Описание устройства и принцип действия проектируемого аппарата - Производство хлористого калия флотационным методом

Флотация является одним из наиболее распространенных методов обогащения полезных ископаемых, качественные и количественные показатели которого в значительной степени зависят не только от подготовки пульпы к флотации и реагентного режима, но и от конструктивных особенностей флотационных машин, применяемого способа аэрации и их гидродинамических параметров.

Первые флотационные машины предложены в начале ХХ века. Общим для всех флотационных машин является использование в качестве рабочего агента воздуха в виде мелких пузырьков, образуемых в пульпе тем или иным способом. Флотационные машины различаются по конструктивным признакам, способу аэрации и технологическому назначению.

Флотационные машины могут быть подразделены на следующие группы:

    1) Механические флотационные машины, в которых аэрация пульпы осуществляется благодаря засасыванию воздуха из атмосферы мешалками различных конструкций. 2) Пневматические, обеспечивающие аэрацию пульпы сжатым воздухом, подаваемым в машину от вентиляторов, воздуходувок или компрессоров. Диспергирование воздуха осуществляется мешалками. 3) Пневмогидравлические с самоаэрацией или принудительной подачей сжатого воздуха, в которых для диспергирования применяются различные гидравлические устройства. 4) Вибрационные, в которых принудительно подаваемый воздух диспергируется различными виброустройствами. 5) Флотационные машины с изменяемым давлением, аэрация в которых обеспечивается выделением растворенных газов из пульпы при снижении давления над ней. 6) Пневматические с аэрацией пульпы сжатым воздухом, подаваемым через патрубки или пористые перегородки. 7) Электрофлотационные машины, в которых аэрация осуществляется электролизом водной части пульпы. 8) Комбинированные флотационные машины, в которых пульпа аэрируется несколькими способами.

По форме флотационные машины подразделяются на машины камерного, корытного, колонного, циклонного типов. Камерные машины могут быть собственно камерные, состоящие из изолированных ячеек, с индивидуальной регулировкой уровня пульпы, и прямоточные с общим уровнем пульпы, которые подразделяются на камеры перегородками с окнами в нижней части.

4. Материальный баланс

Материальный баланс - Это оценка эффективности технологического процесса, основанная на расчете и анализе качественных и количественных характеристик исходной руды и конечных продуктов обогащения.

В главном корпусе входными составляющими баланса являются:

Исходная руда;

Рассол из шламохранилища;

Промышленная вода.

При переработке руды образуются следующие продукты:

Концентрат;

Отвальные хвосты;

Отвальные шламы.

На 1.01.98 года проектная мощность рудоуправления составляет 1161,0 тыс. тонн минеральных удобрений в год в пересчете на 100 % К 2О ("Баланс производственной мощности", форма "БМ").

Для обеспечения проектной мощности производительность главного корпуса по руде должна составлять:

Где 1 161 000 т - проектная мощность фабрики по выпуску 100 % К 2О;

    0,82 - товарное извлечение хлористого калия в готовый продукт, д. ед.(показатель на срок действия регламента); 7348- годовой фонд рабочего времени для главного корпуса, час.; 0,325 - массовая доля KCl в руде, д. ед.; 0,6317 - переводной коэффициент 100 % КСl в 100 % К 2О

В таблице 1. приведены исходные данные для расчета материальных балансов обогащения и качественно-количественных схем.

1. Водный баланс по главному корпусу

Статьи прихода воды в процесс.

1. С исходной рудой:

W p = 100 х 0,008 = 0,8 т

Где 0,008 - влажность руды, д..ед.

2. Вода с реагентами:

С раствором аминов.

Расход аминов в натуре составляет 0,355 кг на единицу продукции, что соответствует следующему расходу первичных аминов с массовой долей 100 %:

Где 0,905 - массовая доля первичных аминов, д..ед.

3,5647 - расходный коэффициент по руде в натуре (р. к.)

При тов. = 82 %

Вода с водным раствором амина с массовой долей 0,8 % вводится:

С деэмульгатором нефтяных эмульсий (ОЖК).

Расход ОЖК в натуре на 1 т готовой продукции - 0,030 кг

Расход ОЖК на 100 т руды:

Расход воды с раствором ОЖК с массовой долей 10 % на 100 т руды составляет:

С сухим полиакриламидом.

Расход ПАА с массовой долей основного вещества 100 % на 1 т готовой продукции составляет 0,090 кг.

Расход ПАА на 100 т руды:

Воды с водным раствором ПАА с массовой долей 0,06 % вводится:

С лигносульфонатами.

