43520

Технология производства хлористого калия методом растворения-кристаллизации

Курсовая

Химия и фармакология

Осветление горячего насыщенного щелока от глинистых и солевых частиц. Охлаждение осветленного насыщенного щелока за счет самоиспарения под вакуумом и кристаллизация хлористого калия. Сгущение хлоркалиевой пульпы с целью отделения основной массы маточного щелока от кристаллов хлористого калия. Нагрев растворяющего щелока.

Русский

2013-11-05

426 KB

57 чел.

1. Введение.

 Технология производства хлористого калия методом растворения – кристаллизации включает следующие основные операции:

  1.  Растворение сильвинитовой руды горячим растворяющим щелоком.
  2.  Фильтрация галитовых отходов с последующей промывкой их водой с целью снижения потерь хлористого калия.
  3.  Осветление горячего насыщенного щелока от глинистых и солевых частиц.
  4.  Охлаждение осветленного насыщенного щелока за счет самоиспарения под вакуумом и кристаллизация хлористого калия.
  5.  Сгущение хлоркалиевой пульпы с целью отделения основной массы маточного щелока от кристаллов хлористого калия.
  6.  Обезвоживания сгущенной хлоркалиевой пульпы на центрифугах, ленточном вакуум-фильтре и промывка осадка водой.
  7.  Нагрев растворяющего щелока.
  8.  Сушка влажного хлористого калия
  9.  Приготовление реагентов

10.Обработка продукта против слеживаемости реагентами – специальный процесс.

Для проведения процессов полного и частичного растворения используют аппараты различной конструкции. При этом они должны по возможности удовлетворять следующим основным требованиям:

  •  обеспечить высокую степень извлечения целевых компонентов;
  •  обеспечить максимально высокую концентрацию получаемого раствора;
  •  обладать высокой удельной производительностью;
  •  характеризоваться низкими удельными затратами энергии.

По принципу действия все аппараты - растворители можно разделить на аппараты периодического, полунепрерывного и непрерывного действия.

Для проведения непрерывного растворения твёрдых веществ часто используют различные шнековые растворители. Эти аппараты могут работать в прямоточном и противоточном режимах.

Шнековые растворители отличаются большой производительностью. Однако они представляют из себя весьма громозкие сооружения, обладают большой металлоёмкостью и требуют мощного привода.


2. Описание процесса растворение сильвинитовой руды.

В процессе растворения сильвинита горячим растворяющим щелоком необходимо получить раствор с высокой степенью насыщения по КСI при одновременном максимальном выщелачивания КСI из сильвинита.  

Эффективность выщелачивания KCI из сильвинита зависит, в основном, от соотношения руда:щелок, температуры растворяющего щелока и крупности помола сильвинита. С целью уменьшения потерь хлорида калия с галитовым отвалом массовая доля частиц класса крупности более 5 мм не должна превышать 12 % . Однако, во избежание образования большого количества солевого шлама в процессе растворения руды, не допустимо ее переизмельчение: массовая доля частиц класса крупности менее 1 мм не должна превышать 50 % .

Молотый сильвинит ленточными конвейерами поз.301, 302 подается в расходные бункера № 3 и 4 отделения растворения Главного производственного участка фабрики. Из бункеров руда поступает на ленточные конвейеры поз.313-316 и подается в первый шнековый растворитель поз.351-1.

На наклонных ленточных конвейерах поз.314-315 установлены весы, показывающие расход руды на растворение.

Одновременно с рудой в первый растворитель самотеком поступает слив второго растворителя - средний щелок. С целью уменьшения шламообразования растворители работают по принципу прямотока.

Полученный в первом растворителе горячий насыщенный щелок самотеком поступает в пульподелитель поз.361 и далее в отстойники типа “Брандес” для отделения солевого шлама.

Руда обезвоживающим элеватором из первого рстворителя транспортируется на дорастворение во второй шнековый растворитель поз.351-2; сюда же из распределительной емкости поз.362 самотеком поступает горячий растворяющий щелок.

Возможна подача части растворяющего щелока из поз.362 в первый растворитель: распределение растворяющего щелока между растворителями производится в зависимости от его температуры и содержания KCI в среднем и в растворяющем щелоках.   

Регулирование расхода руды на растворение осуществляется в зависимости от показаний калиметра, фиксирующего массовую долю КСI в среднем щелоке и от плотности среднего щелока.

Расход растворяющего щелока устанавливается в зависимости от расхода руды.

Регулирование температуры в растворителях осуществляется за счет перераспределения растворяющего щелока между первым и вторым растворителями и регулирования температуры растворяющего щелока, что обеспечивается соответствующим расходом пара на группы теплообменников поз.452, в которых осуществляется подогрев растворяющего щелока.

Для обеспечения заданной температуры в растворители предусмотрена подача острого пара.

