Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто

30% recurring commission
Выплаты в USDT
Вывод каждую неделю
Комиссия до 5 лет за каждого referral

$C:\Users\СфСамГТУ\Desktop\ТБ-401\Бугрова\IMG_1810.JPG$

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 3

1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ.. 4

1.1. Общая характеристика и классификация удобрений. 4

1.2. Серная кислота как источник негативного воздействия при производстве минеральных удобрений. 5

2. ПРОИЗВОДСТВО ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ.. 8

2.1. Экстракционный метод производства фосфорной кислоты.. 8

2.2. Производство фосфорной кислоты термическим методом. 13

3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ.. 18

3.1. Расчёт основных параметров молотковой дробилки. 18

3.2. Расчёт основных параметров сушильного барабана. 20

3.3. Расчёт основных параметров вращающейся печи. 22

ВЫВОДЫ.. 25

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 26

ВВЕДЕНИЕ

На протяжении всей истории сельское хозяйство играет важную роль в жизни людей. Сельское хозяйство является так же двигателем развития экономики страны и регионов. Население Земли растет, требуя все больше продуктов питания, но без удобрений почва не способна обеспечить нужное их количества. Уже в XIX веке органические удобрения не давали нужного эффекта – повышения урожайности. Именно тогда появление минеральных удобрений позволило совершить аграрную революцию. Сейчас, благодаря минеральным удобрениям создается половина прироста урожая, почва насыщается минеральными веществами, улучшается круговорот биогенных элементов.

Однако само производство минеральных удобрений наносит определенный вред окружающей среде и работающим на нем людям, т. к. связано с использованием токсичных химических веществ. В данной курсовой работе рассмотрен метод сокращения канцерогенных рисков для человека, связанныхс воздействиемсерной кислоты– основного компонента в производстве минеральных удобрений.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

1.1. Общая характеристика и классификация удобрений

Удобрения — это вещества, содержащие элементы, необходимые для питания растений или регулирования свойств почвы. Классификация удобрений по составу представлена на рис.1.

Рис.1. Классификация удобрений по происхождению

В органических удобрениях элементы питания связаны в органических веществах растительного и животного происхождения. Они являются продуктом естественного происхождения.

В промышленных условиях синтезируют только минеральные удобрения, содержащие элементы питания в виде минеральных солей. Минеральные удобрения могут быть простыми (односторонними) и комплексными (многосторонними). Простые удобрения содержат один основной элемент питания: азот, фосфор и калий. Комплексные удобрения содержат два и более компонента. Подразделяют удобрения на макро - и микроудобрения. Макроудобрения содержат макроэлементы — азот, фосфор, калий, магний, кальций, серу, т. е. те элементы, которые входят в состав растений, а следовательно, и потребляются в значительных количествах. Микроудобрения (борные, цинковые, марганцевые и пр.) содержат химические элементы, которые вовлекаются в растения в очень малых количествах. Соответственно и потребление растениями этих элементов значительно ниже[11].

1.2. Серная кислота как источник негативного воздействия при производстве минеральных удобрений

Основным сырьем для производства минеральных удобрений являются неорганические кислоты: азотная, фосфорная и серная. Минеральные кислоты очень агрессивны, особенно в высоких концентрациях, поэтому производство и применение этих кислот связано с определенными рисками для здоровья человека. Наибольшую опасность для работников представляет серная кислота– токсичноевещество IIкласса опасности. ПДКаэрозоля серной кислоты в воздухе рабочей зоны составляет 1,0 мг/м3 [1].

При вдыхании паров серной кислоты возникает раздражение и ожог глаз, слизистых оболочек носоглотки, гортани, носовые кровотечения, боль в горле, охриплость голоса из-за спазма голосовой щели, развивается отек голосовых связок, гортани, легких, вызывающий резкое затруднение дыхания. Лицо отравившегося человека становится синюшным, зрачки расширяются. Попадание серной кислоты в глаза грозит потерей зрения. При попадании серной кислоты на кожу возникают трудно поддающиеся лечению химические ожоги, при которых редко возникают пузыри, так как в своем большинстве они относятся к ожогам III и IV степени. Тяжесть поражения кожи и слизистых оболочек при химическом ожоге зависит от концентрации кислоты, длительности ее действия на ткани и площади ожога. Однако, при длительном воздействии, вызвать ожог может и слабый раствор серной кислоты. Ожог может существенно углубиться за 20-30 мин, если его распространению способствует пропитанная кислотой одежда [10].

