Разработка технологии получения неорганического продукта

Технологические процессы контролируются измерением вручную или автоматически различных технологических параметров. Непрерывные измерения служат основой для автоматического регулирования процессов обработки полезного ископаемого на обогатительной фабрике.На галургических предприятиях осуществляется автоматический контроль количества руды, поступающей в аппарат для растворения; количества и температуры маточного щелока в аппаратах растворения; температуры растворов (щелоков), выходящих из растворителей и поступающих со станции осветления в расходный бак ВКУ; температуры маточного щелока в поверхностных конденсаторах; температуры растворов, расход пара в эжекторах и разрежения в каждой ступени ВКУ; соотношения Ж:Т в шламах на стадии осветления; количество хлорида калия, поступающего на склад после сушки; расход воды по фабрике и др.Автоматическое регулирование технологического процесса основано на стабилизации ряда параметров, соотношения Ж:Т (в зависимости от этого изменяется количество подаваемой руды); плотностей солевой и глинистой пульп, отбираемых из сгустителей; подачи пара в эжекторы ВКУ и др.Таблица 18Контроль производства и управленияНаименование стадии процесса, места измерения параметров или отбора пробКонтролируемый параметрНормы и технические показателиМетод испытания и средство контроляРастворитель РШ Массовая доля KCI в среднем щелоке 15,0-18,0%КалиметрLB377G2 погрешность 1,5 % вых.0-5 мАДИ12-12%; Б.О.Р.С. А06 вых.4-20 мА; электропневмопре-образовательЭП1324, кл.т.1, вых.0-5 мА; вторичный прибор ПВ10.1Э, кл.т.1шк.12-22%;прибор много-шкальный ППМ-20,кл.т.1, шк.12-22% Ш-711погрешность 0,1%; ПЭВМРастворитель РШТемпература среднего щелока 98-102°СБолее 102°СМенее 98°СТермометр сопротивления Pt-100кл. допуска С; цифровой индикатор MTL-668, шк.0-150°С погрешность 0,5%; преобразователь 244EHI1Q4погрешность 0,25%; Ш-711погрешность 0,25%; ПЭВМТрубопровод пара в растворителиРасход параНе нормируетсяДиафрагма ДК 6-300; преобразователь 13ДД11 Р = 0-63 кПа; преобразователь ППЭ-2, кл.т.1вых.0-5 мА; вторичный приборПВ10.1Э, кл.т.1 шк.0-16 т/ч;многошкальный прибор ППМ-20П, кл.т.1 шк.0-16 т/ч; Ш-711 погрешность 0,1%; ПЭВМРастворитель РШТемпература насыщенного щелокаНе менее96°СБолее 100°СМенее 96°СТермометр сопротивления Pt-100кл.допуска С; цифровой индикатор MTL-668 шк.0-150ºС погрешность 0,5% шк.0-150ºС; преобразователь 244EHI1Q4 погрешность 0,25%;Ш-711 погрешность 0,25ºС; ПЭВМТо жеМассовая доля KCI в насыщенном щелокеНе менее19,0%Калиметр LB377G2 погрешность 1,5% вых.0-5 мА, ДИ 15-25%;Б.О.Р.С.А06, вых.4-20 мА; преобразователь ЭП1324, кл.т.1 вых.0,02-0,10 МПа; вторичный прибор ПВ10.1Э, кл.т.1 шк.15-25%;прибор многошкальный ППМ-20, кл.т.1, шк.15-25 %; Ш-711 погрешность 0,1%; ПЭВМЗумпф ЗУровеньНе выше 2 мПовторитель давления ПД-4; преобразователь 13ДИ30, кл.т.1; Б.О.Р.С.А06; преобразователь ППЭ-2, кл.т.1 вых.0-5 мА: Ш-711 погрешность 0,1%; ПЭВМверхний предел измерений (ВПИ) 6 мШнековая мешалка МШТемпературащелока65-75ºСТермометр ТСМ, 100М, кл. допуска С, ДИ (-50)-200°С преобразовательШ 79, кл.т.0,4 ДИ 0-150°С; Б.О.Р.С.А06 вых.0-5 мА; преобразователь ЭП1324, кл.т.1 вых.0,02-0,10 МПа; вторичный прибор ПВ 4.4Э, кл.т.1 шк.0-150°С;прибор многошкальный ППМ-20, кл.т.1 шк.0-150°С; Ш-711; погрешность 0,25°С ПЭВМВакуум-фильтр ЛВФРасход отвалаНе более500 т/чАвтоматические конвейерные весы марки MSI фирмы Milltronicsпогрешность 1% ДИ 0-600 т/ч;прибор регистрирующий Logoscreen,погрешность 0,15% шк.0-600 т/ч;Ш-711 погрешность 0,1%; ПЭВМТрубопровод минерализованной воды в отделение фильтрации отвала Расход водыНенормируетсяДиафрагма ДК 0,6-250;преобразователь 13ДД11, кл.