Производство калийных удобрений.
Расчет размеров барабанной сушилки

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Химия


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Учреждение образования

Белорусский государственный технологический университет

Кафедра информационных систем и технологий

КУРСОВАЯ РАБОТА

Тема:

Производство калийных удобрений. Расчет размеров барабанной сушилки

Выполнил: Студ.5 курса ХТНМ

Трифанов Н.И.

Проверил: профессор, д.т.н.

Колесников В.Л.

Минск 2012

РЕФЕРАТ

Отчет 22 стр., формул — 9, источников литературы — 9.

производство калийных удобрений, сырье, обогащение руд, флотация, сушка, вращательная печь

В курсовой работе описаны основные методы получения калийных удобрений.

Проведено определение размеров барабанной сушилки в программе Mathcad.

ОГЛАВЛЕНИЕ

  • ВВЕДЕНИЕ
  • 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
    • 1.1 Сырье
    • 1.2 Методы обогащения руды
    • 1.3 Производство хлористого калия на первом рудоуправлении
    • 1.4. Производство хлористого калия на 2-ом Рудоуправлении
    • 1.5 Производство хлористого калия на 3-ем рудоуправлении
    • 1.6 Производство хлористого калия на 4-ом рудоуправлении
    • 1.7 Барабанные сушила
    • 1.8 Расчет размеров барабанной сушилки
  • 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
  • ЗАКЛЮЧЕНИЕ
  • ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Производство минеральных солей удобрений составляют одну из важнейших задач химической промышленности. Это одна из наиболее прибыльных и финансово-устойчивых отраслей не только в химическом комплексе, но и в промышленности в целом. Продукция предприятий конкурентоспособна и пользуется постоянным спросом на внешнем и внутреннем рынках. В наибольших количествах производятся и потребляются соединения натрия, фосфора, калия, азота, алюминия, железа, серы, меди, хлора, фтора и др. Самым крупнотоннажным является производство минеральных удобрений.

Белорусская промышленность производит практически все виды традиционных минеральных удобрений, пользующихся спросом как на внутреннем, так и на внешнем рынках. Значительную долю в производстве удобрений занимают сложные минеральные удобрения (такие, как аммофос, диаммофос, азофоска и т. п.), отличающиеся от одинарных тем, что содержат два или три питательных вещества. Преимущество сложных удобрений заключается в том, что их состав может меняться в зависимости от требований рынка.

К белорусским производителям минеральных удобрений относятся: ОАО «Гомельский химический завод» (фосфорные, сложные и комплексные удобрения), Гродненское производственное объединение «Азот» (азотные удобрения), производственное объединение «Беларуськалий» (калийные удобрения).

Все выпускаемые калийные удобрения являются высококачественным продуктом с содержанием полезного компонента -- хлористого калия -- не менее 95% или, в пересчете на K2O, не менее 60%, с массовой долей воды не более 0,5% и рассыпчатостью 100%. Основу ассортимента удобрений составляют: калий хлористый мелкий непылящий с массовой долей фракций менее 2 мм не менее 90% и пылимостью не более 0,2 г/кг; калий хлористый обеспыленный с массовой долей фракций менее 2 мм не менее 90% и пылимостью не более 0,05 г/кг; калий хлористый гранулированный с массовой долей фракций от 2 мм до 4 мм не менее 87% и пылимостью не более 0,05 г/кг; калий хлористый стандартный обеспыленный с массовой долей фракций от 0,25 мм до 1,7 мм не менее 95% и пылимостью не более 0,05 г/кг.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. 1 Сырье

В качестве калийных удобрений применяют сырые природные вещества (чаще всего сильвинит) и продукты их переработки (хлорид и сульфат калия; 40%-ные калийные соли), а также золу растений.

Калийные соли являются экспортным продуктом и одним из источников валютных поступлений для Беларуси. Разведанные запасы солей составляют 6,9 млрд. т сырых солей (1,2 млрд. т окиси калия).

В настоящие время основной минерально-сырьевой базой калийной промышленности Беларуси является Старобинское месторождение. Детально разведано Петриковское месторождение, а в 1997 г. завершена предварительная разведка Октябрьского. В Припятском прогибе имеется также ряд высокоперспективных участков, на которых сосредоточены значительные запасы и ресурсы калийных солей (Нежинский, Смоловский, Новодубровский, Копаткевичский, Житковичский и др.). Прогнозные запасы его в настоящее время оцениваются в 45 млрд т.