Контроль эффективности процесса растворения осуществляют на основании показаний калиметра, фиксирующего массовую долю КСI в насыщенном щелоке и по плотности насыщенного щелока.

Галитовый отвал из растворителя поз.352-2 обезвоживающим элеватором подается в шнековую мешалку поз.352 с целью рекуперации тепла, для чего в шнековую мешалку подается часть холодного маточного раствора с помощью насоса поз.4.3-2G01(03) с РВКУ (частично - через ленточные вакуум-фильтры, где маточный раствор используется для смыва поддонов), фильтрат со стадии фильтрации галитового отвала и раствор после регенерации фильтроткани. Слив шнековой мешалки поступает во второй растворитель.

Галитовый отвал из мешалки поз.352 выгружается обезвоживающим элеватором и через распределительные устройства поз.427 и 430 распределяется по ленточным вакуум-фильтрам поз.402.

Для аварийного опорожнения растворителей и шнековой мешалки в отделении растворения установлена аварийная емкость поз.364, выполненная в виде шнекового растворителя, из которого суспензия насосами поз.375 может быть направлена в отстойник поз.743.  


3. Материальные и энергетические баланс
ы

Расчет производственной мощности и объема производства

На основании теоретического анализа производится расчет материального и теплового баланса ХОФ.

Производственная мощность определяется по формуле:

,

ПМ - производственная мощность;

Тэф - эффективный фонд рабочего времени;

n - количество оборудования (n = 1);

q - производительность оборудования. Эффективный фонд времени работы оборудования при непрерывном производстве:

,

Где Ткал- календарный фонд времени (365 дней · 24 часа = 8760 часов);

Тппр - время планово-предупредительных ремонтов;

Тнто - время неизбежных технологических остановок.

Производительность обогатительной фабрики БКПРУ-1 определяется производительностью вакуум-кристаллизационной установки. Мощность производства по проекту составляет 416000 тонн минеральных удобрений (100 % К2О) в год. В переводе на хлорид калия получим 700000 тонн в год КСl. /8/  

Время ППP рассчитывается по ремонтным нормативам на капитальный и текущий ремонты, которые состоят из времени межремонтного пробега и времени нахождения оборудования в ремонте. Среднее время ППP за год составляет: Тппр = 228 ч.

Продолжительность неизбежных технологических остановок составляет 355 часов в год. Таким образом, эффективный фонд времени работы оборудования составит:

Тэф = 8760 – 228 - 355 = 8177 ч

Найдем часовую производительность фабрики:

т/ч хлорида калия

Определяем количество сильвинита, поступающего на растворение, для этого находим расходный коэффициент по руде, приняв расчетный коэффициент товарного извлечения KCl из руды 85 %.

тонн на 1 тонну KCl

Где: 98,4 – содержание КСl в готовом продукте, %;

27 – содержание КСl в руде, %.

Для получения 85,6 т/ч хлористого калия на растворение потребуется подать сильвинита: 85,6 · 4,2875 = 367 т/ч.

  •  Степень извлечения KCl из руды в жидкую фазу - 97 %.
  •  Степень перехода из руды в глинистый шлам: Н.О. - 70 %; CaSО4-20 %
  •  Массовая доля NaCl в твердой фазе глинистого шлама - 10 %.
  •  Массовое отношение Ж:Т в выгружаемом глинистом шламе - 3,0.
  •  Массовая доля KCl в жидких фазах: отвала - 10,0 %; шлама - 20,0 %.
  •  Влажность отвала - 6 %.
  •  Влажность концентрата перед сушкой - 6,5 %.
  •  Влажность концентрата после сушки - 0,5 %.
  •  Температура осветленного раствора перед ВКУ - 90 °С.
  •  Температура маточного раствора после ВКУ - 26 °С.
  •  Механические потери KCl - 5,0 %. /6/

Материальный баланс отделения растворения

Состав руды, поступающей на переработку

Таблица .

Компонент

%

т/т Н2О

т/ч

KCl

27,00

0,3830

99,09

NaCl

68,75

0,0355

252,31

MgCl2

0,15

-

0,55

CaSO4

1,80

-

6,61

н.о.

2,30

-

8,44

Н2О

0,00

1,0000

0,00

Всего:

100,00

1,4185

367,00

Состав растворяющего щелока

Таблица .

Компонент

%

т/т Н2О

KCl

10,78

0,1574

NaCl

19,12

0,2793

MgCl2

1,15

0,0168

CaSO4

0,47

0,0069

Н2О

68,48

1,0000

Всего:

100,00

1,4604

Состав насыщенного щелока

Таблица .

Компонент

%

т/т Н2О

KCl

19,83

0,3177

NaCl

16,7

0,2676

MgCl2

0,56

0,0090

CaSO4

0,5

0,0080

Н2О

62,41

1,0000

Всего:

100,00

1,6023

Расчеты материального баланса:

Степень выщелачивания KCl из сильвинита  примем равной 97% (или 0,97).

