Расчет оборудования фабрики приготовления раствора хлорида натрия на БКПРУ-1

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Производство и технологии


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

Расчет оборудования фабрики приготовления раствора хлорида натрия на БКПРУ-1

Введение

флотомашина галитовый энергоресурс

Наименование предприятия — подразделение Первое Березниковское калийное производственное рудоуправление (подразделение «БКПРУ-1») ОАО «Уралкалий».

Наименование производства — комплекс по приготовлению раствора хлорида натрия, включающий фабрику приготовления раствора (ФПР), участок добычи технической соли и размещения шламов (УДТС и РШ).

Вследствие аварийного состояния рудника БКПРУ-1 и прилегающей к нему территории на фабрике технической соли БКПРУ-1 было прекращено производство раствора хлорида натрия, поставляемого для ОАО «БСЗ». Кроме того, из-за остановки рудника прекращено производство хлористого калия на флотационной обогатительной фабрике БКПРУ-1.

В связи с необходимостью поставок раствора хлорида натрия для ОАО «БСЗ» флотационная обогатительная фабрика БКПРУ-1 на основании приказа ОАО «Уралкалий» № 1581 от 06. 12. 2006 года была упразднена в организационной структуре рудоуправления и создана фабрика приготовления раствора (ФПР). В декабре 2011 года, в связи с закрытием химической (галургической) обогатительной фабрики (Х (Г) ОФ), было произведено изменение схемы подачи сырья для производства раствора хлорида натрия. Рабочий проект «Комплекс по приготовлению насыщенных растворов на флотационной обогатительной фабрике и фабрике технической соли», шифр проекта 01. 123. -П32, разработан ОАО «Галургия», г. Пермь, 2006 г.

Проектная мощность ФПР составляет 2800 тыс. м3/год раствора хлорида натрия.

При годовом фонде рабочего времени 8136 часов максимальный расход раствора хлорида натрия составляет 344 м3/ч.

Метод производства основан на высокой степени растворимости хлорида натрия в воде.

Технологический процесс может осуществляться на четырех технологических секциях.

Участок добычи технической соли и размещения шламов задействован на стадии подачи сырья и размещения отходов производства.

Фабрика готовит рассол хлорида натрия, который используется в производстве кальцинированной соды. Рассол хлорида натрия нетоксичен, пожаро- и взрывобезопасен. Предприятие без перебоев поставляет его для ОАО «БСЗ» в соответствии с ТУ 2152−001−203 944−2012

В данный момент на фабрике приготовления раствора в отделении растворения и вторичной классификации в качестве перемешивающих устройств используются флотационные машины ФКМ — 6,3 достаточно энергоёмкие, занимающие большие производственные площади, требующие значительных трудозатрат. Был разработан проект по замене флотационных машин на горизонтальные лопастные мешалки, что позволит сократить потребление энергоресурсов, затраты на обслуживание и ремонт за счет снижения парка оборудования.

1. Характеристика исходного сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов

На ФПР выпускается раствор хлорида натрия, который по своим физико-химическим показателям должен соответствовать техническим условиям ТУ 2152−001−203 944−2012

Таблица 1. Характеристика исходного сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов

Наименование сырья,

материалов,

полупродуктов и энергоресурсов

Государственный или отраслевой стандарт, СТП,

технические условия, регламент или методика на подготовку сырья

Показатели

по стандарту,

обязательные

для проверки

Регламентируемые показатели с

допустимыми

отклонениями

1. Галитовые отходы (техническая соль)

-

Внешний вид *

Массовая доля NaCl

Массовая доля KCl

Массовая доля MgCl2

Массовая доля

CaSO4

Крупнокристаллические кристаллы серого цвета с включением кристаллов темно-серой, красновато-коричневой окраски

не менее 93,0%

не более 2,5%

не более 0,20%

не более 3,0%

2.

