Методические указания для проведения контрольных работ и практических работ для студентов специальности «Металлургия цветных металлов»

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодар облысының әкімдігі,

Павлодар облысы білім беру басқармасының

«Жоғары түсті металлургия колледжі» ШЖҚ КМК

КГП на ПХВ «Высший колледж цветной металлургии»

управления образования Павлодарской области,

акимата Павлодарской области

Производство цветных металлов.

Методические указания для проведения контрольных работ и

практических работ для студентов специальности «Металлургия цветных металлов».

Разработал___________

Мастер производственного обучения

Меньшиков В.М

г. Павлодар

Введение.

Методические указания составлены в соответствии с требованием квалификационной характеристики специалиста. Они направляют студентов для более глубокого освоения и изучения темы решений поставленных задач.

Особое внимание обращено на физико-химическую сущность металлургических процессов производства глинозема, алюминия и галлия.

Более глубокому изучению предмета помогают решения задач по данному курсу.

Представленные задачи основаны на производственных ситуациях металлургических процессов. Ответы на эти вопросы должны сопровождаться теоретическими обоснованиями предмета.

Настоящие методические указания помогут более глубокому освоению производства цветных металлов студентам очного и заочного обучения.

Пояснительная записка.

Программой предмета «Производство цветных металлов» предусматривается изучение вопросов металлургии легких цветных металлов, сырья для их получения, подготовка руд к металлургической переработке принципов и методов получения полупродуктов и металлов.

Данный предмет является основным для техников – технологов Высшего колледжа цветной металлургии»

Программа учитывает знания, полученные при изучении предметов химии, физической химии, физики, электротехники, технической механики и теоретических основ процессов металлургии.

Для лучшего понимания программы необходимо сочетать теоретические знания с самостоятельной работой студентов по решению практических задач и работы с литературой по специальности. Необходимо глубокое изучение теории процессов с приложением её к практике получения полупродуктов и металлов.

Настоящее методическое указание предусматривает самостоятельную работу с учебниками и другими учебными пособиями. Главное в изучении предмета - его системность.

Хорошо понятый материал, если он и забудется, в последствии быстро восстанавливается в памяти в случае необходимости. Все темы и разделы изучаемого предмета взаимосвязаны, плохая проработка какого – либо раздела вызывает недопонимание и плохое усвоение последующих тем и разделов.

Стремитесь решить поставленные задачи самостоятельно, в допущенных ошибках разберитесь, и это принесёт вам значительно больше пользы, чем переписанное решение.

Для изучения предмета рекомендуется использовать следующую литературу:

1. «Производство глинозёма» А.И.Лайнер, Металлургиздат, Москва 1961г.

2. «Производство глинозёма» Н.И. Еремин. Ю.А.Лайнер, Металлургия, Москва 1978г.

3. «Производство глинозёма» В.А. Мазель, Металлургиздат, Москва 1950г.

4. «Металлургия алюминия» И.А.Троицкий, В.А.Железнов, Металлургия, Москва 1977г.

5. «Физическая химия производства глинозёма по способу БАЙЕРА» Металлургиздат, Москва 1964г.

6. «Металлургия легких металлов» А.И.Беляев, Металлургиздат, Москва 1962г.

7. «Производство глинозёма» И.А.Троицкий, Металлургия, Москва1981г.

8. «Процессы и аппараты глиноземного производства» Н.И. Еремин, А.Н.Наумчик, В.Г. Казаков Металлургия, Москва1980г.

9. «Примеры и задачи по курсу «Процессы и аппараты химической технологии»», Москва, Химия 1964г.

10. «Основные процессы и аппараты химической технологии», Москва, Химия 1964г.

1.1Контрольные работы для студентов.

В задании контрольной работы пять задач.

Варианты контрольной работы определяются двумя последними цифрами шифра.

Например: ваша зачетная книжка по номеру заканчивается цифрами 01или 51, тогда вы берете для выполнения вариант –1 . Ниже приводится таблица вариантов для контрольных работ:

2.Самостоятельная работа студента.

Самостоятельная работа студентов при изучении курса «Производство цветных металлов» проводится по нескольким направлениям: теоретическое изучение тем и разделов курса в аудитории, разбор типовых примеров и задач, работа студентов вне аудитории по подготовке к последующему опросу на следующем занятии, а также выполнение студентами контрольных и практических заданий. Во всех случаях студент должен давать теоретическое объяснение и обоснование.

В настоящем методическом руководстве даются соответствующие задачи и вопросы по учебной дисциплине.

Прежде чем приступить к решению задачи студенты должны сделать теоретический обзор по поставленным вопросам .

3. Задачи и вопросы.

3.1.Производство глинозёма.

Задачи № 1-14.

(Практическая работа №1)

Алюминатные растворы.

1. Теоретические вопросы: алюминатные растворы – их строение понятие о концентрации и модулях алюминатного раствора.

2. Рассчитать каустический и общий щелочные модули.

Методика расчета:

1. Подсчитаем концентрацию общей щелочи, она состоит из суммы щелочей:

Na₂O_общ.=Na₂O_к+Na₂O_y

1. Определение каустического модуля.

Он равен молярному отношению каустической щелочи к окиси алюминия находящейся в алюминатном растворе. Например:Al₂O₃ = 120^г/_л;Na₂O_к =115^г/_л

115: 62 115 · 102 115

Ĺ_к = 120: 102 = 120 · 62 = 1,645 · 120 = 1,58

1. Определение общего щелочного модуля :Na₂O = 14^г/_л

115 +14

Ĺ_к = 120 · 1.645 = 1,77

Задачи №15 –28

(Практическая работа № 2)

Плотность алюминатного раствора .

1.Теоретические вопросы: алюминатные растворы, плотность алюминатного раствора, концентрация, единицы измерения состава раствора, состав алюминатного раствора.

2.Пересчет концентраций компонентов алюминатного раствора, определение удельного веса раствора при t=100^оС.

Методика расчета: концентрация компонентов алюминатного раствора может выражаться в % или ^Г/_Л. Переход из одной системы в другую требует знаний удельного веса раствора.

%Na₂O_общ. ·d · 1000

n = 100 = ^Г/_Л Na₂O

%Al₂O_3. ·d · 1000

α = 100 = ^Г/_Л Al₂O₃

где n – содержание Na₂O_общ. в ^Г/_Л

α - содержание Al₂O₃ в ^Г/_Л

d - удельный вес раствора

Если удельный вес раствора неизвестен, то можно его вычислить по эмпирической формуле, достаточно точной для практических расчётов:

d = d_N + 0.009A + 0.00425 N_n

где d_N - удельный вес раствора Na₂O_общ%

А - концентрация Al₂O₃%

N_n - концентрация Na₂O_общ%

N_n = N_K + N_у

Удельный вес щелочного раствора в зависимости от t⁰С представлен таблицей плотности NaOH в водном растворе, кг/м³

1. Определение концентрации Al₂O₃ и Na₂O_общ в ^Г/_Л определяется после определения удельного веса раствора

2. Подсчет удельного веса раствора содержащего 11% Al₂O₃ и 12% Na₂O_общ:

d = 1126.22 + 0.009 · 11 + 0.00425 · 12 = 1126.37 ^КГ/_М³

где 1126,22 ^КГ/_М³ – плотность щелочного раствора, содержащего 12% Na₂O_общ (или 15,87% NaOH) при 100% определяется интерполяцией при100⁰С между 10% и 20%:

1170 -1064

d_N = 10 · 5.87 + 1064 = 1126,22 ^КГ/_М³

Определяем концентрацию Al₂O₃, в ^Г/_Л

11· 1126,22 · 1000

Q = 10 = 123,88 ^Г/_Л

Задачи № 29 – 42

(Практическая работа № 3)

Теоретический выход глинозёма и теоретические потери щелочи.

1. Теоретические вопросы: роль соединения SiO₂ и TiO₂ в процессе Байера.

2. Рассчитать теоретический выход глинозема, рассчитать теоретические потери щелочи.

Методика расчета: Потери Al₂O₃ и Na₂O связаны с образованием во время выщелачивания и обескремнивания гидроалюмосиликата натрия - Na₂O· Al₂O₃· 2SiO₂· 2H₂O. Присутствующий в боксите титан в видеTiO₂c NaOH образует нерастворимый метатитанат натрия NaHTiO₃ .

1. Теоретический выход глинозема определяется по формуле:

А – 0,85 S

B_теор. = А · 100

Где А и S - % содержания в боксите Al₂O₃ и SiO₂

• 0,85 - молярное отношение одной молекулыAl₂O₃ к 2 молекулам SiO₂ в гидроалюмосиликате натрия:

Al₂O₃ 102

2SiO₂ = 120 = 0.85 , то есть каждый кг. SiO₂в боксите связывает0,85 кг Al₂O₃ .

2.Теоретические потери щелочи – Na₂O определяется по формуле:

0,516 S + 0.387 T

N_теор = А – 0,85 S · 1000 ^КГ/_Т

Где A , S,T, - содержание в боксите Al₂O₃ , SiO₂ , TiO₂

- 0,516 – молярное отношение Na₂O к SiO₂ в гидроалюмосиликате натрия

Na₂O 62

2SiO₂ = 120 = 0.516

- 0.387 – молярное отношение расхода Na₂O к TiO₂ при образовании метатитаната натрия

- 1000 кг – глинозёма

ПРИМЕР: при содержании в боксите: Al₂O₃– 40%

SiO₂ – 10% ; TiO₂ – 2.5%

40 – 0,85 · 10

B_теор = 40 · 100 = 78,75 %

0,516 · 10 + 0,387 · 2,5

N_теор. = 40 – 0,85 S · 1000 = 194.52 ^КГ/_Т

Задачи 43 – 56

( практическая работа № 4)

Боксит – сырьё для получения глинозёма.

1. Теоретические вопросы: Сырьё для получения глинозёма. Бокситы Казахстана, Характеристика качества боксита. Кремневый модуль . Усреднение бокситов .

2. Рассчитать усредненный состав поступающих для переработки бокситов с ТБРУ и КБРУ.

На завод поступают бокситы с рудников:

А – Тургайские бокситы;

В – Белинские бокситы;

С – Аятский рудник;

D – Красногорский рудник;

Боксит «А»: Al₂O₃ – 42.5% ; SiO₂ – 12.2%; Fe₂O₃ - 18.5 % ; CaO – 0.8% ; TiO₂ – 2.27% ; SO₃ –0.44% ; CO₂ – 1.01% ; глинистая фракция – 46,2 % ; W – 17,7%.

Боксит «В»: Al₂O₃ – 42.3% ; SiO₂ – 8,3%; Fe₂O₃ - 21,7 % ; CaO – 1,0% ; TiO₂ – 2.05% ; SO₃ –0.4% ; CO₂ – 1.2% ; Cl – 0.86% ; глинистая фракция – 48 % ; W – 16%.

Боксит «C»:Al₂O₃ – 44% ; SiO₂ – 8.0%; Fe₂O₃ - 20.0 % ; CaO – 0.21% ; TiO₂ – 2.54% ; SO₃ –0.35% ; CO₂ – 1.08% ; Cl – 0.11% ; глинистая фракция – 40.0 % ; W – 16.0%.

Боксит «D»:Al₂O₃ – 44.1% ; SiO₂ – 11.4%; Fe₂O₃ - 15.2 % ; CaO – 0.75% ; TiO₂ – 1.9% ; SO₃ –0.65% ; CO₂ – 0.7% ; глинистая фракция – 45 % ; W – 17,0%.

Методика решения:

1. Расчет кремневого модуля бокситов А, В, С,D и усредненного боксита.

Кремневый модуль L_крем рассчитывается по формуле:

mAl₂O₃

L_крем = mSiO₂ , т.е.

Кремневый модуль равен весовому отношению Al₂O₃ к SiO₂ содержащимся в боксите, рассчитаем для примера L_крембоксита «D»:

41,1

L_крем= 11,4 = 3,6

1. Расчёт компонентов усредненного боксита, для примера А = 51%, В= 20% С= 10%, D= 19%:

Al₂O₃ … 42,5 0,51 + 42,3 · 0,2 + 44,0 · 0,1 + 44,1 · 0,19 = 42,92 %

где 51+20+10+19=100% или 0,51+0,2+0,1+0,19 = 1,0, т.е. на 100кг. или на 1 кг.

Остальные компоненты рассчитываются аналогичнo.

Задачи № 57-70

(практическая работа №5)

Дозировка оборотного раствора для выщелачивания боксита.

1. Теоретические вопросы: Процесс Байера, дозировка оборотного раствора, теоретическое извлечение глинозёма из боксита, потери Аl₂O₃ и Na₂O.

2. Рассчитать дозировку оборотного раствора на одну тонну боксита.

Методика расчёта: Для определения дозировки оборотного раствора, что бы извлечь из боксита содержащегося в нём гидрата окиси алюминия, необходимо учесть расход содержащегося в оборотном раствореNa₂O_К.

1. Для связывания Al₂O₃ · _nH₂O в алюминат натрия с заданным L_К алюминатного раствора.

2. Учесть расход Na₂O_К для связывания в нём SiO₂ и TiO₂

3. Учесть расход Na₂O_К для декаустификации СО₂ содержащейся в боксите

Дозировка оборотного раствора теоретически рассчитывается по формуле на тонну боксита:

0,608Аб · В · L_α+ 1,4С + 0,516S + 0.387 T

V_теор. = 0,608 · А_α (L_o - L_α) = м³/т где:

-Аб ,S,T,C, - компоненты боксита соответственно Al₂O₃,SiO₂,TiO₂,CO₂^КГ/т

- В – теоретическое извлечение Al₂O₃ в глинозём, в долях единицы.

- 0,608 – молярное отношение Na₂O_К к Al₂O₃ для образования алюмината натрия.

- 0,516 и 0,387 – молярное отношение Na₂O_К к ТiО₂ , SiO₂ для их связывания

- 1,4 - молярное отношение Na₂O к СО₂ для каустификации.

- А _α – содержание Al₂O₃в алюминатном растворе, ^КГ/м³

Пример: Рассчитать дозировку оборотного раствора на 1 т. боксита содержащего Al₂O₃–40%, SiO₂-10%, TiO₂ –2%, CO₂ – 1,0% , оборотным раствором с L_o =2,8, для получения алюминатного раствора с L_α= 1,6 и Al₂O₃ = 120^Г/_Л

0,608 · 400 · 0,7875 · 1,6 + 1,4 · 10 + 0,516 · 100 + 0,387 · 20

V_теор. = 0,608 · 120(2,8 – 1,6) = 4,34 м³/т

где 40 – 0,85· 10

В = 40 = 0,7875 или 78,75%

Задачи № 71-84.

( Практическая работа № 6)

Определение объёма и количества мешалок выщелачивания и обескремнивания.

1.Теоретическая часть: выщелачивание, факторы, влияющие на выщелачивание.

2. Рассчитать по необходимому времени выщелачивания и обескремнивания объем и количество мешалок.

Методика расчёта: мешалки выщелачивания и обескремнивания устанавливаются каскадно (на разной высоте фундамента, или каскад выдерживается за счёт установки на разной высоте переточных труб.) Для обеспечения хорошего перетока пульпы из мешалки в мешалку переточные трубы устанавливаются с перепадом высот 0,5 м.

Для определения объёма мешалки определяем объем 1 м. высоты мешалки (Øмеш 5 м³):

V₁ = πr²· 1 = 2· 3.14 · 2.5 ·1 = 15.7 м³

Первая мешалка по Н = 12м, следовательно, её полезный объём будет равен:

12 – 0,5 · 15,7 = 180,5 м³

Высота следующей мешалки будет равна:

12 – 0,5 – 0,5 =11 м³ , следовательно, рабочий объем будет равен:

15,7· 11 = 172,7 м, и т. д.

Таким образом, подсчитываем количество мешалок в нитке или батарее выщелачивания, так если средний поток сырой пульпы = 300 м³/ч, а средний объем мешалки = 150 м³, то количество мешалок выщелачивания = 300: 150 = 2 мешалки.

Количество мешалок обескремнивания будет равно (510 м³/ч – поток разбавленной пульпы): 510: 150 = 3,4 мешалки принимаем 4 мешалки, т.е. всего мешалок 2+ 4 =6 мешалок в батарее.

Для удобства размещения, обслуживания и ремонта делается не одна, а несколько батарей выщелачивания, если поток пульпы значительный.

Задачи № 85-98.

( Практическая работа № 7).

Гидравлическое равновесие в многокамерных сгустителях.

1.Теоретическая часть: Сгущение шлама в многокамерных сгустителях.

2.Расчёт высоты сливных труб нижележащих камер (ярусов) сгустителя.

Методика расчёта: представим себе сгуститель с прерванным процессом, т.е. сгуститель не питается и не отбирается из него шлам и слив. При этом первая (верхняя) камера с переточным стаканом и вторая (ниже лежащая) камера со сливной трубой представляют собой два сообщающихся сосуда Во втором из них (в сливной трубе) находится только осветлённая жидкость с плотностью (ж), а в первой камере нижняя часть заполнена сгущенным шламом с ж: т = n твёрдая фаза которого, имеет плотность (т). Поэтому светлая жидкость в сливной трубе второй камеры будет выше, чем уровень слива в первой камере на величину Δh_n (Δh_n1)

Величина этого « избыточного давления» или увеличения уровня слива д.h связана с уровнем сгущенного шлама в соседних камерах следующим уравнением равновесия:

д.h₀ плотн.₀+h_enплот. = (h_n +h₀ + д.h_n) плотн.₀ где:

h₀- высота слоя осветленной жидкости в верхней камере

h_n – высота слоя сгущенного шлама в верхней камере и переточном стакане под уровнем врезки сливной трубы нижнего яруса .

Δh_n – избыточный подъем слива в нижележащей камере над уровнем слива в верхней камере.

плотн.- удельный вес сгущенного шлама

плотн.₀- индекс, указывающий № камеры, где определяется подъем уровня жидкости.

Преобразуя уравнение, получим конечное уравнение

плотн._тв.- плотн._жид.

Δh_n = плотн._жид. + плотн. _тв·n · Н

H = H_n–H₂ – т. е. высоту сгущенного шлама

H_n – сумма высот гидрозатвора - переточные стаканы

ПРИМЕР: Н₁=2 м.; Н₂ = 1 м.; плотн._тв.= 2.0 ^Т/_М³; плотн.₀= 1.2 ^Т/_М³;n = 2,5

Определим:

2 – 1.2

Δh₁= 1.2 + 2 ·2.5 · 1 = 0,13м.

Для следующего яруса Н₂ =1+ 2 =3 м. и т. д.

Задача № 99- 112.

( Практическая работа №8)

Разбавление варёной пульпы.

1. Теоретическая часть: факторы, влияющие на сгущение (отстаивание) шлама, влияние концентрации и вязкости жидкой фазы.

2. Рассчитать количество первой промводы для разбавления варёной пульпы.

Методика решения : расчет разбавления растворов ведется по правилу креста.

ПРИМЕР: концентрация Na₂O_кв варёной пульпе равен 147,5^Г/_Л, содержание Na₂O_к в алюминатном растворе до которого нужно разбавить равно 114,1 ^Г/_Л, концентрация первой промводы по модулю которой, производится разбавление равна 56,4 ^Г/_Л:

147,5↘ ↙114,1 - 56,4 = 57,7м³ варёной пульпы

114,1

46,4↗ ↖ 147,5 – 114,1 = 33,4 м³I пром. Воды

33,4

57,7 = 0,58 м³ , т.е. на 1 м³ вареной пульпы нужно подать 0,58м³ первой промводы.

Задачи № 113 - 126.

(Практическая работа № 9)

Противоточная промывка красного шлама.

1. Теоретическая часть: Противоточная промывка красного шлама, цель промывки.

2. Расчёт концентраций баром. вод противоточной промывки красного шлама.

Методика решения: Промывка шлама производится по противоточной схеме, т. е. шлам поступает с головы нитки промывки, а промывочная жидкость с хвоста нитки навстречу шламу.

Для определения концентраций промывных вод по промывателям необходимо составить уравнение равновесия для каждого промывателя и решать эти уравнения в системе.

Составим уравнение: Для расчета принимаем 4^х кратную промывку шлама.

V_в С V_вС_в

VC₀ VC₁ VC₂ VC₃ VC₄

V_в С₂ V_в С₃ V_в С₄

Введем следующие обозначения:

n- ж : т в шламе после сгущения;

С₀- концентрация Na₂O жидкой фазы шлама после сгустителей,^Г/_Л;

V_в – Объём воды на промывку 1т. шлама , м³;

С_в. – концентрация Na₂O в горячей воде, ^Г/_Л;

С₁ , С₂ , С₃ , С₄ - концентрация Na₂O в жидкой фазе шламовой пульпы 1, 2, 3, 4 промывателя соответственно, ^Г/_Л;

Объем горячей воды вводимой в четвертый промыватель равен объёму I промводы необходимой для разбавления вареной пульпы, определяемой по правилу креста.

Для простоты расчёта примем ж: т сгущенного шлама с конусов всех промывателей и сгустителей принимаем одинаковым, а также объём слива с каждого промывателя также одинаково равный объёму горячей воды V_в. Объём жидкой фазы, увлекаемой сгущенным шламом составит:

n .

V = плотность Al р-ра

ПРИМЕР: На четырехкратную промывку вводитсяV_в = 8,04 м³ горячей воды с концентрацией Na₂O С_в. = 0,67 ^Г/_Л, со сгущения подается шлам с n= 2,5 ж: т и С₀= 152,7 ^Г/_ЛNa₂O, плотность AL раствора = 1,285 ^Г/_СМ³ . Тогда с одной тонной шлама поступает:

2,5

V = 1,285 = 1,95 м³ жидкой фазы.

Составим балансовые уравнения для каждого промывателя:

1. С₀·V + C₂ ·V_В = С₁·V_В + C₁·V

2. C₁ · V + C₃ · V_В = С₂ · V_В + С₂ · V

3. C₂ · V + C₄ ·V_В = С₃ · V_В + С₃· V

4. С₃ · V + C_В · V_В = C₄ ·V_В + С₄ · С₄ ·V

Подставим числовые значения :

1. 152,7 · 1,95 + 8,04 С₂ = 8,04 С₁ + 1,95 С₁

2. 1,95 · С₁ + 8,04 С₃ = 8,04 С₂ + 1,95 С₂

3. 1,95 · С₂ + 8,04 С₄ = 8,04 С₃ + 1,95 С₃

4. 1,95 · С₃ + 8,04 · 0,67 = 8,04 С₄ + 1,95 С₄

Решаем – упрощаем уравнения :

1. С₁ = 29,8 + 0,8 С₂

2. С₂ = 0195 С₁ + 0,8 С₃

3. С₃ = 0,195 С₂ + 0,8 С₄

4. С₄ = 0,195 С₃ + 0,54

В уравнение № 3 подставляем значение С₄ уравнения №4

С₃= 0,95 С₂+ 0,8 · (0,195 С₃ + 0,54) 0,23 С₂ + 0,51

Полученное значение С₃ подставим в уравнение №2

С₂ = 0,195 С₁ + 0,8 С₃ = 0,195 С₁ + 0,8 · (0,23 С₂ + 0,51) = 0,24 С₁ + 0,5

Полученное значение С₂ подставим в уравнение №1 и находим значение С₁:

С₁ = 29,8 + 0,8 · (0,24 С₁ + 0,5) = 37,38 ^Г/_Л

Из уравнения № 1 подставив значение С₁, подсчитаем значение С₂:

37,38 – 29,8

С₁ = 29,8 + 0,8 С_2; С₂= 0,8 =9,48 ^Г/_Л

Из уравнения №2 находим значение С₃ :

9,48 – 0,198 · 37,38

С₂ = 0,195 С₁ + 0,8 С₃; С₃ = 0,8 = 2,74 ^Г /_Л

Из уравнения №4 находим значение С₄:

С₄ = 0,195 С₃ + 0,54; 0,195 · 2,74 + 0,54 = 1,07 ^Г/_Л

Здесь мы имеем дело с идеальной промывкой, фактически в промывную систему вводится: фильтрат с узла фильтрации шлама, смывные воды с контрольной фильтрации (ЛВАЖ), переливы растворов, которые могут быть разной концентрации. Все это повышает концентрацию промывных вод , кроме того , ж : т к концу промывки снижается вследствии понижения концентраций жидкой фазы.

Задачи № 127- 140

( Практическая работа №10.)

Кремневый модуль алюминатного раствора.

1. Теоретическая часть: Качество алюминатных растворов, примесь SiO₂, кремневый модуль алюминатного раствора, норма L_крем.

2. Расчёт кремневого модуля алюминатного раствора.

Методика решения: Кремневый модуль алюминатного раствора равен весовому отношению Al₂O₃ к SiO₂ , содержащимся в алюминатном растворе .

Al₂O₃

L_крем. = SiO₂

ПРИМЕР: в алюминатном растворе содержится 120 ^Г/_ЛAl₂O₃ и 0,25 ^Г/_ЛSiO₂, определить L_крем.

120

L_крем. = 0,25 =480

Задачи №141-154

(Практическая работа № 11.)

Производительность вакуумфильтров.

1. Теоретическая часть: Фильтрация пульп. Факторы, влияющие на производительность вакуумфильтров.

2. Рассчитать производительность фильтра по толщине слоя кека и удельную производительность вакуумфильтра.

Методика расчёта : Производительность вакуумфильтров измеряется в кг/ м² час. по твердому или в м³/ час. по фильтрату. В данном случае предлагается определить производительность фильтра по твёрдому с м² в час .

ПРИМЕР: Определить производительность фильтра и удельную производительность вакуумфильтра со следующими исходными данными :

F = 40 м² ; m = 0.75 об/мин. ; плотность _твёрд.= 2,1 ^Т/_М³; плотность _жидк.= 1,05 ^Т/_М³; толщина кека = 3 мм. ; ж: т =0,6; W_кека = 40%.

1. Определим объём кека снимаемого за час с вакуумфильтра :

   1. · 0,003 · 60 · 0,75 = 5,4 м³/ час.

2. Определим вес влажного кека, определяется по формуле:

плотность_жид.(1 + n) плотность_твёрд.

плотность_кека = плотность_жид. + плотность_твёрд.·n

1,05 · ( 1 + 0.6 ) ·2.1

плотность_кека = 1,05 + 2,1 · 0,6 =1,527 ^Т/_М³

1. производительность фильтра за час по твёрдому составит

60

5,4 · 1527 · 100 = 4948,48 кг/час.

1. Удельная производительность фильтра составит:

4947,48: 40 = 123,69 кг/м³ час.

где: плотность_жид.– плотность жидкой фазы фильтрата

плотность_тверд. – плотность твёрдой фазы кека

n - ж : т кека .

Задачи № 155- 168.

(Практическая работа № 12)

Барометрическая высота конденсатора.

1. Теоретическая часть: Вакуумная схема батареи вакуумного охлаждения алюминатного раствора или вакуумфильтра.

2. Подсчитать на какую высоту Н поднимется вода в барометрической трубе и абсолютное давление в конденсаторе.

Методика расчёта: Вакуумная схема для любого технологического процесса одинаковая и состоит из рессивера, ловушек конденсатора, конденсатора, все эти аппараты размещаются на отметке выше 10 м., а вакуумнасос и гидрозатворы располагаются на отметке +_ 0,0 .

ПРИМЕР: Вакуумметр на конденсаторе показывает вакуум равный 600 мм.рт.ст. , барометрическое давление 748 мм.рт.ст.

1. Абсолютное давление в конденсаторе будет равно:

Р_абс. = 748 – 600 = 148 мм. рт.ст. = 148 · 133,3 = 19700 ^Н/_М³ или

19700

Р_абс.= 9,81 · 104 = 0,201^КГС/_СМ²

1. Высоту столба в баром трубе найдем, пользуясь отношением плотностей воды = 1000 ^КГ/_М³ и ртути = 13600 ^КГ/_М³ .

0,6 · 13600

Н = 1000 = 8,16 м.

Поэтому конденсатор и рессивер размещают на высоте >10 м.

Задачи № 169-182.

( Практическая работа № 13 )

Затравочное отношение, съём с 1 м³ декомпозёра и съём с одного декомпозёра.

1. Теоретическая часть: Роль затравки при декомпозиции Аl –го раствора, затравочное отношение и съём гидроокиси алюминия с объёма декомпозёра.

2. Подсчитать затравочное отношение, выход глинозёма и съём с 1 м³ декомпозёра с К_i = 0.95 или95%.

Методика решения: Количество и качество затравки способствует ускорению процесса разложения алюминатного раствора. ПРИМЕР: Исходные данные для промера

С = 110 ^Г/_ЛAl₂O₃ , затравочная пульпа -400 ^Г/_Л, L_М – каустический модуль маточного раствора = 3,0 , L_α– каустический модуль алюминатного раствора = 1,56, τ- время декомпозиции – 52 часа , V- объём декомпозёра = 1800 м³, К_i = 0.93.

1. Определим затравочное отношение оно равно весовому отношению Al₂O₃ в затравочной пульпе к Al₂O₃ в алюминатном растворе:

Al₂O₃ затравка

З.О. = Al₂O₃ алюминатный раствор

400

З.О. = 110 = 3,64

2. Выход Al₂O₃при разложении выражается в % и определяется по формуле:

L_М – L_α

η = L_М · 100 3 – 1,56

η = 3 · 100 = 48%

3. Удельный съём Al₂O₃ с 1 м³ декомпозёра определяется по формуле:

24 · С (L_М – L_α)

Q= L_М · τ

24 · 110 (3- 1,56)

Q = 3 · 52 = 24,37 ^КГ/_М³ сутки

4. Производительность декомпозёра ёмкостью 1800 _М³ определим по уравнению:

Q_дек. = V · К_i · 24,37 = 1800 · 0,93 · 24,37 = 42,33 ^Т/_СУТКИ

Где К_i – коэффициент использования декомпозёров.

Задачи № 183 –196

( Практическая работа № 14)

Процесс выпаривания раствора.

1. Теоретическая часть: Принципиальные основы выпарки, однократное и многократное использование пара.

2. Расчёт количества выпаренной воды, количество упаренного раствора и расхода пара на выпаренную воду.

Методика решения: Для решения необходимо найти количество W- выпаренной воды и количество упаренного раствора V_жип раствора пользуется формулами:

В_Н

1.) V_упар.= В_К В_Н

2.) W = V · ( 1 - В_К )

10

1.) 1000 · 18 = 555,6 кг.

10

2.) 1000 · (1 – 18) = 444,4 кг.

При вакуумной выпарке расход пара определяется по формуле:

i^´´₂ – I ^´₂

D = W· i^´´₁ – I ^´₁ 629,3 – 74,99

444.4 x 651,7 – 130,5 = 472,7 ккал.

Где i^´´₁ ; i^´₁ – теплоёмкость греющего пара при t⁰С = 132 С⁰ и Р = 3 атм.

i^´´₁ – 651,7ккал i^´₁ = 130,5 ккал выбираются по таблице Вакуловича

i^´´₂ ; i^´₂ - теплоёмкость вторичного пара и конденсата для t⁰= 75 ⁰ С

i^´´₂ = 629,3 ккал i^´₂ - 74,99ккал выбираются по таблице Вакуловича.

Задачи № 197- 210

( Практическая работа № 15)

Конденсатоотводчики.

1. Теоретическая часть: Конденсатоотводчики с механическим затвором, конденсатоотводчики сопротивления, гидравлические затворы.

2. Расчёт конденсатоотводчиков гидравлических и колонок для отвода конденсата.

Методика расчёта: гидравлические конденсатоотводчики являются наиболее простыми по конструкции и управлению, однако недостатком является их большая высота т. к. 1 атм. = 10,3 м. водяного столба.

Поэтому гидравлические затворы в этом случае делают в виде колонок.

Расчет высоты гидрозатворы делают по формуле:

Р_! – Р₂

Н = плотность = м где:

Р₁ – Р₂ – давление до и после гидрозатвора, в^КГ/_М²

Плотность - плотность конденсата, ^КГ/_М²

ПРИМЕР: Рассчитать гидравлические затворы для выпарной батареи, имеющих давление:

Р в первом корпусе - 4 ^КГ/_СМ²

Р во втором корпусе - 1,8 ^КГ/_СМ²

Р во в третьем корпусе - 0,6 ^КГ/_СМ²

Р во четвёртом корпусе - -0,7 ^КГ/_СМ²

4 – 1

Н₁ = 1 = 3 атм. = 30 м.

Затвор выполняется в виде гидравлических колонок высотой 5 м в количестве 6 штук, соединённых последовательно

1,8 – 1

Н₂ = 1 = 0,8 атм. = 8,24 м.; т. е. Две колонки по 4,15 м. высотой .

0,6 – 1

Н₃ = 1 = - 0,4 атм. дальше рассчитывается как для баромконденсатора

0,4 · 13600

Н₃ = 1000 = 5,44 м.

Для четвёртого корпуса, который работает под вакуумом рассчитываем как барометрическую высоту:

0,5 · 13600

Н₄ = 1000 = 6,8 м. следовательно, баромконденсатор нужно расположить на высоте ≈ 9 –10 метров.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/468329-metodicheskie-ukazanija-dlja-provedenija-kont