхиммаша Текст. // Труды НИИхиммаша. Вып. 35. -М.: НИИхиммаш, 1960. -С. 3-18.

65. Болотов А.А., Старков Е.Н. и др. Текст. // В сб. «Совершенствование технологии и аппаратуры в процессе выпарки растворов глиноземного производства». -М.: Цветметинформ, 1971.-С. 48-51.

66. Картовский Ю.В., Болотов А.А., Чернозубов В.Б. и др.Интенсификация теплообмена в вакуумных аппаратах выпарных батарей глиноземного производства Текст. // Цв. металлы, № 3, 1977. -С. 34-37.

67. Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче Текст. -М.; Госэнергоиздат, 1959. -414 с.

68. Murray A.J. Practical and ecjnjmic benefits of falling film evaporation Текст. // Plant. Oper. Progr., 1986, v. 5, № 1. -P. 31-34.

69. Левераш В.И. Экспериментальное исследование теплоотдачи к жидкости в выпарных аппаратах с падающей пленкой применительно к условиям работы дисцилляционных опреснительных установок Текст.: Дис. канд. техн. наук. -М., 1969. -190 с.

70. Воронцов Е.Г., Тананайко Ю.М. Теплообмен в жидких пленках Текст. -Киев: Техника, 1972. -196 с.

71. Пуско-наладочные испытания выпарного аппарата 4/26 и установок охлаждения пара для 26 и 27 выпарных батарей Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы В.М.Ронкин. Инв. № 0419057. -Екатеринбург, 2003. -114 с.

72. Бехтев Б.Г.История глиноземного производства УАЗа Текст. // Цв. металлы, 1999, №8.-С. 15-18.

73. Овсянников В.И., Школьникова Н.М. Реконструкция завода основа улучшения технико-экономических показателей его работы Текст. // Цв. металлы, 1999, № 8. -С. 12-14.

74. Кузьмин Н.П.,Киселев B.C.,Свинин П.А. и др. Текст. //В сб. «Совершенствование технологии и аппаратуры в процессе выпарки растворов глиноземного производства». -М.: Цветметинформ., 1971. -С. 38-43.

75. Вислякова Л.Ф., Свинин П.А., Чернабук Ю.Н. Мощная пятикорпусная выпарная батарея для концентрирования кристаллизующихся растворов Текст. // Цв. металлы, 1986, №10.-С. 43-46.

76. Птухин В.А., Курбатов П.Р., Подберезный В.Л. и др. Новый выпарной аппарат для концентрирования технологических растворов Текст. // Материалы VI конф. «Алюминий Урала-2001». -Краснотурьинск, 2002. -С. 196-202.

77. Зверев С.Б., Жарков О.Г., Подберезный В.Л. и др. Результаты испытаний горизонтально-трубчатого пленочного испарителя на растворах глиноземного производства Текст. // Сб. докл.VIII конф. «Алюминий Урала-2003». -Краснотурьинск, 2003. -С. 84-86.

78. Кичигин М.А.Достенко Г.Н.Теплообменные аппараты и выпарные установки Текст. -M.-JI.: Госэнергоиздат, 1955. 392 с.

79. Чернозубов В.Б., Подберезный В.Л., Соболев Е.А. и др. Дисцилляционные опреснительные установки Текст.// Труды СвердНИИхиммаша. -М.:ЦНИИУЭИ,1993.-С.23-36.

80. Голуб С.И., Токманцев Н.К., Соболев Е.А. Выпарные аппараты и испарители для накипеобразующих и кристаллизующихся растворов Текст. // Труды СвердНИИхиммаша. -М.: ЦНИИУЭИ, 1993. -С. 8-22.

81. Голуб С.И., Чернозубов В.Б., Левераш В.И. 60 лет разработки и создания выпарной техники Текст. // Труды СвердНИИхиммаша. Вып. 10(74). -Екатеринбург, 2003. -С. 257-264.

82. Пуск и промышленные испытания выпарного аппарата «НИИхиммаш-УАЗ» Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы В.Ц.Гонионский. Инв. №256. -Свердловск, 1960.-51 с.

83. Оборудование для выпаривания алюминатных растворов. Проведение испытаний пилотной выпарной установки Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы В.М.Ронкин. Инв. № 19028. -Екатеринбург, 2001.-280 с.

