Министерство образования и науки Пермского края

Государственное бюджетное профессиональное

образовательное учреждение

«Соликамский горно-химический техникум»


ПРОЕКТ ОТДЕЛЕНИЯ ОБОГАЩЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ПАО «УРАЛКАЛИЙ» БКПРУ-4 С РАСЧЕТОМ ЛЕНТОЧНОГО ВАКУУМ-ФИЛЬТРА
Дипломный проект
ДП 18.02.03 20.10.00 ПЗ

Выполнил Львов Д.В.

Руководитель Проскура А.П.

Консультант по экономике Черкасова С.В.

Нормоконтроль Пономаренко Н.Л.


Соликамск 2020

Содержание

стр.

Введение 5

1 Теоретическая часть 6

1.1 Сущность метода производства KCl 6

1.2 Физико-химические свойства сырья, готового продукта и полупродукта 7

1.3Физико-химические основы процесса 11

1.4 Технологическая схема фильтрации на СОФ БКПРУ-4 13

2 Расчетная часть 15

2.1 Расчет материального баланса 15

2.2 Расчет основного оборудования 17

2.3 Выбор, обоснование и расчет вспомогательного оборудования, подбор по ГОСТу 21

3 Организация производства 26

3.1 Режим работы отделения 26

3.2 Структура управления отделения (цеха) 28

4 Контрольно – измерительные приборы и автоматизация 29

4.1 Обоснование и выбор точек контроля регулирования 29

5 Экономическая часть по проекту отделения обогащения 33

5.1 Определение оплаты труда и отчислений от оплаты труда 36

5.2 Расчёт капитальных затрат и амортизационных отчислений……………..42

5.3 Группировка издержек для исчисления себестоимости…………………..45 5.4 Определение технико-экономических показателе………………………...49 6 Охрана труда и промышленная экология……………………………………51 6.1 Опасные и вредные производственные факторы.…………………………51 6.2 Мероприятия по технике безопасности……………………………………52 6.3 Санитарно – технические мероприятия……………………………………53 6.4 Противопожарные мероприятия……………………………………………54 6.5 Охрана окружающей среды…………………………………………………56 Заключение……………………………………………………………………….58 Список используемых источников……………………………………………..59 Графическая часть

Лист 1 Общий вид основного оборудования (1 лист – А1)

Лист 2 Общий вид вспомогательного оборудования (1 лист А1)

Введение

Тема дипломного проекта «Проект отделения обогащения в условиях ПАО «Уралкалий» БКПРУ-4 с расчетом ленточного вакуум-фильтра».

Целью данной работы является расчет ленточного вакуум-фильтра на стадии обезвоживания в процессе производства хлористого калия галургическим методом на СОФ БКПРУ-4 ПАО «Уралкалий».

ПАО «УРАЛКАЛИЙ» - это крупнейший российский производитель минеральных удобрений.

Продукция компании - калийные удобрения, используемые в качестве удобрений для многих сельскохозяйственных культур, и в качестве важной составляющей при производстве сложных удобрений.

Главный продукт - концентрированный вид калийных удобрений - хлористый калий, содержащий более 60% оксида калия (К2О). Хлористый калий получается в результате процесса обогащения минерального сырья добываемого из недр земли.

Уралкалий производит два типа хлористого калия: розовый и белый.

Розовый хлористый калий выпускается в двух формах — стандартный и гранулированный:

Розовый стандартный хлористый калий используется для производства комплексных удобрений и для прямого внесения в почву.

Розовый гранулированный хлористый калий используется для прямого внесения в почву, а также как компонент для производства тукосмесей.

Белый хлористый калий — это продукт высокой чистоты, который используется как сырье для производства комплексных гранулированных удобрений, как водорастворимое удобрение, для производства сульфата калия, нитрата калия, гидроксида калия и для других промышленных целей.