Полиакриламид

марки «Аккофлок А110»

Сертификат качества поставщика

Физико-химические показатели

По спецификации фирмы

3. Вода промышленная

-

Температура

2 — 25 оС

Таблица 2. Технические требования, предъявляемые к раствору хлорида натрия по ТУ 2152−001−203 944−2012

Наименование показателя

Норма

1. Внешний вид

Раствор серого цвета с желтоватым оттенком

2. Массовая концентрация растворённого хлорида натрия, г/дм3, не менее

306

3. Массовая концентрация твёрдого хлорида натрия, г/дм3, не более

6

4. Массовая концентрация иона магния (Мg2+), г/дм3, не более

0,20

5. Массовая концентрация иона кальция (Ca2+) г/дм3, не более

0,50

6. Массовая концентрация иона калия (K+), г/дм3, не более

4,5

7. Массовая концентрация нерастворимого в воде остатка (н.о.), г/дм3, не более

1,5

8. Температура раствора хлорида натрия, оС

20+5

П р и м е ч, а н и я

1 В растворе допускается массовая концентрация иона кальция (Ca2+) не более 1,75 г. /дм3 без ввода полифосфата натрия.

2 Температура раствора хлорида натрия определяется у изготовителя

Раствор хлорида натрия используется в производстве кальцинированной соды.

Раствор хлорида натрия нетоксичен, пожаро- и взрывобезопасен.

Российским регистром потенциально опасных химических биологических веществ (РПОХВ) зарегистрирован натрий хлористый.

2. Описание технологической схемы

Технология производства раствора хлорида натрия из технической соли включает следующие основные операции:

— рыхление, доставка и дробление технической соли;

— приемка и складирование технической соли;

— предварительная классификация и измельчение технической соли по крупности 0,8 мм;

— растворение и вторичная классификация технической соли;

— осветление раствора хлорида натрия, сгущение и удаление шлама, подача готового раствора на ОАО «БСЗ» (Березниковский содовый завод) и филиал «Березниковская ТЭЦ-2» (Березниковская Теплоэлектроцентраль-2) ОАО «ТГК-9» (Территориальная генерирующая компания-9);

— подача и подогрев промышленной воды.

При производстве раствора хлорида натрия необходимо растворить весь хлорид натрия, содержащийся в технической соли. При этом в раствор переходят и все растворимые примеси (KCl, MgCl2, CaSO4). Чем больше растворится хлорида натрия, тем меньше растворимых примесей перейдет в раствор. В качестве растворяющей жидкости в процессе получения раствора хлорида натрия используется промышленная вода.

Рыхление, доставка и дробление галитовых отходов

Рыхление технической соли на участке добычи технической соли (карьер) и размещения шламов производится механическим способом с помощью бульдозеров-рыхлителей навесным оборудованием типа Т 3501 и «KOMATSU». Рыхление производится по всей площади рабочей площадки: нижней и верхней последовательными заходами. Для погрузки технической соли в автотранспорт применяются погрузчики типа К-702МА и «KOMATSU».

Перевозка технической соли до пункта дробления производится автосамосвалами МЗКТ или Камаз грузоподъемностью 30 и 20 тонн подразделения «Автотранскалий».

Разгрузка автосамосвалов может осуществляться по двум схемам.

1. В приемный бункер поз. 1Б узла дробления. Из приемного бункера поз. 1-Б техническая соль подается конвейером поз. 1-СП на дробилку 1 СМ. После дробления измельченный материал конвейером поз. 1 подается в бункер поз. 2-А, откуда поступает на реверсивный конвейер поз. 1-А, которым техническая соль грузится в автосамосвалы. Автосамосвалами техническая соль направляется в отделение приемки и складирования технической соли ФПР (бункера поз. Б 3−1,2). Возможна подача дробленой технической соли с конвейера поз. 1-А конвейерами поз. 3, поз. 4 на дуговое сито поз. 6-П и далее в горизонтальную мешалку поз. 7-П. В горизонтальной мешалке происходит растворение технической соли промышленной водой. Пульпа из мешалки поз. 7-П насосами поз. 8-П — 1,2 подается в пульподелитель поз. П-1 и далее на дуговое сито поз. М-7.

2. В приемный бункер поз. 2-Б узла дробления. Из приемного бункера поз. 2-Б техническая соль подается конвейером поз. 2СП на дробилку 2 СМ. После дробления измельченный материал конвейером поз. 2 подается на конвейер поз. 3, далее конвейером поз. 4 дробленая техническая соль грузится в автотранспорт, либо подается на дуговое сито поз. 6-П и далее в горизонтальную мешалку поз. 7-П и насосами поз. 8-П — 1,2 подается в пульподелитель поз. П-1 и далее на дуговое сито поз. М-7.