84. Высокопроизводительные выпарные аппараты и станции для алюминиевой промышленности Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы Н.А.Ушатинский, В.Б.Чернозубов. Инв. № 191. -Свердловск, 1957. -139 с.

85. Исследование аппаратурного оформления и методов окончательного концентрирования алюминатного щелока в процессе Байера Текст. Кн. 1 и 2: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы Н.А.Ушатинский, С.И.Голуб. Инв. № 194. -Свердловск, 1950. -335 с.

86. Болотов А.А., Величутина В.П., Картовский Ю.В. и др. Осаждение соды из оборотных растворов после двухстадийной схемы выпаривания Текст. // Труды ВАМИ. Вып. 94. -Л.: ВАМИ, 1976. -С. 28-31.

87. Ронкин В.М., Ковзель В.М., Малышев А.Б. и др. Анализ гранулометрического состава кристаллической соды, выделяющейся из алюминатных растворов УАЗа Текст. // Материалы VIII конф. «Алюминий Урала-2003». -Краснотурьинск, 2004. -С. 202-206.

88. Доможиров В.М., Пошвина Г.А. Текст. //В сб. «Совершенствование технологии и аппаратуры в процессе выпарки растворов глиноземного производства». -М.: Цветметинформ., 1971.-С. 24-30.

89. Усовершенствование выпарных установок глиноземных производств Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы А.А.Болотов. Инв. № 836. -Свердловск, 1971.-177 с.

90. T6m6rdi М., Vojtek A., Nemeth L. Lerakodasgatlas a cukoripari beparloban polimer-segedanyagok adagolasaval Текст. // Cukoripar. -1989, v. 42, № 1. -P. 18-23.

91. Gerson A., Mensoch J., Jones R. Reduction of sodium aluminosilicate scale in Bayer plant heat exchangers Текст. IIJOM: J.Miner., Metals and Mater. Soc. 2000. 52. №11. -P. 32.

92. Dodd R. Temperature efficiency of heat exchangers with one shell pass and even number of tube passes Текст. // Trans. Inst. Chem. Eng., 1982, v. 60, № 6. -P. 364-368.

93. Mehra Davinder K. Selekting evaporators Текст. // Chem. Eng., 1993, № 3. -P. 56-72.

94. Перри Дж. Справочник инженера-химика Текст. Т. 1. -Л.: Химия, 1969. 640 с.

95. Чиняев И.А. Лопастные насосы: Справочник Текст.-Л.: Машиностроение, 1973. -184 е.; Лопастные насосы: Справочник [Текст] / Зимницкий В.А., Каплун А.В. и др.; Под ред. Зимницкого В.А. -Л.: Машиностроение, 1986. 334 с.

96. Перцев Л.П., Ковалев Е.М., Фокин B.C. Трубчатые выпарные аппараты для кристаллизующихся растворов Текст. -М.: Машиностроение, 1982. 136 с.

97. Blaszczyk R., Michalski Н., Niedzwiecki J. Praca wyparki z wyniesiona strefa wrzenia przy podcisnieniu w komorze oparowej Текст. // Zesz. Nauk/ Plodz/ 1976, № 232. -S. 69-76.

98. Левераш В.И., Обухов А.В., Ронкин В.М. и др. Автоматизированные установки для получения каустической соды из электролитических щелоков Текст. //Труды СвердНИИхиммаша. -М.: ЦНИИУЭИ, 1993. -С. 176-183.

99. Stolzel W., Fischer G. Verstellungen zur Steuerung der Ubersattigung in einem Suspension sumlaur-kristallisator Текст. // Freiberg. Forschungsh.A. -1988, № 776. -P. 236-254.

100. Матусевич Л.Н. Кристаллизация из растворов в химической промышленности Текст. М.: Химия, 1968. - 304 с.

101. Бэмфорт А.В. Промышленная кристаллизация Текст. М.: Химия, 1969. - 240 с.

102. Тодес О.М., Себалло В.А., Гольцикер А.Д. Массовая кристаллизация из растворов Текст. -Л.: Химия, 1984. 232 с.

103. Ронкин В.М. Аммонизация кислых растворов и выпаривание аммонизированных пульп в производстве сложных минеральных удобрений Текст.: Аналитический обзор. -Свердловск, 1984. -98 с. Деп. в ВИМИ, № Д06452-1985.

104. Левераш В.И. Применение многокорпусных выпарных установок в производстве нитрофоса Текст. // Хим. пром., 1975, № 8. -С. 612-615,

105. Leverash V.I., Gonionsky V.Ts., Ronkin V.M., Makarov V.V. The crystallization equpment comples for solt extraction in caustic soda production Текст. // Ind. Crist.-87: Proc. 10th Symp., Bechyne, Sept. 21-25. -Praga, 1989. -P. 447-451.

106. Освоение выпарных аппаратов ВВЦ-1 на Ачинском глиноземном заводе Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы В.И.Левераш, В.Н.Чадов. № ГР У02789. Инв. № 1453. -Свердловск, 1973. -125 с.

107. Жужиков В.А. Фильтрование: теория и практика разделения суспензий Текст. -М.: Химия, 1980. 400 е.; Лунев В.Д., Емельянов Ю.А. Фильтрование в химической промышленности [Текст] -Л.: Химия, 1982. - 72 с.

108. Хамский Е.В. Пересыщенные растворы Текст. -Л.: Наука, 1975. 100 е.; Хамский Е.В. Кристаллизация в химической промышленности [Текст] - М.: Химия, 1979.-344 с.

109. Маллин Дж. Кристаллизация Текст. М.: Металлургия, 1965. - 344 с.

110. Выпарной аппарат для кристаллизующихся и накипеобразующих растворов Текст.:

111. A.с. СССР № 719648. МПК7 В 01 D 1/12 / Левераш В.И., Голуб С.И., Гонионский В.Ц. Опубл. 15.03.80.

112. Фокин B.C., Данилов Ю.Б. и др. Усовершенствованные конструкции выпарных аппаратов для солесодержащих растворов Текст.// Труды ВНИИГ. -Л.: ВНИИГ, 1986 С.52-55.

113. Проведение испытаний опытной выпарной установки Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы В.М.Ронкин. Инв. № 0419058. -Екатеринбург, 2003. -250 с.

114. Кристаллизатор Текст.: А.с. СССР № 1457200. МПК7 В 01 D 9/02 / Гонионский

115. B.Ц., Левераш В.И., Ронкин В.М.,. Опубл. 10.06.96.

116. Аппарат для кристаллизации растворов Текст.: Патент РФ № 1777268. МПК7 В 01 D 9/02 / Ронкин В.М., Левераш В.И. Опубл. 10.04.95.

117. Осевые химические насосы Текст.: Каталог ВНИИГидромаша. -М.: ЦИНТИ-ХИМНЕФТЕМАШ, 1985. -16 е.;

118. Krol М., Ebert F. Zur Partikelbewegung in turbulent stromenden, hochonzentrierten Feststoffsuspensionen Текст. // Chem.-Ind.-Techn., 1985, v. 57, № 3. -P. 254-255.

119. Тихомиров В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения Текст. -М.: Химия, 1983. -264 е.; Тарат Э.Я., Мухленов И.П. и др. Пенный режим и пенные аппараты [Текст] -Л.: Химия, 1975. -304 с.

120. Перри Дж. Справочник инженера-химика Текст. Т. 2. -Л.: Химия, 1969. 504 с.

121. Левераш В.И. Выбор конструкций выпарных аппаратов и оптимальных условий выпаривания нитратно-фосфатных пульп Текст. // Хим. пром., 1975, № 1. -С. 49-52.

122. ГОСТ 11987-81. Аппараты выпарные трубчатые стальные Текст.; Выпарные аппараты вертикальные трубчатые общего назначения [Текст] / Каталог УкрНИИхиммаша. -М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1979. -38 с.

123. Самойленко В.М. Разработка способов защиты выпарных аппаратов от коррозии Текст. // Материалы I конф. «Алюминий Урала-96». -Краснотурьинск, 1997. -С. 85-87.

124. Пусконаладочные испытания выпарного аппарата 1/19 в составе выпарной батареи Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы В.М.Ронкин. Инв. № 19057/3. -Екатеринбург, 2003. -81 с.

125. Ронкин В.М., Ковзель В.М., Малышев А.Б. и др. Работа установок охлаждения пара на УАЗе Текст. // Материалы VII конф. «Алюминий Урала 2002».-Краснотурьинск, 2003. -С.139-140.