Расход лигносульфонатов с массовой долей основного вещества 50 % на 1 т готовой продукции - 0,170 кг

На 100 т руды:

Всего воды с раствором реагентов на 100 т руды вводится:

W реаг. = 1,11 + 0,010 + 4,21 + 0,12 = 5,45 т

3. Вода с рассолом

Характеристика рассола:

Массовая доля воды - 78,24 %

Массовая доля KCl - 6,47 %

Плотность - 1,162 т/м 3

Расход рассола по главному корпусу 11,6 т на 100 т руды

Расход воды, поступающей с рассолом в главный корпус, составляет:

    11,6 х 0,7824 = 9,08 т на 100 т руды 4. Расход свежей воды в технологический процесс главного корпуса (размыв оборудования, выщелачивание концентрата) составляет 7,17 т на 100 т руды.

Итого на каждые 100 т руды в процесс поступает воды:

W вввод. = W р + W реаг.+ W рас.+ W св.

W вввод = 0,8 + 5,45 + 9,08 + 7,17 = 22,5 т

Статьи вывода воды из процесса в главном корпусе:

1. С концентратом:

Где

К - выход концентрата, поступающего в сушильное отделение, % ;

W к - массовая доля воды в концентрате, д..ед.

2. С хвостами:

3. С отвальными шламами:

Где в - массовая доля воды в жидкой фазе отвальных шламов, д. ед.;

M - массовое отношение жидкого к твердому (Ж:Т), ед.

Всего уходит воды из процесса:

W ввывод = 2,08 + 5,27 + 15,15 = 22,50

Удельный расход свежей воды на 1 т 95 % KCl по главному корпусу составляет:

- с раствором реагентов из реагентного отделения:

Всего 50,194 + 0,152 + 0,104 = 0,45 т

Таблица 1 Технологический баланс по KCl в твердой фазе продуктов обогащения руды в главном корпусе

Наименование продуктов и потерь

Массовая доля твердого, %

Массовая доля KCl, %

Извлечение KCl,%
    1 Концентрат в сушильное отделение 2 Отвальные хвосты 3 Отвальные шламы 4 Насыщение воды с рудой 5 Насыщение воды с реагентами 6 Насыщение воды на выщелачивание концентрата 7 Насыщение воды на размыв оборудования 8 Насыщение рассола
    28,15 58,3 6,2 0,36 2,44 1,29 1,93 1,33
    97,6 2,56 15,2 33,7 33,7 33,7 33,7 33,7
    84,54 4,6 2,9 0,37 2,53 1,34 2,0 1,72

Итого:

100,0

100,0

Таблица 2 Товарный баланс производства хлористого калия (главный корпус)

Наименование продуктов и потерь

Массовая доля продукта, %

Массовая доля KCl,%

Извлечение KCl,%
    1 Концентрат на сушку, в т. ч. :
      - хлористый калий (товарный продукт) - потери на сушке
    2 Механические потери 3 Галитовый отвал 4 Шламы на шламохранилище
    28,2 27,87 0,33 0,88 60,67 12,75
    95,6 95,6 92,6 95,6 3,76 24,8
    82,94 82,0 0,94 2,6 7,03 9,73

Итого:

102,5

102,3
    1 Руда 2 Рассол со шламохранилища
    100 2,5
    32,5 29,7
    100 2,3

Итого:

102,5

102,3

Таблица 3 Материальный баланс продуктов обогащения руды в главном корпусе

Наименование продуктов

Влажность,%, Ж : Т, в. ч.

Массовая доля солей, %

Массовая доля KCl в солях, %

Извлечение KCl, %

Твердой фазы

Жидкой фазы

Итого

Твердой фазы

Жидкой фазы

Итого

С твердой фазой

С жидкой фазой

Итого

Уходит из процесса

Концентрат

6,7

28,15

0,93

29,08

97,6

33,7

95,6

84,54

1,0

85,54

Хвосты

8,0

58,3

2,37

60,67

2,56

33,7

3,76

4,6

2,43

7,03

Шламы

Ж:Т 3,5

6,2

6,55

12,75

15,2

33,8

24,8

2,9

6,83

9,73

Итого

92,65

9,85

102,5

92,04

10,26

102,3

Приходит в процесс

Руда

0,8

100

100

32,5

33,7

32,5

100

100

Рассол

В = 0,7824

2,5

2,5

29,7

29,7

2,3

2,3

Итого:

100

2,5

102,5

100

2,3

102,3

Таблица 4 Баланс по воде на 100 т руды

Поступает в процесс

Выходит из процесса

Наименование продукта

Расход, т

Наименование продукта

Расход, т

I секция

II-III секции

IV секция

Главный корпус

I секция

II-III секции

IV секция

Главный корпус
    1 Свежая вода в т. ч.:
      - с раствором реагентов - на выщелачивание концентрата - на размыв оборудования
    12,62 6,06 3,0 3,56
    12,62 5,24 3,0 4,38
    12,62 5,24 2,4 4,98
    12,62 5,45 2,9 4,27
    1 С концентратом 2 С хвостами 3 С отвальными шламами
    2,1 5,38 12,43

,06

    5,23 16,30
    2,09 5,21 16,44
    2,08 5,27 15,15

2 С рассолом

6,49

10,17

10,32

9,08

3 С рудой

0,8

0,8

0,8

0,8

Итого:

19,91

23,59

23,74

22,50

Итого:

9,91

23,59

23,74

22,50
    5. Технологические и конструктивные расчеты 1. Геометрический объем камеры,

Vкг = (1,1 ч 1,2) ? Vк = 1,1 ? 6,3 = 6,93 м 3,

Где Vкг - геометрический объем камеры, м 3;

Vк - полезный объем камеры, м 3;

2. Общая длина машины при числе камер m,

L = l ? m + ? = 2,2 ? 16 + 0,5 = 35,7 м

Где l - длина одной камеры, м;

M - число камер в машине;

? - увеличение длины машины на разгрузочные и загрузочные

Карманы, коробки, м, (для машины с Vк более 1м 3 ? = 0,5 ч 0,6 м).

3. Требуемое число камер,

M = tфл: фк = 8 : 0,5=16

Где tфл - время флотации руды, мин;

Фк - время пребывания пульпы в одной камере, мин,

    (для машин типа ФМР фк = 0,5 ч 1 мин.). 4. При барботаже, когда газ движется через жидкость в виде отдельных свободно всплывающих пузырей, диаметр пузыря находят по формуле:

Dn=3v6 * d0 * д / [9,81*(сж - сг)]= 3v6*5*10-5*0,07/[9.81*(1235-1.2)]= =12.02*10-4м

Где d0 - диаметр отверстия, в котором образуется пузырь;

Д - поверхностное натяжение

5. Скорость подъема пузырей, для турбулентного режима,

Щп = 0.7*vdп*(сж - сг)*g/ сж=0.7v12.02*10-4*(1205-1.2)*9.81/1235= =7.67*10-2м/с

6. Межфазная поверхность при барботаже представляет собой суммарную поверхность всех пузырьков на высоте жидкостного столба и определяется следующим соотношением:

F=6*Q*h/(щп* dп)=6*10-8*0.8/(7.67*10-2*12.02*10-4)=1.52*10-3м 2

7. Содержание твердого в пульпе:

Qтв+Qж=213,7+552,9=766,6

С=213,7/766,6*100%=27,87%

8. Расход мощности на компрессию воздуха для одной камеры, кВт,

Nв=qN*Vк=3*6,3=18,9кВт

Где qN - удельный расход мощности на сжатие воздуха для 1 м 3 камеры, кВт

Vк - полезный объем камеры, м 3

9. Частота вращения импеллера, мин-1,

Nимп=0,98*nдв*dш. и/dш. э=0,98*300*600/400=441 мин-1

Где nдв - частота вращения двигателя импеллера, мин-1

Dш. и - диаметр клиноременного шкива на валу импеллера, мм

Dш. э - диаметр клиноременного шкива электродвигателя импеллера, мм

10. Расход воздуха на 1 м 3 камеры, м 3/мин,

Qв=Rа. э* Vк =1,2/6,3=0,19 м 3/мин

Где Rа. э - коэффициент аэрации

11. Расход воздуха механических машин, м 3/мин.,

Q=185*D2*vpRм=185*0,152*v1,02*0,85*Sin450=3,26 м 3/мин.

Где D - диаметр измерительного патрубка, м;

P - давление, КПа;

Rм - 0,85*Sin450 (угол наклона шкалы манометра к горизонту)

12. Полезный объем камеры, м 3,

Vк= Vкг /1.1=6.93/1.1=6.3 м 3

Где Vкг - геометрический объем камеры, м 3;

Vк - полезный объем камеры, м 3;

13. Толщина стенки флотомашины рассчитывается по формуле:

Дст= (P*Dв)/(дп*2ц)=0,5см=5мм

Где P - давление столба жидкости в машине;

P=h*г=220*1.5*10-3=0.330 кг/см 2

H - высота столба жидкости, см;

Г - удельный вес пульпы, г/см 3;

Ц - коэф. прочности стали

Дп - напряжение от давления столба пульпы

Dв - диаметр машины

Похожие статьи




Описание устройства и принцип действия проектируемого аппарата - Производство хлористого калия флотационным методом

Предыдущая | Следующая