Приемка и складирование технической соли

Техническая соль доставляется на промплощадку БКПРУ-1 автомашинами с участка добычи технической соли и размещения шламов (УДТС и РШ).

Разгрузка автомашин производится в приемные бункера поз. Б 3−1 или Б 3−2 пункта разгрузки отделения приемки и складирования технической соли ФПР. Из бункеров техническая соль транспортируется конвейерами поз. 3−1,2; 4−3; 5−3 в бункера поз. М 0−1,2 или с помощью сбрасывающей тележки, установленной на конвейере поз. 4−1 в склад сырья № 1.

Учет количества перевозимой технической соли осуществляется при помощи весов, установленных на конвейере поз. 4−3.

Подача технической соли на фабрику осуществляется двумя способами:

1. Из бункеров поз. М-0−1,2 техническая соль лотковыми питателями подается на конвейер поз. М-1.

2. Из склада сырья № 1 техническая соль подается кратцер-краном на конвейер поз. 5−1 и далее на конвейер поз. М-1.

Склад снабжен двумя кратцер-кранами. При необходимости возможна разгрузка автомашин непосредственно в складе. Вместимость склада сырья № 1 составляет 6 000 тонн.

Предварительная классификация и измельчение галитового сырья по крупности 0,8 мм

Техническая соль конвейерами поз. М-1, М-2 подается в бункера отделения измельчения и классификации поз. М-3 — (1,2,4). Контроль и оперативный учет количества перерабатываемой технической соли осуществляется при помощи весов, установленных на конвейере поз. М-2. Из бункера поз. М-3 техническая соль посредством конвейера поз. М-5 подаются на дуговые сита поз. М-7, сюда же поступает промышленная вода.

Масса технической соли, взятой на каждую технологическую секцию, определяется весами, установленными на конвейерах поз. М-5 (1,2,4).

Надрешетный продукт дуговых сит поз. М-7 после добавления воды до весового соотношения (Ж: Т) от 2,0 до 2,5 поступает на измельчение в стержневую мельницу поз. М-12. Измельченный продукт из мельницы поз. М-12 поступает в зумпф поз. М-13 и насосами поз. М-14 подается вновь на сита поз. М-7 для классификации по крупности 0,8 мм.

Для измельчения используются барабанные стержневые мельницы МСЦ 3,2?4,5; стержневая нагрузка не более 10 т.

На дуговых ситах классификация осуществляется через шпальтовую сетку, ширина щели которой должна быть примерно в 1,5 — 2,0 раза больше номинальной крупности разделения.

Подрешетный продукт дуговых сит поз. М-7 поступает в зумпф поз. М-13а и насосами поз. М-14а подается на растворение в отделение растворения и вторичной классификации во флотомашины поз. Ф-2.

Растворение и вторичная классификация галитового сырья

Растворение хлорида натрия происходит в мельнице, мешалках, трубопроводах, флотомашинах.

Подрешетный продукт дуговых сит поз. М-7 поступает в горизонтальную мешалку поз. Р-3, в которой происходит интенсивное растворение хлорида натрия. Сюда же подается вода из общего коллектора и раствор ПАА из бака поз. Ф-15. Из мешалки поз. Р-3 суспензия самотеком по трубопроводам поступает в мешалку поз. Р-4 на дорастворение хлорида натрия также подается вода из общего коллектора. Полученная суспензия из мешалки поз. Р-4 перекачивается насосами поз. Г-2 — (3,4), Р-5 в пульподелитель поз. О-8, из него на гидроциклоны поз. О-10, в которых происходит разделение суспензии. Твердая часть (пески) гидроциклонов разгружается в приемный желоб из которого по трубопроводам самотеком поступает в мешалку поз. Г-2, сюда же подается вода из общего коллектора и далее насосами поз. Г-2 — (1,2) перекачивается во флотомашины поз. Ф-10 для последующего дорастворения. Из разгрузочного кармана флотомашины поз. Ф-10 суспензия самотеком поступает в зумпф поз. Г-1 и далее насосом поз. Г-1−2 в мешалки поз. М-13а. Подача песков на секции регулируется задвижками. Раствор хлорида натрия, загрязненный тонкими шламами гидроциклонов поз. О-10, направляется самотеком через пульподелитель поз. С-1а в сгуститель поз. С-1−1,2.

