Комплексное обращение с отходами при производстве калийных удобрений

Далее суспензия поступает в сплошную часть шнекового барабана-флокулятора, где за счет окатывающего воздействия стенок и наличия радиальных порогов осуществляется сферическая агломерация сфлокулированной суспензии глинистой части шлама с образованием агломератов шлама с размером до нескольких миллиметров.

Продвигаясь далее, сфлокулированная суспензия поступает на сетчатую часть барабана, где благодаря крупной перфорации стенок жидкая фаза вместе с мелкими кристаллами хлорида натрия и калия уходит в фильтрат, а крупные агломераты глинистой части шлама обезвоживаются под действием сил гравитации и механического воздействия стенок барабана за счет чередующихся перфорированных участков барабана и сплошных участков, снабженных радиальными порогами, при этом на сплошных участках с порогами происходит дополнительное отделение кристаллов NaCl и KCl из осадка шлама, за счет разрушающего воздействия структуры осадка шлама радиальными порогами по местам повышенного скопления твердой фазы NaCl и KCl и их последующего удаления с жидкой фазы на перфорированных участках барабана-флокулятора. Обезвоженный осадок шлама с небольшим содержанием кристаллов хлористого натрия далее поступает на пресс-фильтр, где обезвоживается до влажности 18-20% и далее направляется на сушку до влажности  0,5%. Высушенный горячий глинистый шлам смешивается со специальным связующим и прессуется в изделия (блоки, панели, облицовочная плитка и т.д.).

Полученные изделия благодаря низкому содержанию хлористого натрия и хлористого калия, имеют низкое водопоглощение (менее 0,6%), высокую прочность на сжатие (≥ 400 кг/см2) и изгиб (≥ 125 кг/см2) и высокую морозостойкость (МРЗ 25).

Предложенный способ позволяет снизить в глинисто-солевом шламе содержание водорастворимых солей калия и натрия в 2-3 раза по сравнению с прототипом. Остаточное содержание этих солей на уровне 0,03-0,04 кг/кг шлама обеспечивает возможность утилизации глинисто-солевого шлама в качестве основы при производстве строительных материалов.

 

В данной схеме переработки используется следующее оборудование:

1. Отстойник сгуститель.

Сгуститель -   машина или аппарат для разделения пульп (суспензий) на твёрдую и жидкую фазы под действием сил тяжести, центробежной силы, магнитного поля. Сгуститель применяют для обезвоживания пульп и суспензий. По конструктивным признакам разделяют на радиальные, пирамидальные отстойники, пластинчатые (прямоточные и противоточные). Для сгущения глинисто-солевых шламов применяем отстойник радиального типа  «Дорр». Радиальный отстойник — круглый в плане железобетонный резервуар (рис. 2), в который осветляемая вода подводится снизу в центр и изливается через воронку, обращенную широким концом кверху. Вокруг воронки располагается цилиндр-успокоитель с глухим дном и с дырчатой стенкой. Наличие такого цилиндра способствует более равномерному распределению воды по рабочей высоте отстойника. Жидкость медленно движется от центра к периферии и сливается в периферийный желоб с затопленными отверстиями или треугольными водосливами.

Рис. 2. Отстойник радиального типа:

1. центральная распределительная труба; 2 — круговой жёлоб; 3 — труба; 4 — скребки; 5 — движущаяся ферма; 6 — приямок; 7 —труба.

    

2. Статистический смеситель.

Для интенсивного перемешивания (или гомогенизации) поступающих потоков веществ (в том числе: плохо - или несмешивающихся жидкостей, жидкостей любой вязкости, потоков веществ различного агрегатного состояния, в частности, газа и жидкости), а также для проведения химических реакций между ними применяется  проточный статический реактор-смеситель непрерывного действия.

Рис. 3. Статистический смеситель

Полностью герметичный смеситель представляет собой малогабаритный цилиндрический трубовидный аппарат со встроенной насадкой, в котором отсутствуют подвижные узлы, вибрация и шум. Эффект интенсивного перемешивания и взаимодействия подаваемых веществ достигается за счет многократного деления и направленного закручивания потока на укрепленных в аппарате элементах специальной насадки в процессе движения потока внутри аппарата.

Конструкция смесительных элементов, их количество, длина и внутренний диаметр статического смесителя определяют его гидравлическое сопротивление, а, следовательно, и эффективность процесса флокуляции-дефлокуляции шлама в присутствии полиакриламида.