126. Самойленко В.М., Грачев В.В., Овсянников В.И. и др. Использование коррозиестойких стальных труб в выпарных аппаратах Текст.//Цв. металлургия, 1989, № 1. -С.27-28.

127. Марочник сталей и сплавов Текст. / Зубченко А.С., Колосков М.М. и др.; Под ред. Зубченко А.С. -М.: Машиностроение, 2003. -784 с.

128. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры Текст.: Справочник. -Л.: Машиностроение, 1970. 752 е.; ОСТ 26-02-1015-74. Крепление труб в трубных решетках [Текст].

129. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии Текст. -М.: Химия, 1968. -848 с.

130. Кутателадзе С.С. Теплопередача при конденсации пара Текст. -М.: Машгиз, 1952. -232 е.; Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена [Текст]-Новосибирск:Наука, 1970.-660 с.

131. Strawinski A. Wptyw przegrzania рагу па prce wymiennikow ciepla Текст. //Gosp. paliw. energ.,1975, v. 23, № l. S. 16-17.

132. Бородин B.A., Дитякин Ю.Ф. и др. Распиливание жидкостей Текст. -М.: Машиностроение, 1967. -263 с.

133. Робожев А.В. Редукционно-охладительные установки для тепловых и атомных электростанций Текст. -М.: Энергоатомиздат, 1984. -260 е.; Благов Э.Б., Ивницкий В.Я. Дроссельно- регулирующая арматура ТЭЦ и АЭС [Текст] -М.: Энергоатомиздат, 1990. -340 с.

134. Установка охлаждения пара Текст.: Патент РФ на полезную модель № 31835. МПК7 F 22 G 5/12 / Ронкин В.М., Макаров В.В., Ковзель В.М. и др. Опубл. 27.08.2003.

135. Slota L. Improvement jf evaporator steam ekonomy by heat recovery Текст. // Chem. Eng. (Gr.Brit.), 1975, № 294. -P. 84-90.

136. Нерославская Л.Л. Защита аппаратуры глиноземных заводов от зарастания осадками Текст. -М.: Металлургия, 1978. -168 с.

137. Минухин Л.А. Об оптимальной скорости движения жидкости или газа в теплообменнике Текст. // Водоснабжение и санитарная техника, 1972, № 8. -С. 20-23.

138. Кутателадзе С.С., Ляховский Д.Н., Пермяков В.А. Моделирование теплоэнергетического оборудования Текст.-М.-Л.: Энергия, 1966. -351 с.

139. Кремлевский П.П. Расходомеры Текст. -М.-Л.: Машгиз, 1963. 656 е.; Кремлевский П.П. Измерение расхода многофазных потоков [Текст] -Л.: Машиностроение, 1982. -214 с.

140. Вукалович М.П. Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара Текст. -М.-Л.: Энергия, 1965. -400 с.

141. Осипова В.А. Экспериментальные исследования процессии юплообмена Текст. -М.: Энергия, 1969. -340 е.; Нуждин А.С., Ужанский B.C. Измерения к холодильной технике: Справочное руководство [Текст] -М.: Агропромиздат, 1986. -368 с.

142. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок Текст. -М.: Мир, 1985. -272 е.; Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин [Текст] Л.: Наука, 1974. -108 с.

143. Левераш В.И. Перспективы применения выпарных аппаратов с падающей пленкой в термическом опреснении Текст. // В сб. «Вопросы атомной науки и техники». Сер. «Опреснение соленых вод». Вып. 4. -М.: ЦНИИАТОМИНФОРМ, 1973. -С. 26-30.

144. Warren В., Smit R., Lecont D. Amelioration du fonctionnement des caisses d'evaporation a pluusieurs compartimrnts Текст. // IAA JUILLET/AOUT, 1988. -P. 651-653.

145. Ганчев Б.Г. Охлаждение элементов ядерных реакторов стекающими пленками Текст. -М.: Энергоатомиздат, 1987. -192 е.; Трощенькин Б.А. Циркуляционные и пленочные испарители и водородные реакторы [Текст] -Киев: Наукова думка, 1985. -173 с.

146. Левераш В.И. Экспериментальное исследование теплоотдачи к пленке кипящей жидкости, свободно стекающей по вертикальной поверхности Текст. // Теплоэнергетика, 1969, №3. -С. 86-88 с.

147. Левераш В.И. Влияние температурного напора на интенсивность теплоотдачи к падающей пленке кипящей жидкости Текст. // В сб. «Вопросы атомной науки и техники». Сер. «Опреснение соленых вод». Вып. 1. -М.: ЦНИИАТОМИНФОРМ, 1974. -С. 20-25.

148. Трофимов Л.И. Экспериментальное исследование теплопередачи в выпарном аппарате с падающей пленкой Текст. //Труды СвердНИИхиммаша. № 8(72) -Екатеринбург, 2001.-С. 82-91.

149. Mrowiec М., Poniewicski М. Okreslenie wspolezynnika wnikania cleola przy wrzeniu cieezy w wyparknef cienkowarstewkowwych statyeznych Текст. // Inz.chem.Process, 1985, v.6, № 1. -S.63-79.

150. Opresnik M. Heat transfer and pressure drops in falling film evaporators Текст. // Strojn. vesin, 1989, v. 29, № 6. -P. 7-9.

151. Huhn J. Zur Auslegung von Failfilmapparaten Текст. // Chem. Techn., 1987, v. 39, № 1. -P. 11-13.

152. Kamei S., Oishi J. Текст. Mem. Fac. Eng. Kyoto Univ., 18,1956, № 1, -P. 1-12.

153. Левич В.Г. Физико-химическая термодинамика Текст. -М.: Физматгиз, 1959. -700 с.

154. Каретников Ю.П. Исследование теплоотдачи к пленке кипящей жидкости Текст. // ЖТФ, 1954, t.XXTV, вып. 2. -С. 191-199.

155. Тананайко Ю.М. Теплоотдача при кипении воды в стекающей пленке Текст. // Изв. Киев, политех, инст., т. XVII. -Киев, 1956, -С. 75-82.

156. Opresnik M.Vpliv konstrukcijskih s prostim padom Текст. // Strojn. vestn, 1980, v.30, №1-3.-S. 9-10.

157. Голуб С.И. Исследование уноса и сепарации влаги в выпарных аппаратах-испарителях Текст.: Дис. канд. техн. наук. М., 1969. -207 с.

158. Вайсблат М.Б. Разработка методов гидравлического и теплового расчета и исследование дисцилляционных опреснительных установок Текст.: Дис. канд. техн. наук. -М., 1970. -170 с.

159. Болотов А.А. Расчет скорости циркуляции в выпарных аппаратах с вынесенной зоной кипения на основе исследования движения парожидкостной смеси Текст.: Дис. канд. техн. наук. -Свердловск, 1968. -180 с.

160. Анализ выпарных аппаратов с вынесенным кипением с естественной и принудительной циркуляцией Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы М.Б.Вайсблат. № ГР УЗ7641. Инв. № 2682. Свердловск, 1987. -17 с.

161. Разработка методик, алгоритмов и программ технологического, теплового и гидромеханического расчетов выпарного оборудования Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы М.Б.Вайсблат. № ГР У37641. Инв. № 2535. Свердловск, 1985. -240 с.

162. Ковалев Е.М., Костенко З.Ф. Тепловой расчет выпарных аппаратов с обращенной и смешанной циркуляцией Текст. // Хим. и нефт. машиностр., 1975, № 6. -С. 19-21.

163. Фокин B.C., Аносов Ю.Н., Жукова З.А. Исследование теплообмена в выпарных аппаратах с трубой вскипания при естественной циркуляции Текст. // Труды НИИхиммаша. Вып. 62. -М., 1973, -С. 42-46.

164. Ивинский И.И. Упрощенный метод расчета скорости циркуляции в выпарных аппаратах с вынесенной зоной парообразования конструкции НИИхиммаша Текст. // Труды НИИхиммаша. Вып. 35. -М.: НИИхиммаш, 1960. -С. 19-25.

165. Идельчик И.Э. Справочник по гидравлическим сопротивлениям Текст. -М.: Машиностроение, 1992. -672 с.

166. Мочан С.И. Местные сопротивления при движении двухфазной смеси Текст. // В сб. «Вопросы теплопередачи и гидравлики двухфазных сред». -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. -С. 270-315.

