Файл: Реферат Дипломный проект 126 с., 5 рис., 28 табл.,17 источников.doc

Тема дипломного проекта: Интенсификация производства хлорида калия за счёт использования комплексной эмульсии реагентов в условиях ФОФ БПКРУ-2
студент Сенин Анатолий Валентинович
Реферат

Дипломный проект 126 с., 5 рис., 28 табл.,17 источников.

В дипломном проекте решается задача интенсификации процесса сильвиновой флотации за счёт использования комплексной эмульсии.

Объект проектирования – реагентный режим основной сильвиновой флотации.

Цель работы – снижение расхода собирателя (амина).

В дипломном проекте выполнен теоретический анализ флотационного обогащения хлорида калия, на основании которого выбран оптимальный режим работы сильвиновой флотации. Плотность питания основной сильвиновой флотации - Ж:Т = 2,6. Состав твёрдой фазы в питании основной сильвиновой флотации: KCL – 34,1 %, Н.О. – 2,2 %. В результате предлагаемого нововведения не ухудшаются качественные показатели процесса сильвиновой флотации.

Новизна – использование комплексной эмульсии (амин, вспениватель, аполярный реагент) в реконструированной технологической схеме ФОФ БКПРУ-2.

В дипломном проекте выполнены технологические расчёты основного и вспомогательного оборудования: флотомашины типа ФМ 6,3 КС, ленточного вакуум фильтра BF-10, гидроциклона ГЦР – 500,750, мельницы МСЦ, дуговых сит, центрифуги SVS 1400*1800.

В необходимом объёме отражены разделы по математическому моделированию, автоматизации, безопасности производственной деятельности и технико-экономические расчёты.

Графическая часть проекта представлена на 8 листах формата А1.

Предлагаемое техническое решение в дальнейшем будет использовано на БКПРУ-2 ОАО «Уралкалий»

Рассчитан предполагаемый экономический эффект от снижения расхода амина и воды на приготовление, который составит 2496971,4 рублей за год.

7

1. ВВЕДЕНИЕ 8

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10

2.1. Способы получения хлорида калия из сильвинита 10

2.1.1. Производство хлорида калия методом растворения и раздельной кристаллизации 10

2.1.2. Получение хлорида калия флотационным методом 11

2.1.3. Гравитационное обогащение калийных руд 12

2.1.4. Электросепарация калийных руд 13

2.2. Сравнение технико-экономических показателей различных способов производства хлорида калия 15

3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ 16

3.1. Месторождения калийного сырья 16

3.2. Технико-экономическое обоснование сырья, энергоресурсов, географической точки строительства 17

3.3. Расчет производственной мощности 19

4. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ 20

4.1. Термодинамический анализ возможности элементарного акта флотации 20

4.2. Силовая трактовка флотации 21

4.3. Максимальный размер частицы, флотирующейся при пенной флотации 23

4.4. Необходимый размер пузырьков при пенной флотации 23

4.5. Вероятность флотации 24

4.6. Кинетика процесса флотации 24

4.7. Расчет диаметра пузырька воздуха 25

4.8. Расчет скорости всплывания пузырька 27

4.9. Оптимизация процесса флотации 28

5. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС 34

5.1. Расчет качественно – количественной схемы. 35

5.1.1. Основные показатели расчёта 35

5.1.2. Расчёт качественно – количественной схемы основной сильвиновой флотации 36

38

38

5.2. Таблица материального баланса 41

6. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ 43

6.1. Постановка задачи 43

6.2. Условия проведения эксперимента 43

6.3. Инструкция пользователя 45

6.4. Обсуждение результатов 47

6.5. Вывод 48

7. ВЫБОР И РАСЧЕТ ОБОРУДОВАНИЯ 49

7.1. Оборудование для флотации 49

7.1.1 Гидроциклоны 49

7.1.2 Флотомашины 51

7.2 Оборудование отделения измельчения и классификации 54

7.2.1 Стержневая мельница 54

7.2.2 Дуговые сита 55

7.3. Оборудование для обезвоживания 56

7.3.1. Обезвоживание галитовых отходов (ГЦ-500) 56

7.3.2. Вакуум – фильтры 56

7.3.3. Центрифуги 57

7.4. Оборудование для сгущения 58

7.4.1. Сгустители 58

58

7.5. Обоснование выбора насосов 59

8. АВТОМАТИЗАЦИЯ 61

8.1. Автоматизация технологических процессов 61

8.2. Выбор и обоснование параметров контроля, регулирования, сигнализации и блокировок 61