Уралкалий также производит карналлит и хлористый натрий./17/

Теоретическая часть

Сущность метода производства готового продукта

Галургический способ выделения хлорида калия из сильвинита или метод избирательного растворения и раздельной кристаллизации основан на различии температурных коэффициентов растворимости хлорида калия и натрия при их совместном присутствии, то есть в системе «KCl – NaCl – H2O». В растворах, насыщенных обеими солями, при повышении температуры от 20 °С до 100 °С содержание хлорида калия возрастает примерно в два раза, а хлорид натрия несколько уменьшается. При охлаждении такого горячего раствора он становится пересыщенным относительно хлорида калия. Поэтому при обработке подобным раствором нового количества сильвинита из него будет извлекаться только хлорид калия, переходя в раствор, а хлорид натрия растворяться не будет. Это свойство системы «KCl – NaCl – H2O» и пользуется в галургическом методе извлечения хлорида калия из сильвинитовых руд для организации циклического процесса.

Преимущества галургического метода перед флотационным главным образом является более высокое содержание KCl в продукте. Галургический метод позволяет комплексно перерабатывать полиметаллические руды, извлекая из них все полезные компоненты, в том числе хлориды магния, бромиды и пищевой хлорид натрия. Недостатки галургического метода:

Энергоемкость процесса;

Громоздкость оборудования;

Необходимость антикоррозийной защиты аппаратуры (т.к. процесс протекает при повышенной температуре);

Образование недостаточно крупных кристаллов хлористого калия, что приводит к слеживанию продукта./20/


Физико-химические свойства сырья, готового продукта и подпродукта

Производимой продукцией является хлористый калий, получаемый в результате галургической переработки сильвинитовой руды методом растворения с последующей регулируемой вакуум-кристаллизацией хлорида калия из насыщенного осветленного раствора.

Метод галургии основан на использовании различной растворимости хлоридов натрия и калия.

С повышением температуры растворимость КСl резко возрастает, a NaCl меняется незначительно. При совместном присутствии обеих солей растворимость хлорида натрия с ростом температуры падает, а КСl – сильно возрастает. На этих различиях и построены галургические операции разделения.

Поэтому при получении хлорида калия сильвинит при повышенной температуре обрабатывают насыщенным раствором обеих солей. При этом раствор обогащается КCl, а часть NaCl переходит в осадок и отделяется фильтрованием. Затем раствор охлаждают; при этом из него выделяются кристаллы КCl, которые отделяют от маточного раствора и высушивают. Маточный раствор снова направляют на растворение сильвинита. Получаемый таким способом технический продукт содержит 52–60 % К2О.

Основное вещество продукта - хлорид калия KCl - имеет относительную молекулярную массу 74,55, плотность 1,99 г/см3 при 20 ˚С, температуру плавления 776 ˚С, температуру кипения

1500 ˚С, стандартную молярную теплоемкость (Сро), равную 51,29 Дж/(моль.К) при 25 ˚С.

---

Гигроскопическая точка хлористого калия при 25 ˚С, в зависимости от содержания примесей в продукте, составляет 72-81 % относительной влажности. Насыпная плотность хлористого калия, производимого БКПРУ-4, составляет, по практическим данным, 0,95-1,35 т/м3. Угол естественного откоса хлористого калия БКПРУ-4 составляет, по практическим данным, 25-30 градусов.

Хлористый калий является концентрированным калийным удобрением. Представляет собой белое кристаллическое вещество и легко растворяется в воде. Содержание питательного вещества K2O находится на уровне 52-62%. Основным сырьем для производства хлористого калия являются природные калийные соли (сильвинит и карналлит) – соли с содержанием чистого вещества на уровне 12-15% с примесями натрия и магния. Хлористый калий применяют на любых почвах как основное удобрение. Особенно эффективно при использовании под корнеплоды, картофель, подсолнечник, плодовые и др. культуры. На бедных калием легких почках и торфяниках все без исключения сельскохозяйственные культуры нуждаются в калийных удобрениях. Калийные удобрения, как правило, применяются в комплексе с азотными и фосфорными удобрениями.

Помимо увеличения урожайности, калийные удобрения повышают качественные характеристики выращиваемой продукции: это появляется в повышение сопротивляемости растений к заболеваниям, повышение стойкости плодов при хранении и транспортировке, а также улучшение вкусовых и эстетических качеств.

Многие калийные удобрения представляют собой природные калийные соли, используемые в сельском хозяйства в размолотом виде. Значительное количество хлора во многих калийных удобрениях отрицательно влияет на рост и развитие растений, а содержание натрия (в калийной соли и сильвините) ухудшает физико-химические свойства многих почв, особенно черноземных, каштановых и солонцовых.

Калийные удобрения подразделяются на три группы: концентрированные, являющиеся продуктами заводской переработки калийных руд – хлористый калий, сернокислый калий, калийно-магниевый концентрат, сульфат калия – магний (калимагнезия).

Сырые калийные соли, представляют собой размолотые природные калийные руды – каинит, сильвинит.

Калийные соли, получаемые путем смешения сырых калийных солей с концентрированными, обычно с хлористым калием – 30-ти и 40%-ные калийные соли.

---

Белый хлористый калий имеет белый цвет. Производится из сильвинитовой руды. Белый хлористый калий в основном используется для производства смешанных азотно-фосфатно-калийных удобрений.

Калимагнезия-сульфат калия-магния (шенит) – K2SO4, MgSO4. Двойная соль сернокислого магния и калия. Содержит до 28% K2O. Удобрение характеризуется хорошими физическими свойствами: не гигроскопичен, не слеживается. Его рекомендуют использовать под культуры, отрицательно реагирующие на хлор (картофель, табак, гречиху, виноград, цитрусовые)./15/

Таблица № 1 – Технические требования, предъявляемые к продукции «Калий хлористый» марки «мелкий» по ГОСТ 4568-95

Наименование показателя Норма для марки «мелкий»

1-й сорт 2-й сорт

1 Внешний вид Мелкие зерна различных оттенков красновато-бурого цвета

2 Массовая доля калия в пересчете на К2О, %, не менее 60 58

3 Массовая доля воды, %, не более 1,0 1,0

4 Рассыпчатость, % 100 100


Таблица № 2 – Технические требования, предъявляемые к продукции, «Калий хлористый, поставляемый на экспорт» по СТО СПЭКС 001-98

Наименование показателя Норма для марок

Марка М Марка Н

1. Внешний вид Мелкие кристаллы серовато-белого цвета или мелкие зерна различных оттенков розового и красно-бурого цвета

2. Массовая доля хлористого калия, %, не менее

в пересчете на К2О, %, не менее 95

60 95

60

3. Массовая доля воды, %, не более 0,5 0,5

4. Гранулометрический состав:

менее 2 мм, %, не менее

90

---

90

5. Пылимость, г/кг, не более не нормируется 0,35

6. Массовая доля токсичных элементов, мг/кг, не более ртути

мышьяка

свинца

кадмия

2,1

2,0

32,0

0,5

Таблица № 3 – Технические требования, предъявляемые к продукции «Концентрат минеральный «Сильвин» по ТУ 2111-038-00203944-2003

Наименование показателя Норма

1 Внешний вид Кристаллы серовато-белого или зерна красно-бурого цвета

2 Массовая доля хлористого калия, %, не менее

---

в пересчете на К2О, %, не менее 95

60

3 Массовая доля воды, %, не более 1,0

4 Массовая доля токсичных элементов, мг/кг,

не более ртути

мышьяка

свинца

цинка

2,1

2,0

32,0

23,0

5 Рассыпчатость, % 100

6 Эффективная удельная активность природных радионуклидов, Бк/кг, в пределах

740 – 1500

Физико-химические основы процесса

Фильтрованием называют процесс удаления жидкой фазы пульпы с помощью пористой перегородки под действием разности давлений, создаваемой разрежением воздуха или избыточным давлением. Твердые частицы, задержанные фильтрующей поверхностью, называются осадком (кеком), а прошедшие через перегородку воды — фильтратом.

В качестве фильтрующих перегородок используются специальные хлопчатобумажные, шерстяные, капроновые, нейлоновые и другие ткани, а также металлические сетки с отверстиями 0,15—0,25 мм.

Выделение фильтрата осуществляется путем создания перепада давления по обеим сторонам фильтрующей поверхности (рисунок № 1).
1 - корпус ванны; 2 - фильтровальная ткань; 3 - фильтрующая перегородка

Рисунок № 1 – Схема процесса фильтрования

Под действием разности давлений ΔРжидкая фаза проходит через поры ткани, а твердая — задерживается. С течением времени высота слоя суспензии будет уменьшаться, а толщина осадка h увеличиваться. Толщина фильтровальной ткани h0 постоянна. Фильтрование будет продолжаться до тех пор, пока Н не станет равной нулю. В этот момент высота слоя осадка h будет максимальной. После этого в течение еще некоторого времени поддерживают разрежение, чтобы подсушить осадок, а затем его выгружают и цикл фильтрования повторяют.

Скорость фильтрации жидкости зависит от разности давлений, высоты слоя, удельного сопротивления слоя и вязкости жидкости./7/

Технологическая схема фильтрации на СОФ БКПРУ-4

Объединённые галитовые отходы через распределительные устройства поз. А2.3-1D01 (поз. A2.3-2D01) и поз. А2.3-1D02 (поз. A2.3-2D02) поступают на фильтрацию на ленточные вакуум-фильтры.

На каждой нитке установлено по два вакуум-фильтра: один в работе, один в резерве.

На нитке 1 фильтрация галитовых отходов осуществляется на вакуум фильтре поз. А2.3-1G03 или А2.3-1G04. На нитке 2 фильтрация галитовых отходов осуществляется на вакуум фильтре поз. А2.3-2G03 или А2.3-2G04.

Разрежение, необходимое для обезвоживания галитовых отходов, обеспечивается работой водокольцевых вакуум-насосов и конденсацией испаряемой под вакуумом воды в барометрических конденсаторах орошаемых минерализованной водой.

На каждой нитке в работе один вакуум-насос поз. А2.3-1G06 или А2.3-1G07 (поз. А2.3-2G06 или А2.3-2G07), второй – в резерве. В случае аварийной остановки вакуум-насосов линии «А» возможно включение в работу вакуум-насосов поз. 409-5-8 технологической лини «B».

С целью снижения потерь основного вещества (KCl) с жидкой фазой галитовых отходов предусмотрена их промывка на вакуум-фильтрах минерализованной водой.

Фильтрат и промывные воды, образующиеся при фильтрации и промывке галитовых отходов, поступают в ресиверы: от вакуум-фильтра поз. A2.3-1G03 (поз. A2.3-2G03) в ресивер поз. А2.3-1F03 (поз A2.3-2F03), от вакуум-фильтра поз. A2.3-1G04 (поз. A2.3-2G04) в ресивер поз. А2.3-1F06 (поз A2.3-2F06). Из гидравлических стаканов поз. A2.3-1F07 и поз A2.3-1F08 фильтрат поступает в сборник поз. A2.3-1F02. Из гидравлических стаканов поз. A2.3-2F07 и поз A2.3-2F08 фильтрат поступает в сборник поз. A2.3-2F02.

Для смыва поддонов ленточных вакуум-фильтров используется холодный маточный (оборотный) раствор. Регенерация сетки фильтровальной ткани осуществляется рассолом. Смыв поддонов вакуум-фильтров и раствор от регенерации сетки фильтровальной ткани поступают в сборники фильтрата поз. A2.3-1F02 и поз. A2.3-2F02.

Из сборника поз. A2.3-1F02 фильтрат откачивается в растворитель поз. A2.2-1G03 с помощью насоса поз. A2.3-1G02 (поз. A2.3-RG02). Из сборника поз. A2.3-2F02 фильтрат откачивается в растворитель поз. A2.2-2G03 с помощью насоса поз. A2.3-2G02 (поз. A2.3-RG02). Всего для откачки фильтрата установлено три центробежных насоса: по одному в работе на каждую нитку и один поз. A2.3-RG02 – в резерве на две нитки.

Паровоздушная смесь из ресиверов поступает в барометрические конденсаторы: из ресивера поз. A2.3-1F03 (поз. A2.3-2F03) в конденсатор поз. A2.3-1F05а (поз. A2.3-2F05а); из ресивера поз. A2.3-1F06 (поз. A2.3-2F06) в конденсатор поз. A2.3-1F05б (поз. A2.3-2F05б). Барометрические конденсаторы орошаются минерализованной водой и оснащены каплеуловителями. Конденсация паров воды является, наряду с работой вакуум-насосов, необходимым условием для создания вакуума.

Слив барометрических конденсаторов и каплеуловителей поступает в бак-гидрозатвор поз. A2.3-1F01 и далее в систему оборотного водоснабжения слабоминерализованной воды.

Несконденсировавшиеся пары воды и воздух вакуум-насосами поз. A2.3-1G06 (поз. A2.3-2G06), поз. A2.3-1G07 (поз. A2.3-2G07), выбрасываются в атмосферу.

Отфильтрованные галитовые отходы с ленточных вакуум-фильтров через распределительные устройства поз. A2.3-1D04 (поз. A2.3-2D04) и поз. A2.3-1D05 (поз. A2.3-2D05) поступают на конвейер поз. 50-1(2) и далее системой конвейеров удаляются с фабрики на солеотвал.

Расчетная часть

Расчет материального баланса

Производительность фильтрата по суспензии определяется по формуле Gc=Goc ((1-ω))/x

где Goc – производительность по осадку, Goc=364т/час;

ω-влажность осадка, ω=0,752;

X – содержание твердой фазы в суспензии x=0,2.

Gc=364 ((1-0,752))/0,2=451 т/час,

Содержание твердого вещества в суспензии определяется по формуле

Gт=Gc⋅x

Gт=451∙0,2=90,2 т/час,

Содержание твердой фазы определяется по формуле

Gж=Gc-Gт

Gж=451-90,2=360,8 т/час

Производительность фильтра по фильтрату определяется по формуле

Gф=Gс-Gос

Gф=451-364=87 т/час

Содержание жидкой фазы в осадке определяется по формуле

Gф=Gос-Gт

Gф=364-90,2=273,8 т/час

Материальный баланс сведен в таблице №4.
Таблица №4 Материальный баланс процесса обезвоживания

Приход, т/час Расход, т/час

С суспензией:

Твердая фаза

Жидкая фаза 451 С осадком:

Твердая фаза

Жидкая фаза 364

90,2 273,8

90,2

360,8 С фильтратом 87

Всего 451 Всего 451


Расчет основного аппарата и подбор по ГОСТ

Количество осадка определяется по формуле

Vс=Gос/p,

где p – плотность осадка, %

Vс=364/1236=0,29 т/час

Количество фильтрата определяется по формуле

Vф=Gф/p,

где p – плотность фильтрата, %

Vф=87/1136=0,07 т/час

Соотношение объемов осадка и фильтрата

u=Vc/Vф

u=0,29/0,070=4

Необходимая поверхность зоны фильтрования на 1м3 фильтрата определяется по формуле

S=V/δ,

S=0,71/0,071=10 м^3/м^2

Частота вращения фильтрата определяется по формуле

n=60/τ_общ

n=60/88,45=0,67 об/ч

Константа K определяется по формуле

K=(2∙∆ρ)/(μ∙c∙r),

K=(2∙56408)/(〖205,5∙(1,54∙10〗^(-3))∙〖41,7∙10〗^10 )=8,548∙〖10〗^(-6) м^2/с

Константа C определяется по формуле

C=r_tk/(r∙c),

C=〖11,71∙10〗^10/(205,5∙41,71∙〖10〗^10 )=1,36∙〖10〗^(-3)

Исходя из основного уравнения фильтрования V2+2VC=K

Время фильтрования определяется по формуле

τ=(V_ф^2∙V_ф∙C)/K

τ=(〖29,58∙10〗^(-6)∙29,58∙〖10〗^(-3)∙1,36〖10〗^(-3))/(8,548∙〖10〗^(-6) )=4117,8

68,6 об/мин

---

Смотрите также файлы

• Практическое занятие 5 Задание (Максимальное количество баллов 3 балла).docx

• Электронная сигарета вред и профилактика.docx

• 3. Конституционноправовые отношения понятие, признаки, виды. Субъекты конституционноправовых отношений.docx

• 2 содержание введение. 3 1 Теоретические основы изучения стресса.pdf

• Омский государственный медицинский университет, колледж.docx