167. Сорокин А.Ф., Янкевич П.К. Исследование циркуляции и теплообмена в выпарных аппаратах с вынесенной зоной кипения Текст. // Известия ВУЗов. Энергетика, 1958, № 3. -С. 64-72.

168. Испытания модельной выпарной установки на электролитической щелочи Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы В.И.Левераш, В.Ц., Гонионский. Отв. исп. В.М.Ронкин. № ГР У86633. Инв. № 2287. Свердловск, 1982. -44 с.

169. Ткаченко С.И. Оценка методов интенсификации работы выпарных аппаратов с вынесенной зоной кипения Текст. // Хим. и нефт. машиностр., 1973, № 1. -С. 19-21.

170. Морошкин М.Я. Выпарные аппараты с естественно-принудительной циркуляцией и их расчет Текст. // Известия ВУЗов. Энергетика, 1988, № 7. -С. 64-69.

171. Hinata S. A method of estimating the distribution of void fraction in th upward bubbly flow Текст. //«Proc. Int. Top. Meet. React. Trerm. Hydraulics, Newport, R.I.,.v.l,Sess 1-12. -Boston, 1985. -P. 1-6.

172. Вайсблат М.Б. Определение оптимальной длины греющих трубок в выпарных аппаратах с естественной циркуляцией и вынесенной зоной кипения Текст. // Хим. и нефт. машиностр., 1978, № 3. -С. 25-26.

173. Вайсблат М.Б. Выпарные аппараты циркуляционного типа. Методика теплового и гидравлического расчета Текст.: Обзор. -Свердловск: СвердНИИхиммаш, 1983. -39 с.

174. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справочное пособие Текст. -М.: Энергоиздат, 1990. -367 с.

175. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача Текст. -М: Энергоиздат, 1981. -416 с.

176. Leverash V.I. Principal aspelts for the design of evaporations crystallizers Текст. // Ind. Crist.-87: Proc. 10th Symp., Bechyne, Sept. 21-25. -Praga, 1989. -P. 365-371.

177. Левин Р.Б. Новый выпарной аппарат Текст. -М.: Металлургиздат, 1957. -200 с.

178. Костенко З.Ф., Ковалев Е.М., Сущенко В.Ф. Выпаривание в аппаратах с принудительной циркуляцией и кипением раствора в трубках Текст. // Хим. и нефт. машиностр., 1985, № 12.-С. 15-17.

179. Киреев В.А. Курс физической химии Текст. -М.: Химия, 1975. 776 с.

180. Яворский В.М., Детлаф А.А. Справочник по физике Текст. -М.:Наука, 1977. 942 с.

181. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем Текст. —М.: Энергия, 1976. 296 с.

182. Федоров Л.Ф., Рассохин Н.Г. Процессы генерации пара на атомных электростанциях Текст. -М.: Энергоатомиздат, 1985.-288 с.

183. Фокин B.C., Малкис Т.И. и др. Методика расчета выпарных установок для солесодержащих растворов Текст. // Труды ВНИИГ. -Л.: ВНИИГ, 1986. С. 48-52.

184. Вайсблат М.Б. Расчет характеристик парожидкостного потока в трубе вскипания выпарных аппаратов с вынесенной зоной кипения Текст. // Труды СвердНИИхиммаша. Вып. 6 (70). -Екатеринбург, 1999. -С. 156-160.

185. Экспериментальные исследования концентрирования электролитической щелочи в выпарном аппарате с принудительной циркуляцией Текст.: Отчет о НИР // СвердНИИхиммаш. Рук. работы В.И.Левераш, В.Ц.Гонионский. №ГРУ28289. Инв. №1878. -Свердловск, 1977.-119с.

186. Лукьяненко В.М., Таранец А.В. Центрифуги: Справочник Текст. -М.: Химия, 1988.-384 с.

187. Идельчик И.Э. Аэрогидродинамика технологических аппаратов Текст. -М.: Машиностроение, 1983. -351 е.; Идельчик И.Э. Некоторые интересные эффекты и парадоксы в аэродинамике и гидравлике [Текст] -М.: Машиностроение, 1982. -96 с.

188. Выпарной аппарат для кристаллизующихся и накипеобразующих растворов Текст.: Патент РФ на полезную модель № 34095. МПК7 B01D1/12 / Ронкин В.М., Борисоник Н.М., Ковзель В.М. и др.; опубл. 27.11.2003.

