Технология производства хлористого калия методом растворения

Расход тепла

1) Q4 - тепло, уходящее с насыщенным щелоком, кДж/ч

с жидкой фазой

Q'4 = q'4 ∙ c'4 ∙ t'4,

где q'4 - количество насыщенного щелока, т/ч

t'4 - температура щелока, 0С (920С)

c'4 - удельная теплоемкость щелока, кДж/(т∙0С)

Таблица 0.12

Компонент	%	т/ч
KCl	20	190,21
NaCl	15,81	150,36
MgCl2	0,95	10,59
CaSO4	0,39	3,71
Н2О	62,85	597,73
Всего:	100,00	952,60

 

жидкая фаза
Q'4, кДж/ч	С'4, кДж/(т*С)	t'4, oC
255595083,3	2916,46071	92

 

с твердой фазой (глинистым шламом)

Q''4 = q''4 ∙ c''4 ∙ t''4,

где q''4 - количество насыщенного щелока, т/ч

t''4 - температура щелока, 0С (970С)

c''4 - удельная теплоемкость щелока, кДж/(т∙0С)

Таблица 0.13

Глинистый шлам
Компонент	%	тв.ф.
н.о.	73,52	5,91
NaCl	10,05	0,89
CaSO4	16,43	1,32
Всего:	100	8,12

 

твердая фаза (глинистый шлам)
Q''4, кДж/ч	С''4, кДж/(т*С)	t''4, oC
647156,1872	822,02375	97

 

Q4 = Q'4 + Q''4 = 256242239,5 кДж

 

2) Q5 - тепло, уходящее с отвалом, кДж/ч

 

Таблица 0.14

Состав галитового отвала, поступающего на вакуум-фильтр
Компонент	%, тв.ф.	%, ж.ф.
KCl	1,17	10,00
NaCl	95,83	17,66
MgCl2	0,00	1,09
CaSO4	2,00	0,47
н.о.	1,00	0,00
Н2О	0,00	70,78
Всего:	100,00	100,00
Расход т/ч	279,14	95,25

 

 

с жидкой фазой

Q5'= q5 ' * c5'* t5', где

q5' - количество жидкой фазы галитового отвала, т/ч (из материального баланса)

t5' - температура отвала, 0С (1000С по практическим данным)

c5' - удельная теплоемкость отвала, кДж/(т*0С)

жидкая фаза
Q'5, кДж/ч	С'5, кДж/(т*С)	t'5, oC
30451702,38	3197,0711	100

 

с твердой фазой

Q5''= q5 '' * c5''* t5'', где

q5' ' - количество глинистого шлама, т/ч (из материального баланса)

t5' ' - температура шлама, 0С (1000С по практическим данным)

c5' ' - удельная теплоемкость шлама, кДж/(т*0С)

твердая фаза
Q''5, кДж/ч	С''5, кДж/(т*С)	t''5, oC
23690269,89	848,69809	100

 

Q5= Q'5 + Q''5 = 54141972,27 кДж/ч

3) Q10 - тепло, затраченное на растворение сильвинита, кДж

Q6 = q6 ∙ х ∙ n ∙ r,

где q6 - количество руды, поступающей на растворение, 300 т/ч

r - теплота растворения KCl 

x - содержание KCl в сильвините (из материального баланса)

n - степень извлечения KCl из руды (0,97)

Тепло, затраченное на растворение сильвинита
Q3, кДж/ч	rKCl, кДж/т	n
22624090,07	235380	0,97

 

4) Q7 - потери тепла в окружающую среду, кДж/ч;

принимаем 2,5% от суммы статей прихода тепла.

Сводная таблица теплового баланса отделения растворения

Таблица 0.15

Приход тепла
1. С сильвинитом	Q1	3 178 802,03
2. С маточным щелоком	Q2	299 465 107,75
3. С паром на дюзы и с  конденсатом на элеваторы	Q3	38 903 066,43
Итого	Qприх	341 546 976,21
Расход тепла
1. С насыщенным щелоком, в т.ч.	Q4
- с жидкой фазой	Q4'	255 595 083,28
- с твердой фазой	Q4''	647 156,19
2. С отвалом, в т.ч.	Q5
- с жидкой фазой	Q5'	30 451 702,38
- с твердой фазой	Q5''	23 690 269,89
3. На растворение	Q6	22 624 090,07
4. Потери тепла	Q7	8 538 674,41
Итого	Qрасх	341 546 976,21
Дебаланс		0,00

 

Сводная таблица материального баланса ВКУ

Таблица 0.16

Приход		Расход
Статья	т/ч	Статья	т/ч
Щелок	953,25	Маточный щелок	806,85
KCl	185,65	KCl	100,05
NaCl	146,76	NaCl	146,76
H2O	620,84	H2O	536,38
		Кристаллический KCl	85,60
		Испарившаяся вода	84,46
Итого:	953,25	Итого:	953,25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологический расчет оборудования.