 

3. Шнековый барабан-флокулятор.

Аппарат состоит из следующих основных элементов:

- Обезвоживающий барабан - сердце системы, сгущает и обезвоживает осадок.

- Дозирующая емкость - необходимое количество осадка поступает через V-образный переток в емкость флокуляции.

- Емкость флокуляции - здесь осадок смешивается с реагентом.

-Контрольная панель - контроль за работой системы в ручном/автоматическом режиме.

Обезвоживающий барабан состоит из шнека, вращающегося с постоянной скоростью в цилиндрическом корпусе. Корпус состоит из ряда чередующихся неподвижных колец, плавающих колец и прокладок зазоров. Шаг витков шнека уменьшается от зоны сгущения к зоне обезвоживания. Одна часть барабана предназначена для сгущения осадка, другая для его обезвоживания. В зоне сгущения, изготовленной из  высококачественного пластика, фильтрат вытекает под действием силы тяжести. В зоне обезвоживания шаг витков шнека уменьшается, увеличивается давление в барабане. Фильтрат вытекает сквозь зазоры между кольцами. Обезвоженный кек на выходе получается влажностью 81 % и менее.

Рис. 4. Шнековых барабан-флокулятор в разрезе

 

4.  Пресс – фильтр.

Пресс-фильтр — аппарат периодического действия для разделения под давлением жидких неоднородных систем (суспензий, пульп) на жидкую фазу (фильтрат) и твердую фазу (осадок, кек). Фильтр - прессы применяются для фильтрации широкого класса суспензий, а также они пригодны также для разделения суспензий с небольшой концентрацией твердых частиц и суспензий с повышенной температурой, охлаждение которых недопустимо вследствие выпадения кристаллов из жидкости.

 

Рис. 5. Ленточный пресс-фильтр:

1 - подача шлама; 2 - загрузка  шлама; 3 - зона предварительного  обезвоживания; 4 - клиновидная зона; 5 - зона предварительного прессования;  6 - зона высокого давления; 7 - сброс кека; 8 - натяжение ленты; 9 - регулировка ленты; 10 - привод машины; 11 – верхняя лента; 12 – нижняя лента; 13 – слив фильтрата

 

5. Сушильный барабан.

Для термической сушки осадка применяют сушилки различных конструкций: барабанные, ленточные, пневматические, вальцовые, сушилки со взвешенным слоем.

В качестве теплоносителя или сушильного агента чаще всего используются топочные газы с температурой от 500 до 800° С. Применение высокотемпературного теплоносителя позволяет сократить габариты сушильных установок.

Выбор типа сушилки зависит от химических свойств материала. Наиболее широкое распространение получили барабанные сушилки. Эти сушилки отличаются высокой производительностью и относятся к конвективным сушилкам. В качестве сушильного агента в них используют воздух и дымовые газы.

 

Рис. 6. Сушильный барабан:

  1-циллиндрический барабан; 2- выгрузочная камера; 3- опорные ролики; 4- редуктор; 5- зубчатый венец; 6- опорно-упорный ролик; 7- уплотнительное устройство; 8- приемная камера; 9- бандаж; 10- кожух

После  сушки горячий глинистый шлам смешивается со специальным связующим и прессуется в изделия (блоки, панели, облицовочная плитка и т.д.).

В курсовом проекте  проектируется линия по переработке глинисто-солевых шламов в строительные изделия.

В данном проекте используется следующее оборудование: сгуститель радиального типа, насос, статистические смесители, шнековый барабан-флокулятор, пресс-фильтр, сушилка барабанного типа, пресс.

К опасным и вредным факторам, которые может вызвать данное мероприятие, относятся:

– наличие незащищенных вращающихся частей насосного и технологического оборудования может стать причиной механических травм;

– гидродинамический шум при работе технологического оборудования и насосного оборудования;

– возможность падения с высоты при обслуживании технологического оборудования;

Для предотвращения данных опасных факторов следует провести ряд инженерных мероприятий по обеспечению безопасности технологических процессов.

Согласно действующим положениям по технике безопасности (ТБ) все открытые движущиеся и вращающиеся опасные части машин и аппаратов, расположенные на уровне ниже 2 м от пола имеют глухие ограждения (кожухи, футляры), прочно прикрепленные к неподвижным частям механизмов. При необходимости наблюдения за работой движущихся частей устраиваются ограждения из перфорированных листов стали.