Старобинское месторождение калийных солей -- одно из крупнейших в мире и второе по величине на территории СНГ. Образовалось оно около 300 миллионов лет назад в конце девонского периода геологической истории. На месте нынешнего Полесья находилось мелководное море с обширными лагунами. В результате активных испарений и прогибов дна бассейна вследствие вертикальных колебательных движений формировались отложения солей натрия и калия, чередовавшихся с глинисто-карбонатными слоями.

Богатства Старобинского месторождения представлены сильвинитом (калийная соль), карналлитом (магнезильная соль) и каменной (пищевой) солью.

Калийные соли располагаются внутри пластов каменной соли. Всего на месторождении выявлено несколько десятков калийных горизонтов. Промышленный интерес представляют четыре наиболее выдержанных по площади и по мощности горизонта. Тектоника месторождения обусловила залегание калийных горизонтов на различных глубинах. Промышленные горизонты залегают на глубинах от 400 до 1200 и более метров. Их мощность колеблется от 4 до 20 метров.

Проанализировав сырьевую базу калийной промышленности можно сделать вывод о том, что запасы калийных солей в Беларуси значительны. Однако П О «Беларуськалий» столкнулось с проблемой выработки калийной руды на 1 и 2 РУ. Согласно плану добычи калийной руды предприятие может обеспечить стабильную работу на этих рудоуправлениях лишь на ближайшие 5 лет из-за выработки II-го калийного горизонта и снижения добычи с III-го калийного горизонта.

Итак, основным сырьем для получения калийных удобрений является сильвинит, представляющий собой породу состава mNaCI+nNaCl, которая содержит 14--18% К2O. В качестве примесей сильвиниту сопутствуют в небольших количествах соединения, магния, кальция, карналлит, глинистый и нерастворимый в воде остаток, а также бром, йод, рубидий, медь, цинк и др. Из сильвинита получают и основное калийное удобрение--хлорид калия. Получение хлорида калия из сильвинита осуществляется методами галургии, флотационным или комбинированным

1. 2 Методы обогащения руды

Обогащением руд называется совокупность процессов первичной обработки минерального сырья, цель которого — отделение всех полезных минералов от пустой породы, а при необходимости — взаимное разделение полезных минералов.

В результате обогащения получают один концентрат или несколько и отвальные хвосты.

Метод галургии основан на использовании различной растворимости хлоридов калия и натрия. С повышением температуры растворимость КСl резко возрастает, a NaCI меняется незначительно. При совместном присутствии обеих солей растворимость хлорида натрия с ростом температуры падает, а KCl — сильно возрастает. На этих различиях и построены: галургические операции разделения. Из диаграммы состояния системы КС1--NaCI--H2O видно, что избирательная кристаллизация КС1 возможна из всех растворов, состав отвечает полю H2O -- (10°С) или H2O--(100С),

Если исходный раствор имеет температуру 100С, то первым из этого раствора начинает кристаллизоваться КС1. При понижении температуры до 10 °C состав раствора изменится и часть КС1 кристаллизуется. Когда при последовательных операциях нагревания--охлаждения системы при низкой температуре из этого раствора будет выкристаллизовываться КС1, а при высокой-- уже хлорид натрия.

Поэтому при получении хлорида калия сильвинит при повышенной температуре обрабатывают насыщенным на холоду раствором обеих солей. При этом раствор обогащается КС1, а часть NaCl переходит в осадок и отделяется фильтрованием. Затем раствор охлаждают; при этом из него выделяются кристаллы КС1, которые отделяют от маточного раствора и высушивают. Маточный раствор снова направляют на растворение сильвинита. Получаемый таким способом технический продукт содержит 52--60% K2O.

Метод флотации основан на использовании различной смачиваемости водой минералов сильвина (КС1) и галита (NaCI). Флотацию с применением в качестве флотореагентов октадециламина, карбоновых кислот ведут из насыщенных растворов сырых калийных солей. Хлорид калия, получаемый флотационным разделением сильвинита, имеет гораздо более крупную кристаллическую структуру, чем полученный кристаллизацией, поэтому он меньше слеживается.