Кроме того, серная кислота была включена Международным агентством по изучению рака (МАИР) в группу 1, т. е. в группу соединений, для которых существуют достоверные сведения о канцерогенности для человека. Исследования профессиональных канцерогенных рисков, проведенные МАИР, показали, чтовдыхание паров серной кислоты повышает риск развития рака гортани и легкого, а производствосерной кислоты неизбежно сопровождается образованиемопасного тумана. При этом серная кислота является самым многотоннажным продуктом химической промышленности [9].

Ежегодно в России получают свыше 11 млн тонн серной кислоты, основное количество которой (около 78%) тратится на выпуск минеральных удобрений [4]. В промышленности минеральных удобрений с помощью серной кислоты производятсеросодержащие удобрения (сульфат кальция, простой суперфосфат, сульфат аммония, сульфат калия, сульфонитрат аммония и др.) и фосфорную кислоту, которая является основным компонентом фосфорных удобрений. Наибольшее количество серной кислоты расходуется на производство фосфорной кислоты: на 1 т фосфорной кислоты приходится 3,04 т серной кислоты. В то время как на производство 1 т серосодержащего удобрения(NH4)2SO4тратится 0,75 т серной кислоты, на 1 тсуперфосфата – 0,6 тсерной кислоты [4].

Обычно заводы по выпуску минеральных удобрений сами производят серную кислоту. Производство серной кислоты из элементарной серы состоит из нескольких основных стадий:

1) Подготовка сырья (плавление и фильтрация твердой серы, фильтрация жидкой серы).

2) Сжигание серы с получением SO2-содержащего газа и утилизацией тепла реакций с получением энергетического пара.

S (ж) + O2(г) → SO2(г) + 297,3 кДж

3) Каталитическое окислениеоксида серы (IV) в оксид серы (VI) SO2

SO2 (г) + 0,5O2 (г) ⇄ SO3 (г) + 96,8 кДж

4) Абсорбция SO3 с получением серной кислоты или олеума.

SO3 (г) + H2O (ж) → H2SO4 (ж) + 174,6 кДж

Реакция практически необратимая, гетерогенная, экзотермическая. При взаимодействии оксида серы (VI) с водой выделяется так много теплоты, что мельчайшие капли серной кислоты образуют трудно улавливаемый туман.

В процессе производства серной кислоты в газовую фазу выделяются SO2, туман и брызги H2SO4, а также неабсорбированный SO3. Их концентрации зависят от температурного режима ведения процесса, эффективности катализатора и абсорбционного оборудования [5].

Для предотвращения вдыхания рабочими канцерогенных паров серной кислоты на предприятиях обычно применяются пассивные меры защиты (тумано - и брызгоулавители, СИЗ), которые не могут полностью гарантировать безопасность для персонала, вследствие несовершенного и недостаточно герметичного оборудование, а также осуществления технологических операций, при которых нарушается герметичность аппаратов и коммуникаций. Поэтому самой действенной мерой профилактики профессиональных злокачественных новообразований является исключение канцерогена из производственного процесса получения минеральных удобрений. Значительно сократить производство серной кислоты можно, полностью исключив ее из производства фосфорной кислоты - самого крупного потребителя серной кислоты.

2. ПРОИЗВОДСТВО ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ

Основным потребителем фосфорной кислоты в России является производство фосфорсодержащих удобрений. Мировая мощность производства фосфорной кислоты составляет более 40 млн. т в год, в том числе в России — около 3 млн. т. [4] Для производства фосфорной кислоты используются два способа с применением различного сырья:

- в термическом процессе используется элементный фосфор, получаемый из фосфатной руды, кокса и кремнезема в печах;

- в экстракционных процессах природные фосфаты разлагаются серной кислотой.

В России в настоящее время доля производства фосфорной кислоты экстракционным способом составляет 100 %.Для производства экстракционной фосфорной кислоты (далее ЭФК) используется получаемая из элементной серы серная кислота с концентрацией 92,5 % — 94,5 %, производимая преимущественно на этих же предприятиях [4].

В курсовом проекте рассмотрены две схемы производства фосфорной кислоты:

1) Экстракционный метод с применением серной кислоты;

2) Метод термического разложения фосфатной руды в барабанной вращающейся печи, исключающий использование серной кислоты

2.1. Экстракционный метод производства фосфорной кислоты

Экстракционный метод производства фосфорной кислоты основан на реакции разложения природных фосфатов смесью серной и фосфорной кислот. Процесс состоит из двух стадий: разложения фосфатов и фильтрования образовавшейся фосфорной кислоты с промывкой сульфата кальция водой. В качестве сырья для производства экстракционной фосфорной кислоты используются фосфориты – руды осадочного происхождения, высокодисперсны и содержат фосфор в виде фторапатита и апатитоподобных минералов переменного состава. Содержание фосфора в фосфоритах колеблется от 16 до 30% P2O5.

Сернокислотное разложение фосфата кальция представляет гетерогенный необратимый процесс, протекающий в системе «твердое тело - жидкость» и описываемый уравнением:

Ca5 (PO4 )3 F + 5H2 SO4 + nH3 PO4 + 5mH2 O = (n + 3)Н3РО4 +

5CaSO4 · mH2O + HF+Q

В зависимости от концентрации фосфорной кислоты и температуры образующийся сульфат кальция может осаждаться в виде ангидрита (m = 0), полу гидрата (m = 0,5) и дигидрата (m = 2). В соответствии с этим различают три варианта экстракционного метода производства фосфорной кислоты: ангидридный, полугидратный и дигидратный [5]. В табл. 1. приведены условия разложения фторапатита для каждого из вариантов этого процесса.

Таблица 1.

Условия разложения фторапатита

Тип процесса	Температура,°С	Концентрация Р2О5 в жидкой фазе, %	Теплота реакции, кДж/моль
Дигидратный	70-80	25-32	384,4
Полугидратный	95-100	38-48	371,0

Для производства ЭФК используется получаемая из элементной серы серная кислота с концентрацией 92,5 % — 94,5 %, производимая преимущественно на этих же предприятиях.

Основными стадиями технологического процесса получения ЭФК являются:

1) Прием и хранение фосфатного сырья и серной кислоты.

2) Экстракция — разложение фосфатного сырья с кристаллизацией сульфата кальция в форме дигидрата либо полугидрата.

3) Фильтрация — разделение реакционной пульпы на вакуум-фильтрах с многократной противоточной промывкой осадка.

4) Концентрирование ЭФК.

5) Хранение ЭФК, кремнефтористоводородной кислоты.

6) Хранение фосфогипса.

7) Абсорбционная очистка образующихся в процессе производства и хранения ЭФК фторсодержащих газов перед выбросом в атмосферу с получением кремнефтористоводородной кислоты [5].

Технологическая схема производства экстракционной фосфорной кислоты экстракционным методом приведена на рис. 2.

тс ЭФК без рамки

Рис.2. Технологическая схема производства экстракционной фосфорной кислоты:

1 - бункер фосфата, 2 - сборник серной кислоты, 3 - экстрактор, 4 - вакуум-фильтр, 5 - подогреватель фосфорной кислоты, 6 - вакуум-испаритель, 7 - готовая фосфорная кислота; 8 - промывной раствор, 9 - фильтрат первой промывки; 10- поток загрязненного воздуха; 11- промывной скруббер; 12 - поток очищенного воздуха; 13 - сборник кремнефтористоводородной кислоты; 14 - отход - дигидрат сульфата кальция.

Принципиальные схемы производства экстракционной фосфорной кислоты дигидратным и полугидратным методами идентичны. Однако полугидратный метод позволяет получать более концентрированную кислоту; снизить потери сырья и обеспечить более высокие интенсивность и производительность аппаратуры. В России практически на всех предприятиях, выпускаюих ЭКФ используют ДГ-процесс.

В связи с нормированием поставщиком фракционного состава фосфорной руды, удовлетворяющего требованиям производителей ЭФК, домол фосфата на предприятиях не производится. Смесь серной кислоты и оборотного раствора фосфорной кислоты из сборника 2 и фосфат из бункера 1 подают в многосекционный экстрактор 3. Экстрактор - это железобетонный аппарат прямоугольного сечения, разделенный на 10 секций, оборудованных перемешивающими устройствами, в котором пульпа последовательно перетекает из одной секции в другую. Здесь происходят процесссернокислотного разложения фосфатного сырьяпри температуре 70-80°C. По мере движения пульпы в экстракторе образуется фосфорная кислота и завершается процесс кристаллизации сульфата кальция. Процесс сернокислотного разложения фосфатного сырья является экзотермическим и продолжается до 4 часов. Для обеспечения достаточной подвижности пульпы при ее перемешивании и транспортировании в экстракторе поддерживается заданное соотношение жидкой и твердой фаз в пульпе, которое обеспечивается за счет за счет рециркуляции части фосфорной кислоты и промывных растворов (так называемого раствора разбавления) с узла фильтрации. Массовое соотношение между жидкой и твердой фазами (Ж:Т) поддерживают в пределах 1,7:1-2,5:1.

Из последней секции экстрактора пульпа (дигидратсульфата кальция в фосфорной кислоте) поступает на трехсекционный вакуум-фильтр 4, где происходитотделение фосфорной кислоты от выпавшего в осадокдигидратасульфата кальция. Осадок многократно промывается противоточной водой от остатков кислоты.

Для отделения осадка применяют ленточные вакуум-фильтры. В качестве фильтрующего материала выступает транспортерная лента, на которую натянуто фильтрующее полотно. Пульпа подается на ленту из лотка. При движении ленты она сообщается последовательно с тремя вакуум-камерами, находящимися под лентой. Фильтровальная ткань с эмульсией синхронно движется над лотками. Каждый раз, когда транспортер останавливается, основной фильтрат стекает вниз за счет пониженного давления в лоток. После этого вакуум отключается, освобождая фильтровальную ткань, которая снова может двигаться. Чтобы уменьшить потери кислоты, осадок, образовавшийся на верхней части транспортера, 2 раза подвергается дальнейшей обработке промыванием. Промытый фильтрат может быть извлечен из каждого вакуумного лотка отдельно. Основной фильтрат из первой секции фильтра отводится как продукционная фосфорная кислота 7, причем часть ее добавляется к оборотному раствору, направляемому в сборник кислоты 2. В конце фильтра осадок промывают горячей водой при 60 °С. Полученный фильтрат используют в качестве промывного раствора 8 для первой промывки сульфата кальция. Более концентрированный фильтрат 9 после первой промывки полностью возвращают в сборник 2 как раствор разбавления. Образующийся дигидратсульфата кальция разгружается на выходе ленты.

Образовавшаяся фосфорная кислота с содержанием P2O5 24 % — 37 % подогревается в подогревателе 5 паром и поступает в вакуум-испаритель 6, где упаривается доуровня содержания 42 % — 53 % P2O5 [4]. Выделяющиеся из концентратора и экстрактора газы, содержащие фтористый водород и тетрафторсилан (SiF4) проходят промывной скруббер 11, в котором улавливаются соединения фтора с получением кремнефтористоводородной кислоты, котораяпередается на переработку в другие производства.

Хранение упаренной ЭФК осуществляется в стальных емкостях-хранилищах, оборудованных перемешивающими устройствами, объем и количество которых обеспечивают стабильную работу производства ЭФК.

Неизбежным побочным продуктомфильтрации является отмытый осадок дигидрата сульфата кальция (фосфо - гипс). При получении 1 т P2O5 фосфорной кислоты образуется в зависимости от типа исходного фосфатного сырья и типа процесса 4,2-6,5 т гипса (в пересчете на сухой дигидрат сульфата кальция) [4].Фосфогипс может использоваться для изготовления стройматериалов, в сельском хозяйстве, дорожном строительстве.

Для экстракционного метода производства фосфорной кислоты свойственны следующие недостатки:

— требуется руда высокого качества;

— необходимость упаривания полученной фосфорной кислоты до концентрации, необходимой в производстве минеральных удобрений,

— сильная коррозия аппаратуры на стадии концентрирования,

— отложение кристаллов сульфата кальция на стенках аппаратуры.

2.2. Производство фосфорной кислоты термическим методом

Для исключения серной кислоты из производства фосфорной кислоты в данном курсовом проекте предлагается термическое разложение фосфорного сырья в барабанной печиобжига. В качестве сырья используются:

- апатитовые концентраты с содержанием основного компонента P2O5 около 20%, SiO2 около 50%, Al2O3 – 2%, MgO – 2%;

- диоксид кремния, который снижает температуру процесса и смещает равновесие реакции в сторону образования продукта, связывая образующийся оксид кальция в виде легко удаляемого шлака;

- нефтяной кокс в качестве углеродного восстановителя [5].

Производство фосфорной кислоты термическим методом включает в себя следующие этапы:

1. Процесс предварительной обработки фосфатной руды.

2. Формирование гранул.

3. Восстановление фосфатов до элементарного фосфора в обжиговой печи.

4. Гидратация оксида фосфора (V).

Технологическая схема производства фосфорной кислоты термическим методом представлена на рис. 3.

термический метод без рамки

Рис.3. Технологическая схема производства термической фосфорной кислоты:

1 - бункер с фосфатной рудой; 2 - бункер с нефтяным коксом; 3 - бункер диоксидом кремния; 4 - дробилка молотковая; 5 - поток сырья; 6 - барабанно-шаровая мельница; 7 - смеситель интенсивного действия; 8 - гранулятор тарельчатый; 9 - сушилка барабанная; 10 - печь барабанная; 11 - поток газа оксида фосфора (V); 12 - башня гидратации; 13 –холодильник; 14 - продукционная фосфорная кислота; 15 - поток загрязненного воздуха; 16 - промывной скруббер; 17 - поток очищенного воздуха; 18 - кремнефтористоводородная кислота.

На первом этапе фосфатная руда, нефтяной кокс и диоксид кремния поступают в дробилку молоткового типа 4, гдепроисходит дробление сырья до размеров менее 30 мм (предпочтительно 6 мм-30 мм). Затем измельченный материал попадает в промежуточный бункер, из которого через взвешивающее устройство и питатель подается в шаровую мельницу 6. Размер частиц измельченного материала после шаровой мельницы составляет около0,150 мм. Порошкообразный материал собирается с помощью комбинированного пылесборного устройства, состоящего из циклона и пылесборногомешка, и подается в бункер для гомогенизации, в котором для перемешивания материалаиспользуется сжатый воздух.

На втором этапепорошкообразный материал, собранный с помощью комбинированного пылесборного устройства, состоящего из циклона и пылесборного мешка, подается всмеситель интенсивного действия 7 в соответствии с пропорциональным требованием. В это же время в смеситель для лучшего склеивания порошкообразного материала добавляют специальную химическую добавку – лигносульфанаты в количестве 1-10% от массы смешиваемого материала. Лигносульфанаты являются отходом целлюлозно-бумажной промышленности. Равномерно смешанный материалподается с помощью взвешивающего устройства и питателя втарельчатый гранулятор 8,предназначенный для получения сферических гранулразмером до 20 мм. Формирование сферических гранул происходит за счет слипания увлажненных частиц порошка между собой, образования зародышей гранул, их роста, уплотнения и скатывания на наклонной вращающейся поверхности тарели. Гранулы подвергаются просеиванию для получения гранул с требуемой зернистостью. Гранулы, не отвечающие требованию к зернистости процесса, подаются в шаровую мельницу для повторного измельчения, таким образом, создается замкнутый цикл.

Сформованные гранулы окатываются и подсушиваются в сушильном барабане 9 до влажности не более 12%. При этом увеличивается их прочность и предотвращается возможность слипания между собой. Сушка гранул в сушилке производится противоточным движением сушильных газов. В качестве топлива используется газ, мазут, светлое жидкое топливо. Сушка материала включает 3 стадии: стадию сушки при низкой температуре (100-200°С), стадию сушки при промежуточной температуре (150-250°С) и высокотемпературную сушку (250-350°С) [8].

На третьем этапе полученные гранулыпоступают в полость вращающейся печи через подающую трубу. Вращающиеся печи представляют собой цилиндрические металлические барабаны, футерованные изнутри огнеупорным материалом. Они устанавливаются с уклоном примерно 1,7-2,9°С и медленно вращаются вокруг своей оси. Благодаря этому сырцовые гранулы, подаваемые в верхний конец печи, при ее вращении, постепенно передвигаются к другому концу барабана, где установлена форсунка для сжигания газообразного или жидкого топлива. Толщина огнеупорного материала вращающейся печи составляет 200-280 мм. Эндотермическая реакция фосфатов до элементарного фосфора протекает при 1300-1450°С в течение 20 минут, при этом образуются Р2 и СО.

2Ca5(PO4)3F+ 15C + 9SiO2= 3P2↑ + 15CO ↑+ 9(CaO·SiO2) + CaF2-Q

Q = 1730 кДж.

Кислород, присутствующий в полости печи, окисляет P2 до P2O5. Эта реакция является сильно экзотермической и обеспечивает энергией эндотермическую реакцию восстановления.

2P2↑ + 5O2↑ =2P2O5↑+Q

Q = 753 кДж

CO + 1/2O2 = CO2

Выделившийся газ P2O5 через дымоход поступает в гидратационную колонну. Высокотемпературныешлаковые шарики (температура которых достигает 1000-1300°С), выходящие из вращающейся печи, охлаждаются в слоевом холодильнике до 80 °С. Охлажденные шарики используют как искусственный керамит, т. е. в качестве теплоизоляционных засыпок, оснований в дорожном строительстве, заполнителей лёгких бетонов или сельском хозяйстве в качестве гидропоники, на приусадебных участках как дренирующий материал [8].

На четвертом этапе газ P2O5 переходит в башню гидратации-охлаждения 12,орошаемую охлажденной циркуляционной 60%-90% фосфорной кислотой. Башня гидратации представляет собой цилиндр, содержащий насадки из колец Рашига и три яруса форсунок для распыления кислоты. Оксида фосфора (V)вступает в химическую реакцию с водой, которая находится в распыленном концентрированном растворе фосфорной кислоты. Продуктом реакции являетсяфосфорная кислота. Соотношение распыляемой жидкости и газа в гидратной башне регулируется в диапазоне 1 л/м3-20 л/м3 [8].

2P2O5 + 6H2O = 4H3PO4

За счет орошения температура фосфорной кислоты на выходе снижается до 40 - 45°С. Циркулирующая в башне гидратации кислота охлаждается в холодильнике 13.Для пополнения циркуляционнойфосфорной кислотыв систему вводится необходимое количество воды. Полученная фосфорная кислотас содержанием P2O575% [8] отправляется на склад готовой продукции. Отходящие газы, содержащие пыль и соединения фтора, очищаются в системе циклон - скруббер Вентури. Вскруббере улавливаются соединения фтора с получением кремнефтористоводородной кислоты, которая передается на переработку в другие производства.

Преимуществом термического метода, помимо отсутствия в производстве серной кислоты, является возможность получения качественной фосфорной кислоты из низкосортного фосфатного сырья с низким содержанием P2O5 посредством различных методов подготовки шихты и ведения самого процесса восстановления.

3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

3.1. Расчёт основных параметров молотковой дробилки

Молотковые дробилки относятся к дробилкам ударного действия, т. е. материал разрушается механическим ударом, причем кинетическая энергия движущихся тел (в данном случае молотков) полностью или частично переходит вэнергию их деформации и разрушения. Сборочный чертеж молотковой дробилки представлен на череже № 4.Молотковая дробилка состоит: из корпуса 1, ротора 2, молотков 3, колосниковых решеток 4и отбойной плиты5, и привода, включающего электродвигатель и клиноременную передачу. Работа дробилки осуществляется следующим образом: сырьё через загрузочное отверстие подаётся в корпус, где попадает под удар молотков, при этом сырье частично измельчается и отбрасывается на футеровку, отскакивает от них и вновь попадает под удар молотков, это происходит многократно и достигнув при измельчении определённых размеров материал проходит через колосниковую решётку. После чего исходный материал выгружается [6].

Исходные данные:

1) Производительность измельчения материала Q = 15 т/ч = 4,2 кг/с; 2) Начальный размер куска материала dн max = 0,1 м;

3) Конечный размер частиц dк max = 0,03 м;

4) Плотность измельчаемого продуктаr = 3200кг/м3 1. Определение диаметра ротораDp, м.Диаметр ротора определяется с учетом крупности дробимого материала. Для дробилок с вертикальной загрузкой материала, при которой имеет место дробление кусков ударами молотков на лету, диаметр определяется по формуле:

Dp= 3dнmax+0,550, м (1)

Dp= 3∙0,1+0,550 = 0,850 м

2.Определение длины ротораLp, м.Длина ротора должна быть соразмерна с его диаметром:

Lp= (0,8…1,2)Dp= 0,8∙0,850 =0,68 м (2)

3. Определение частоты вращения ротора ω, c-1. Число оборотов ротора определяется по формуле:

, c-1 (3)

где K1= (1,3…1,7)∙10-4- эмпирический коэффициент, который зависит от типа и размеров ячеек ситовой поверхности, и равен (1,3…1,7)∙10-4. Принимаем K1 = 1,5∙10-4;

4. Мощность электродвигателя молотковой дробилкиN, кВт, определяется по формуле (4):

N = K1K2ρD2Lpω , кВт (4)

где K2 = (6,4…10,5) - эмпирический коэффициент, учитывающий степень измельчения продукта. ПринимаемK2 =10.

N = 1,5∙10-4∙10∙3200∙0,85∙0,68∙18 = 50 кВт.

Вывод: в ходе технологического расчета были получены следующие параметры молотковой дробилки:

- диаметр ротора: 0,85 м;

- длина ротора: 0,68 м;

- частота вращения ротора: 18 c-1;

- мощность электродвигакВт.

Исходя из полученных данныхвыбираем однороторную нереверсивную дробилку марки СМ-431, технические характеристики и габаритные размеры которой представлены в табл.2 и табл.3 соответствено [6].

Таблица 2.

Технические характеристики молотковой дробилки СМ-431

Параметр	Значение
Производительность, кг/с	23
Диаметр ротора, мм	800
Длина ротора, мм	600
Наибольший диаметр загружаемого материала, мм	300
Частота вращения ротора, с-1	22
Мощность электродвигателя, кВт	55

Таблица 3.

Габаритные размеры молотковой дробилки СМ-431

Габаритные размеры	Значение
Длина, мм	2500
Ширина, мм	1650
Высота, мм	1610
Масса (без электродвигателя), кг	3

3.2. Расчёт основных параметров сушильного барабана

Барабанные сушилки применяют для сушки сыпучих и кусковых материалов топочными газами или подогретым воздухом.

Исходные данные:

1) Производительность сушкиQ = 15 т/ч = 4,2 кг/с;

2)Начальная влажность материала на общую массу W1=12%;

3) Конечная влажность материала на общую массу W2=2%; 4) Плотность материаалаr = 3200 кг/м3.

1. Определение количества влаги W, кг/ч, испарившееся из материала, подвергающегося сушке по уравнению (5) [7]:

(5)

гдеQ1 - производительность сушилки по сырому материалу, 15 т/ч = 15000 кг/ч.

кг/ч.

2. Определение количества материала, высушенного за час Q2, кг/ч, по формуле (6):

Q2=Q1-W (6)

Q2=15000 -1531 =13469 кг/ч.

3. Определение объема барабана Vбар , м3 , по формуле (7):

(7)

где А - напряжение барабана по испаряемой влаге, кг/(м3·ч). Для фосфоритов А = 60 кг/(м3 ·ч).

4. Длина барабана составляет Lбар.= 6Dбар.

5.Определение диаметра барабана Dбар., м, по формуле (8):

; (8)

Lбар.= 6∙1,77=10,6 м.

6. Определение времени нахождения материала в барабане tпо формуле (9):

, (9)

где β-коэффициент заполнения барабана = 0,15.

Вывод: в ходе технологического расчета были получены следующие параметры сушильного барабана:

- количества влаги, испарившееся из материала: 1531кг/час;

- количества материала, высушенного за час: 13469 кг/ч;

- объема барабана: 26 м3;

- диаметр барабана: 1,77м;

- длина барабана: 10,6 м;

- время нахождения материала в барабане: 51 мин.

Исходя из полученных данныхвыбираем стандартные параметрыдля сушильного барабана согласно ГОСТ 27134-86«Аппараты сушильные с вращающимися барабанами»: длина барабана 12 м, диаметр барабана 1,6 м, потребляемая мощность привода 18,5 кВт [3].

3.3. Расчёт основных параметров вращающейся печи

Сборочный чертеж вращающейся печи представлен на череже № 3. Барабанная печь представляет собой цилиндрический сварной корпус 1, который с помощью насаженных на него бандажей 2 установлен на роликах опорной 3 и упорно-опорной 4 станций. Торцы барабана заходят в загрузочную 5 и разгрузочную 6 камеры. Барабан установлен наклонно под углом 3°С в сторону разгрузки. Барабан вращается от электропривода 7. С помощью загрузочного устройства (питателя) материал поступает внутрь барабана и движется вдоль его оси, интенсивно перемешиваясь. Через штуцер 9 вдуваются дымовые. Штуцер 8 предназначен для ввода сырья, штуцер 10 – для вывод шлака, штуцер 11 – для вывода газа [7].

Исходные данные:

1) Производительность сушки Q = 13469 кг/ч;

2) Время восстановления фосфатов t=1,5 ч;

3) Плотность материала r = 3200 кг/м3.

1.Определение объема барабана вращающейся печи Vбар , м3 , по формуле (10):

(10)

где гдеβ-коэффициент заполнения барабана вращающейся печи = 0,2;

2.Определение диаметра барабана вращающейся печи Dбар., м, по формуле (11):

(11)

3. Длина барабана вращающейся печи равна:

Lбар.= 10Dбар = 10∙1,6=16 м.

4. Определение числа оборотов барабана n, об/мин, по формуле (12):

об/мин. (12)

5. Определение мощности для вращения барабана N, кВТ, по формуле (13):

N = 0,0013ρD3Lpnβ, (13)

N= 0,0013∙3200∙1,63∙16∙0,05∙0,2 =2,7 кВт.

Вывод: в ходе технологического расчета были получены следующие параметры вращающейся печи:

- объем барабана: 32 м3;

- диаметр барабана: 1,6 м;

- длина барабана: 16 м;

- число оборотов барабана: 0,05 об/мин.

- мощность для вращения барабана: 2,7 кВт.

Исходя из полученных данных, выбираем вращающуюся барабанную печь в противоточном исполнении марки В1,6-ТУ-0,2 [2], габаритные размеры которой представлены в табл.4.

Таблица 4.

Габаритные размеры вращающейся барабанной печи В1,6-ТУ-0,2

Габаритные размеры	Значение
Длина барабана, мм	16000
Диаметр барабана, мм	1600
Объем барабана, м3	31,18
Длина печи, мм	1770

ВЫВОДЫ

В данном курсовом проекте был рассмотрен один из значимых экологических аспектов впромышленности минеральных удобрений – эмиссия аэрозолей серной кислоты в окружающую среду. В качестве меры по уменьшению данного воздействия на окружающую среду и человека было предложено значительносократить изготовление серной кислоты, путем исключения ее из производства фосфорной кислоты - самого крупного ее потребителя. Для этого был изучен применяющийся в настоящее время на всех предприятиях по выпуску минеральных удобрений экстракционный метод получения фосфорной кислоты с применением серной кислоты. В качестве альтернативного способа был предложен метод термического получения фосфорной кислоты без использования серной кислоты.

Также в курсовой работе былпроизведен расчетоборудования предложеннойтехнологической схемыпроизводства фосфорной кислоты: дробилки молоткового типа, сушильного барабана и вращающейся печи обжига.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГН 2.2.5.1313-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.

2. ГОСТ 27120-86 Печи химических производств с вращающимися барабанами общего назначения.

3. ГОСТ 27134-86 Аппараты сушильные с вращающимися барабанами.

4. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям «Производство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот» ─ Москва: Бюро НДТ, 2015.

5. Е. технологии основных производств в природопользовании. – 4 –е изд. доп. – Екатеринбург:2007. – 561 с.

6. Б., А. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Процессы в производстве строительных материалов». В двух частях. Часть 1. Машины для дробления. – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ−УПИ, 2008.

7. Г., Ф. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи). – СПб.: Химия, 1993.

8. A Technical Review of the Improved Hard Process Presented at The FertiliserАssociation of India International Technical Conference, 2011.

9. [Электронный ресурс] URL: http://www. help-atient. ru/oncology/prophylaxis/prophylaxis/carcinogens/.

10. [Электронный ресурс] URL: http://immunologia. ru/doctor/doctor-16-01.html.

11. [Электронный ресурс] URL:http://www. /plants/room-plants/vermin/fertilizer/show/6217/.

$C:\Users\СфСамГТУ\Desktop\ТБ-401\Бугрова\IMG_1788.JPG$