Осветление раствора хлорида натрия, сгущение и удаление шлама, подача готового раствора на ОАО «БСЗ» и ТЭЦ

Осветление раствора хлорида натрия, загрязненного взвешенными частицами глинисто-солевого шлама, осуществляется путем отстаивания в сгустителях поз. С-1−1 или С-1−2.

Для интенсификации процесса осветления в качестве коагулянта применяется 0,1%-ный водный раствор ПАА, который готовится в установке «Полидос» и подается насосами в бак поз. Ф-15. Сгущенный шлам из сгустителей поз. С-1 — (1,2) с плотностью Ж: Т не более 3,0 (весовых частей) поступает в зумпф поз. С-2 и насосами поз. С-3 — (1,2) перекачивается в зумпф поз. С-11 и далее, глинисто-солевой шлам, разбавленный рассолом из шламохранилища (оборотным рассолом), насосами поз. С-12 (1,2,3) откачивается на шламохранилище.

Слив сгустителя поз. С-1 — (1,2), являясь готовым раствором хлорида натрия, самотеком направляется в бак поз. С-13, из которого насосами поз. С-14 подается в коллектор, откуда поступает по магистральному трубопроводу на ОАО «БСЗ», ТЭЦ. Готовый продукт — раствор хлорида натрия, полученный по изложенной схеме, должен соответствовать требованиям ТУ 2152−001−203 944−2012.

При несоответствии раствора хлорида натрия требованиям ТУ по одному из компонентов выполняются следующие действия:

— раствор с пульподелителя поз. С-1 переводится в резервный сгуститель поз. С-1 — (1,2), откуда разгружается в зумпф поз. С-2 и далее насосом поз. С-3 — (1,2) перекачивается в мешалку поз. Р-4, далее насосами поз. Г 2 — (3,4), Р-5 перекачивается в процесс приготовления раствора хлорида натрия на вторичную переработку, на ОАО «БСЗ» подача раствора прекращается;

— раствор из бака поз. С-13 насосами поз. С-14 перекачивается последовательно в баки поз. С-13б, С-13а и далее в сита поз. М-7 на вторичную переработку, на ОАО «БСЗ» подача раствора прекращается;

— раствор из бака поз. С-13 насосами поз. С-14 через коллектор подается в сгустители поз. Р-8 (1,3), откуда насосом поз. 8 откачивается в зумпф поз. С-2, и далее насосом поз. С-3 — (1,2) перекачивается в мешалку поз. Р-4, далее насосами поз. Г 2 — (3,4), Р-5 перекачивается в процесс на вторичную переработку; или насосами поз. 9,12 напрямую подается в мешалку поз. Р-4, на ОАО «БСЗ» подача раствора прекращается;

— раствор с пульподелителя поз. С-1 переводится в резервный сгуститель поз. С-1 — (1,2), откуда разгружается в зумпф поз. С-2 и далее насосом поз. С-3 — (1,2) перекачивается в зумпф поз. С-11 и далее подается на шламохранилище, на ОАО «БСЗ» подача раствора прекращается;

— при заполнении всех резервных емкостей раствор из бака поз. С-13 насосами поз. С-14 через коллектор подается на шламохранилище, на ОАО «БСЗ» подача раствора прекращается.

При получении раствора хлорида натрия не соответствующего требованиям ТУ 2152−001−203 944−2012 снижается количество подаваемой в процесс воды или увеличивается нагрузка по сырью.

Для растворения галитовых отходов на ФПР применяется промышленная вода. На ФПР вода из системы водоснабжения поступает в общий коллектор и в напорные баки поз. Ф-19−1, 2, откуда поступает на операции измельчения, классификации для интенсификации растворения технической соли.

3. Описание устройства и принцип действия проектируемого аппарата

Принцип действия флотомашины механической ФМ — 6,3 КСМ

В процессе приготовления раствора одним из основных аппаратов является флотомашина, так как в ней растворяется часть хлорида натрия. На калийных предприятиях применяются стандартные флотомашины.