8.3. Выбор средств автоматизации и контроля отделения флотации 65

9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ФЛОТАЦИОННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИДА КАЛИЯ ИЗ СИЛЬВИНИТА 74

9.1. Отделение измельчения 74

9.2. Отделение обесшламливания 75

9.3. Отделение флотации 76

9.4. Отделение обезвоживания концентрата и хвостов 77

9.5. Отделение сгущения продуктов обогащения 78

10. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 80

10.1. Ежегодные нормы образования отходов производства 80

10.2. Обеспечение надежности охраны окружающей среды 81

10.2.1. Солеотвал 81

10.2.2. Шламохранилище 82

10.3. Анализ экологической безопасности 83

11. БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ 85

11.1. Охрана труда в Российской Федерации 85

11.2. Свойства используемых и получаемых веществ. Опасные и вредные производственные факторы 86

11.3. Классификация производства 89

11.4. Общие правила безопасности 92

11.5. Санитарно-технические мероприятия 93

11.6. Противопожарные мероприятия 94

12. СТРОИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ 100

12.1. Климатические и геологические условия месторасположения производства 100

12.2. Описание генерального плана предприятия 100

12.3. Характеристика главного корпуса обогатительной фабрики БКПРУ-2 101

12.4. Компоновка оборудования в цехе 102

12.5. Водоснабжение 104

12.6. Теплоснабжение 104

12.7. Канализация 105

13. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 106

13.1. Расчет производственной мощности ФОФ БКПРУ-2 109

13.2. Планирование инвестиций 112

13.3. Организация производства КСI на ФОФ БКПРУ-2 112

13.4. Расчет годового фонда оплаты труда производственных рабочих на ФОФ БКПРУ-2 114

13.5. Расчёт себестоимости КСL на БКПРУ-2 117

13.6. Сравнительный анализ себестоимости KCl 122

13.6.1 Расчет структуры себестоимости KCl 122

13.6.2. Расчет снижения себестоимости продукции по технико-экономическим факторам 123

13.7. Расчет основных экономических показателей производства KCl 125

13.7.1. Ценовая политика ОАО «Уралкалий» 125

13.7.2. Расчет значения «Точки безубыточности» 126

13.7.3. Расчет экономических показателей деятельности ФОФ БКПРУ-2 127

14. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 131

15. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 132

15.1. Книги 132

15.2. Методические указания 133

1. ВВЕДЕНИЕ

Обогащения полезных ископаемых имеет важное народнохозяйственное значение, так как позволяет по мере развития техники вовлекать в эксплуатацию месторождения все с более низким содержанием полезных ископаемых.

Технология обогащения полезных ископаемых основана на использовании различий в присущих минералам физических и физико-химических свойствах. Использование указанных различий осуществляется на основе современных достижений науки и техники, за счет чего непрерывно расширяются области применения, улучшается эффективность и селективность обогатительных процессов.

Основным сырьем для получения калийных удобрений является сильвинит, представляющий собой породу состава mKCL+nNaCL, которая содержит 17%

. В качестве примесей сильвиниту сопутствуют в небольших количествах соединения магния, кальция, и др. Из сильвинита получают основное калийное удобрение – хлорид калия. Получение хлорида калия и сильвинита осуществляется галургическим или флотационным методами.

Постоянное совершенствование разнообразных технологических процессов – является важнейшей задачей для любого производства. Внедрение связанных с этим новшеств позволяет развиваться предприятию, идти в ногу с развитием научно-технического прогресса и оставаться на лидирующих позициях, за счет постоянного улучшения технико-экономических показателей. Это достигается, в первую очередь, за счет изменения технологий, использования современного оборудования, новейших разработок в области влияния различных химических веществ на протекание технологических процессов и улучшения их качественно-количественных показателей.

Для эффективной работы фабрики необходимо соблюдение различных технологических параметров, основными из которых являются реагентный режим процесса флотации, потери KCL с глинистыми шламами, с отвальными галитовыми отходами, качество готового концентрата, извлечение КСL в продукт. Величина этих показателей определяет экономику предприятия, то есть себестоимость, прибыль, рентабельность и т.д.

Флотационный процесс разделения полезных ископаемых основан на физических, физико-химических и химических явлениях, происходящих в суспензии. При этом решающее значение имеют поверхностные явления, происходящие вблизи поверхности раздела фаз, в результате которых образуются флотационные комплексы, состоящие из минеральных частиц и пузырьков.[5]

Возможность образования флотационного комплекса частица–пузырек, скорость процесса и прочность связи, а также продолжительность существования комплекса зависит от ряда причин и прежде всего от природы минералов, характера взаимодействия реагентов с их поверхностью и способности смачиваться водой. Последний фактор определяется состоянием гидратных оболочек, которыми обычно окружены минеральные частицы в воде. На элементарный акт флотации оказывают существенное влияние условия столкновения частиц с пузырьками воздуха, т.е. характер и интенсивность перемешивания суспензии, направление их движения в поле тяжести, масса, размер и форма частиц, размер пузырьков, степень аэрации, плотность суспензии и другие факторы.

Основными параметрами, подлежащими контролю в отделении флотации сильвина, являются плотность исходного питания сильвиновой флотации и реагентный режим.

В настоящее время на ФОФ БКПРУ-2 проводятся промышленные испытания реконструированных технологических схем из которых, для упрощения, исключены операции классификации и кондиционирования. По регламентной схеме закрупнённая часть пульпы обрабатывается в барабанном кондиционере эмульсией аполярных реагентов (парафина и газойля каталитического) в водном растворе амина. А в приёмные карманы флотомашин сильвиновой флотации подаётся водный раствор амина.

В июне 2006 года на II технологической секции ФОФ БПКРУ-2 были проведены испытания, изменение режима обработки пульпы перед сильвиновой флотацией вместо (растворов амина и эмульсии) в питание сильвиновой флотации подали комплексную эмульсию – водный раствор амина с добавлением аполярных реагентов (парафина и газойля каталитического), а так же испытали её эффективность при работе на повышенных нагрузках.

Важнейшими технико-экономическими обоснованиями принятого решения является снижение количества расхода амина и воды на приготовление комплексной эмульсии.

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

2.1. Способы получения хлорида калия из сильвинита

Поскольку сильвинит представляет механическую смесь кристаллов сильвина и галита, их разделение с целью получения хлорида калия возможно как физико-химическими методами (растворением и раздельной кристаллизацией), так и механическими (флотацией, гравитационной сепарацией, электросепарацией).

2.1.1. Производство хлорида калия методом растворения и раздельной кристаллизации

Метод растворения и раздельной кристаллизации называют также галургическим или химическим. Галургический метод переработки сильвинитовых и карналлитовых руд впервые был освоен калийной промышленностью в 1861 году и до настоящего времени находит широкое применение на калийных предприятиях России, Германии, Франции. Сущность этого метода состоит в том, что хлорид калия выщелачивают из сильвинита горячим оборотным щелоком, а оставшийся невыщелоченный галит направляют в отвал. Полученный горячий крепкий щелок проходит очистку от солевого и глинистого шламов путем отстаивания. Из осветленного горячего щелока производят кристаллизацию хлорида калия. Полученные кристаллы хлорида калия отделяют от охлажденного маточного щелока, сушат и выпускают в виде продукции, а маточный щелок после подогрева возвращают на выщелачивание новых порций хлорида калия.[1]

Галургический метод получения хлорида калия из сильвинита – циклический процесс с непрерывной циркуляцией в системе насыщенного хлоридом натрия растворяющего щелока.

Технологическая схема этого метода включает следующие основные стадии:

дробление сырой сильвинитовой руды;
выщелачивание сильвинита горячим растворяющим щелоком с целью извлечения в раствор KCL;
обработка полученного после выщелачивания сильвинитовой руды отвала для снижения потерь хлорида калия;
выделение из горячего щелока, насыщенного NaCL и KCL, твердых взвешенных частиц в виде солевого и глинистого шламов;
противоточная промывка глинистого шлама горячей водой для извлечения из него KCL;
охлаждение горячего осветленного щелока с целью кристаллизации KCL с одновременным использованием тепла горячего раствора (ВКУ);
отделение кристаллов KCL от маточного раствора;
сушка кристаллов KCL;
нагревание маточного раствора и возвращение его на выщелачивание;
удаление или утилизация отходов производства.

2.1.2. Получение хлорида калия флотационным методом

Флотация (от английского слова flotation – всплывание) – один из наиболее распространенных методов обогащения полезных ископаемых.

Процесс флотации основан на различной способности поверхностей минералов, входящих в состав обогащаемой руды, смачиваться водой.