189. Фитерман М.Я., Александров В.В. и др. Автоматизированная система управления агитационным выщелачиванием алюминатных спеков Текст. // Труды ВАМИ. -Л.: ВАМИ, 1976.-С. 81-89.

190. Беляев И.И. Контроль и автоматизация производства глинозема и алюминия Текст. М.: Металлургия, 1967. - 256 с.

191. Либерман И.Г. Автоматизация и оптимизация вакуум-выпарных установок Текст. -М.: Машиностроение, 1972. -220 с.

192. Шувалов В.В., Огаджанов Г.А., Голубятников В.А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности Текст. -М.: Химия, 1991. —480 с.

193. Автоматизированная система управления «Нефелин-1» Текст. / Александров В.В., Аронзон В.Л. и др. -М.: Металлургия, 1976. -192 с.

194. Нечепас В.А., Магденко В.П. и др. Автоматизированная система контроля растворов глиноземного производства Текст. // Цв. металлургия, 1989, № 4. -С. 53-55.

195. Прохоров В.А. Основы автоматизации контроля и управления качеством продукции химических производств Текст. -М.: Химия, 1990. -367 с.

196. Макаров В.В., Москалев М.П., Ронкин В.М. и др. Измерение концентрации упаренных растворов по физико-химической депрессии Текст. // Сб. докл. V конф. «Алюминий Урала-2000». Краснотурьинск, 2000. -С. 170-172.

197. Ронкин В.М., Ковзель В.М., Макаров В.В. и др. Определение концентрации каустической соды в упаренном алюминатном растворе по физико-химической депрессии Текст. // Сб. докл. VI конф. «Алюминий Урала-2001». -Краснотурьинск, 2001. -С. 132-134.

198. Тхоржевский В.П. Автоматический анализ газов и жидкостей на химических предприятиях Текст. М.: Химия, 1976. - 272 с.

199. Мальцев Н.Е. Новое поколение приборов и средств автоматизации для производства глинозема и алюминия Текст.// Материалы IV конф. «Алюминий Урала-99». -Краснотурьинск, 2000. -С. 214-218.

200. Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей Текст. -Л.:Химия, 1971.-704 е.; Зайцев И.Д., Асеев Г.Г. Физико-химические свойства бинарных и многокомпонентных растворов неорганических веществ: Справочник [Текст] -М.: Химия, 1988.-415 с.

201. Herczynski R., Pienkowska I. Effective viscosity of suspension Текст. // Arch. Mech. stosow, 1975, v. 27, № 1. -P. 201-217.

202. Graham A.L., Stele R,D., Bird R.B. Particle clusters in concentrated suspensions. Prediction of suspensions viscosity Текст. // Ind. And Eng Chem. Fundam, 1984, v. 23, № 4. -P. 420-425.

203. Тищенко И. А. Теория и расчет многокорпусного выпарного аппарата Текст. -М.: ОНТИ, 1938. -112 е.; Стабников В.Н. Определение температуры кипения растворов на основе закона Бабо [Текст] // Химстрой, 1933, № 3. -С. 18-20.

204. Позин М.Е., Зинюк Р.Ю. Физико-химические основы неорганической технологии Текст. -Л.: Химия, 1985. -384 с.

205. Физико-химические методы анализа Текст. / Алесковский В.Б., Бардин В.В. и др.; Под ред. Алесковского В.Б. -Л.: Химия, 1988. -376 с.

206. Хомяков А.П., Трофимов Л.И. Устройство для измерения температурной депрессии растворов Текст. // Труды СвердНИИхиммаша. Вып. 5(69). -Екатеринбург, 1998. -С. 105-111.

207. Викторов М.М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчеты Текст. -М.: Химия, 1977. -360 с.

208. Викторов М.М. Графические расчеты в технологии неорганических веществ Текст. -Л.: Химия, 1972. -464 с.

209. Курнаков Н.С. Введение в физико-химический анализ Текст. -М.-Л.: Изд. АН СССР, 1940. -560 с.

210. Карапетянц М.Х. Методы сравнительного расчета физико-химических свойств. -М.: Наука, 1965. -^05 с.