Определим количество KCl, перешедшего в раствор на 1000 т/ч воды:

99,09 ∙ 0,97 = 96,12 т/ч

не растворится 99,09 – 96,12 = 2,97 т/ч

На 1 т воды в раствор перейдет   KCl:

0,3182 – 0,1574 = 0,1608 т,

где 0,3182 – содержание KCl в насыщенном щелоке, 0,1574 – в растворяющем.

Рассчитаем количество воды, необходимое для растворения 96,12 т/ч KCl, исходя из того, что в 1 т воды растворяется  0,1608 т KCl:

, отсюда х = 597,68 т/ч воды

или раствора 597,68 · 1,4606 = 872,85 (т/ч).

Состав этого раствора по компонентам

Таблица .

Компонент

%

т/т Н2О

т/ч

KCl

10,78

0,1574

94,09

NaCl

19,12

0,2793

166,89

MgCl2

1,15

0,0168

10,04

CaSO4

0,47

0,0069

4,10

Н2О

68,48

1,0000

597,73

Всего:

100,00

1,4604

872,85

В насыщенном щелоке после растворения содержится

KCl 96,12+94,09=190,21 т/ч

NaCl (190,21·15,81)/20=150,36 т/ч

MgCl2 0,55+10,04=10,59 т/ч

CaSO4 (190,21·0,39)/20=3,71 т/ч

н.о. 0,00 т/ч

Н2О 597,73+0=597,73 т/ч

Всего: 952,6 т/ч

Из руды перейдет в раствор

KCl 99,09 ·0,97=96,12 т/ч

NaCl 150,36 – 166,89=-16,53 т/ч

MgCl2 10,59 – 10,04=0,55 т/ч

CaSO4 3,71 – 4,10=-0,39 т/ч

Всего: 79,75 т/ч

Из руды перейдет в отвал

KCl 99,09-96,12=2,97 т/ч

NaCl 252,31 - (-16,53)=268,84 т/ч

CaSO4 6,61 - (-0,39)=7,0 т/ч

Н2О 8,44 т/ч

Всего: 287,25 т/ч

По данным Технологического регламента №8 на Березниковской ХОФ вместе с горячим насыщенным щелоком из растворителя увлекается 20 %. твердой фазы. Это солевой и глинистый шламы. Количество твердой фазы: 367,00 · 0,2 = 73,4 т/ч.

В глинистом шламе содержится 70% н.о. и 20% CaSO4 от общего содержания их в руде

CaSO4 = 6,61 ∙0,2=1,32 т/ч

н.о.= 8,44 ∙0,7=5,91 т/ч

Содержание солевого шлама (NaCl) в твердой фазе глинистого шлама принимаем 15% от содержания н.о.

NaCl=5,92 ∙0,15=0,89 т/ч

Состав твердой фазы глинистого шлама

NaCl =0,89 т/ч

CaSO4 =1,32 т/ч

н.о. = 5,91 т/ч

Всего: 8,12 т/ч

В насыщенном щелоке увлекается солевого шлама

73,4 – 8,12 = 65,28 т/ч

Состав солевого шлама принимаем по практическим данным

Компонент

%

Расчет, т/ч

KCl

1,92

(65,28 ∙1,92)/100=1,25

NaCl

89,21

(65,28 ∙89,21)/100=58,24

MgCl2

0,09

(65,28 ∙0,09)/100=0,06

CaSO4

1,87

(65,28 ∙1,87)/100=1,22

Н2О

0,91

(65,28 ∙0,91)/100=0,59

н.о.

6,00

(65,28 ∙6)/100=3,92

Всего:

100,00

65,28

Состав твердой фазы насыщенного щелока выходящего из растворителя

KCl 1,25 т/ч

NaCl 58,24+0,89= 59,13 т/ч

CaSO4 1,32+0,06=1,38 т/ч

MgCl2 0,06 т/ч

н.о. 5,91+0,59=6,5 т/ч

Всего: 68,32 т/ч

На вакуум-фильтр поступает твердой фазы

KCl 2,97 т/ч

NaCl 268,84-0,89=267,95т/ч

CaSO4 7,0-1,32=5,68т/ч

н.о. 8,44-5,91=2,52 т/ч

Всего: 279,14 т/ч

Отвал на вакуум-фильтр поступает с влажностью 10%. Жидкая фаза отвала представляет растворяющий щелок:

1.Содержание раствора во влажном отвале

2.Поступило на вакуум-фильтр отходов

т/ч

В том числе раствора

Компонент

%

Расчет, т/ч

KCl

10,78

(10,78/100) ∙47,74=5,15

NaCl

19,12

(19,12 /100) ∙47,74=9,13

CaSO4

0,47

(0,47/100) ∙47,74=0,55

MgCl2

1,15

(1,15 /100) ∙47,74=32,49

Н2О

68,48

47,74

Всего:

100,00

95,25

Всего на растворение необходимо подать растворяющего щелока

873,85+95,25=968,1 т/ч

Состав растворяющего щелока

КС1 = 94,19+5,15=99,24 т/ч

NaCl = 166,89+9,13=176,02 т/ч

MgCl2 =10,04+32,49=42,73 т/ч

CaSO4 = 4,10+0,55=4,65 т/ч

H2O = 597,73+47,74=645,46 т/ч

Всего: 968,10 т/ч

Сводная таблица материального баланса отделения растворения

Таблица .