Исходные данные: производительность по руде Qmp=101,94 кг/с (367,00 т/ч); расход щелока Qvщ=0,124 м3/ч (952,6/2,14=445,14 м3/ч) /по данным материального баланса/; время пребывания в одном растворителе t= 540 с (9 мин.) Исходные данные растворителя шнекового: частота вращения шнека n- 0,13 с-1 (8 об/мин.); шаг спирали шнека S- 1,2 м.

Расход суспензии Qc при коэффициенте неравномерности 1,1 и средней плотности сильвинитовой руды r=2140 кг/м3 вычисляем по формуле:

 м3/с

Коэффициент заполнения шнека рудой j  для тяжелых малоабразивных материалов рекомендовано принимать равным 0,25; коэффициент, учитывающий снижение производительности с увеличением угла наклона, С2 для горизонтального шнека равен 1. Насыпная масса сильвинита gн=2440 кг/м3. В результате интенсивного перемешивания суспензии  условная насыпная масса сильвинита gну ( кг/м3) будет составлять при содержании твердой фазы в суспензии 1,1×101,94=112,134 кг в 1,89 м3 /.

 кг/м3

Принимаем среднюю насыпную массу сильвинита равной 800 кг/м3.

Диаметр шнека Dш вычисляем по формуле:

м

Примем наружный диаметр шнека Dшн –2,35 м, внутренний диаметр Dшв- 1,95 м.

Проверим производительность шнека Gp (кг/с) по руде. Площадь поперечного сечения винтового шнека:

F=0,785(Dшн2-Dшв2)=0,785(2,352-1,952)=1,35 м3

Коэффициент заполнения шнека рудой j примем, учитывая интенсивное перемешивание суспензии горизонтальными лопастями, равным 0,8.

Производительность шнека составит /8/

Gр=F×S×n×j×C2×gн=1,35×1,2×0,13×0,8×1,0×800=134,80 кг/с

Таким образом, шнек обеспечивает перемещение загружаемого количества руды.

Скорость передвижения руды в растворителе w, учитывая коэффициент сопротивления ¦ для тяжелых малоабразивных материалов, равный 2,5, вычисляем по формуле.

м/с

По данным время пребывания руды в растворителе t-540с (9 мин.). Длину растворителя L0 вычисляем по формуле:

м

Длина растворителя 33,696 м необходима при высоте растворителя 2 м. При высоте растворителя 4 м длина будет составлять

м

Примем следующие  внутренние размеры растворителя: длина L-25,4 м; ширина по крышке 4,8 м; общая высота до крышки 6,12 м; радиус закругления днища 3,05 м. Полный объем растворителя Vр=1300 м3.

Объем суспензии Vc в растворителе при времени пребывания t  540 с

м3

Степень заполнения растворителя суспензией jс

находится в допустимых пределах.

Расчет ковша наклонного элеватора. С учетом образования солевого шлама производительность элеватора по сухому веществу принимаем равной расходу сильвинита, т. е. 101,94 кг/с. При влажности солевого отвала 10% расход шлама Qш=101,94/1,2=84,95 кг/с. Насыпная масса влажного отвала gн=1700 кг/м3.

Объем ковша Vк элеватора вычисляем по формуле:

 м3

где Sк- шаг ковшей, равный 0,8 м; n- линейная скорость движения цепи  0,7 м/с; j- коэффициент заполнения ковшей, равный 0,75.

Принимаем объем ковша элеватора, равный 80 л.

 

 

 

 

 

 

 

5. Конструктивный расчет.

 

Целью конструктивного расчета аппарата является определение размеров штуцеров. Исходными данными для расчета являются скорости потоков и объемные расходы щелоков.

Диаметр штуцера d1, для подачи маточного раствора от центробежных насосов в растворитель вычисляем по формуле

 м

где Q1- объемный расход маточного щелока 0,115 м3/с (872,85/2,1=415,64 м3/ч);

w01- скорость потока 1,73 м/с.

Диаметр штуцера d2, для подачи среднего щелока из растворителя в растворитель вычисляем по формуле

м

где w02- скорость потока, равная 0,6 м/с;

Q2- объемный расход среднего щелока, вычисленный по формуле

 м3/ч(0,121 м3/с)

где Qm2- массовый расход среднего щелока 912,73 т/ч;

 r2- плотность среднего щелока, равная 2,12 т/м3.

Диаметр штуцера d3, для отвода насыщенного щелока из растворителя вычисляем по формуле

м

где w03- скорость потока, равная 0,6 м/с;

Q3- объемный расход насыщенного щелока, вычисленный по формуле

 м3/ч ( 0,124 м3/с)

где Qm3- массовый расход насыщенного щелока, равный 952,6 т/ч;

 r3- плотность насыщенного щелока, равная 2,14 т/м3.

Примем: диаметр штуцера для подачи маточного раствора d1= 0,29 м; диаметра для подачи среднего щелока d2=0,51 м; диаметр штуцера для отвода насыщенного щелока d3=0,513 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Гидравлический расчет.

 

Целью гидравлического расчета является определение мощности на вращение шнековой  мешалки и мощности электродвигателя растворителя.