При реконструкции фабрики кардинально изменилась конструкция и назначение флотомашины. Раннее камера флотомашины была разделена по высоте решеткой на нижнее и верхнее отделение. В нижнем отделении за счёт вращения импеллера происходило засасывание и диспергирование воздуха, а в верхнем — минерализация воздушных пузырьков и образование пены. Сейчас это разделение не требуется, решетка убрана. Камера представляет собой сварную ванну прямоугольного сечения. Каждая камера имеет импеллер, приводимый во вращение электродвигателем. Заварен патрубок на блок-импеллере, который предназначался для засасывания воздуха из атмосферы. Циркуляционные карманы остались только на первых камерах флотомашин. Убраны перегородки на второй флотомашине в сливном желобе. Увеличены окошки между камерами флотомашин, для лучшего прохождения сырья. Уровень пульпы в камерах регулируется шиберами. Гашение вращательного движения пульпы производится успокоителями, расположенными радиально вокруг блок импеллера в нижней части камеры, а также вертикальной перегородкой вдоль передней стенки камеры.

Флотационная механическая машина теперь предназначена для растворения хлорида натрия.

Принцип действия стержневой мельницы

Мелющими телами в стержневых мельницах являются металлические стержни диаметром (40−120) мм, заполняющие (30−35)% объема барабана. Состав загрузки мелющих тел по их диаметрам и количеству зависит от крупности питания, его физико-механических свойств, необходимой тонкости помола конечного продукта и ряда других факторов и подбирается в процессе эксплуатации мельницы.

Измельченный продукт в мельницах мокрого помола с центральной разгрузкой типа МСЦ. Для исключения переизмельчения мельницы типа МСЦ выпускаются в специальном исполнении с низким уровнем слива. Разгрузочные крышки таких мельниц имеют увеличенный диаметр цапф, что обеспечивает получение более крупного продукта. Специальное отбойное кольцо в разгрузочной воронке удерживает объем стержневой загрузки на уровне нормальной мельницы, несмотря на значительно более низкий уровень слива пульпы.

Люки на барабанах стержневых мельниц выполняются по просьбе заказчика. Мельницы МСЦ применяют для мокрого грубого измельчения различных материалов. Рекомендуемая крупность питания этих мельниц 25 мм, но они могут измельчать и более крупный материал с кусками до 40 мм с соответствующим снижением производительности и увеличением крупности продукта. Эти мельницы работают в замкнутом цикле с классификатором.

4. Материальный баланс

Материальный расчет и материальный баланс стадий производства раствора хлорида натрия. Рассчитаем качественно-количественную схему на 100 т галитового отвала. Определим, какое количество рассола из этого производят.

На фабрику приходит галитовый отвал с влажностью 2,8%. Следовательно, количество твердого NaCl на 100 т отвала составляет 97,2 т (количество твердой фазы), а 2,8 т влаги — количество жидкой фазы.

Определяем параметры рассола, после подачи воды.

Перед предварительной классификацией и измельчением подают 127,4 м 3 воды (но т.к. плотность воды равна 1 т/м 3, то можно брать в тоннах, для облегчения расчета). При добавлении воды 46,3 тонны твердого NaCl растворяется и переходит в жидкую фазу. Следовательно, количество твердой фазы равно (по опытным данным).

Количество жидкой фазы, :

где — количество подаваемой воды,

— количество растворившегося NaCl,

— количество влаги, приходящей с сырьем,

Отношение жидкой фазы к твердой:

где — количество жидкой фазы,

— количество твердой фазы,

Объем пульпы, :

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

Определяем параметры пульпы перед классификацией

Пульпа, приходящая с водой, объединяется с продуктом со стадии измельчения. Состав объединенного продукта.

Количество твердой фазы: :

где — количество твердой фазы со стадии измельчения (берется по опытным данным),

— количество твердой фазы перед измельчением,

Количество жидкой фазы:

где — количество жидкой фазы со стадии измельчения (берется по опытным данным),

— количество жидкой фазы перед измельчением,

Отношение жидкой фазы к твердой:

где — количество жидкой фазы,

— количество твердой фазы,

Объем пульпы:

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

Параметры надрешетного продукта классификации

В процессе классификации получается два продукта: надрешетный и

подрешетный. Состав надрешетного продукта.

Количество твердой фазы:

Количество жидкой фазы:

Отношение жидкой фазы к твердой:

где — количество жидкой фазы,

— количество твердой фазы,

Объем пульпы м3/т:

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

После в надрешетку подается 78,6 м 3 воды.

При добавлении воды 28,5 тонн твердой фазы растворяется и переходит в жидкую фазу. Следовательно, количество твердой фазы равно (по опытным данным).

Количество жидкой фазы т/100т:

где — количество подаваемой воды,

— количество растворившейся твердой фазы,

— количество жидкой фазы, приходящей с надрешеткой,

Отношение жидкой фазы к твердой:

где — количество жидкой фазы,

— количество твердой фазы,

Объем пульпы м3/100т:

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

Параметры подрешетного продукта классификации

Состав подрешетного продукта.

Количество твердой фазы:

Количество жидкой фазы:

Отношение жидкой фазы к твердой:

где — количество жидкой фазы,

— количество твердой фазы,

Объем пульпы:

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

После в подрешетку подается 22,2 м 3 воды.

При добавлении воды 7,9 тонн твердой фазы растворяется и переходит в жидкую фазу. Следовательно, количество твердой фазы равно (по опытным данным).

Количество жидкой фазы:

где — количество подаваемой воды,

— количество растворившейся твердой фазы,

— количество жидкой фазы, приходящей с подрешеткой,

Отношение жидкой фазы к твердой:

где — количество жидкой фазы,

— количество твердой фазы,

Объем пульпы:

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

Параметры пульпы после мешалки

Подрешетный продукт с добавленными в него водой и ПАА поступают в мешалку, куда дополнительно вводится вода. При прохождении пульпы через мешалку и при добавлении воды, часть твердой фазы растворяется

Параметры пульпы после мешалки.

Растворилось 3,2 тонны твердой фазы и перешло в жидкую. Следовательно, количество твердой фазы равно (по опытным данным).

Количество жидкой фазы:

где — количество подаваемой воды,

— количество растворившейся твердой фазы,

— количество жидкой фазы, приходящей с подрешеткой и водой,

Отношение жидкой фазы к твердой:

где — количество жидкой фазы,

— количество твердой фазы,

Объем пульпы п:

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

Параметры песков гидроциклонов

После первой мешалки пульпа идет во вторую мешалку для более полного растворения твердого вещества. После второй мешалки пульпа поступает на гидроциклоны, где проходит стадию очистки. Получается два продукта: пески и слив.

Параметры песков:

Количество твердой фазы:

Количество жидкой фазы:

Отношение жидкой фазы к твердой:

где — количество жидкой фазы,

— количество твердой фазы,

Объем пульпы м3/100т:

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

Параметры разбавленных песков

Полученные пески гидроциклонов разбавляют водой (18,9 м3). В результате чего растворяется 6,9 тонн твердой фазы и переходит в жидкую (по опытным данным). Следовательно, количество твердой фазы равно

Количество жидкой фазы:

где — количество подаваемой воды,

— количество растворившейся твердой фазы,

— количество жидкой фазы, содержащейся в песках,

Отношение жидкой фазы к твердой:

где — количество жидкой фазы,

— количество твердой фазы,

Объем пульпы:

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

Параметры суспензии после стадии измельчения

Разбавленные пески гидроциклонов и разбавленный надрешетный продукт объединяются и поступают на измельчение.

В результате измельчения получается суспензия со следующими параметрами.

Количество твердой фазы, :

где — количество твердой разбавленной надрешетной фазы,

— количество твердой фазы разбавленных песков,

Количество жидкой фазе, :

где — количество разбавленной надрешетной жидкой фазы,

— количество жидкой фазы разбавленных песков,

Отношение жидкой фазы к твердой:

где — количество жидкой фазы,

— количество твердой фазы,

Объем пульпы:

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

Параметры слива гидроциклонов

После второй мешалки пульпа поступает на гидроциклоны, где проходит стадию очистки. Получается два продукта: пески и слив.