 

KCl

NaCl

MgCl2

CaSO4

Н2О

н.о.

Всего

Приход

1. Руда

99,09

252,31

0,55

6,61

0,00

8,44

367,00

2. Растворяющий щелок

99,24

176,02

42,73

4,65

645,46

-

968,10

Итого

198,33

428,33

43,28

11,26

645,46

8,44

1 335,10

Расход

1. Насыщенный щелок

 

 

 

 

 

 

 

жидкая фаза

190,21

150,36

10,59

3,71

597,73

-

952,60

твердая фаза

-

0,89

-

1,32

-

5,91

8,12

2. Отвал

 

 

 

 

 

 

 

жидкая фаза

5,15

9,13

32,69

0,55

47,74

0,00

95,25

твердая фаза

2,97

267,95

0,00

5,68

0,00

2,53

279,14

Итого

198,33

428,33

43,28

11,26

645,46

8,44

1 335,10

Дебаланс

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

Материальный баланс отделения осветления

На осветление поступает горячий насыщенный щелок в количестве 960,71 т/ч, содержащий в т.ч. 8,12 т/ч твердой фазы (глинистого шлама). С осажденным глинистым шламом уходит раствор с отношением фаз Ж:Т = 3. Количество раствора  3 ∙8,12 = 24,34 т/ч. Состав жидкой фазы глинистого шлама соответствует составу насыщенного щелока :

На кристаллизацию поступает щелока 960,71– 24,34 = 928,25 т/ч.

Таблица .

Осветленный щелок

Компонент

%

т/ч

KCl

20,00

185,34

NaCl

15,81

146,51

MgCl2

0,95

10,36

CaSO4

0,39

3,61

Н2О

62,85

582,43

Всего:

100,00

928,25

Сводная таблица материального баланса отделения осветления

Таблица .

 

KCl

NaCl

MgCl2

CaSO4

Н2О

н.о.

Всего

Приход

1. Насыщенный щелок

 

 

 

 

 

 

 

жидкая фаза

190,21

150,36

10,59

3,71

597,73

-

952,60

твердая фаза

-

0,89

-

1,32

-

5,91

8,12

Итого

190,21

151,25

10,59

5,03

597,73

5,91

960,71

Расход

1. Осветленный щелок

185,34

146,51

10,36

3,61

582,43

-

928,25

2. Глинистый шлам

 

 

 

 

 

 

 

жидкая фаза

-

0,89

-

1,32

-

5,91

8,12

твердая фаза

4,87

3,85

0,23

0,09

15,30

-

24,35

Итого

190,21

151,25

10,59

5,03

597,73

5,91

960,71

Дебаланс

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00


4. Тепловой баланс отделения растворения

Целью данного расчета является определение количества пара, которое необходимо подавать на дюзы, для поддержания температуры растворения в пределах 108-1100С.

Уравнение теплового баланса Qприх =  Qрасх

Приход тепла Qприх =  Q1 + Q2 + Q3  

Состав руды, поступающей на переработку

Таблица .

Компонент

%

т/т Н2О

т/ч

KCl

27,00

0,3830

99,09

NaCl

68,75

0,0355

252,31

MgCl2

0,15

-

0,55

CaSO4

1,80

-

6,61

н.о.

2,30

-

8,44

Н2О

0,00

1,0000

0,00

Всего:

100,00

1,4185

367,00

1) Q1 - тепло, поступающее с сильвинитом

Q1 = q1 ∙ c1 ∙ t1, где

q1 - количество сильвинита, т/ч

t1 - температура сильвинита, 0С (110С )

c1 - удельная теплоемкость сильвинита, кДж/(т∙0С)

х16- содержание соответствующих компонентов в руде, %

Таблица .

Уд. теплоемкость простых веществ

Компонент

С, кДж/(т*С)

С, кДж/(т*С)

KCl

0,6908

690,8

NaCl

0,8531

853,1

MgCl2

0,7516

751,6

CaSO4

0,736

736,0

н.о.

0,837

837,0

Н2О

4,1900

4190,0

Всего:

8,0585

8058,5

Тепло, поступающее с сильвинитом

Q1, кДж/ч

С1, кДж/(т*С)

t1, oC

3178802,029

787,416901

11

2) Q2 - тепло, поступающее с растворяющим щелоком

Q2 = q2 ∙ c2 ∙ t2, где

q2 - количество маточного щелока, т

t2 - температура щелока, 0С (1100С по практическим данным)

c2 - удельная теплоемкость щелока, кДж/(т∙0С)

Таблица .

Состав растворяющего щелока

Компонент

%

т/ч

KCl

10,78

94,09

NaCl

19,12

166,89

MgCl2

1,15

10,04

CaSO4

0,47

4,10

Н2О

68,48

597,73

Всего:

100,00

872,85

Тепло, поступающее с растворяющим щелоком

Q2, кДж/ч

С2, кДж/(т*С)

t2, oC

299 465 107,75

3118,99556

110

3) Q3 - тепло, поступающее с паром на дюзы и с конденсатом на элеваторы, кДж

С помощью функции программы MExcel "Поиск решения" находим количество пара, которое необходимо подавать на дюзы, для поддержания заданной температуры растворения.

Таблица .

Целевая ячейка (Значение)

Ячейка

Имя

Исходное значение

Результат

$l$27

Qприх кДж/ч

0,00

341 546 976,21

Изменяемые ячейки

Ячейка

Имя

Исходное значение

Результат

$l$26

Q3 кДж/ч

0,00

38 903 066,43

Расход тепла

1) Q4 - тепло, уходящее с насыщенным щелоком, кДж/ч

с жидкой фазой

Q'4 = q'4 ∙ c'4 ∙ t'4,

где q'4 - количество насыщенного щелока, т/ч

t'4 - температура щелока, 0С (920С)

c'4 - удельная теплоемкость щелока, кДж/(т∙0С)

Таблица .

Компонент

%

т/ч

KCl

20

190,21

NaCl

15,81

150,36

MgCl2

0,95

10,59

CaSO4

0,39

3,71

Н2О

62,85

597,73

Всего:

100,00

952,60

жидкая фаза

Q'4, кДж/ч

С'4, кДж/(т*С)

t'4, oC

255595083,3

2916,46071

92

с твердой фазой (глинистым шламом)

Q''4 = q''4 ∙ c''4 ∙ t''4,

где q''4 - количество насыщенного щелока, т/ч

t''4 - температура щелока, 0С (970С)

c''4 - удельная теплоемкость щелока, кДж/(т∙0С)

Таблица .

Глинистый шлам

Компонент

%

тв.ф.

н.о.

73,52

5,91

NaCl

10,05

0,89

CaSO4

16,43

1,32

Всего:

100

8,12

твердая фаза (глинистый шлам)

Q''4, кДж/ч

С''4, кДж/(т*С)

t''4, oC

647156,1872

822,02375

97

Q4 = Q'4  + Q''4 = 256242239,5 кДж

2) Q5 - тепло, уходящее с отвалом, кДж/ч

Таблица .

Состав галитового отвала, поступающего на вакуум-фильтр

Компонент

%, тв.ф.

%, ж.ф.

KCl

1,17

10,00

NaCl

95,83

17,66

MgCl2

0,00

1,09

CaSO4

2,00

0,47

н.о.

1,00

0,00

Н2О

0,00

70,78

Всего:

100,00

100,00

Расход т/ч

279,14

95,25

с жидкой фазой

Q5'= q5 ' * c5'* t5', где

q5' - количество жидкой фазы галитового отвала, т/ч (из материального баланса)

t5' - температура отвала, 0С (1000С по практическим данным)

c5' - удельная теплоемкость отвала, кДж/(т*0С)

жидкая фаза

Q'5, кДж/ч

С'5, кДж/(т*С)

t'5, oC

30451702,38

3197,0711

100

с твердой фазой

Q5''= q5 '' * c5''* t5'', где

q5' ' - количество глинистого шлама, т/ч (из материального баланса)

t5' ' - температура шлама, 0С (1000С по практическим данным)

c5' ' - удельная теплоемкость шлама, кДж/(т*0С)

твердая фаза

Q''5, кДж/ч

С''5, кДж/(т*С)

t''5, oC

23690269,89

848,69809

100

Q5= Q'5 + Q''5  = 54141972,27 кДж/ч

3) Q10 - тепло, затраченное на растворение сильвинита, кДж

Q6 = q6 ∙ х ∙ n ∙ r,

где q6 - количество руды, поступающей на растворение, 300 т/ч

r - теплота растворения KCl  

x - содержание KCl в сильвините (из материального баланса)

n - степень извлечения KCl из руды (0,97)

Тепло, затраченное на растворение сильвинита

Q3, кДж/ч

rKCl, кДж/т

n

22624090,07

235380

0,97

4) Q7 - потери тепла в окружающую среду, кДж/ч;

принимаем 2,5% от суммы статей прихода тепла.

Сводная таблица теплового баланса отделения растворения

Таблица .

Приход тепла

1. С сильвинитом

Q1

3 178 802,03

2. С маточным щелоком

Q2

299 465 107,75

3. С паром на дюзы и с конденсатом на элеваторы

Q3

38 903 066,43

Итого

Qприх

341 546 976,21

Расход тепла

1. С насыщенным щелоком, в т.ч.

Q4

- с жидкой фазой

Q4'

255 595 083,28

- с твердой фазой

Q4''

647 156,19

2. С отвалом, в т.ч.

Q5

- с жидкой фазой

Q5'

30 451 702,38

 - с твердой фазой

Q5''

23 690 269,89

3. На растворение

Q6

22 624 090,07

4. Потери тепла

Q7

8 538 674,41

Итого

Qрасх

341 546 976,21

Дебаланс

 

0,00

Сводная таблица материального баланса ВКУ

Таблица .

Приход

Расход

Статья

т/ч

Статья

т/ч

Щелок

953,25

Маточный щелок

806,85

KCl

185,65

KCl

100,05

NaCl

146,76

NaCl

146,76

H2O

620,84

H2O

536,38

 

 

Кристаллический KCl

85,60

 

 

Испарившаяся вода

84,46

Итого:

953,25

Итого:

953,25


Технологический расчет оборудования
.

Исходные данные: производительность по руде Qmp=101,94 кг/с (367,00 т/ч); расход щелока Qvщ=0,124 м3/ч (952,6/2,14=445,14 м3/ч) /по данным материального баланса/; время пребывания в одном растворителе = 540 с (9 мин.) Исходные данные растворителя шнекового: частота вращения шнека n- 0,13 с-1 (8 об/мин.); шаг спирали шнека S- 1,2 м.

Расход суспензии Qc при коэффициенте неравномерности 1,1 и средней плотности сильвинитовой руды =2140 кг/м3 вычисляем по формуле:

м3

Коэффициент заполнения шнека рудой  для тяжелых малоабразивных материалов рекомендовано принимать равным 0,25; коэффициент, учитывающий снижение производительности с увеличением угла наклона, С2 для горизонтального шнека равен 1. Насыпная масса сильвинита н=2440 кг/м3. В результате интенсивного перемешивания суспензии  условная насыпная масса сильвинита ну ( кг/м3) будет составлять при содержании твердой фазы в суспензии 1,1101,94=112,134 кг в 1,89 м3 /.

кг/м3

Принимаем среднюю насыпную массу сильвинита равной 800 кг/м3.

Диаметр шнека Dш  вычисляем по формуле:

м

Примем наружный диаметр шнека Dшн –2,35 м, внутренний диаметр Dшв- 1,95 м.

Проверим производительность шнека Gp (кг/с) по руде. Площадь поперечного сечения винтового шнека:

F=0,785(Dшн2-Dшв2)=0,785(2,352-1,952)=1,35 м3

Коэффициент заполнения шнека рудой  примем, учитывая интенсивное перемешивание суспензии горизонтальными лопастями, равным 0,8.

Производительность шнека составит /8/

Gр=FSnC2н=1,351,20,130,81,0800=134,80 кг/с

Таким образом, шнек обеспечивает перемещение загружаемого количества руды.

Скорость передвижения руды в растворителе , учитывая коэффициент сопротивления для тяжелых малоабразивных материалов, равный 2,5, вычисляем по формуле.

м/с

По данным время пребывания руды в растворителе -540с (9 мин.). Длину растворителя L0 вычисляем по формуле:

м

Длина растворителя 33,696 м необходима при высоте растворителя 2 м. При высоте растворителя 4 м длина будет составлять

м

Примем следующие  внутренние размеры растворителя: длина L-25,4 м; ширина по крышке 4,8 м; общая высота до крышки 6,12 м; радиус закругления днища 3,05 м. Полный объем растворителя Vр=1300 м3.

Объем суспензии Vc в растворителе при времени пребывания  540 с

м3

Степень заполнения растворителя суспензией с

находится в допустимых пределах.

Расчет ковша наклонного элеватора. С учетом образования солевого шлама производительность элеватора по сухому веществу принимаем равной расходу сильвинита, т. е. 101,94 кг/с. При влажности солевого отвала 10% расход шлама Qш=101,94/1,2=84,95 кг/с. Насыпная масса влажного отвала н=1700 кг/м3.

Объем ковша Vк элеватора вычисляем по формуле:

м3

где Sк- шаг ковшей, равный 0,8 м; - линейная скорость движения цепи  0,7 м/с; - коэффициент заполнения ковшей, равный 0,75.

Принимаем объем ковша элеватора, равный 80 л.


5. Конструктивный расчет
.

Целью конструктивного расчета аппарата является определение размеров штуцеров. Исходными данными для расчета являются скорости потоков и объемные расходы щелоков.

Диаметр штуцера d1, для подачи маточного раствора от центробежных насосов в растворитель вычисляем по формуле

м

где Q1- объемный расход маточного щелока 0,115 м3/с (872,85/2,1=415,64 м3/ч);

01- скорость потока 1,73 м/с.

Диаметр штуцера d2, для подачи среднего щелока из растворителя в растворитель вычисляем по формуле

м

где 02- скорость потока, равная 0,6 м/с;

Q2- объемный расход среднего щелока, вычисленный по формуле

м3/ч(0,121 м3/с)

где Qm2- массовый расход среднего щелока 912,73 т/ч;

 2- плотность среднего щелока, равная 2,12 т/м3.

Диаметр штуцера d3, для отвода насыщенного щелока из растворителя вычисляем по формуле

м

где 03- скорость потока, равная 0,6 м/с;

Q3- объемный расход насыщенного щелока, вычисленный по формуле

м3/ч ( 0,124 м3/с)

где Qm3- массовый расход насыщенного щелока, равный 952,6 т/ч;

 3- плотность насыщенного щелока, равная 2,14 т/м3.

Примем: диаметр штуцера для подачи маточного раствора d1= 0,29 м; диаметра для подачи среднего щелока d2=0,51 м; диаметр штуцера для отвода насыщенного щелока d3=0,513 м.

6. Гидравлический расчет.

Целью гидравлического расчета является определение мощности на вращение шнековой  мешалки и мощности электродвигателя растворителя.

В лопастном шнеке энергия расходуется, главным образом, на транспортировку материала Nт  и на разрезание его лопастями Nр. Мощность привода на горизонтальное перемещение материала Nт, кВт  в количестве Qp 1,1101,94=112,134 кг/с вычисляем по формуле:

кВт

где f – коэффициент сопротивления, для карналлита равный 2,5.

Расход энергии на перемешивание (резание) карналлита Nр , кВт вычисляем по формуле /8/

кВт

где fр – коэффициент сопротивления резанию, равный для слежавшегося сильвинита 2,6105 н/м2;

b – средняя ширина лопаток, равная 0,3 м;

z – число лопастей, равное 8;

n – число оборотов, равное 0,13 об/с;

D – наружный диаметр шнека, равная 2,35 м;

- угол установки лопаток, равный 45 0 (0,785 рад).

Суммарную мощность N, кВт вычисляем по формуле:

кВт

С учетом потерь на трение в сальниках (с=0,9) и в подшипниках скольжения (п=0,9) мощность на валу шнека N составит:

кВт

Шнек приводится в движение электродвигателем с КПД д=0,9 через редуктор с КПД  р=0,92 и зубчатую передачу с КПД з=0,92.

Коэффициент запаса мощности на пусковой период м равен 1,2. Следовательно, мощность двигателя Nдв вычисляется по формуле:

кВт

Примем к установке электродвигатель типа 4А225М4УЗ мощностью 250 кВт, скорость вращения nдв=125 с-1.

Общее передаточное число i0= nдв:n=25:0,1=250. Примем к установке редуктор типа РК-600, передаточное число Iр=40.

Передаточное число зубчатой передачи:


7. Характеристика вспомогательного оборудования.

Наименование стадии процесса, места измерения параметров или отбора проб

Наименование и позиция контролируе-мого параметра

Способ контроля и управления, частота контроля

Нормы и технические показатели

Режим работы по статистичес-ким методам управления качеством продукции или автомати-зированным системам управления процессом (АСУТП)

Методики и средства контроля

1

2

3

4

5

6

1.1. Бункера руды № 3, 4

Уровень

L-400-1,2,3,4

непрерывно автоматичес-ки (НА)

не более 10 м

0-10 м

Уровнемер акустический фирмы Milltronics DPL “plys”;

погрешность 0,5;

шк.: 0-10 м

1.2. Конвейер подачи руды поз.314, 315

Расход руды

F-302-1

F-302-2

НА

не более

600 т/ч

не более

600 т/ч

Весы конвейерные 1954АВ, кл.т.1; преобразователь ЭП 1324, кл.т.1;

Б.О.Р.С. А06, кл.т.2;

шк.: 0-600 т/ч

1.3. Конвейер подачи руды поз.314

Массовая доля KCI в руде

Q-501-1

ДНА

не менее

30,2 %

(31,7 1,5) %

Концентратомер “Калиметр”, кл.т.1; преобразователь ЭП1324, кл.т.1;

Б.О.Р.С. А06, кл.т.2; шк.: 25-35 %

1.5. Раствори-тель поз.351-2

(слив

поз.351-2 в поз.351-1)  

Массовая доля KCI в среднем щелоке

Q-502

ДНА

не менее

15,0 %

15,0-18,0 %

Концентратомер “Калиметр”, кл.т.1; преобразователь ЭП1324, кл.т.1;

Б.О.Р.С. А06, кл.т.2; шк.: 12-18 %

1.6. Трубопро-вод пара в  растворители поз.351-1,2

Расход  пара

F-306

НА

не более 5 т/ч

0-5 т/ч

Диафрагма

ДКС 0,6-300,

кл.т.0,5;

преобразователь 13ДД11, кл.т.1;

преобразователь ППЭ-2-00, кл.т.1;

шк.:0-16 т/ч

1.7. Трубопро-вод пара в отделение растворения от РОУ-54

Температура пара

Т-109

НА

не более

145 оС

125-

145 оС

Термометр ТСМ,

кл.т.1; преобразо-ватель Ш79, кл.т.0,6;

преобразователь ЭП1324, кл.т.1;

Б.О.Р.С. А06, кл.т.2; шк.:0-200оС

1.8. Раствори-тель поз.351-1 (слив раство-рителя)

Температура насыщенного щелока

Т-107

НА

не менее 96оС

не менее 96оС

Термометр ТСМ,

кл.т.1;

преобразователь Ш79, кл.т.0,6;

преобразователь ЭП1324, кл.т.1;

Б.О.Р.С. А06, кл.т.2; шк.:0-150оС

1.9. Трубопро-вод  раствора от РВКУ из поз.4.3-2F01в

мешалку поз.352

Расход

раствора

F-309

НА

не более

125 м3

не более

125 м3

Расходомер ИР-61, кл.т.1;

Б.О.Р.С. А06, кл.т.2;

преобразователь ЭП1324, кл.т.1;

шк.: 0-125 м3

1.10.Шнековая мешалка поз.352 (слив в поз.351-2)

Температура

щелока

Т-104

НА

не более

75 оС

не более

75 оС

Термометр ТСМ,

кл.т.1;

преобразователь Ш79, кл.т.0,6;

преобразователь ЭП1324, кл.т.1;

Б.О.Р.С. А06, кл.т.2; шк.:0-150оС

1.11.Трубопро-вод рассола (воды) к элеваторам растворителейпоз.351-1,2 и шнековой ме-шалки поз.352

Расход рассола (воды)

F-303

НА

10-30 м3

10-30 м3

Расходомер ИР-61, кл.т.1;

Б.О.Р.С. А06, кл.т.2;

преобразователь ЭП1324, кл.т.1;

шк.: 0-110 м3

 

Список используемой литературы.

  1.  В. Г. Айнштейн «Общий курс процессов и аппаратов химической технологии».
  2.  Ю. И. Дытнерский «Процессы и аппараты химической технологии».
  3.  Регламент БПКРУ-4.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4651. Модернизация спирального гидроциклона СГМ-ТПИ 171.48 KB
  Модернизация спирального гидроциклона СГМ-ТПИ Введение Производительность буровых работ повышается главным образом за счёт технического перевооружения. С развитием буровой техники актуальность вопросов повышения надёжности и долговечности деталей ма...
4652. Технологический расчет автотранспортного предприятия 809.5 KB
  В методических указаниях представлен алгоритм выполнения технологического расчета автотранспортного предприятия, рекомендуемые формы таблиц при оформлении, даны ссылки на источники для получения более подробной информации, представлены справочные да...
4653. Определение кратчайших расстояний между грузообразующими и грузопоглощающими пунктами 2.11 MB
  Определение кратчайших расстояний между грузообразующими и грузопоглощающими пунктами. Определим кратчайшие расстояния между грузообразующими и грузопоглощающими пунктами согласно схеме транспортной сети методом оценки возможных расстояний до пункта...
4654. Эксплуатационные свойства автомобилей 2.01 MB
  Эксплуатационные свойства автомобиля Введение Изучение эксплуатационных свойств направлено на приобретение знаний основных свойств автомобиля и необходимых навыков их оценки применительно к конкретным дорожным условиям. Эффективность работы автомоби...
4655. Работа автотракторных дизелей на газе 2.27 MB
  Введение Наблюдаемый процесс резкого подорожания нефтепродуктов есть не что иное, как давно прогнозируемое исчерпание запасов нефти. Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) более ста лет одерживал победу в конкурентной борьбе с другими источниками меха...
4656. Аудит расчётных операций 53.5 KB
  Аудит расчётных операций Аудит расчётов по счёту №60. При проведении аудита средств в расчетах используются данные: бухгалтерского баланса и приложенные к нему материалы по инвентаризации проверяются договоры, контракты, расчетно-платежные докум...
4658. Программный комплекс Ansys 1.66 MB
  Программный комплекс Ansys Современный комплекс ANSYS– это наиболее распространенная в мире программа конечно-элементного анализа общего назначения. Он не только обладает наиболее широкими функциональными возможностями, но и наиболее прос...
4659. Прокурорский надзор за исполнением законодательства о государственной гражданской и муниципальной службе 547 KB
  В научно-методическом пособии рассмотрены правовые основы государственной гражданской и муниципальной службы, типичные нарушения законодательства в указанной сфере правового регулирования, личность правонарушителя, причины и условия, способствующие ...