Предусмотрена молниезащита  сооружений. Все аппараты, работающие под давлением, должны пройти проверку и эксплуатироваться в соответствии с правилами.

В целях защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током, проявлений статического электричества и поражений ударами молний, все оборудование, трубопроводы и сооружения заземлены путем подключения тоководами к общему контуру заземления.

Для защиты органов слуха от производственного шума применяются индивидуальные средства защиты.

На опытно-промышленном участке предусмотрены бытовые помещения: помещение дежурного, уборная, туалет.

 

8. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО СНИЖЕНИЮ (ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ) ОБРАЗОВАНИЯ ОТХОДОВ

 

Основные направления в решении проблемы сокращения отходов калийных предприятий и снижении их вредного влияния на окружающую среду следующие:

1. Максимально возможная по горно-геологическим условиям селективная разработка месторождений.

Селективная разработка   месторождений, обособленное извлечение из недр каждого из совместно залегающих полезных ископаемых или их технология, типов (сортов) и пустых пород. Обеспечивает в процессе добывания наиболее полное извлечение полезного ископаемого при минимальном его разубоживании, но повышает затраты на добычу и усложняет организацию горных работ. При разработке сложно-структурных месторождений применяется взрывание блоков с сохранением геологической структуры, раздельное взрывание различных полезных ископаемых и пустых пород, взрывание по контактам рудных тел с пустыми породами, совместное взрывание с взрыворазделением слоев горных пород, а также послойное разрыхление с использованием рыхлителей. Специфика выемки взорванных пород в забое включает: управляемое обрушение, вертикальную или горизонтальную экскаваторную селекцию, внутризабойную сортировку, комбинированную выемку. Селективная разработка особенно эффективна при разработке ценных руд, т. к. позволяет значительно повысить качество горной массы, поступающей на переработку (обогащение).

2. Размещение отходов обогатительных фабрик в выработанные пространства рудников.

Снижение влияния подработки на поверхность земли возможно при размещении под землей в выработанных пространствах отходов переработки калийных солей. Закладка отходов направлена в первую очередь на поддержание земной поверхности, на сохранение сельхозугодий, изымаемых под складирование солеотходов, и на предотвращение засоления пресных подземных и поверхностных вод избыточными рассолами.

3. Прекращение инфильтрации рассолов в подземные горизонты через ложа шламохранилищ и основания солеотвалов.

Все эти методы будут иметь больший эффект в случае их комплексного применения. 

 

9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

В данном курсовом проекте была дана характеристика глинисто-солевых шламов калийного производства, оценка их воздействия на окружающую среду. Был проведен  анализ возможных направлений снижения количества образования отходов, а также анализ методов их переработки и утилизации.

В качестве эффективного решения поставленной задачи предложена схема переработки глинисто-солевых шламов с целью получения из них строительных материалов, рассмотрено оборудования применяемое при данной технологии, сделаны выводы об эффективности данного метода.

 

 

10. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. А.Д. Смычник, Б.А. Богатов, С.Ф. Шемет Геоэкология калийного производства, Мн, 2005

2.    Классификатором отходов, образующихся в Республике Беларусь от 08.11.2007г. под ред.31.12.2010г

3.  Промышленный технологический регламент № 4-06: утв. ген. директором ОАО «ПО «Беларуськалий» 01.08.2006

4.  Инструкция о порядке  установления степени опасности  отходов производства и класса  опасности отходов производства

5.    Печковский, В.В. Технология калийных удобрений/ В.В. Печковский, Х.М. Александрович, Г.Ф. Пинаев. −  Минск: «Вышэйшая школа», 1978

6.  Система управления окружающей средой. Документация СУОС. «Отчет о функционировании системы управления окружающей средой за 2010 год». Солигорск: ОАО «ПО «Беларуськалий» 

7.     Кошкаров, О.Д., Соколов, И.Д. Технология калийных удобрений 1978, Химия, Ленинград

          8.    Патент Российской Федерации № 2049061 - «Способ переработки суспензии глинисто-солевого шлама калийного производства».

         9.    Дворкин Л.И. Строительные материалы из отходов промышленности

        10.   Патент Российской Федерации № 2235140 – «Способ извлечения благородных металлов».