Комитет общего и профессионального образования
Ленинградской области
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Ленинградской области
«ВОЛХОВСКИЙ АЛЮМИНИЕВЫЙ КОЛЛЕДЖ»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к выполнению расчетной части курсового (дипломного) проекта
по МДК 1.2 «Металлургия легких цветных металлов»
(тема «Подготовка шихты»)
для студентов специальности 22.02.02 «Металлургия цветных металлов»
Волхов
2015
Учебное пособие
рассмотрено и одобрено
цикловой комиссией химико-металлургических дисциплин
Председатель ______ Н.В.ШевчукПротокол №____ от _________2015 г
УТВЕРЖДАЮ
Зам.директора по учебной работе
___________ Токаренко В.Ю.
«____» ___________ 2015 г.
Организация – разработчик:
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение образования «Волховский алюминиевый колледж»
Разработчик:
Шевчук Н.В., преподаватель высшей категории ГБПОУ ЛО «Волховский алюминиевый колледж»
Материальный расчёт известняково-нефелиновой шихты
Исходные данные для расчета:
Нефелиновый концентрат, %: Al2O3 – 29,5; SiO2 – 44,5; Fe2O3 – 2,8;
CaO – 1,2; H2O – 1,01; Na2O – 18,0; прочие – 2,52; п.п.п. – 1,1; Wн.к. – 0,12.
Известняк, %: СаО – 53,1; Al2O3 – 0,28; SiO2 – 1,6; Fe2O3 – 0,82; MgO – 0,93; п.п.п. – 42,7; прочие – 0,57; Wи – 13.
Состав белого шлама, %: СаО – 35; Fe2O3 – 0,55; Al2O3 – 16,9; SiO2 – 10,4; Na2O – 8,6; п.п.п. – 27,4; прочие – 1,24.
Состав промводы, г/л: Na2O – 15,0; Al2O3 – 6,9.
Влажность паспортной пульпы, %: W – 30.
Щелочной модуль Мщ=1,05.
Известковый модуль Мизв=2
Количество добавляемого в шихту сухого белого шлама по данным практики принимается равным 5% от массы сухого нефелинового концентрата.
Весь расчёт ведется на 100 кг сухого нефелинового концентрата. Расход влажного концентрата находится из пропорции:
100 кг влажного нефелинового концентрата – 99,85 кг сухого концентрата;
Х кг влажного нефелинового концентрата – 100 кг сухого концентрата:
.
С этим количеством влажного нефелинового концентра в процесс вводится 0,15 кг влаги.
Количество расходуемого сухого известняка определяется из условия получения известнякового модуля:
, (2.5)
где СаОнеф., СаОизв., СаОб.ш. – содержение СаО в долях единицы в нефелиновом концентрате, известняке, белом шламе;
SiO2неф., SiO2изв., SiO2б.ш. – содержание SiO2 в долях единицы в нефелиновом концентрате, известняке, белом шламе;
60 – молекулярная масса SiO2;
56 – молекулярная масса СаО;
y – количество расходуемого сухого известняка, кг.
,
y =158,153.
В 158,153 сухого известняка содержится по компонентам, кг.
158,153∙0,531=86,203 СаО;
158,153∙0,0028=0,456 Al2O3;
158,153∙0,016=2,760 SiO2;
158,153∙0,0082=1,169 Fe2O3;
158,153∙0,0093=1,510 MgO;
158,153∙0,427=69,320 п. п. п.;
158,153∙0,0057=0,925 прочие;
∑= 158,153 кг.
Определяем количество влаги, которое вносится в процесс с влажным известняком:
100 кг влажного известняка – 87 кг сухого известняка;
Х кг влажного известняка – 158,153 кг сухого известняка:
(кг);
Н2О=181,785-158,153 =23,632 (кг).
Количество промводы определяют из расчёта получения заданного щелочного модуля:
, (2.6)
где Na2Oнеф, Na2Oб.ш., Al2O3б.ш. – содержание Na2O и в нефелиновом концентрате и белом шламе, содержание Al2O3 в белом шламе;
V – расход промводы, м3;
Na2Oпром., Al2O3пром. – содержание Na2O и Al2O3 в промводе, г/л;
62, 102 – молекулярные массы Na2O и Al2O3 соответственно.
Подставляя значения и решив уравнение относительно V, получают:
V=0,08 м3.
Определяется содержание компонентов в промводе:
0,08 ∙ 15=1,2(кг), ;0,08 ∙ 6,9=0,552 (кг), .
Определяется количество , связанное в алюминат натрия:
(кмоль).
0,00541·62=0,335 , связанного в алюминат натрия.
Количество в свободном виде будет:
1,2-0,335=0,865 (кг) находится в виде .
Определяется количество , связанное с :
.
0,0139∙18=0,251 (кг) , связанное в .
Следовательно, количество растворимых соединений в промводе будет:
0,552+1,2+0,251 =2,003 (кг).
Определяется плотность промывной воды:
(2.7)
где – плотность раствора едкого натра, в котором содержание соответствует содержанию каустической в промводе;
=1,0224 ;
=6,9
.
Определяется масса промводы:
0,08∙1027,2=82,176 (кг).
Определяется количество в промводе:
82,176-2,003=80,173 (кг) .
Определяется количество компонентов, содержащихся в 5 кг белого шлама:
5∙0,35=1,8 (кг) ; 5·0,0055=0,0275(кг) ;
5∙0,169=0,845(кг) ; 5·0,274=1,37 (кг) п.п.п.;
5∙0,1=0,5(кг) ; 5·0,0124=0,062(кг) прочие;
5·0,086=0,42(кг) ; ∑=4,974.
Определяется общее количество нефелинового концентрата, известняка, белого шлама и промводы:
.
Содержание влаги в этой шихте равно:
Обозначают количество , которое необходимо добавить в шихту для обеспечения влажности 30%, через Z, тогда:
Следовательно, в шихту необходимо добавить из водопровода 15,89 кг .
.
Данные приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1
CтатьиКомпоненты
Al2O3 Fe2O3 SiO2 CaOH2O H2Oсв. Na2O MgOп.п.п. Про-
чиевсего
Приход:
Нефел.
концент. 29,5 2,8 44,5 1,2 - 1,01 18,47 - 1,1 2,52 100,1
Известняк 0,44 1,297 2,53 83,9 23,63 - - 0,9 67,53 0,90 181,8
Белый шлам 0,84 0,0275 0,5 1,75 - - 0,42 - 1,37 0,062 4,974
Промвода0,55 - - - 80,17 0,25 1,2 - - - 82,17
Вода - - - - 15,89 - - - - - 15,89
Расход
шихты 34,3 4,124 47,5 86,9 119,7 1,26 20,1 1,47 68,9 3,48 384,9
Расчет шаровой мельницы
В глиноземном производстве шаровые мельницы используются для мокрого размола известняка, нефелиного концентрата. Расчет шаровой мельницы принятой длины и диаметра (в свету) сводится к определению скорости вращения мельницы, диаметра и массы загружаемых шаров, производительности мельницы по измельченному продукту, мощности электропривода и расхода электроэнергии на измельчение.
Критическое числа оборотов мельницы можно определить по формуле:
(2.8)
где – критическое число оборотов, об/мин;
– диаметр мельницы (в свету), м.
Теоретически оптимальное число оборотов мельницы находится по формуле:
(2.9)
где – оптимальное число оборотов мельницы, об/мин.
Рабочая скорость вращения мельницы принимается с учетом данных практики, однако, во всех случаях она должна быть примерно близка к оптимальной.
Наибольший диаметр загруженных в мельницу шаров рассчитывается по формуле:
(2.10)
где – диаметр шаров, мм;
– диаметр небольших кусков загружаемого материала, мм;
– диаметр частиц измельченного продукта, мкм.
Сортамент загружаемых шаров принимается с учетом данных практики.
Масса загружаемых шаров определяется по формуле:
, (2.11)
где – масса шаров, т;
– коэффициент заполнения мельниц шарами,
– внутренний объём барабана мельницы, ; – насыпная масса шаров 4560 при диаметре шаров 100 мм (см. таблицу 2.2).
.
Производительность мельницы зависит от свойств исходного материала, его крупности, массы шаров загрузки, размеров мельницы и многих других факторов, некоторые не поддаются точному учету. Производительность шаровой мельницы может ориентировочно быть определена по формуле:
(2.12)
где – производительность мельницы, т/ч;
– диаметр мельницы в свету, м;
– внутренний объём мельницы, м3;
– масса мелющих тел, т;
– поправочный коэффициент на тонкость помола;
– удельная производительность мельницы, т/кВт∙ч. Насыпная масса шаров
Насыпная масса шаров приведена в таблице 2.2
Таблица 2.2
Мелющие тела Диаметр, ммНасыпная масса, кг/м3
Стальные шары 30 4850
40 4760
50 4708
60 4660
80 4620
90 4595
100 4560
125 458
Для мельницы размером м при размоле известняка с остатками на сите №0085 не более 18% q=0,09 т/кВт∙ч; k= 1,342; при совместном домоле q=0,15 т/кВт∙ч; k= 0,922; с остатком на сите №0085 не более 8%:
,
.
Общая мощность, потребная для вращения мельницы, находится по формуле:
, (2.13)
где – общая мощность, кВт;
– общий вес мелющих тел, загружаемых в мельницу, т;
– радиус корпуса мельницы в свету, м;
– число оборотов мельницы в минуту, об/мин;
– механический КПД мельницы, учитывающий потери на преодоление трения в подшипниках приводного механизма и цапфовых подшипниках (=0,90–0,94 для мельниц с центральным приводом).
Некоторые значения поправочного коэффициента на тонкость помола приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3
Остаток на сите №0085, в % К
5 0,765
6 0,81
Остаток на сите №0085, в % 45720-34925000К
7 0,856
8 0,922
12 1,090
16 1,258
18 1,342
~100 4,700
Годовой расход электроэнергии при работе мельницы:
, (2.14)
где − годовой расход электроэнергии, кВт∙ч;
− коэффициент использования мельницы, (0,8);
− КПД электродвигателя (0,76);
− число часов в году, час.
.
Расчет числа основного оборудования
На основании данных по потерям глинозема по всем переделам глинозёмного производства эти потери составляют 15,8%, следовательно, выход глинозема из нефелинового концентрата в товарный продукт определяют по формуле:
, (2.15)
где − содержание глинозема в нефелиновом концентрате, %; − потери глинозема, кг.
, (2.12)
,(2.16)
где − выход из нефелинового концентрата, кг;
.
Расход нефелинового концентрата () на 1000 кг глинозема определяется из соотношения:
100 кг нефелинового концентрата − А кг глинозема;
Хнеф нефелинового концентрата − 1000 кг глинозема:
.
Расход известняка на 1 тонну составляет:
100 кг нефелинового концентрата − 181,785кг;
4,167187т − ,
где − расход известняка на 1 тонну глинозема.
.
Находится количество мельниц, необходимых для обеспечения заданной производительности отделения в год.
, (2.17)
где − количество мельниц для размола известняка, шт.;
− производительность по глинозему в год, т;
− расход известняка на 1 тонну глинозема, т;
− табельное количество часов в год, час;
− коэффициент использования мельницы;
− производительность мельницы, т/ч;
Для совместного домола количество мельниц находится по формуле:
,(2.18)
где −производительность мельницы совместного домола, т/ч.
Для обеспечения годовой производительности устанавливают в отделении 4 мельницы для размола известняка и 5 мельниц для совместного домола.
Литература
1. В.И. Москвитин, И.В. Николаев, Б.А. Фомин. Металлургия легких металлов. М., Интермент Инжиниринг, 2005.
2. И.А. Троицкий, В.А Железов. Металлургия алюминия. М., Металлургия, 2007.
3. Лайнер А.И. и др. Производство глинозема М., Металлургия, 2006.
4. Абрамов В.Я. и др. Комплексная переработка нефелино-апатитового сырья, М., Металлургия, 2010.
5. Еремин Н.И и др. Процессы и аппараты глиноземного производства М., Металлургия, 2009.
Приложенные файлы
