Технология подготовки сырья для неорганических производств. Учебное пособие

уменьшить загрязнение окружающей среды промышленными выбросами. Комплексное использование сырья приводит к сокращению капитальных вложений в производство, снижению себестоимости продукции и улучшению всех техникоэкономических показателей производства. Поэтому экономическая эффективность комплексного использования сырья может быть рассчитана, например, по формуле:

(К -К )g100

Эк = и Кк ,

и

где Эк - показатель эффективности комплексного производства, %; Ки и Кк - удельные капитальные затраты при использовании сырья для индивидуального производства продукции и при его комплексном испольвании, соответственно, рублей.

Выгодность применения альтернативных материалов определяется условием

ИИР = ИИРм – ИИРал >0,

где ИИРм и ИИРал - индексы исчерпания ресурсов первичного и вторичного (альтернативного) материала. Так, например, замена меди (ИИР=1,9) алюминием ИИР=1,9-0,9= =1 % (ИИР=0,9) целесообразна, так как в этом случае >0. Наоборот, замена меди титаном (ИИР=0,5) нецелесообразна, так как здесь ИИР=0,5-0,9=- 0,4<0.

Комплексное использование сырья является очень важной задачей. Многие горные породы, сложные минералы, включающие многокомпонентные смеси органических веществ, подвергаются комплексной переработке. При этом из одной породы можно получить различные металлы, неметаллические элементы, кислоты, соли, строительные материалы.

11

4.ПОДГОТОВА ХИМИЧЕСКОГО СЫРЬЯ

КПЕРЕРАБОТКЕ

Сырье, предназначенное для переработки в готовую продукцию, должно удовлетворять определенным требованиям. Это достигается комплексом операций, составляющих процесс подготовки сырья к переработке.

Цель подготовки сырья – процесс придания ему состава и свойств, обеспечивающих оптимальное протекание химикотехнологического процесса его переработки. В комплекс операций по подготовке сырья входят: классификация, измельчение (или укрупнение), промывка, обжиг и обогащение (рис. 3).

Рис. 3. Схема подготовки химического сырья к переработке

12

В местах добычи сырья строят крупные обогатительные заводы, комплексно применяющие различные методы подготовки сырья. Методы обогащения различны для твердых материалов, жидкостей и газов.

Минералами называются физически обособленные вещества или смеси веществ в природе. В природе насчитывается более 2500 минералов, включающие органические и неорганические вещества. Одни и те же вещества могут быть в составе различных минералов.

5.ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ

5.1.Классификация

Вхимической технологии - это разделение твердых тел на фракции по размеру (крупности) частиц (зёрен, кусков). Классификаця может быть как самостоятельным процессом для получения готового продукта с заданным содержанием частиц определённого размера (сортировка), так и вспомогательным для предварительной подготовки материалов к последующей переработке, например измельчению.

Для определения гранулометрического состава материалов широко используется классификация (ситовой анализ). Применяют следующие виды классификации: механическое просеивание материалов на ситах для разделения частиц с размером от сотен до долей мм (грохочение); разделение в специальных аппаратах (отстойниках, классификаторах, сепараторах и др.) смеси частиц с преимущественным размером менее 2-3 мм (реже до 13 мм) по скорости осаждения их в жидкости, обычно в воде (гидравлическая классификация) или в воздухе (сепарация воздушная).

5.2. Грохочение

Это распространенный технологический процесс в химической промышленности, применяемый в сочетании с дроблением, а также как самостоятельная операция. Работа сита (грохота) в

13

замкнутом цикле с дробилкой или мельницей обеспечивает повышение их производительности, снижение энергозатрат и получение продукта необходимого качества. Разделение материала происходит при его движении относительно рабочей поверхности грохота (колосниковые решетки, перфорированные металлические листы - решета, сетки). При этом материал расслаивается - мелкие фракции постепенно проходят сквозь крупные и проваливаются через калиброванные отверстия определенных размеров в рабочей поверхности. Более крупные частицы остаются на рабочей поверхности и удаляются с нее. Это так называемый надрешетный продукт, который обозначается цифрой, указывающей размер отверстия со знаком "плюс", например +50 мм. Продукт, прошедший через отверстия, называется подрешетным и обозначается цифрой со знаком "минус". Для уменьшения износа рабочей поверхности грохота проводят чаще всего через набор сит с последовательно уменьшающимися отверстиями. По размеру частиц продукта различают крупное (300-100 мм), среднее (10025 мм), мелкое (25-5 мм) и тонкое (5-0,5 мм) грохочение.

К основным характеристикам грохочения относятся граница разделения фракций, определяемая размером отверстий в ситах; остатки материала на ситах после грохочения; производительность грохота по исходному материалу и готовому; эффективность - отношение - массы подрешетного продукта к массе фракции той же крупности в исходном материале. Показателем качества грохочения является засоренность, характеризующая

содержание (%) в продукте посторонних фракций З = [(A0 - A0'/A0) ] 100,

где A0 и A0' - массы пробы до и после отсева фракций. Грохочение может быть сухим, т. е. происходить в среде

воздуха или инертного газа либо мокрым, когда материал подается на грохот вместе с водой или другой жидкостью. Наиболее распространено сухое грохочение. Однако для материалов с повышенной влажностью или содержащих комкующие примеси значительно эффективнее, если это допускается технологическим режимом и экономически целесообразно, мокрое грохочение, которое позволяет одновременно промывать материал и предотвращать пылевыделение.

14

Оборудование для грохочения

Различают следующие виды грохотов: неподвижные например, колосниковые (рис. 4), с движением отдельных элементов рабочей поверхности, например, с эластичным ситом; подвижные с колебательным например, вибрационные (рис. 5) или инерционные, вращательным, например, барабанные (рис. 6) или волнообразным, например, специальные инерционные движением рабочей поверхности; с перемещением материала в струе пульпы. По форме рабочей поверхности грохоты подразделяют на плоские, дуговые, барабанные, многогранные призматические (например, так называемые бураты), по расположению - на горизонтальные и наклонные, по числу сит - на одно-, двух- и многоситовые. Преимущественное применение имеют грохоты с колебательным движением: инерционные со свободными колебаниями – вибрационные (рис. 7), резонансные (частота возмущающих колебаний кратна частоте собственных колебаний системы), самобалансные; гирационные (эксцентриковые) с вынужденными колебаниями короба, сообщаемыми ему через жесткую кинематическую связь. Резонансные грохоты сложны по конструкции, гирационные вызывают сильную вибрацию опор, которая передается перекрытиям зданий, поэтому указанные типы грохотов вытесняются более совершенными.

Рис. 4. Колосниковый грохот: 1 - колосник; 2 - стяжной болт; 3 - распорная труба

15

ческая классификация применяют для разделения частиц с преимущественным размером менее 2-3 мм (реже до 13 мм).

При свободном движении частиц происходит их наиболее полное разделение, которое производится под действием сил тяжести в гравитационных классификаторах. Скорость потока поддерживается такой, что частицы меньше определенного размера (верхний продукт, или слив), не успевая оседать, выносятся в виде взвеси из аппарата, а частицы большего размера (нижний продукт или пески) осаждаются в нем. Различают классификаторы с самотечной (например, многосекционные (рис. 8), конусные) либо принудительной (например, отстойники, спиральные (рис. 9), реечные (рис. 10), чашевые (рис. 11) выгрузкой целевых фракций.

Рис. 8. Многосекционный классификатор: 1 - корпус; 2 - сборник; 3 - мешалки; 4 - выгружатeль; 5 – привод

При стесненном движении твердых частиц для увеличения скорости их осаждения и четкости разделения гидравлическую классификацию проводят под действием центробежных сил в гидро- и мультициклонах (рис. 12), а также в осадительных центрифугах. Для повышения эффективности гидравлической классификации в ряде технологических процессов разделение суспензий проводят с применением добавок диспергирующих или фло-

18

тационных реагентов, а также при оптимальном рН и температуре дисперсионной среды и соотношении жидкость: твердое.

Рис. 9. Спиральный классификатор: 1 - корыто; 2 – спираль; 3 - подъемно-опускной механизм; 4- привод

Рис. 10. Реечный классификатор: 1 - корыто; 2 - рама с гребками; 3 – механизм возвратно-поступательного движения

Рис. 11. Чашевый классификатор: 1 - чаша с гребками; 2 - корыто; 3 - гребковая рама; 4 - механизм ее движения; 5 - кольцевой желоб (карман)

19