т.1Р = 0-16 кПа; ППЭ-2, кл.т.1 вых.0-5 мА; ПИК-1, кл.т.1,0; ПВ 4.4Э, кл.т.1шк.0-250 м3/ч; ППМ-20, кл.т.1;шк.0-250 м3/чВакуум-насосы НВРасход минерализованной водыНе нормируетсяРотаметр РП-16 ЖУЗ кл.т.1,5шк.3-16 м3/ч[15]4 Безопасность и экологичность проектаВсе вещества, за исключением топлива, используемого при сушке хлорида калия, и пылеподавителя, используемого при обработке получаемого хлорида калия, негорючи, пожаро-и взрывобезопасны. Пылеподавитель в водных растворах и при нанесении на продукцию теряет свои пожароопасные свойства.Сырье, материалы, промежуточные продукты, отходы производства и получаемый хлорид калий по степени воздействия на организм человека относятся к третьему и четвертому классам опасности.В отделении растворения процесс растворения руды горячим растворяющим щелоком протекает при температуре 96-102°С. Нагревание растворяющего щелока осуществляется в теплообменниках до температуры 114-118°С; для нагревания используется пар с давлением до 0,4 МПа и температурой 125-143°С.Сгущение солевого шлама и осветление насыщенного раствора протекает при температуре 95-98°С. На установке регулируемой вакуум-кристаллизации охлаждение исходного насыщенного раствора происходит от 95-97°С до 30-40°С. На эжекторы РВКУ подается пар с давлением 0,4-0,6 МПа и температурой 143-158ºС[10].Все горячие элементы оборудования, трубопроводы, баки и пр. должны иметь изоляцию. Температура на поверхности изоляции не должна превышать 45оС. Люки всех аппаратов, в которых процесс протекает при высоких температурах, должны быть закрыты.На каждом рабочем месте должны быть обеспечены безопасные условия труда. Все обслуживающие площадки, переходные мостики и лестницы должны быть прочными и устойчивыми, иметь перила высотой не менее 1 м. Все монтажные проемы и зумпфы, расположенные на нулевой отметке, должны быть ограждены перилами высотой не менее 1 м. Уклон полов для стока в зумпфы должен быть не менее 1,8о, при этом в основных проходах уклон полов не должен превышать 2,6°. Все движущиеся и вращающиеся части оборудования, элементы привода и передачи должны иметь ограждения, исключающие доступ к ним во время работы.При пуске оборудования необходимо обеспечить полную безопасность обслуживающего персонала. Пуск любого оборудования оповещается громкоговорящей связью с указанием наименования и технологической позиции запускаемого оборудования. Перед пуском оборудования, находящегося вне зоны видимости (ленточных и скребковых конвейеров), подается предупредительный звуковой и световой сигнал. Все конвейера, имеющие угол наклона более 6º, должны быть оснащены стопорными устройствами, которые препятствуют перемещению груженой ленты в обратном направлении при остановке конвейера.Уровень шума на рабочих местах не должен превышать 80 ДБ в соответствии с Системой стандартов безопасности труда.Рабочие места должны быть освещены в соответствии с действующими нормами освещения. Для переносного освещения следует пользоваться лампами с напряжением 12 В и 42 В, защищенными металлической сеткой.Вещества-диэлектрики, способные подвергаться электризации, в технологии галургического хлорида калия отсутствуют.Все производственные помещения оснащены приточно-вытяжной вентиляцией.В зависимости от характера пылеобразования технологическое оборудование и места перегрузки материалов должны быть оснащены аспирационными системами для удаления запыленного воздуха и его очистки перед выбросом в атмосферу.Аспирационные выбросы главного производственного участка (главного корпуса) представляют собой потоки воздуха, загрязненные пылью, перерабатываемой сильвинитовой руды. Аспирационные системы, отсасывающие запыленные потоки воздуха от узлов перегрузки сильвинита молотого, снабжены вентиляционным и газоочистительным оборудованием. Выброс обеспыленного воздуха осуществляется в трубу высотой 50 м.