К выбору температурного режима поточной линии электролитического производства магния

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Экономические науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Література
1. Taylor, H. F. W. Cement Chemistry [Text]/ H. F. W. Taylor. -Ed. 2. — London: Thomas Telford Publishing, 1997. — 459 р.
2. Bogye, R. X. The Chemistry of Portland cement [Text]/ R. X. Bogye. — New York, 1995. — 326 p.
3. Kurdowski, W. Chemia cement [Text]/ W. Kurdowski. -Warzawa: PWN, 1991. — 478 p.
4. Hewlett, P. C. Lea’s Chemistry of Cement and Concrete [Text]/ P. C. Hewlett. — Ed. 4. — London: Butterworth-Heinemann, 2004. — 1092 p.
5. Ghosh, S. N. Advances in Cement Technology: Chemistry, Manufacture and Testing [Text]/ S. N. Ghosh. — Taylor & amp- Francis, 2003. — P. 828.
6. Caijun Shi. New cements for the 21st century: The pursuit of an alternative to Portland cement [Text]/ Caijun Shi, A. Fernandez Jimenez, Angel Palomo // Cement and Concrete Research. — 2011. — V. 41, Is. 7. — P. 750−763.
7. Бутт, Ю. М. Химическая технология вяжущих материалов [Текст]/ Ю. М. Бутт, М. М. Сычев, В. В. Тимашев. — М.: Высшая школа, 1980. — 460 с.
8. Зубехин, А. П. Белый портландцемент [Текст]/ А. П. Зу-бехин, С. П. Голованова, П. В. Кирсанов. — Ростов н/Д: Ростовский гос. ун-т, 2004. — 263 с.
9. Регулирование процессов структурообразования сырьевых цементных шламов [Текст]/ А. А. Пащенко, Н. Н. Кру-глицкий, Л. С. Чередниченко, И. Ф. Руденко. — К.: Вища школа, 1973. — 67 с.
10. Физико-химическая механика дисперсных минералов. [Текст]/ С. П. Ничипоренко, Н. Н. Круглицкий, А. А. Па-насевич, В. В. Хилько- под общ. ред. Н. Н. Круглицкого. -К.: Наукова думка, 1974. — 246 с.
11. Ходаков, Г. С. Реология суспензий. Теория фазового те-ченияи и ее экспериментальное обоснование [Текст]/ Г. С. Ходаков // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева). — 2003. — Т. XLVII, № 2. — С. 33−44.
КОАГУЛЯЦИОННАЯ СТРУКТУРА ЦЕМЕНТНОГО ШЛАМА С РАЗНОВИДНОСТЯМИ ГЛИНИСТОГО КОМПОНЕНТА
Показаны особенности коагуляционного структурообразования водных дисперсных систем — цементного шлама на основе мела при применении глинистых компонентов различного химико — минералогического состава и дисперсности. Дано сравнение характеристик полиминеральной глины для изготовления портландцемента с разновидностями каолинов, применяемых для получения белого цемента
Ключевые слова: цемент, дисперсная система, состав, дисперсность, минералогия, структура коагуляционная, реология, вязкость
Дорогань Наталія Олександрівна, аспірант, кафедра хімічної технології композиційних матеріалів, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Україна, e-mail: nataliyadorogan@ukr. net
Дорогань Наталия Александровна, аспирант, кафедра химической технологии композиционных материалов Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Украина, e-mail: nataliyadorogan@ukr. net
Dorogan Nataliia, National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnical Institute», Ukraine, e-mail: nataliyadorogan@ukr. net
УДК 620. 193
Бачурский Д. В. К ВЫБОРУ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПОТОЧНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА МАГНИЯ
Приведена математическая модель температурного режима поточной линии электролитического производства магния, работающей в составе титаномагниевого производства. Показаны диапазоны возможного колебания температуры расплава аппаратов поточной лини при периодической подаче сырья. Предложены варианты практического использования разработанной математической модели при проектировании и эксплуатации поточных линий для электролитического производства магния.
Ключевые слова: электролиз магния, поточная линия, низшие хлориды титана, факторный эксперимент, влажность
1. Введение
Температура электролита в аппаратах поточной линии является важным технологическим параметром. Превышение оптимальных значений температуры вызывает увеличение выхода шлама, снижение выхода по току, рост удельного расхода электроэнергии
2. Анализ литературных данных и
постановка проблемы
В работе Н. М. Зуева [1] рассмотрено влияние температуры на технологические параметры производства магния в поточной линии. Для получения
максимальных значений выхода по току электролиз проводят при температуре электролита 670… 700 °C. Эти параметры считаются оптимальными как при индивидуальном обслуживании электролизёров, так и для поточной технологии. Пример такого эффекта иллюстрирует температурная зависимость, снятая на промышленном электролизёре, вмещающем 24 т электролита, при заливке в него 1 т хлорида магния (рис. 1). После повышения температуры электролита в технологической ячейке на 31 °C, вследствие интенсивного массобмена в объёме электролита, избыточное тепло отводится через элементы конструкции электролизёра, и температура электролита в течение 45 мин стабилизируется на значении, близком к исходному.
TECHNOLOGY AUDIT AND PRODUCTION RESERVES — № 6/5(14), 2013, © Бачурский Д. В.
17
с •Э •t
ПЭ. (t_l)
п’РЭ& quot-к с. (РрЭ + М" + Мп -(ПрЭ -1)-трэ) с •(М + Мп — (прэ -О • тРэ ^^ г (11)
с • (РРЭ + Мгк + Мп — (пРЭ — 1) •трэ)
Q
____________^пот., РЭ, г (к-1)_____
с. (РРЭ + М'-гк + Мп — (пРЭ — 1) •тРЭ) ,
для каждого из проточных электролизёров
(2)
Время, мин.
Рис. 1. Изменение температуры электролита в электролизере в процессе заливки хлорида магния
3. Результаты исследований
При рассмотрении температурного режима поточной линии в качестве факторов, вызывающих отклонение от температурного равновесия, во внимание принимались приход тепла с заливаемым в головной аппарат хлоридом магния и теплота смешения хлорида магния с отработанным электролитом, поступающим из разделительного аппарата. При этом был сделан ряд допущений:
1. до заливки хлорида магния все аппараты поточной линии находятся в условии теплового равновесия
Олриход _ °расход-
2. теплота смешения выделяется только в головном аппарате-
3. потери тепла в соединительных каналах не зависят от температуры, перетекающего по ним электролита-
4. поток расплава в цепи аппаратов много больше емкости одного электролизёра-
5. время заполнения одного электролизёра много меньше продолжительности перерыва в питании поточной линии сырьём-
6. в каждом электролизёре происходит полное перемешивание электролита с поступающим в него расплавом-
7. ёмкость аппаратов поточной линии по расплаву не одинакова, т. е.
Р ф Р ф Р ф Р
ГА РЭ пЭ РА
где РГА, РРЭ, РПЭ, РРА — соответственно, количество электролита в головном аппарате, рафинировочном и проточном электролизёрах и разделительном аппарате- 8. сработка хлорида магния в рафинировочных электролизёрах и проточных различна:
тРЭ ^ тПЭ.
В этом случае, уравнения для расчёта температуры электролита ^ в момент времени тк будут иметь следующий вид:
• для головного аппарата
с • P • t
пЭ
пЭ. (t_l)
с • P • t
ь ГА ЬГА,. (
-, t_l) + Q0M. t + • tMgCl2
_ Q
пД '^ с•(pпэ + M. + Мп _(пРэ _1)-тю _(Ппэ _1)-тт) с •(M. + Мп _(прэ _1)-тРЭ _(ппэ _1)•тпЭ)•Ур. пэ,. ,^ _ _ Н с •(PПЭ + M. + Мп _ (ПРЭ _ 1)рэ _ (ппэ _ 1) •тпэ)
^^пот. ДЭ. ^)
с •(PПЭ + M. K + Мп _ (ПРЭ _ 1)рэ _ (ПпЭ _ 1) •тпэ)'
для разделительного аппарата С • Р • t
^ ь ГрМ ЬрМ1Г (к1}
РМ, гК _ Т --
С. (РРМ + Мгк + Мп — ПРЭ • тРЭ — ППЭ. тПЭ
с (М" + Мп — ПРЭ • тРЭ — ППЭ ^ПЭ^пДЭ. г,
(t_l)
(4)
с М PmT + ¦M^ + ^^п ПРЭ • тРЭ ПпЭ • тпЭ
•(
Q
. (t_l)
+с-М" • t
К С. (Рга + М, к + Мп)
для каждого из рафинировочных электролизёров
С. (РРМ + Мгк + Мп ПРЭ. тРЭ ППЭ ^тПэ) ,
где с — теплоёмкость расплавов (принята одинаковой для электролита во всех аппаратах) —
ОСМ, Тк — теплота смешения MgCl2 с электролитом-
tMgCl2 — температура заливаемого хлорида магния-
Опот., хк — дополнительные теплопотери аппаратов, связанные с изменением температуры электролита-
п — порядковый номер электролизёра, отсчитываемый от головного аппарата по направлению движения электролита.
Мп+РЭ-п.т — вес электролита, протекающего через электролизёр за период тк-
Мт — количество хлорида магния титанового производства, заливаемого в головной аппарат за время тк.
Граничным условием применения уравнений (1 — 4) является равенство нулю Мтк и ЦСМ, Хк во все промежутки времени, кроме тех, при которых происходит подача сырья. Если каждый из промежутков времени тк принять равным продолжительности заливки хлорида магния из одного ковша, значения ЦсМ, Хк и МТк будут учитываться при первой заливке, от которой начинается отсчёт времени хк. 0, и в каждый последующий к-ый момент времени тк=т (где Т — время между заливками хлорида магния). Были рассчитаны температурные параметры поточной линии, состоящей из того ж е набора аппаратов и работающей при тех же условиях, что и при расчёте концентрационного режима. Значение ЦсМ, Хк определяли как энтальпию смешения в тройной системе КС1-№С1-MgC12 по уравнению, предложенному Коллером [2], с
, (1)
t
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/5(14], 2013
использованием термодинамических данных, взятых из [3 — 10]. При расчёте теплопотерь Одот., тк исходили из размеров и конструкции аппаратов поточной линии, спроектированной для одного из титаномагниевых заводов (рис. 2). Температурные максимумы, достигающие 748 °C, имеют место в головном аппарате. Выравнивание температурного режима при оптимальных для электролиза значениях температуры электролита происходит после 5-го проточного электролизёра.
Время, мин.
Рис. 2. Изменение температуры электролита в аппаратах поточной
линии в условиях ритмичной подачи сырья: 1 — головной аппарат-
2, 3 — соответственно, первый и второй рафинировочные электролизеры- 4 — пятый проточный электролизер
4. Выводы
Приведенные в данной работе уравнения для расчета температурного режима могут быть использованы при проектировании поточных линий электролиза магния, а также для текущего анализа работы поточных линий, эксплуатирующихся в составе титаномагниевых заводов. Они могут быть взяты за основу при разработке программного обеспечения системы АСУТП цехов электролитического производства магния, в которых применяется поточная технология.
Литература
1. Зуев, Н. М. Исследование и разработка поточной технологии электролитического производства магния [Текст]: дисс. на соиск. научн. ст. докт. техн. наук./ Н. М. Зуев. — Л., 1975. — 327 с.
2. Kohler, F. Zur Berechnung der thermodynamischen Daten eines ternaren Systems aus den zugenhorigen binaren Systemen [Text] / F. Kohler, G. H. Fidernegg // Monatsh. Chem. -1965. — Vol. 96. — № 4. — Р. 1228−1251.
3. Марков, Б. Ф. Термодинамические свойства расплавов солевых систем [Текст]: справ. пос. / Б. Ф. Марков, С. В. Волков, В. Д. Присяжный и др. — К.: Наукова думка,
1985. — 172 с.
4. Magnesium processing [Electronic resource]. — Available at: www/URL: http: //www. britannica. com/EBchecked/ topic/356 969/magnesium-processing/82 155 /Electrolysis. -05. 11. 2013.
5. Kenkichi Tachiki. On the Electrolytic Reduction of Chlorous Acid by the Dropping Mercury [Electronic resource] / Kenkichi Tachiki. — Available at: www/URL: http: //astp. jst. go. jp/modules/search/index. php? page= DocumentDetail& amp- journalld=0369−420865_5_0n+the+Electrolytic+Reduction +of+Chlorous+Acid+ by+the+Dropping+Mercury _N%2FA
6. Kenkichi Tachiki. Adsorption of Chlorine by Magnesium Oxide. V. 1 [Electronic resource] / Kenkichi Tachiki. — Available at: www/URL: http: //astp. jst. go. jp/modules/search/index. php? pa ge=DocumentDetail& amp-journalId=0369−420865_1_Adsorption+ of+Chlorine+by+Magnesium+Oxide. +I_N%2FA
7. Mathieson, Grant A. Electrolytic purification of water [Electronic resource] / Grant Alexander Mathieson. — Available at: www/URL: http: //researchcommons. waikato. ac. nz/bitstream/ handle/10 289/4416/thesis. pdf? sequence=1
8. Марков, Б. Ф. Термодинамика расплавленных солевых смесей [Текст] / Б. Ф. Марков. — К. Наукова думка, 1974. — 158 с.
9. Криворучко, Н. П. Температурный режим поточной линии электролиза магния из хлорида магния титанового производства [Электронный ресурс] / Н. П. Криворучко, Д. В. Бачурский, И. Ф. Червоный, Д. М. Хабров, Е. А. Матвеев, Е. П. Щербань. — Режим доступа: www/URL: http: // archive. nbuv. gov. ua/portal/natural/Metalurg/20121/pdf/ METALURG26_10. pdf. — 20. 11. 2013.
10. Бачурский, Д. В. Осаждение TiCl2 (3) в расплаве KCl: NaCl: MgCl2 в зависимости от влажности загружаемой NaCl [Электронный ресурс] / Д. В. Бачурский. — Режим доступа: www/URL: http: //cyberleninka. ru/article/n/ osazhdenie-ticl-2−3-v-rasplave-kcl-nacl-mgcl-2-v-zavisimosti-ot-vlazhnosti-zagruzhaemoy-nacl. — 15. 11. 2013.
ДО ВИБОРУ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМУ ПОТОКОВОЇ ЛІНІЇ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНОГО ВИРОБНИЦТВА МАГНІЮ
Наведено математичну модель температурного режиму потокової лінії електролітичного виробництва магнію, що працює у складі титаномагнієвого виробництва. Показані діапазони можливого коливання температури розплаву апаратів потоковою лінії при періодичній подачі сировини. Запропоновані варіанти практичного використання розробленої математичної моделі при проектуванні і експлуатації потокових ліній для електролітичного виробництва магнію
Ключові слова: електроліз магнію, потокова лінія, нижчі хлориди титану, факторний експеримент, вологість
Бачурский Денис Васильевич, аспирант, кафедра металлургии цветных металлов, Запорожская государственная инженерная академия, Украина, e-mail: rot44@yandex. ru
Бачурський Денис Васильович, аспірант, кафедра металургії кольорових металів, Запорізька державна інженерна академія, Україна, e-mail: rot44@yandex. ru
Bachurskyy Denis, Zaporozhye State Engineering Academy, Ukraine, e-mail: rot44@yandex. ru
TECHNOLOGY AUDIT AND PRODUCTION RESERVES — № 6/5(14], 2013

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой