Лекция №11. В соответствии с требованиями ГОСТ 4568−74 КС1 любого сорта должен иметь влажность не более 1%

СУШКА ХЛОРИСТОГО КАЛИЯ

В соответствии с требованиями ГОСТ 4568−74 КС1 любого сорта должен иметь влажность не более 1%, в то время как после центрифуг содержание влаги составляет 5−7%, а влажность флотационного КС1, выделяемого на барабанных вакуум-фильтрах, равна 9−12%. Еще меньше допускаемое содержание влаги в КС1, направляемом на грануляцию прессованием. В этом случае влажность должна быть не более 0,5%.

В настоящее время для сушки КСl используют аппараты трех типов: барабанные, сушилки с кипящим слоем (КС) и пневмогазовые сушилки.

На рисунке приведена типовая схема отделения сушки флотоконцентрата в сушилках с КС. Системы сжигания топлива для обогрева сушилок и очистки дымовых газов от пыли и вредных примесей практически одинаковы для различных типов сушилок.

Рисунок− Схемасушильного отделения

1 − вентилятор; 2 − форсунка; 3 − топка; 4 − камера смешения; 5 − взрывной клапан; 5 − растопочный клапан; 7 − распределительная решетка; 8 − забрасыватель; 9 − ленточный питатель; 10 − бункер сырой соли; 11 − печь КС; 12 − разгрузочное устройство; 13 − охладитель; 14 − циклон; 15 − батарейный циклон; 16 − разгрузочное устройство-мигалка; 17 − пенный промыватель; 18 − центробежный насос; 19 − бак; 20 − дымосос

Влажный крупнозернистый флотоконцентрат из бункера 10 ленточным питателем 9 подается в загрузочное устройство 8, вал с лопастями которого вращается с частотой 4 с^-1 и разбрасывает материал по всей площади кипящего слоя. Аналогичное устройство используют для загрузки кристаллического КС1 в трубу-сушилку. Высушенный материал с влажностью не более 0,5% разгрузочным устройством 12 подают в охладитель 13. Сухой продукт на выходе из сушилки имеет температуру до 140°С. Для полезного использования тепла и снижения температуры перед охладителем к горячему продукту добавляют влажный флотоконцентрат. После охладителя КС1 с влажностью до 1% и температурой 40 − 60°С транспортируют на склад.

Дымовые газы для обогрева сушилки получают в топке 3. Вентилятором 1 подают воздух на сжигание топлива − мазута (или природного газа) для разбавления дымовых газов в целях снижения их температуры до 600 − 900°С, на охлаждение несущих конструкций распределительной решетки 7 и на охлаждение сухого продукта в охладителе 13. Воздух для разбавления дымовых газов поступает в кольцевое пространство между внутренним цилиндром и наружным кожухом топки, благодаря чему уменьшаются потери тепла в окружающую среду. В камере 4 смешиваются оба потока и температура дымовых газов снижается до нужной величины в трубе-сушилке до 800 − 900°С, в барабанной − до 650 − 800°С и в сушилке КС до 600 − 700°С.

Унос пыли с дымовыми газами зависит от размера частиц высушиваемого материала и скорости газов. В зависимости от содержания пыли в отходящих газах применяют двух- или трехступенчатую очистку.

При сушке крупнозернистого флотоконцентрата газы проходят очистку в батарейном циклоне 15 и пенном промывателе 17, после чего выбрасываются в атмосферу. При сушке мелкозернистого флотоконцентрата в сушилке КС или кристаллического КС1 в пневмогазовой сушилке унос продукта с отходящими газами весьма значителен (10 − 20%), поэтому для улавливания пыли применяют две ступени циклонов (14, 15) и пенный промыватель 17. При сушке мелкозернистых продуктов установка охладителя не предусматривается, так как они должны поступать на грануляцию с высокой температурой.

В качестве топлива чаще всего используют многосернистый мазут (до 3% S), при сжигании которого в дымовых газах присутствует до 0,3% SО₂. При гидролизе MgCl₂, попавшего в хлористый калий с маточным раствором, в процессе сушки образуется хлористый водород. Концентрация НС1 в отходящем газе обычно составляет сотые доли процента, но превышает санитарные нормы. Вследствие этого необходима очистка отходящих газов от незначительных количеств пыли хлоридов, не выделенных в циклонах, а также сернистого газа и хлористого водорода. Чаще всего для этой цели используют двухполочные пенные промыватели 17, которые орошаются содовым раствором, подаваемым из бака 19 центробежным насосом 18. Раствор по мере накопления в нем солей выводят в канализацию или используют в процессе.

На новых предприятиях для мокрой очистки газа предусматривают использование более компактных и эффективных скрубберов Вентури в блоке с центробежными скрубберами ВТИ.

Расходные коэффициенты по сырью, энергии и материалам при галургическом способе производства КС1 сведены в таблицу 1. Извлечение KCI в продукт составляет 85,9%, на 2 − 5% выше, чем при получении КС1 методом флотации.

Таблица − Расходные коэффициенты на 1000 кг кристаллического KCI, получаемого галургическим методом

Общие потери КС1 составляют 14,10% от количества его в руде. Распределение потерь хлористого калия следующее (%):

с галитовым отвалом 5,00

сглинистым шламом 3,00

с конденсатом 0,60

с дымовыми газами 0,04

механические потери 5,46

Больше всего KCl теряется при транспортировке, погрузке и затаривании. Очевидно, эти потери можно существенно уменьшить.

Галургический способ производства КС1 характеризуется высоким расходом пара и воды, что обусловлено проведением растворения при 100 − 110°С и последующим охлаждением раствора до 20 − 25°С. Тепло, подводимое с паром, теряется на разных стадиях процесса. Распределение потерь тепла от суммы потерь (%) следующее:

с галитовым отвалом 11

с глинистым шламом 3

с водой в конденсаторах смешения 86

Эти данные свидетельствуют о том, что наибольшее количество тепла теряется в процессе вакуум-кристаллизации и, следовательно, связано с технологией производства.

ГРАНУЛИРОВАНИЕ ХЛОРИСТОГО КАЛИЯ

В соответствии с требованиями сельского хозяйства КС1 должен выпускаться в виде гранул. Гранулирование улучшает физические и агрохимические свойства КС1: он не пылит при перегрузке, меньше слеживается, легко рассеивается и лучше усваивается растениями. Благодаря этому гранулированный КС1 можно хранить и перевозить навалом, без упаковки и вносить в почву туковыми сеялками, что снижает расходы на перевозку и внесение его в почву. Гранулы обладают меньшей поверхностью на единицу массы, по сравнению с порошкообразным продуктом, поэтому гранулированный КС1 в меньшей мере вымывается почвенными водами.

По ГОСТ 4568 − 74 гранулированный КС1 должен содержать 90% частиц класса − 4+1 мм, не более 5% частиц меньше 1 мм и больше 4 мм.

Гранулометрический состав гранулированного хлористого калия по ГОСТ 21560.1-76 определяют путем рассева пробы массой 200 − 250 г на решетном классификаторе РКФ-2У или другого типа с набором сит, которые колеблются с частотой 1000 кол/мин и амплитудой 2,0 − 2,5 мм в продолжение 2 мин.

Гранулы характеризуются статической и динамической прочностью, Статическую прочность, или прочность на раздавливание при одноосном сжатии, определяют последовательным разрушением 20 гранул величиной от 2 до 3 мм на приборе ИПГ-10 − 1 с замером усилия, необходимого для разрушения каждой гранулы. По полученным данным вычисляют среднюю разрушающую нагрузку в МПа (кгс/см²). Статическая прочность гранул КСl должна быть 1,0 − 2,0 МПа (10 − 20 кгс/см²).

Динамическая прочность характеризует истираемость гранулированного удобрения и, следовательно, пригодность его к длительным перевозкам: чем выше прочность и меньше истираемость, тем меньше гранулы разрушаются при транспортировке. Сущность метода заключается в определении доли неразрушенных частиц величиной − 4+1 мм (%) после обработки гранулированного удобрения в барабане прибора ПКПГ-1 в течение 10 мин (при числе оборотов барабана 84 в минуту). Пробу помещают в барабан вместе со стальными шариками диаметром 5 мм, масса которых равна массе пробы. По ГОСТ 4568-74 динамическая прочность КС1 для сельского хозяйства должна быть не менее 70%.

Гранулирование мелкокристаллического КСl, полученного галургическим методом, и мелкозернистого, полученного методом флотационного обогащения сильвинита, обычно осуществляют прессованием.

Схема валкового пресса с загрузочным шнеком приведена на рисунке. Уплотняемый материал из загрузочной воронки 7 шнеком 6 подается на валки 4, затягивается между ними и уплотняется при прохождении зазора до плитки толщина которой зависит от величины зазора. Валки вращаются навстречу друг другу.

На первой стадии прессования происходит частичное разрушение частиц, их переупаковка и сближение на расстояние, достаточное для межатомного взаимодействия В результате деформации твердых частиц и диффузионного перемещения атомов в поверхностном слое увеличивается число контактов между частицами и улучшаются условия для межмолекулярного взаимодействия.

Рисунок− Схема валкового пресса

1 − станина; 2 − цилиндр; 3 − кожух; 4 − валки; 5 − зонд-гребенка; 6 − шнек-подпрессовщик; 7 − загрузочная воронка; 8 − привод шнека.

На второй стадии при увеличении давления заканчивается разрушение частиц и происходит упругопластическое сжатие материала. Резко возрастает число контактов между частицами, что приводит к объемному упрочнению прессата Пластическая деформация обычно сопровождается повышением температуры.

При высоких давлениях (20 − 100 кН/см) и температурах в зоне пластической деформации возможно образование расплава в месте контакта частиц. Охлаждение спрессованного материала обеспечивает большую его прочность за счет образования дополнительных связей между частицами при кристаллизации расплава.

Хлористый калий обладает хорошей пластичностью и его можно прессовать при давлении 45 кН/см и расстоянии между валками 6 мм. Уменьшение толщины плитки (шульпы) приводит к снижению производительности пресса, а увеличение ее вызывает уменьшение прочности прессата и тем самым снижает выход частиц нужного класса.

Значительное влияние на выход прессата оказывают температура материала, его влажность и гранулометрический состав. Установлено, что высокий выход плитки и ее хорошая прочность достигаются при температуре КС1 100 − 110°С и влажности не более 0,5%. Примеси аминов и аполярных флотореагентов, например мазута, вызывают снижение прочности шульпы.

По опытным данным, добавки легкоплавких веществ (мочевины, аммофоса и нитрата аммония в количестве 0,25 − 5,0%) позволяют уменьшить температуру КС1 и удельное давление прессования.

Уплотнение материала от насыпной массы 1100 − 1300 до 2000 кг/м³ вызывает вытеснение воздуха в количестве до 0,5 м³ на 1000 кг КСl. Способ удаления воздуха существенно влияет на работу пресса и выход плитки. Удаление воздуха вниз приводит к разрыву шульпы и вызывает вибрацию пресса и снижение выхода плитки.

При удалении воздуха снизу вверх выше зоны прессования образуется кипящий слой, в результате чего уменьшается подача материала в зону прессования и производительность пресса падает. Образование кипящего слоя может быть уменьшено подпрессовкой материала загрузочным шнеком (рисунок). Высокое содержание мелкодисперсных частиц (−0,063 мм) ухудшает прессование КС1.

Рисунок − Технологическая схема гранулирования хлористого калия

методом прессования

1, 10, 16, 19 − ленточные конвейеры; 2, 6, 15 − грохота; 3 − скребковый конвейер; 4 − шибер; 5 − валковый пресс; 7 − вибрационный конвейер; 8, 18 − ударно-отражательные дробилки; 9, 20 − элеваторы; 11 − бункер; 12 − циклон; 13 − вентилятор; 14 − пенный промыватель или мокрый циклон; 17 − ленточные весы

Преобладание тонкодисперсных частиц в сырье облегчает образование связей между ними, но одновременно затрудняет предварительное уплотнение материала и захват его валками.

Производительность пресса пропорциональна окружной скорости валков. При высокой окружной скорости происходит растяжение спрессованной ленты, что приводит к ее разрушению. Оптимальная окружная скорость валков при прессовании КС1 равна 0,8 − 1,2 м/с.

Установлено, что наибольшая прочность шульпы (до 60,0 МН/м²) и высокий выход прессата (70 − 75%) достигаются при прессовании кристаллического КС1. Флотоконцентрат, содержащий до 126 г/т аминов, прессуется значительно хуже: прочность плитки составляет 42 МН/м², а ее выход 32 − 40%.

На прессование поступает порошкообразный КС1 с температурой не ниже 120°С. Конвейером 1 (рис. 4.24) его подают на эксцентриковый грохот 2, частицы больше 4 мм направляются в сброс.

Подрешетный продукт (−4 мм) цепным конвейером 3 направляют в шахту пресса; пройдя шибер 4, он поступает в валковый пресс 5. Избыток материала транспортируют в промежуточный бункер 11. Полученная плитка классифицируется на эксцентриковом грохоте 6 по классу 4 мм: надре-шетный продукт вибрационным или скребковым конвейером 7 транспортируют в ударно-отражательную дробилку 8, а подрешетный продукт конвейером 19 и элеватором 20 возвращают в начало процесса. Дробленый материал элеватором 9 подают на грохот 15, где он разделяется на три класса: частицы крупнее 4,0 мм поступают на измельчение в ударно-отражательную дробилку 18, после чего возвращаются на классификацию; фракция −4+1 мм является готовым продуктом и ее конвейером 16 транспортируют на склад; фракция −1,0 мм ссыпается в конвейер 19 и ее возвращают на прессование.

Рисунок − Схема материальных потоков при гранулировании КСl

Для уменьшения запыленности в цехе и потерь хлористого калия осуществляют отсос воздуха из всех конвейеров, элеваторов, грохотов и пресса. Воздух, содержащий до 15 г/м³ пыли, проходит сухую очистку в циклоне 12, и вентилятором 13 его подают на мокрую очистку в пенный про-мыватель или мокрый циклон 14, после чего выбрасывают в атмосферу.

Схема материальных потоков отделения грануляции производительностью 16,67 кг/с (60 т/ч) приведена на рис. 4.25. Потери КС1 при грануляции, по практическим данным, составляют 30 кг на 1000 кг продукта. Расход электроэнергии 28 кВт-ч и воды 0,8 м³ на тонну продукта. Себестоимость гранулированного КС1 на 3 р. 05 к. больше, чем исходного флотоконцентрата.

Дата добавления: 2014-01-11