Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 236
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
2. Теоретический анализ исследуемого процесса
.1 Характеристика исходных материалов
3.2 Выбор метода эксперимента и анализа. Описание техники эксперимента
3.3 Выбор параметров исследования
4. Результаты эксперимента, их обсуждение и теоретическая обработка
.1 Расчет материального баланса
.2 Синтез технологической схемы с экономической оценкой предлагаемой технологии
.2 Контрольно-измерительные приборы и аппараты
Библиографическое описание используемых литературных источников
Вторичные частицы являются постаревшими зародышами твердой фазы, состоящими из первичных кристаллических частиц. Увеличение концентрации твердой фазы ведет к уменьшению размера вторичных частиц, что в свою очередь еще более замедляет процесс хлопьеобразования. С уменьшением концентрации твердой фазы возрастает прочность хлопьев, состоящих из вторичных частиц Mg(OH)2. При снижении концентрации до критической прочность хлопьев резко возрастает.
С повышением температуры увеличиваются компактность вторичных частиц и скорость их коагуляции. В результате возрастает скорость образования хлопьев и скорость их осаждения.
Изучение свойств гидроксида магния показывает, что в состав осадка входит большое количество жидкой фазы, во много раз превышающее вес и объем твердого вещества, образующего хлопья взвеси. /11/
Для получения легко фильтрующего осадка необходимо создать условия для медленной кристаллизации при малом пересыщении раствора и при относительно небольшом количестве центров кристаллизации.
В последнее время в связи с внедрением бестарных способов хранения и транспортировки хлорида калия возросли требования к его физико-механическим свойствам.
Как показала практика, в настоящее время до 30-40 % от объема поставок гранулированных калийных удобрений поступает потребителю с нарушенным гранулометрическим составом и слежавшимися.
Анализ сведений о физико-механических свойствах гранулированных материалов показывает, что наиболее важными физико-механическими свойствами, характеризующими качество минеральных удобрений, являются влажность, гигроскопичность, слеживаемость, рассеваемость, статическая прочность гранул, гранулометрический состав, сыпучесть гранул.
Высокая прочность гранул и низкая слеживаемость обеспечивают сохранность гранулометрического состава и сыпучесть продукта при транспортировке и внесении удобрений.
Выполнение таких требований дает следующие преимущества:
Ø обеспечение бестарной перевозки, что снижает затраты на погрузо-разгрузочные работы;
Ø уменьшение потерь продукта при транспортировке.
Для решения этой проблемы во флотационный хлорид калия вводят добавки, которые повышают прочность гранул и уменьшают гигроскопичность продукта.
Ассортимент добавок велик. Это вещества, либо снимающие амины с поверхности кристаллов и тем самым обеспечивающие получение более прочной гранулы, либо вступающие в химическое взаимодействие, приводящее к повышению статической прочности.
В патентной литературе известны следующие способы, улучшающие физико-механические свойства гранул хлорида калия: смешение исходного материала с горячим ретуром, что приводит к образованию кристаллических мостиков /12/; в исходный расплав хлорида калия вводят соль, кристаллизующуюся по ромбической структуре, что приводит к упрочнению гранул, возможно за счет цементирующего действия /13/; получение гранулированного хлористого калия путем прессования смеси исходного хлористого калия с пластифицирующими добавками (в качестве добавки используют смесь сульфата кальция и фосфорной кислоты), при введении указанной смеси в шихту хлористого калия улучшаются пластические свойства прессуемой шихты, что приводит к увеличению плотности и прочности прессованного материала и, как следствие, к увеличению прочности готового продукта /14/; получение гранулированного хлористого калия путем введения связующего вещества в исходную массу, в котором в качестве связующей добавки используют полифосфат натрия /15/, раствор полиакриламида /16/, смесь растворов мочевины и полиэтиленгликоля. /17, 18/
Известен способ получения гранулированного хлористого калия, включающий продавливание влажной соли через решетку, введение добавки и сушку продукта. Добавку вводят во влажную соль перед продавливанием, а в качестве добавки используют аммонизированный торф или сапропель. /19/
Также известно применение органических добавок: получения гранулированного хлористого калия путем введения добавки при прессовании. В качестве связующей добавки используют концентрата сульфитно-спиртовой барды (ССБ) в сочетании с торфяной золой /20/, раствором сульфитно-дрожжевой бражки и хлористого калия. /21/ Увеличение прочности можно объяснить тем, что спирт разрушает и удаляет амины с поверхности.
В научной литературе также известны связующие добавки и описано их влияние на физико-механические свойства хлористого калия:
.Были проведены опыты по нанесению дистиллята веретенного масла на исходный мелкокристаллический хлористый калий перед прессованием. Добавку использовали в количестве 0,1-0,2 кг/т. В присутствии добавки значительно повышается влагостойкость и снижается слеживаемость полученных гранул. /22/
.Было изучено влияние различных веществ на прессуемость хлористого калия и влагостойкость его гранул. Основное внимание было уделено широкодоступным добавкам: слоп-вокс, дистиллят веретенного масла, ГФК-1 и др. Из неорганических веществ были испытаны сульфат и нитрат аммония, хлористый аммоний.
Из числа изученных органических добавок наиболее эффективными являются дистиллят веретенного масла и ГФК-1+10% аминов. Введение в хлористый калий перед прессованием сульфата или нитрата аммония заметно повышает прочность образцов и увеличивает влагостойкость полученных из них гранул. Одновременно снижается слеживаемость продукта. /23/
При выборе добавок необходимо учитывать возможные последствия их применения, стоимость добавок
В связи с вышеизложенным, целью дипломной работы являлось изыскание добавок и исследование их влияния на прочность флотационного хлористого калия.
2. Теоретический анализ исследуемого процесса
.1 Термодинамический анализ
Задачами термодинамического анализа являются:
. Определение условий протекания реакции, которые обеспечивают максимальный выход целевого продукта, в результате чего можно дать рекомендации по оптимальным параметрам исследуемого процесса.
. Установление химизма процесса.
. Определение условий подавления побочных реакций.
. Установление термических интервалов протекания реакций.
. Расчет выхода целевого продукта.
. Вывод о возможности протекания реакции и о путях увеличения выхода продукта делается на основе анализа значений энергии Гиббса и величины константы равновесия.
Процесс выделения магния из оборотного щелока флотационной фабрики описывается следующими уравнениями реакций (2.1.1.-2.1.2.):
(2.1.1.)
(2.1.2.)Энергия Гиббса этих реакций рассчитывается по уравнению:
∆G0т = ∆Н0298 - Т*∆S0298;
Данные для расчета берем из справочной литературы. /24/
Термодинамические константы веществ представлены в таблице 2.1.1.
Таблица 2.1.1.
Термодинамические константы веществ.
| вещество | ∆Н0298, Дж/моль | S0298, Дж/(моль*градус) |
 ж | -607462 | 117,38 |
 ж | -1111691 | 141,05 |
 тв | -1097780 | 70,39 |
 ж | -386473 | 95,19 |
 ж | -985120 | 83,40 |
 тв | -924660 | 63,18 |
 ж | -795920 | 108,37 |
По ниже перечисленному алгоритму определяем условия протекания для каждой реакции, которые обеспечивают максимальный выход целевого продукта.
5. Определяем энтальпию и энтропию реакций.
DH2980=Sn*DH2980прод-Sn*DH2980исх.в-в (2.1.1.)
DS2980=Sn*DS2980прод-Sn*DS2980исх в-в (2.1.2.)
5. Согласно установленной температуре работы флотационной фабрики. Выбираем интервал температур 283-323 с шагом 20 K
5. Определяем изменение энергии Гиббса и константы равновесия в выбранном интервале температур.
∆G0т = ∆Н0298 - Т*∆S0298 (2.1.3.)
Кр = е -∆Gт /RT (2.1.4.)
4. Полученные данные энергии Гиббса и константы равновесия сводим в таблицу 2.1.2.
5. Строим графики зависимости энергии Гиббса от температуры и логарифма константы равновесия от температуры.
Проводим расчеты для реакции (2.1.1).
2. Выбираем интервал температур 283-323 с шагом 20 K.
. Аналогично проводим расчеты для второй реакции. Последовательность и результаты расчетов представляем в виде таблицы 2.1.2.
Таблица 2.1.2.
Результаты термодинамического анализа
| Номер реакции | ∆Н0298, кДж/моль | ∆S0298, Дж/моль*г | ∆G0298, кДж/моль | ln Кр | ||||
| | | | 283К | 303К | 323К | 283К | 303К | 323К |
| 2.1.1 | -151.57 | 2.34 | -152.23 | -152.28 | -152.32 | 60,76 | 60.48 | 56.75 |
| 2.1.2 | -127.99 | -29.23 | -119.73 | -119.14 | -118.56 | 50.91 | 47.32 | 44.17 |