Параметры слива.

Количество твердой фазы:

Количество жидкой фазы:

Отношение жидкой фазы к твердой:

где — количество жидкой фазы,

— количество твердой фазы,

Объем пульпы:

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

Параметры готового раствора

После гидроциклонов суспензия поступает на осветление. В результате осветления получается два продукта: глинисто-солевой шлам и готовый продукт.

Параметры готового продукта.

Количество твердой фазы:

Количество жидкой фазы:

Объем пульпы:

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

Параметры глинисто-солевого шлама

После гидроциклонов суспензия поступает на осветление. В результате осветления получается два продукта: глинисто-солевой шлам и готовый продукт.

Параметры глинисто-солевого шлама:

Количество твердой фазы:

Количество жидкой фазы:

Отношение жидкой фазы к твердой:

где — количество жидкой фазы,

— количество твердой фазы,

Объем пульпы

где — количество твердой фазы,

2,2 — плотность твердой фазы,

— количество жидкой фазы,

1,2 — плотность жидкой фазы,

В результате расчета качественно-количественной схемы, получили, что из 100 тонн твердого NaCl производят 279,4 м 3 готового раствора с молярной концентрацией эквивалента хлор-иона не менее 105,5 н.д. (рассол с концентрацией 305 — 310 г. /дм 3)

5. Технологические и конструктивные расчёты

Расчет горизонтальной мешалки

Определение диаметра нормализованной мешалки:

Оптимальный размер лопасти с учетом эффективного перемешивания и безопасной работы D=(1,2−1,4) d, принимаем коэффициент запаса К — 1,2 [4]

(1)

Определение режима перемешивания:

(2)

Режим — развитый турбулентный

Определим значение критерия мощности (Лащинский):

KN=0,62

Определение мощности, потребляемой мешалкой при установившемся режиме:

(3)

Мощность в пусковой момент обычно в 2−3 раза превышает обычную:

(4)

Определяем установочную мощность, принимая КПД электродвигателя с передачей 0,95 и запас мощности в 20%

(5)

Следовательно, выбираем двигатель N=10кВт

Расчет флотомашины

Необходимый объем камеры рассчитывается по формуле

Vк= k*Tn = 0,95*2,22. 4= 6,3 м3 (6)

где k? 0,95 — постоянная величина;

n? 2,4 — показатель степени;

T — ширина камеры, мм;

Технологический расчет флотомашины сводится к нахождению числа камер:

, (7)

где Vп — объем пульпы, поступающей во флотомашину, м3/ч;

Vк — геометрический объем камеры (6,3 м3);

К — коэффициент, учитывающий аэрированность суспензии (так как патрубок для всасывания воздуха был заварен, то аэрирования во флотомашине нет, коэффициент равен 1);

t — продолжительность растворения хлорида натрия, мин.

Для нахождения числа камер необходимо рассчитать время растворения хлорида натрия.

Время можно найти из уравнения скорости растворения.

(8)

где dx — количество вещества, растворившееся за время dф, г;

— коэффициент скорости растворения,

— площадь поверхности хлорида натрия,

— растворимость хлорида натрия при данной температуре (в данном случае),

— концентрация раствора хлорида натрия к моменту времени ,

Выразим время растворения из уравнения.

(9)

Во флотомашинах растворяется 3,2 тонны хлорида натрия (из качественно-количесвтенной схемы). Найдем время растворения.

Рассчитаем количество камер флотомашины (поз. 10):

Объем пульпы составляет — (из ККС).

Время растворения — 6 минут (из опытных данных).

(6 камер)

6. 3Расчет стержневой мельницы

Находим рабочий объем барабана

(10)

где — диаметр барабана мельницы, м;

— длина барабана мельницы, м;

Находим производительность мельницы

(11)

где — коэффициент измельчения сырья;

— диаметр барабана мельницы, м;

— длина барабана мельницы, м;

Находим удельную производительность по расчетному классу

(12)

Где — производительность мельницы,

— содержание NaCl в пульпе перед измельчением;

— содержание NaCl в пульпе после измельчения;

Находим количество мельниц на одну секцию

(13)

где — коэффициент подачи нагрузки;

— производительность мельницы,

— удельная производительность,

— коэффициент измельчения сырья

— рабочий объем барабана, м3;

Принимаем 1 мельницу на одну секцию.

6. Гидравлический расчет флотомашины

Напор, развиваемый импеллером и вызывающий аэрацию суспензии определяется

H=ц/2g (U2*U02)=0,7/2*9,81*(9,42*52)=2,5 м (14)

где — коэффициент, зависящий от конструкции импеллера и условий работы, = 0,5 — 0,7;

U — окружная скорость импеллера, U = 9,4 м/с;

U0 — критическая скорость импеллера, U = 5 м/с;

Гидравлическое сопротивление

МПа (15)

где — плотность пульпы, кг/м3

g — ускорение свободного падения, м/с,

Н — напор, развиваемый импеллером.

7. Механический расчет флотомашины

Толщина стенки определяется по формуле

(16)

S=16 мм

где k — коэффициент, зависящий от конструкции аппарата, k = 0,4,

k0 =0,85 — коэффициент ослабленного днища,

доп — допускаемое напряжение,

,

Dвн — внутренний диаметр аппарата, м

Ррасч — расчетное давление, МПа,

С — прибавка на коррозию, м,

С1 — прибавка к расчетным величинам.

Заключительная часть

В основу данной работы легла технологическая схема производства раствора хлорида натрия на БКПРУ-1.

В проекте предусмотрены: расчет материального баланса, расчеты горизонтальной лопастной мешалки, стержневой мельницы, флотационной машины, а также проведен анализ влияния размера частиц на степень их растворения.

1. Получили при расчете горизонтальной мешалки:

1) оптимальный размер лопасти — 1 м

2) режим перемешивания — 100 054 (развитый турбулентный)

3) мощность потребляемой мешалкой при установившемся режиме — 0,155кВт

4) мощность в пусковой момент — 0,465 кВт

5) установочную мощность — 0,59 кВт

2. Мы произвели расчет флотомашины ФМ-6,3КСМ.

Таблица 3. Техническая характеристика флотомашины ФМ-6,3КСМ

Наименование основных параметров

Нормы основных параметров

1. Производительность, т/ч

20 — 25

2. Объем камеры, м3

6,3

3. Размер камеры, мм:

длина

ширина

высота

2200

2200

1200

4. Диаметр импеллера, мм

750

5. Число оборотов прямоточной камеры, об/мин

240

6. Электродвигатель импеллера:

мощность, кВт, не менее

число оборотов, об/мин

30

730

7. Тип ремней

Г-4000

8. Время растворения

6 минут

9. Гидравлическое сопротивление, МПа

0,03

10. Толщина стенки, мм

16

3. Получили при расчете стержневой мельницы:

1) объем барабана — 29,723 м3

2) производительность мельницы — 112,783т/ч

3) удельную производительность по расчетному классу — 2,638т/м3

4) количество мельниц на одну секцию — 1 шт.

Список использованной литературы

1. Соколов И. Д., Переработка природных солей и рассолов, Л.: Химия, 1985. — 186 с.

2. Гончарова М. В., Амосова Л. Е., Поваренная соль и ее растворы, Л.: Химия, 1970. — 194 с.

3. Соколова И. Д., Галургия: Теория и практика, Л.: Химия, 1983. — 368 с.

4. Касаткин А. Г., Основные процессы и аппараты химической технологии, М.: Химия, 1973. — 367 с.

5. Мельников Е. Я., Салтанова В. П., Наумова А. М., Блинова Ж. С., Технология неорганических веществ и минеральных удобрений, М.: Химия, 1983. — 231 с.

6. TP 02.2. 4−02−2012 Постоянный технологический регламент производства раствора хлорида натрия на ФПР БКПРУ-1, 2012

7. Кувшинский М. Н., Соболева А. П. Курсовое проектирование по предмету: Процессы и аппараты химической промышленности. — М.: Высшая школа, 1980.

8. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. — Л.: Химия, 1987.

9. Васильцев Э. А., Аппараты для перемешивания жидких сред: Справочное пособие, Л., Машиностроение, 1979. — 272 с.

10. Чернобыльский И. И., Машины и аппараты химических производств, М., Машиностороение, 1975. — 456 с.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой