Отделение растворения руды

                                                                                                                                                           

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Химико-технологический факультет

Кафедра химической технологии

 

 

 

 

 

Расчетно-пояснительная записка

к курсовому проекту по общей химической технологии на тему:

Отделение растворения руды

 

 

 

                                                                                                                Исполнитель:

             студент группы ТНВ-10.

Горожанинова Т.А.

                                                                                                               Руководитель:

Пойлов В.З.

 

 

Дата защиты________________________

Оценка_________________

 

 

Пермь, 2013 
Оглавление

 

Введение

 

1. Обоснование источников сырья и Энергоресурсов

Калийная промышленность работает на собственном сырье. Количество калийсодержащих минералов очень велико, но таких, которые в настоящее время представляют интерес для промышленности минеральных удобрений, как составная часть калийных руд, немного:

Сильвин---------------------------(KCl)

Карналлит------------------------(KCl*MgCl2*6H2O)

Каинит----------------------------(KCl*MgSO4*3H2O)

Лангбейнит----------------------(K2SO4*2MgSO4)

Полигалит-----------------------(K2SO4*MgSO4*2Ca SO4*2H2O)

Калийные руды представляют собой природные смеси этих минералов с другими, не содержащими калия, например, галитом (NaCl), кизеритом (MgSO4*H2O) и ангидритом (CaSO4). Кроме того, в рудах присутствуют водонерастворимые примеси, которые в процессе переработки превращаются в мелкий, практически не фильтрующийся материал – глинистый шлам.

1) Сырье.

В качестве сырья для производства хлорида калия  на СОФ СКРУ-1 ОАО «Сильвинит» используется сильвинитовая руда следующего химического состава:

 

Таблица 1 - Химический состав сильвинитовой руды

KCl	NaCl	MgCl2	CaSO4	н.о.	H2O	всего
25,6%	70,6%	0,2%	1,8%	1,3%	0,5%	100,0%

Вывод: из таблицы видно, что в Сильвините большую часть составляет NaCl

Содержание брома в руде – 0,046%.

Удельный вес сильвинита в плотном теле – 1,8-2,1 т/м3.

Насыпной вес дробленого сильвинита – 1,2-1,4 т/м3.

Таблица 2 - Гранулометрический состав сильвинитовой руды, выдаваемой на поверхность (весовые проценты)

Размер сита	+150мм	-150мм +24мм	-24мм +6мм	-6мм +4мм	-4мм +2мм	-2мм +0,75мм	-0,75мм	Всего
Состав фракции	16,56%	31,32%	11,48%	5,45%	10,32%	14,67%	10,2%	100,0%

Вывод: из таблицы видно, что самый оптимальный размер сита -150мм +24мм, так как через него проходит 31,32% фракции

2) Вспомогательные материалы.

Амины – алифатические С16 – С20 применяются в виде 1,5%-ого раствора для обеспечения неслеживаемости хлористого калия.

Химический состав аминов:

1) содержание  аминов – не менее 60% в том  числе первичных – не менее  15%

2) содержание  жирных кислот – не более 1,0%

3) содержание  нитридов – не более 8,5%

4) содержание  влаги – не более 0,5%

Допускается замена другими аминами с идентичными технологическими свойствами.

Полиакриламид – применяется в качестве коагулянта при осаждении глинистого шлама. Представляет собой синтетическое высокомолекулярное соединение с эмпирической формулой (С3H5O), выпускается в виде водного раствора; колеблется в пределах 7,7 – 8,3 %

Соляная кислота техническая применяется для перевода аминов в кислую соль и должна соответствовать ГОСТу I382-42. Содержание хлористого водорода – не менее 27,5% Содержание серной кислоты в пересчете на О3 – не более 0,4%, содержание железа – не более 0,03%,содержание мышьяка – не более 0,01%. Сода кальцинированная синтетическая – ГОСТ 51РР-64.

3) Топливо

Таблица 3 - Основное топливо – природный газ, составом (объемные %)

CH4	C2H6	C3OH8	C4H10	C5H12	CO2	Прочие	Всего
94,2	2,07	0,47	0,29	0,5	0,88	1,59	100%

 

Резервное топливо – мазут высокосеристый. Технологический процесс термической обработки мелкого KCl включает стадию сжигания попутного газа или мазута для получения топочных газов. Данный процесс протекает в малоинерционной камере сгорания. Малоинерционная камера сгорания состоит из следующих узлов: цилиндроконического корпуса, пламенной трубы с завихрителями, горелочного узла. Горелочный узел снабжён патрубками: для установки газомазутной форсунки. В качестве распылителя мазута используется сжатый воздух, который подается к форсунке от цехового коллектора с давлением.

 

Таблица 4 - Используемое топливо в качестве энергоресурсов

1	2	3	4
1	Газ нефтяной попутный	Теплота сгорания низшая, МДж/м3 (Ккал/м3) при 200С и 101,325 кПа, не менее	31,8 (7600)
2	Топливо нефтяное, мазут	Температура вспышки в открытом тигле, 0С, не более Вязкость кинематическая, сСт, при 80 0С, не более	Марка   100 110   118	Марка   40 90   59

 

Также в качестве вторичных энергоресурсов используется горячий пар, полученный в результате испарения воды с разных стадий технологического процесса. Он используется в основном в теплообменниках.

Попутный нефтяной газ поступает из рядом расположенного с СКРУ–1 месторождения нефти принадлежащего компании «ЛУКОЙЛ - ПЕРМЬ», мазут и нефтяное топливо является привозным. Поставщиком энергоресурсов является компания «ЛУКОЙЛ - ПЕРМЬ».

 

2. Географическая точка строительства

Характеристика географического расположения участков добычи полезных ископаемых и непосредственно Первого Соликамского калийного рудоуправления:

Площадку под строительство следует выбирать на землях, непригодных для сельскохозяйственного пользования, или на сельхозугодиях низкого качества.

Размещение промышленных предприятий не допускается:

- в зонах  санитарной охраны источников  водоснабжения;

- в зонах охраны курортов, зеленых зон городов и посёлков, заповедников;      

- культуры  и архитектуры, находящихся под  охраной государства;

- на площадках  залегания полезных ископаемых, в зонах горных разработок  и оползней.

При выборе географической точки строительства СОФ должны быть соблюдены следующие условия:

- наличие  сырьевой базы, которая позволит  вырабатывать полуфабрикаты или  готовые изделия (ОАО «Уралкалий»  расположен на территории, на  которой расположено большое  месторождение сильвинита, карналлита);

- рельеф  местности, удобный для строительства (предприятие расположено не на горных или холмистых участках, а на равнине);

- наличие  квалифицированной рабочей силы (ОАО «Уралкалий» расположен на  территории города Соликамска, численность  проживающих людей в котором  составляет более 140 тыс.чел);

- близкое  расположение удобных путей сообщений для доставки предприятию необходимых исходных и вспомогательных материалов и топлива, а также отправки полуфабрикатов и готовой продукции (город Соликамск, на территории которого расположено предприятие, имеет железнодорожное, автомагистральное, а также речное сообщения);

- возможность  получения в достаточном количестве  воды, годной для питья и производственных  целей (предприятие использует камскую  воду, которая направляется из  камского водозабора);

- возможность  производственной кооперации с другими предприятиями по использованию транспорта, энергоснабжения, водоснабжения, канализации и т.д. (на территории города существуют и другие предприятия, с которыми ОАО «Уралкалий» тесно сотрудничает, например: ОАО «СМЗ» (Соликамский магниевый завод), а также такие предприятия как «АВИСМА» и «Уралкалий» в городе Березники;

- наличие  дешевых строительных материалов;

- места  для спуска промышленных стоков (через реку Черная);

- сбыт готовой  продукции потребителям (ОАО «Уралкалий»  выпускает продукцию не только для России, но непосредственно за границу на экспорт во многие страны мира).

 

3. Выбор и обоснование способа производства

Флотационный способ обогащения сильвинитовых руд ведётся в насыщенных солевых растворах. Он основан на селективной гидрофобизации реагентами собирателями поверхности калийных минералов, создающей условия для закрепления частиц на пузырьках воздуха и извлечения их в пенный продукт. Флотационный метод переработки включает подготовительные операции по крупности минеральных зёрен (измельчение и классификация) и по выделению глинисто-карбонатных шламов (обесшламливание). Окончательный концентрат с содержанием KCl 95,3-96,2% подвергается обезвоживанию и сушке. "Хвосты" флотации, с содержанием KCL 2,5-3,0% после обезвоживания транспортируются на складирование на солеотвал. Шламовый продукт после сгущения и осветления щелоков транспортируется на шламохранилище. Извлечение полезного компонента при флотационном методе переработки составляет 84-85%. [6]

Галургический способ основан на растворении хлористого калия из руды горячим щелоком при 120° и раздельной кристаллизации солевых составляющих перерабатываемой руды. Галургия (в переводе с греческого – «соляное дело») включает изучение состава и свойств природного солевого сырья и разработку способов промышленного получения из него минеральных солей. Галургический метод разделения основан на различной растворимости KCl и NaCl в воде при повышенных температурах. Технологический процесс галургического способа складывается из дробление сильвинитовой руды, растворения сильвинита горячим щелоком в растворителях со шнековыми мешалками и ковшовыми элеваторами, охлаждению (с целью кристаллизации хлорида калия из осветленного насыщенного раствора) сгущения в отстойниках. Затем сгущенная суспензия через промежуточную мешалку подается на центрифуги. Сушка отфильтрованного хлорида калия осуществляется на сушильных барабанах или печах кипящего слоя. Содержание хлористого калия в концентрате составляет 95-98%, в галитовых отходах 2,5-3,0%, извлечение 86,5-87,5%. Для выделения хлорида калия этот метод используется шире метода флотации, который базируется на разной смачиваемости веществ.[5]

Галургический метод в настоящее время применяется на первом Соликамском и четвертом Березниковском калийных рудоуправлениях комбината «Уралкалий». Технологический процесс обогащения калийных руд галургическим методом состоит из следующих основных стадий (процессов): горячее растворение руды; отделение полученного раствора от солевых и глинистых шламов; охлаждение осветленного раствора (при этом происходит кристаллизация хлористого калия); сушка влажного хлористого калия (в барабанных сушильных установках, печах кипящего слоя - КС или трубах-сушилках), предварительно отделенного от охлажденного раствора отстаиванием и фильтрацией. Для предотвращения слеживаемости продукта в пульпу хлористого калия вводят амины. Готовый продукт содержит 95 % КСl и более. Применение галургического метода обогащения калийных руд создает возможность комплексного использования сырья (одновременное получение пищевой соли и других полезных продуктов), более полного извлечения полезных компонентов из руды, получения хлористого калия высокого качества.

 

4.   Обоснование оптимальных параметров технологического процесса

Галургический способ выделения хлорида калия из сильвинита или метод избирательного растворения и раздельной кристаллизации основан на различии температурных коэффициентов растворимости хлоридов калия и натрия при их совместном присутствии, т.е. в системе «КСl-NаСl – Н2О». В растворах, насыщенных обеими солями, при повышении температуры от 20-25 до 90-1000°С содержание хлорида калия возрастает примерно в два раза, а хлорида натрия несколько уменьшается. При охлаждении такого горячего раствора он становится пересыщенным относительно хлорида калия, который будет кристаллизоваться, а хлорид натрия останется в растворе. При последующем нагревании этого раствора он останется насыщенным относительно хлорида натрия и становится ненасыщенным относительно хлорида калия.