Все производственные помещения снабжены средствами пожаротушения и оснащены системами пожарной сигнализации в соответствии с требованиями.Для обеспечения противопожарного режима все производственные и подсобные помещения, установки, сооружения и склады обеспечиваются средствами тушения пожара (огнетушителями, пожарными гидрантами, кранами). Наружное пожаротушение предусмотрено от существующих пожарных гидрантов, установленных на кольцевом водоводе[16].При производстве хлорида калия отходами производства являются:- галитовый отвал;- суспензия глинисто-солевого шлама;- избыточные щелока;- сточные водыТаблица 19Характеристика отходов производства[10]Наименование отходаМесто складирования, транспорт, тараКоличество отходов, т/чПериодичность образованияХарактеристика твердых и жидких отходовХимический состав, влажность, %Физические показатели, плотность, кг/м3Класс опасности отходовГалито-вый отвал после фильт-рацииТранспортировка на солеотвал системой конвейеров.Складирование на солеотвале.Не более 500НепрерывноВ пересчете на сухое вещество:KCL1,4…2,27NaCl - 93,7…95,1Н.о.1,4…2,3MgCl20,04…0,1CaSO41,66…2,23H2O - 0,05…0,14Температура 65-75оС;плотность твердой фазы ~ 2180;плотность жидкой фазы ~ 1235насыпная масса1400-15003Суспензия глинисто-солевого шлама после разбавления шахтным рассоломОткачка по шламопроводу в камеры большого сечения рудника или на шламохранилище0-400 м3/чПериодически при разгрузке отстой-ников KCI - 11,7…0,5NaCI - 16,7…0,5н.о.- 14,4…2,0(MgCI2 + CaSO4) - 2,0…0,2Н20 - 57,0…2,0Температуране более 40оС;плотность тв.ф ~2400;плотность ж. фазы: ~1235;плотность суспензии~13303Избыточ-ные щелока Подача в кольцевые емкости с последующей откачкой по шламопроводу в камеры большого сечения рудника или на шламохранилище 0-40 м3/чПериодически при образова-нии избы-точных щелоков KCI - 11,0…14,5NaCI - 18,0…20,0(MgCI2 +CaSO4) ~1,0Н20 - 64,5…70,0Температура30-40 оС;плотность ~12353Сточные водыОткачка по системе трубопроводов на шламохранилище0-40 м3/чПериодически при невоз-можности их исполь-зования KCI - 6,0…10,0NaCI - 8,0…14,0(MgCI2 +CaSO4) ~0,5Н20 - 75,5…85,5Температура 25 оС;плотность ~12003Отфильтрованный галитовый отвал с ленточных вакуум-фильтров поступает системой конвейеров направляется на солеотвал.Суспензия глинисто-солевого шлама, образующаяся при осветлении горячего насыщенного раствора в отстойниках, разбавляется холодным шахтным рассолом. При разгрузке отстойников разбавленную суспензию непрерывно откачивают в камеры большого сечения рудника с последующей промывкой и опорожнением шламопровода. Возможна откачка разбавленной суспензии глинисто-солевого шлама на шламохранилище. При образовании избыточных щелоков часть маточного раствора подается в резервные емкости и в последующем срабатывается при производстве хлорида калия, в том числе используется для заполнения системы после ППР. При переполнении резервных емкостей возможно использование избыточных щелоков для разбавления суспензии глинисто-солевого шлама вместо шахтного рассола. Для стоков от смыва полов и промывки оборудования, а также проливов и аварийного опорожнения оборудования предусмотрена система зумпфов, расположенных на нулевой отметке в главном корпусе, куда также поступают сточные воды из корпуса сушки. Для аварийного опорожнения растворителей и шнековой мешалки в отделении растворения установлена аварийная емкость, выполненная в виде шнекового растворителя, из которого суспензия может быть направлена в отстойник.