211. Аносов В.Я., Озерова М.И., Фиалков Ю.Я. Основы физико-химического анализа Текст. -М.: Наука, 1976. -504 с.-195256 Кашкаров О.Д. Графические расчеты солевых систем Текст. -М: Госхимиздат, 1960. -440 с.

212. Романенко В.Н., Орлов А.Г., Никитин Г.В. Книга для начинающего исследователя-химика Текст. Л.: Химия, 1987. - 280 с.

213. Якименко Л.М., Пасманик М.И. Справочник по производству хлора, каустической соды и основных хлорпродуктов Текст. -М.: Химия, 1976. -440 с.

214. Математическая теория планирования эксперимента Текст. / Под ред. Ермакова С.М. -М.: Наука, 1983. -392 е.; Налимов В.В. Теория планирования. -М.: Наука, 1971. -208 с.

215. Лайтинен Г. А. Химический анализ Текст. -М.: Химия, 1966. -656 с.

216. Ахмедов С.Н., Киселев А.И., Медведев В.В. и др. Состояние и тенденции развития мирового производства глинозема Текст. // Цв. металлы, 2002, № 3. -С. 47-527.

217. Ронкин В.М., Ковзель В.М., Макаров В.В. и др. Испытания пилотной выпарной установки Текст. // Материалы VI конф. «Алюминий Урала-2001». -Краснотурьинск, 2002. -С.189-191.

218. Ронкин В.М., Ковзель В.М., Макаров В.В. и др. Результаты испытаний пилотной выпарной установки для упаривания алюминатных растворов Текст. // Труды СвердНИИхиммаша. Вып. 8(72). -Екатеринбург, 2001. -С. 111-117.

219. Ронкин В.М., Ковзель В.М., Малышев А.Б. и др. Результаты испытаний опытной выпарной установки для упаривания алюминатных растворов с кристаллизацией соды Текст. // Материалы VIII конф. «Алюминий Урала-2003». -Краснотурьинск, 2004. -С. 207-210.

220. Ковзель В.М., Ронкин В.М., Швырев Н.П. и др. Повышение эффективности работы оборудования, используемого в производстве глинозема Текст. // Труды СвердНИИхиммаша. Вып. 10(74). -Екатеринбург, 2003. -С. 266-269.

221. Многокорпусная выпарная батарея для концентрирования алюминатных растворов Текст.: Свидетельство РФ на полезную модель № 20848. МПК7 В 01D 1/26; С 01 F 7/06 / Ронкин В.М., Ковзель В.М., Шабуров В.Ю. и др. Опубл. 23.07.2001.

222. Выпарной аппарат Текст.: Патент РФ на изобретение № 2227823. МПК7 B01D 1/06 / Ронкин В.М., Ковзель В.М. Вайсблат М.Б. и др. Опубл. 07.05.2002.

223. Выпарной аппарат Текст.: Патент РФ на полезную модель № 33513. МПК7 B01D 1/06 / Ронкин В.М., Ковзель В.М., Вайсблат М.Б. и др. Опубл. 27.10.2003.

224. A.А.Клатту, А.В.Киселеву, О.В.Паздникову, С.Н.Иванову, К.Ф.Завадскому, Л.Ф.Висляковой, Ю.И.Коровкину, Д.Н.Харченко, Д.А.Лубнину; сотрудникам Уральского алюминиевого завода

225. B.С.Черноскутову, Б.Г.Бехтеву, В.И.Овсянникову, Е.Н.Старкову, Е.В.Пустынных, О.Г.Жаркову, С.А.Токареву, А.А.Нифонтову, В.И.Таскаеву, В.Н.Никитину, Ф.В.Демину, М.В.Зусману, М.А.Пересторониной, М.Л.Шафрай за участие и помощь в проведении61. 05 ь /& 6

226. Федеральное агентство по атомной энергии1. Г <2

227. Открытое акционерное общество «СВЕРДЛОВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКОГО1. МАШИНОСТРОЕНИЯ»1. На правах рукописи

228. Ронкин Владимир Михайлович

229. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫПАРИВАНИЯ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ ГЛИНОЗЕМА СПОСОБОМ БАЙЕРА И РАЗРАБОТКА ОБОРУДОВАНИЯ

230. Специальность 05.17.08 «Процессы и аппараты химической технологии»

231. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук