Προσομοίωση κυκλώματος πλύσης στη μέθοδο Bayer & ισοζύγιο νερού στο Εργοστάσιο του Αλουμινίου της Ελλάδος

Ράπτη, Χρύσα

dc.contributor.author	Ράπτη, Χρύσα
dc.date.accessioned	2022-01-30T08:50:28Z
dc.date.available	2022-01-30T08:50:28Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54469
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22167
dc.rights	Default License
dc.subject	Ισοζύγιο Bayer Αλουμίνιον της Ελλάδος Νερό Πλύση	el
dc.title	Προσομοίωση κυκλώματος πλύσης στη μέθοδο Bayer & ισοζύγιο νερού στο Εργοστάσιο του Αλουμινίου της Ελλάδος	el
dc.contributor.department	ΤΟΜΕΑΣ ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑΣ	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ισοζύγια Νερού	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-21
heal.abstract	Ο βωξίτης αποτελεί σήμερα την οικονομικότερη και επικρατέστερη πηγή για παραγωγή αλουμίνας και αλουμινίου. Εξορύσσεται υπόγεια ή επιφανειακά ενώ ανάλογα με την κρυσταλλική μορφή που απαντάται το αργίλιο, κατηγοριοποιείται σε Γιββσιτικό, Βαιμιτικό, Διασπορικό. Η κύρια μέθοδος εξαγωγής της αλουμίνας είναι η μέθοδος Bayer, της οποίας η εφεύρεση αποδίδεται στον Carl Josef Bayer περί το 1987. Αυτή τη μέθοδο αξιοποιεί και η ΑτΕ. Η μέθοδος Bayer συνίσταται στην υποβολή του βωξίτη σε μια σειρά συνδυασμένων υδρομεταλλουργικών και άλλων διεργασιών και ακολουθεί μια κυκλική πορεία. Ξεκινώντας από το 1ο στάδιο της θραύσης, άλεσης και στη συνέχεια την εκχύλιση του βωξίτη, όπου προκαλείται εκλεκτική διάλυση του ένυδρου οξειδίου του αργιλίου (αλουμίνα) σε αντιδραστήρες με υψηλή πίεση και θερμοκρασία (150-250oC), σχηματίζεται υπέρκορο διάλυμα αργιλικού νατρίου. Τα άλλα συστατικά του βωξίτη παραμένουν αδιάλυτα ή σχηματίζουν αδιάλυτες ενώσεις υπό μορφή κόκκινης ιλύος. Στο 2ο στάδιο, ο αραιός αυτός πολφός που δημιουργείται στην εκχύλιση προχωράει στο στάδιο της καθίζησης, όπου διαχωρίζεται το υπέρκορο διάλυμα από την κόκκινη λάσπη και το πρώτο οδηγείται στις δεξαμενές διάσπασης. Η ποσότητα της ερυθράς ιλύος χωρίζεται σε δύο μέρη και αποστέλλεται σε δύο σειρές εγκαταστάσεων πλύσης (πλυντήρια) που αποτελούνται από 5 πλυντήρια η κάθε μια. Σε αυτές γίνεται πλύση κατά αντιρροή της ιλύος με βιομηχανικό νερό, το οποίο σε κάθε επόμενο πλυντήριο εμπλουτίζεται σε σόδα και ανακυκλώνεται στο στάδιο της αραίωσης που αναφέρθηκε αρχικά. Στη διάσπαση, η διαλελυμένη αλουμίνα που περιέχεται στο αργιλικό νάτριο, με προσθήκη μεγάλης ποσότητας ένυδρης στερεής αλουμίνας (διεγέρτης), ισχυρή ανάδευση και χρόνο παραμονής περίπου 35 ώρες, υδρολύεται δημιουργώντας κρυστάλλους ένυδρης αλουμίνας. Μετά τη διάσπαση, το αιώρημα της ένυδρης αλουμίνας και του υγρού διαλύματος διηθείται σε περιστρεφόμενα δισκόφιλτρα, όπου με την επίδραση κενού το υγρό διαπερνά τους πόρους του φίλτρου και κατευθύνεται στις δεξαμενές διηθήματος και, μέσω των εναλλακτών, καταλήγει στην εξάτμιση. Στις εγκαταστάσεις της εξάτμισης επιτυγχάνεται η συμπύκνωση του αραιού διαλύματος καυστικής σόδας με αφαίρεση ποσότητας νερού για την επαναχρησιμοποίηση του στην προσβολή. Μία μεγάλη ποσότητα αλουμίνας μετά τη διήθηση ανακυκλώνεται, ενώ η υπόλοιπη που αποτελεί την "παραγωγή" πλένεται και μετατρέπεται, με διαπύρωση σε φούρνους, σε ψημένη αλουμίνα, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν πρώτη ύλη για την παραγωγή αλουμινίου. Το ισοζύγιο νερού της ΑτΕ χωρίζεται σε δύο επιμέρους τμήματα, τα εισαγόμενα νερά και τα εξερχόμενα. Τα εισερχόμενα στον κύκλο νερά κατηγοριοποιούνται σε 12 διαφορετικές εισόδους ανάλογα με το τμήμα που χρησιμοποιούνται, ενώ οι απώλειες νερών προκύπτουν από 6 επιμέρους τμήματα του εργοστασίου. Το ισοζύγιο μελετάται ημερησίως για τα τελευταία πέντε χρόνια, ενώ παρουσιάζεται μια συνολική εικόνα των εισερχόμενων και εξερχόμενων ποσοτήτων νερού συναρτήσει της συνολικής παραγωγής αλουμίνας ανά έτος. Στο τμήμα της πύκνωσης- έκπλυσης- καυστικοποίησης, το διάλυμα οξειδίου του αργιλίου που έχει προκύψει από την εκχύλιση (προσβολή) του βωξίτη με καυστικό νάτριο, διαχωρίζεται στο πλούσιο σε αλουμίνα διάλυμα που θα οδηγηθεί στη διάσπαση και στον πολφό (ερυθρά ιλύς) πλούσιο σε περιττά συστατικά και ορισμένη ποσότητα καυστικής σόδας. Η ερυθρά ιλύς είναι σημαντικό να εκπλυθεί για την ανάκτηση του περιεχόμενου καυστικού νατρίου. Αυτό γίνεται με πλύση κατ’ αντιρροή με καθαρό νερό. Η ποσότητα του προστιθέμενου νερού καθορίζει και την ανακτώμενη σόδα. Στο ίδιο τμήμα παρεμβάλλεται και το τμήμα της καυστικοποίησης από όπου, με την προσθήκη ασβέστη, ανακτάται το καυστικό νάτριο που έχει δεσμευτεί από ανθρακικά. Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η επεξήγηση της μεθόδου Bayer, η διαμόρφωση του ισοζυγίου του νερού στον κύκλο της Bayer, όπως εφαρμόζεται στην ΑτΕ, και η πλήρης κατανόηση της λειτουργίας του κυκλώματος πύκνωσης-έκπλυσης-καυστικοποίησης και η επίδραση της ποσότητας του νερού που εισάγεται σε αυτό. Για το σκοπό αυτό, το σύνολο του τμήματος προσομοιώθηκε μέσω του λογισμικού Aspen Plus V10 προκειμένου να μελετηθεί η επίδραση των υδάτων στο κύκλωμα πύκνωσης- έκπλυσης- καυστικοποίησης. Ακόμη έγινε και η μαθηματική περιγραφή των διεργασιών του κυκλώματος, της πύκνωσης, της ανάμιξης, του διαχωρισμού, της έκπλυσης και της καυστικοποίησης.	el
heal.advisorName	ΠΑΣΠΑΛΙΑΡΗΣ, ΙΩΑΝΝΗΣ
heal.committeeMemberName	ΠΑΣΠΑΛΙΑΡΗΣ, ΙΩΑΝΝΗΣ
heal.committeeMemberName	ΤΑΞΙΑΡΧΟΥ, ΜΑΡΙΑ
heal.committeeMemberName	ΠΑΝΙΑΣ, ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ
heal.academicPublisher	Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	100
heal.fullTextAvailability	false