Разгрузка отстойника, которая осуществляется периодически, самотеком поступает в зумпф, из которого откачивается вместе с суспензией глинисто-солевого шлама в камеры большого сечения рудника.Слив отстойника поступает в кольцевые емкости и далее используется в технологическом процессе.Если процесс производства хлорида калия сопровождается образованием избыточных щелоков, то слив отстойника (осветленные сточные воды) в технологическом процессе не используется. В этом случае слив откачивается на шламохранилище[10].ЗаключениеВ курсовом проекте описан процесс получения галургического хлорида калия, приведены свойства сырья и готовой продукции.Кроме того, рассмотрены вопросы, связанные с влиянием отходов производства хлорида калия на окружающую среду, вопросы контроля и автоматизации, а также вопросы безопасности производства.Кроме теоретических вопросов в проекте проведены материальный расчет всей обогатительной фабрики, а также отделения обезвоживания галитового отвала. Тепловой расчет проведен для отделения обезвоживания. Одним из аппаратов, применяемых в технологическом процессе получения хлорида калия служит ленточный вакуум-фильтр. Этот аппарат часто применяется в технологиях получения удобрений. Ленточные вакуум-фильтры применяются для обезвоживания крупнозернистого материала. Ленточные фильтры могут выполняться с обычным и со сходящим полотном.Цель, поставленная во введении, достигнута, процесс изучен и рассчитан.Список используемой литературыПрокошев В.В., Богдевич И.М. Калийные удобрения. Значение, производство, применение, экология. – Международный институт калия, Швейцария, 1994. – 67 с.Печковский В.В., Александрович Х.М., Пинаев Г.Ф. Технология калийных удобрений. - Минск: Вышэйшая школа, 1968. – 264 с.Позин М.Е. Технология минеральных удобрений / М.Е. Позин.-Л.: Химия,1989.–352сТитков С.Н., Мамедов А.И., Соловьев Е.И. Обогащений калийных руд. – М.: Недра, 1982. – 216 с.Патент RU 2 414 423Способ переработки калийсодержащих руд, дата публикации 20.03.2011. Авторы: Сафрыгин Ю.С., Осипова Г.В., Паскина А.В., Букша Ю.В., Тимофеев В.И. Патент RU 2 415 082Способ получения хлористого калия, дата публикации 27.03.2011. Авторы: Сафрыгин Ю.С., Осипова Г.В., Паскина А.В., Букша Ю.В., Тимофеев В.И. Патент RU 2 500 620Способ получения хлористого калия, дата публикации 10.12.2013. Авторы: Сафрыгин Ю.С., Осипова Г.В., Паскина А.В., Букша Ю.В., Тимофеев В.И., Рутковская Т.И.Патент RU 2 549 403Способ управления процессом растворения сильвинитовых руд, дата публикации 27.04.2015. Авторы: Сафрыгин Ю.С., Кириш К.С., Паскина А.В., Букша Ю.В., Тимофеев В.И., Рутковская Т.И.Патент RU 2 551 508Способ получения хлористого калия из сильвинитовых руд, дата публикации 27.05.2015. Авторы: Сафрыгин Ю.С., Осипова Г.В., Паскина А.В., Букша Ю.В., Тимофеев В.И.ПАО «Уралкалий», постоянный технологический регламент производства хлорида калия галургическим способом, 2018 г.Комлев С.Г. Методическая разработка по выполнению курсовых и дипломных проектов по дисциплине: «Технологические процессы и производства горной промышленности», Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 2007. – 57 с.Позин М.Е. Расчеты по технологии неорганических веществ. - Л.: Химия, 1977. – 496 с.Кувшинский М.Н., Соболева А.П. Курсовое проектирование по предмету «Процессы и аппараты химической промышленности». - М.: Высш. школа, 1980. – 152 с.Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М: Химия, 1971. – 784 с.Голубятников В.А., Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: учебн. Для техникумов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Химия, 1985. – 352 с.Макаров Г.В., Васин А.Я., Маринина Л.К., Софинский П.И., Старобинский В.А., Торопов Н.И. Охрана труда в химической промышленности. – М.: Химия, 1989. – 496 с.