Из всех известных методов обогащения в производстве хлорида калия из сильвинитовых руд наиболее широкое распространение у нас в стране и за рубежом получил метод флотации (всплывание). Основываясь на внешних признаках, процесс флотации можно было бы определить как способ разделения, при котором один минерал всплывает на поверхность пульпы и плавает на этой поверхности, а другой тонет и остается внутри пульпы. Однако такое определение исходит только из внешней стороны процесса и не отражает сущности явлений, происходящих при флотации. Кроме того, известные такие флотационные процессы, при которых никакого всплывания или плавания частиц нет. Между тем они обусловлены теми же причинами, что и обычная флотация. Поэтому их совершенно правильно относят к группе флотационных процессов. Поскольку в любом случае процесс связан с наличием поверхностей раздела фаз, то наиболее правильным будет следующее определение понятия «флотация»: флотация — метод обогащения, заключающийся в разделении минералов измельченной руды на основе различной их способности удерживаться на границе раздела фаз в жидкой среде.

Различают три основных вида флотации — пленочную, масляную и пенную.

При пленочной флотации, разделение минералов происходит на плоской поверхности раздела фаз вода-воздух. При этом измельченная руда, подлежащая разделению, насыпается с небольшой высоты на поверхность воды. Несмачиваемые частицы остаются на поверхности и выделяются во флотационный продукт, смачиваемые переходят в водную фазу. Из-за низкой производительности этот процесс не получил широкого применения. Однако эффект пленочной флотации используется при флотогравитационном способе получения крупнозернистого хлористого калия.

Масляная флотация заключается в избирательном смачивании частиц минерала диспергированным в воде жидким маслом. Образующиеся при этом агрегаты частиц, заключенные в масляные оболочки, всплывают на поверхность пульпы. Вследствие незначительной подъемной силы капли масла могут нести лишь небольшой груз частиц, а расход масла при этом очень велик. Поэтому масляная флотация не получила промышленного распространения.

При пенной флотации пульпа насыщается пузырьками газа, обычно воздуха. Флотирующиеся частицы (гидрофобные) закрепляются на пузырьках и выносятся ими на поверхности пульпы, образуя слой минерализованной пены. Гидрофильные частицы остаются в пульпе.

В зависимости от способна насыщения пульпы пузырьками газа пенная флотация подразделяется на обычную пенную флотацию, вакуум-флотацию, химическую флотацию, флотацию кипячением и др.

При обычной пенной флотации в качестве газа используется воздух, причем аэрация пульпы обеспечивается или засасыванием воздуха из атмосферы и диспергированием его в пульпе специальными механическими аэраторами, или же вдуванием в пульпу сжатого воздуха.

Аэрация пульпы при вакуум-флотации осуществляется за счет выделения воздуха из раствора (согласно закону Генри), так как находящаяся под атмосферным давлением вода содержит некоторое количество растворенного воздуха.

При химической или газовой флотации пузырьки газа образуются в результате химического взаимодействия. Например, к руде, содержащей кальций или магнезит, добавляют серную кислоту или кислую соль. При этом на выделяющихся пузырьках углекислого газа флотируются несмачиваемые минералы.

При флотации кипячением процесс идет за счет образующихся пузырьков пара и пузырьков выделяющегося растворенного газа. Этот процесс применялся некоторое время для обогащения графитовых руд.

Флотационные явления проявляются также при амальгировании, эмульгировании, гидрообеспыливании и др.

В калийной промышленности используется обычная пенная флотация.

В зависимости от формы разделения компонентов руды различают коллективную и селективную флотацию.

Коллективной флотацией называют процесс, при котором получают концентрат, содержащий все полезные компоненты, и пустую породу. Коллективный концентрат затем может быть разделен на отдельные составляющие. Это разделение можно осуществить с помощью избирательной или селективной флотации. При избирательной флотации кроме собирателей и пенообразователей в процесс вносят депрессоры, способные усиливать гидрофильность определенных минералов, препятствуя их всплыванию.

Последующим внесением активаторов снимают действие депрессоров и способствуют всплыванию минералов, которые в предыдущей стадии флотации погрузились в жидкость. Эффективность флотации повышается добавкой регуляторов, изменяющих рН среды и усиливающих воздействие флотореагентов. Так, при обогащении медно-никелевых руд получают медный, никелевый и пирротиновый концентраты.

Процесс флотации осуществляется во флотационных машинах, где пульпа перемешивается и насыщается воздухом, который диспергируется на мелкие пузырьки. По способу перемешивания и аэрации пульпы флотационные машины разделяются на механические, пневмомеханические и пневматические. Широкое применение имеют пневмомеханические флотационные машины, в которых перемешивание пульпы осуществляется одновременно импеллером и сжатым воздухом.

1. 3 Производство хлористого калия на первом рудоуправлении

На Старобинском месторождении известны четыре калийных горизонта, из которых два -- второй (II) и третий (III) -- отрабатываются четырьмя рудоуправлениями ПО «Беларуськалий». Основным объектом эксплуатации является нижний сильвинитовый пласт III горизонта, залегающий на глубине 450−1000 м и более. Мощность продуктивного пласта 4--5,5 м, в его разрезе выделяется до шести сильвинитовых слоев. Выемке подлежат 2, 3, и 4-й сильвинитовые слои мощностью 0,60−1,53 м. Среднее содержание KCl составляет 29,4 (слой 4) — 45,2% (слой 2)

ПО «Беларуськалий» составляют: четыре рудоуправления (РУ) с основными функциями по добыче и переработке калийной руды, а также вспомогательные и обслуживающие подразделения — транспортные, энергетические, ремонтные, строительные и другие

Обогатительная фабрика 1 РУ ПО «Беларуськалий» вырабатывает мелкозернистый хлористый калий, часть которого поступает на смещение с дробленной и расклассифицированной рудой и для производства смешанной соли, а также молотый сильвинит и калийно-медные удобрения. 1 РУ построено по проекту института «Госгорхимпроект» мощностью 832 тыс. т. минеральных удобрений в год.

Первая очередь сдана в эксплуатацию в декабре 1963 г., вторая очередь в 1964 г.

По объему сложности производства и уровню производительности труда 1 РУ относится к 1 категории.

Численность работающих на рудоуправлении составляет 2419 чел., в т. ч. рабочих -- 2056 чел.

Уровень механизации в целом по 1 РУ составляет 56,7%, удельный вес рабочих, занятых ручным трудом — 11,3%. Средний возраст оборудования равен 5,5 лет.

Метод производства хлористого калия -- флотационный, который заключается в разделении твердых мелких частиц разнообразных веществ, основанным на смачиваемости поверхности минерала. В присутствии их одни минералы приобретают гидрофильную (смачиваемую) форму (КаС1 и шламы), другие — гидрофобную (не смачиваемую).

В качестве собирателя при флотации сильвина на 1-ом РУ используется 1% водный раствор эмульсии солянокислого амина.

Технологическая схема предусматривает механическое и флотационное обесшламливание руды с последующим обогащением ее методом флотации, обезвоживанием продуктов обогащения и сушкой концентрата.

Схема включает 9 стадий:

1) дробление и грохочение руды;

2) предварительная классификация;

3) измельчение и проверочная классификация;

4) механическое и флотационное обесшламливание руды, сгущение шламов;

5) флотация сильвина;

6) классификация, сгущение и фильтрация хвостов флотации;

7) удаление и складирование хвостов флотации;

8) фильтрация и сушка концентрата;

9) складирование концентратов для получения смешанной соли.

Сырьем для производства мелкозернистого хлористого калия является -- руда сильвинитовая, представляющая собой физико-механическую смесь галита, сильвина, водонерастворимого остатка, сульфата кальция, хлоридов кальция и магния.

Отходы и безвозвратные потери при такой технологии производства составляют:

· галитовые отходы (кек) -- 2875…2880 кг/т. Они складируются в отвалах на дневной поверхности;

· галитоилистые изломы -- 230…235 кг/т складируются в шламонакопителях;

· пылевидные и газообразные отходы в дымовых газах -- 0,080…0,100 м3/т, выбрасываемые в атмосферу.

1. 4 Производство хлористого калия на 2-ом Рудоуправлении

Первая очередь 2 РУ введена в эксплуатацию в декабре 1965 г., вторая очередь -- в декабре 1967 г.

В последующие годы проводилась реконструкция и расширение производства с наращиванием его мощностей.

В состав обогатительной фабрики входит отделение грануляции мощностью 748,8 тыс. т в пересчете на 100% K2O, которое введено в эксплуатацию в январе 1985 г. (1 очередь). В конце 1985 г. вступила в строй 2 очередь. Отделение грануляции включает 4 импортные комплексные грануляционные установки.

2 РУ по объему сложности производства и уровню производительности труда относится к 1 категории.

На рудоуправлении работает 2229 чел., в т. ч. 1886 чел. рабочих.

Уровень механизации на 2 РУ равен 54,9%, ручным трудом занято 226 чел. или 11,8%. Средний возраст парка основного технологического оборудования равен 7 годам [26].

Метод получения мелкозернистого хлористого калия -- флотационный, который состоит из следующих стадий технологического процесса:

1) измельчение с предварительной и поверочной классификацией;

2) механическое и флотационное обесшламливание руды;

3) флотация сильвины;

4) сгущение и фильтрация хвостов флотации;

5) фильтрация концентратов;

6) сгущение шламов;

7) сушка концентрата.

Метод получения гранулированных минеральных удобрений заключается в горячем прессовании флотационного мелкозернистого хлористого калия на грануляционных установках. Процесс грануляции состоит из следующих операций:

— подогрев соли;

— прессование;

— грохочение плиты;

— 2 стадии дробления плиты;

— классификация.

Основное сырье -- руда сильвинитовая, представляет собой физико-механическую смесь галита, сильвина, водонерастворимого остатка, сульфата кальция, хлоридов кальция и магния.

Отходы, безвозвратные потери:

· галитовые отходы -- кек хвостов флотации используется в коммунальном хозяйстве городов, теплоэнергетике, складируется на дневной поверхности в отвалах. Норма образования 2765--2770 кг/т;

· галито-илистые шламы используются для производства глиносолевого порошка, складируются в шламонакопителях. Норма образования 300--305 кг/т;

· пылевидные и газообразные отходы в дымовых газах. Норма образования -- 0,08…0,10 м3/т.

1. 5 Производство хлористого калия на 3-ем рудоуправлении

Проектное задание на строительство 3 РУ было утверждено 21 июля 1965 г.

Ввод в эксплуатацию обогатительной фабрики производился в 2 очереди: 19 декабря 1969 г. сдано 3 технологические секции, а 28 декабря 1970 г. -- еще 2 технологические секции.

Дополнительные мощности введены: в 1975 г. -- 416 тыс. т в 100% К2О, в 1977 г. -- 88,3 тыс. т в 100% К2О, в 1979 г. -- 41,6 тыс. т в 100% К2О.

Отделение грануляции сдано в эксплуатацию 30 июня 1972 г. с проектной мощностью 1150 тыс. т в год гранулированного хлористого калия в натуре.

С введением объектов реконструкции производственная мощность З РУ на 01. 01. 89 г. составила 1406,1 тыс. т минеральных удобрений в 100% К2О, в т. ч. гранулированных — 561,6 тыс. т.

3 РУ по объему сложности производства и уровню производительности труда относится ко 2 категории производства. На Р У работает 2153 чел. промышленно-производственного персонал, в т. ч. 1809 чел. -- рабочих.

Уровень механизации по РУ равен 55,4%, численность рабочих, занятых ручным трудом -- 11,4%. Средний возраст основного технологического оборудования составляет 8 лет.

Метод обогащения мелкозернистого хлористого калия -- флотационный и технологический процесс состоит из следующих стадий:

1) дробление руды с предварительным грохочением;

2) измельчение с поверочной классификацией;

3) обесшламливание руды;

4) флотация сильвина;

5) сгущение и фильтрация хвостов флотации;

6) фильтрация флотоконцентрата;

7) выщелачивание концентрата;

8) сгущение шлаков;

9) сушка концентрата.

Гранулирование мелкозернистого хлористого калия осуществляется методом прессования на 3-х грануляционных установках, изготовленных немецким предприятием «Цемаг-Цайтц». Объем производства составляет 991,5 тыс. т. в пересчете на 95%.

Процесс грануляции состоит из 4 стадий:

— подготовка соли к прессованию;

— прессование;

— дробление «плитки»;

— классификация.

Отходы, безвозвратные потери:

· кек хвостов используется в коммунальном хозяйстве, складируется на «дневной» поверхности. Норма образования -- 2582…2585 кг/т;

· галитовые шламы могут использоваться для производства глиносолевого порошка, получения нового вида удобрений ПШ-40, складируются в шламонакопителях. Норма образования -- 298…300 кг/т;

· пылевидные и газообразные отходы, выбрасываемые в атмосферу. Норма образования -- 0,135…0,140 м3

1. 6 Производство хлористого калия на 4-ом рудоуправлении

Сильвинитовая обогатительная фабрика 4 РУ по выпуску кристаллического хлористого калия сдана в эксплуатацию 14 января 1979 г.

Проектная мощность -- 1664 тыс. т. в год в пересчете на 100% содержание К2О.

Получение гранулированного хлористого калия осуществляется на 4-х технологических линиях, введенных в эксплуатацию в декабре 1981 г.

На 4 РУ работает 2803 чел. промышленно-производственного состава, из них 2343 чел. составляют рабочие.

Для растворения сильвина используется маточный щелок, который предварительно подогревается в теплообменниках. При обработке горячим растворяющим щелоком происходит, возможно, более полное выщелачивание сильвинита из руды и получение насыщенного щелока. Горячий насыщенный щелок, очищенный от солевого и глинистого шлама, подвергается кристаллизации. Вакуум-кристаллизационная установка предназначена для получения кристаллизата с определенным содержанием КСl.

После операций сгущения и центрофугирования хлористый калий поступает на сушку. Высушенный концентрат является готовым продуктом, часть которого гранулируется.

Уровень механизации труда рабочих достигает 52%, удельный вес рабочих, занятых ручным трудом -- 12,3%. Средний возраст основного технологического оборудования равен 8 годам.

Метод производства мелкозернистого хлористого калия -- галургический.

Технологический процесс складывается из следующих стадий:

1) дробление сильвинита до необходимой крупности с целью частичного раскрытия зерен;

2) подогрев маточного щелока в теплообменнике с последующей подачей нагретого щелока на растворение;

3) растворение сильвинита горячим растворяющим щелоком с целью практически полного выщелачивания сильвина;

4) фильтрование галитовых отходов для снижения потерь хлористого калия;

5) осветление горячего щелока от солевого и глинистого шламов путем отстаивания;

6) кристаллизация хлористого калия в вакуум кристаллизационной установке с целью получения кристаллов хлористого калия;

7) сгущение и центрофугирование хлоркалиевой суспензии;

8) сушка влажного концентрата с целью получения влажности конечного продукта 1%.

Гранулирование мелкокристаллического галургического хлористого калия осуществляется методом прессования на грануляционных установках немецкого предприятия «Цемаг-Цайти».

Технологический процесс состоит из следующих стадий:

— подогрев соли;

— прессование;

— грохочение «плитки»;

— 1 стадия дробления;

— классификация;

— 2 стадия дробления.

Основное сырье -- сильвинитовая руда.

Отходами производства являются:

1)галитовые отходы -- кек «хвостов» -- обезвоженный после фильтрации до 9% влажности с выходом до 70,6% от исходной руды; используются в коммунальном хозяйстве городов, складируются на «дневной» поверхности в отвалах. Норма образования -- 3232…3240 кг/т.

2)галито-илистые шламы — жидкие отходы складируются в шламохранилищах. Возможно использование для получения глиносолевого порошка, специального вида удобрений ПШ-40. Норма образования -- 329…395 кг/т.

3)газообразные пылевидные отходы с дымовыми газами, выбрасываемыми в атмосферу. Норма образования -- 0,135…0,145 м2/т.

Рассмотрев флотационный и галургический методы производства калийных удобрений можно сделать вывод о том, что для этих методов характерно образование большого количества отходов: из 5 т руды 4 т идет в отходы. Недостатком флотационного метода является то, что при производстве используются вредные реагенты, поэтому из хвостов нельзя получать поваренную соль.

1. 7 Барабанные сушила

Заключительным этапом обработки хлорида калия перед отправкой его в потребителю, станет сушка концентрата, прошедшего центрифугирование. Сушка необходима для того, чтобы концентрат в процессе транспортировки его потребителю не слеживался и не образовывал монолитных кристаллов. В технологическом процессе особое внимание уделяется получению крупных кристаллов хлорида калия, которые обладают большей стойкостью к влаге и их удобно транспортировать, также они менее подвержены слеживанию.

Испарение влаги из материала происходит при условии, когда окружающая среда не насыщена влагой и способна воспринять водяные пары от поверхности материала. Следовательно, при сушке необходимо, чтобы концентрация (парциальное давление) водяного пара непосредственно у поверхности влажного материала (Рпов) была больше, чем концентрация водяных паров в окружающей газовой среде (Ргаз).

Интенсивность сушки будет тем выше, чем больше разность парциальных давлений пара на поверхности материала и окружающей среды и больше приток тепла к поверхности материала.

По технологическим требованиям производства сушила должны обеспечить заданную производительность, возможную гибкость регулирования процесса и соблюдения оптимального режима сушки, чтобы получить наилучшее качество сушимого материала при наименьших затратах. При этом большое значение имеет равномерность сушки материалов или изделий по всему объёму рабочего пространства сушил.

Применяемые в промышленности сушила можно классифицировать по ряду конструктивных, технологических и других признаков. По виду обрабатываемого материала они разделяются на сушила для сушки изделий и сушки сыпучих кусковых материалов. По конструкции сушильного пространства — туннельные, шахтные, барабанные, камерные. По способу подачи и перемещения материала — распылительные, конвейерные, пневматические, размольно-сушильные. По схеме движения материала и сушильного агента — противоточные, прямоточные, с рециркуляцией и другие.

Движение материалов и топочных газов внутри сушила может быть прямоточным и противоточным. Последнее обуславливается рядом факторов. Если требуется глубокое высушивание материала или когда материал не выдерживает высокой температуры в первый период сушки и может быть нагрет до более высокой температуры в конце сушки, схема движения может быть противоточной. Противоток применяется при сушке песка, известняка и др. Однако в большинстве случаев находит применение прямоточная схема движения. Прямоток обеспечивает меньшее пыление и унос; влажные и пластичные материалы легче отдают начальную влагу и быстро приобретают необходимую сыпучесть. Сушка глин, недопускающих потери пластичности в следствие перегрева, производиться в сушильных барабанах при прямотоке. При этом допускается высокая начальная температура газов, входящих в барабан (до 9000С), но материал при сушке сильно не нагревается. Обычно при температуре отходящих из барабана газов 110−1200С материал выходит с температурой 70−800С. Скорость движения газов в барабане не превышает 2,5−3 м/с в избежание чрезмерного пылеуноса.

Внутренняя полость барабана в целях улучшения процессов теплообмена и сушки заполняется различными насадками или разделяется на ячейки. При сушке крупнокусковых материалов, склонных к налипанию внутри, на стенках барабана устанавливают продольные лопасти (подъемно-лопастная система). При сушке мелкокусковых материалов по всему сечению барабана устанавливают полки, обеспечивающие надежное перемешивание материала (распределительная система). Для очень мелкого материала, склонного к пылению, применят закрытую ячейковую систему внутренних устройств, в которой материал только переваливается при вращении барабана при небольшой высоте падения. Ячейки не сообщаются между собой.

Для повышения равномерности сушки материалов, производительности барабана и частичного совмещения сушки и размола применяют навеску цепей, которые заменяют некоторую часть внутренних перегородок по длине барабана. При вращении барабана цепи разбивают крупные куски, но при этом повышается вынос пыли газовым потоком. Степень заполнения барабана материалом колеблется в пределах от 0,05 до 0,20. Наибольшая степень заполнения достигается в сушильных барабанах с ячейковым внутренним устройством.

Для отопления барабанной сушилки можно использовать любой вид топлива, который сжигается в топке, расположенной со стороны входа дымовых газов в барабан. Продукты горения топлива смешиваются с холодным воздухом в смесительной камере для получения требуемой температуры. Отработанные газы удаляются из разгрузочной камеры при помощи вентилятора, предварительно пройдя циклон для очистки от пыли.

Основные преимущества барабанного сушила: возможности использования для сушки дымовых газов с достаточно высокой температурой (700−8000С) без перегрева материала, что обеспечивает хорошую экономичность сушки; можно сушить материалы, содержащие куски размером до 250 мм, и материалы, не обладающие сыпучими свойствами (флотоконцентраты, шламы и др.).

К недостаткам барабанного сушила можно отнести: довольно большие габариты, обусловленные объемом испаряемой влаги в 1 м3 их рабочего объема; значительную массу сушила (4−5 т на 1 т испаряемой влаги в 1 ч) и большую массу (до 25% рабочего объема) материала, постоянно находящегося в сушилке во время ее работы; налипание влажного материала на внутренние устройства сушильного барабана, что значительно снижает эффективность ее работы; возможное просыпание сырого материала через горячий конец барабана, что удается ликвидировать увеличением шага разгонной спирали и уменьшением подачи материала в сушилку

1.8. Расчет размеров барабанной сушилки

1. Определяем количество испаренной влаги по формуле:

(1. 1)

где w1-w2-начальная и конечная влажность сырья

Р- производительность сушилки

2. Количество влажного материала, поступающего на сушку:

(1. 2)

3. Количество влаги, содержащейся во влажном материале до сушки

(1. 3)

4. Количество влаги, содержащейся в высушенном материале

(1. 4)

5. Объем барабана

Принимаем отношение длины барабана к его диаметру L/D=3. 5−9 (принимаем это отношение=5)

(1. 5)

диаметр барабана

(1. 6)

7. Определяем площадь сечения и длину барабана

(1. 7)

Подбираем стандартную сушилку

8. Делаем проверку выбранного барабана

1. производительность барабана

(1. 8)

где Wн = m0*Vбар

(1. 9)

сильвинит калийный удобрение сушилка

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Определение размера барабанной сушилки

Исходные данные

Начальная влажность хлористого калия:

Конечная влажность хлористого калия:

Объемное напряжение во влаге:

1. Количество испаренной влаги, кг/ч

2. Количество влажного материала, поступающего на сушку, кг/ч

3. Количество влаги, содержащейся во влажном материале до сушки, кг/ч

4. Количество влаги, содержащейся в высушенном материале

5. Объем барабана

6. Отношение длины барабана к его диаметру l/D=5, м

Принимаем Db=3 м

Уточняем объем барабана

7. Определяем площадь сечения и длину барабана;

площадь сечения

длина барабана

8. Принимаем длину корпуса барабана 15 м, тогда отношение

9. Принимаем барабанную сушилку размером 3×15, объемом 100 м³

10. Проверим производительность барабана

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Источником добычи калийных солей является месторождение руд или полезных ископаемых, содержащих один или несколько ценных минералов в сочетании с минералами пустой породы.

Процесс подогрева хлорида калия широко распространен в производстве минеральных удобрений и солей. Подогрев, как и сушка, применяется для улучшения качества продуктов, уменьшения массы, предохранения продуктов от слеживаемости, повышения транспортабельности, но самое значительное — упрощает дальнейшее прессование хлорида калия, удаляет влагу, приобретенную в ходе транспортировки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Колесников В. Л. и др. Компьютерное моделирование в химической технологии. Курсовое и дипломное проектирование. Минск, 2008.

2. Павлюченко М. М. Калийные соли Беларуси, их переработка и использование -- Мн.: Высшая школа, 1996. -- 228 с.

3. Перов В. В. Технология производства калийных удобрений. -- Мн.: Высшая школа, 1992. -- 134 с.

4. Основы химической технологии: Учеб. для студентов хим. -технол. спец. Вузов/ И. П. Мухленов, А. Е. Горштейн, Е. С. Тумаркина; Под ред. И. П. Мухленова. — 4-е изд., перераб. И доп. — М.: Высш. шк., 1991.

5. Битков Г. М. и др. Промышленность минеральных удобрений республик бывшего СССР. М., Агрохим-бизнес, 1994.

6. Миронович И. М. Основы технологии производства продукции химического комплекса. Мн.: ОДО Равноденствие, 2005

7. Технология важнейших отраслей промышленности / Под ред. А. М. Гинберга. М.: Высшая школа, 1985.

8. А. Н. Андреичев, А. Б. Нудельман. Добыча и переработка калийных солей. М.: Госхимиздат, 1960.

9. М. Е. Позин Технология минеральных солей, 2 тома, том 1, Л.: Химия, 1974.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой