毕业设计用正浮选法年产三万吨氯化钾的设计说明书.doc
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1、(格尔木地区)用正浮选法年产三万吨氯化钾的工艺初步设计(15)摘 要在毕业实习的基础上,通过对各种工艺流程的生产能力进行比较,同时考虑了格尔木地区的自然条件,分析水、电等能源消耗、原料的供给及运输费用情况。在此基础上进行物料衡算和能量衡算,从而确定出主要工艺设备的型号、尺寸,数量,最后绘制带控制点的工艺流程图、设备平面布置图及主要设备图等,拟定此设计(格尔木地区)用正浮选发年产三万吨氯化钾的工艺流程,以满足青海地区对钾肥产品的需求。关键词:光卤石,氯化钾,浮选机,干燥桶I化工学院盐湖系(GOLMUD DISTRICT)WITH AN ANNUAL OUTPUT OF 30,000 TONS I
2、S POTASSIUM CHLORIDE FLOTATION ISSUED THE PRELIMINARY DESIGN PROCESS (15 )AbstractGraduation internship, based on a variety of processes by comparing the production capacity, taking into account the Qinghai golmud Plant Area of the natural conditions of water, electricity and other energy, raw mater
3、ials supply and transport Charges by. Based on this material balance and energy balance to determine the main process equipment of the type, size, number, last drawn have flow chart of control points, equipment, floor plan and other major equipment plan to draw up the design ( Golmud region) with an
4、 annual output of 30,000 tons is being made potassium chloride flotation process flow, to meet the Qinghai region potash products. Key Words:Carnallite, Potassium Chloride, Flotation Machine, Dry BucketII化工学院盐湖系目 录目 录I1 总论11.1概述11.1.1氯化钾的性能和用途11.1.2钾肥的市场需求11.1.3生产氯化钾的原料概述21.2文献综述31.2.1氯化钾的重要性31.2.2氯
5、化钾的品质与产量的发展趋势31.3设计任务的依据或项目来源41.4主要原材料的规格41.5格尔木地区的自然条件41.5.1 察尔汗地区的地理条件41.5.2察尔汗盐湖湖区的气象条件41.6青海省盐湖资源概况51.7其他51.7.1环境质量现状52 生产流程的确定62.1概述62.2以光卤石为原料制氯化钾的方法62.2.1冷分解正浮选洗涤法62.2.2溶解结晶法(完全溶解法)溶解结晶法62.2.3兑卤结晶法62.2.4生产氯化钾工艺流程的比较分析与工艺流程的选择72.3操作条件的选择72.3.1原矿品位的确定72.3.2浮选工艺过程影响因素72.4干燥热风进口温度73 生产流程简述83.1正浮选
6、法生产氯化钾工艺流程的相图分析83.2正浮选法生产氯化钾的生产流程简介113.2.1 加矿工序123.2.2 分解工序123.2.3 浮选工艺123.2.4 洗涤工序123.2.5 干燥工序134 工艺计算144.1 物料衡算144.1.1初开车时的物料衡算144.1.2正常生产条件下的物料衡算215 设备设计、选型与计算605.1分解机组605.2浮选设备的选型615.3真空转筒过滤机625.3.1物衡的滤液体积流量635.3.2真空泵的选择645.4螺旋洗涤机645.5离心机655.6干燥机665.6.1转筒的直径D675.6.2对流传热系数由估算容积传热系数675.6.3转筒高度Z675
7、.6.4停留时间715.6.5填充率检验725.7旋风除尘器的选型726 设计总结756.1设计过程总结756.2改进措施75参考文献77致 谢79附 录8181化工学院盐湖系1 总论1 总论1.1概述1.1.1氯化钾的性能和用途1.1.1.1氯化钾的物理化学性质氯化钾是一种白色或暗白色的晶体,分子式为KCl,分子量是74.55。密度:1.988gcm-3(30oC);熔点:776oC;热容:50.877kJkmol-1K-1;硬度:2.0(矿物);溶解热(吸热):18.439kJmol-1(溶解于无限多molH2O中);晶系:属立方晶系,轴角=,轴长X=Y=Z;溶解度:氯化钾在水中的溶解度岁
8、温度的升高而迅速增大。1.1.1.2氯化钾的用途氯化钾的用途是相当广泛的, 氯化钾主要是用作肥料,其次氯化钾可作为为制造各种钾盐的化工原料,如氢氧化钾、氯化钾、高锰酸钾、碳酸钾、重铬酸钾、硫酸钾及硝酸钾等。氯化钾是点解氯化镁制取金属镁是的助溶剂。在军事上,氯化钾可做消焰剂;在医药上用作利尿剂,并可代替氯化钠作低钠盐,能其降低血压的作用;在冶金工业上,还可用于金属的淬火;在油田上可用作固井剂。此外,在电镀及照相等领域,均需氯化钾。1.1.2钾肥的市场需求全球钾盐产品的95%应用于农肥。结合土壤、气候条件和作物种类,按比例施用氮磷钾肥,对提高农作物单位面积的产量是非常重要的。通常按N:P2O5:K
9、2O来计算化肥中的有效成分含量,目前我国的施肥比例大约是1:0.28:0.1,而同期世界比例是1:0.47:0.4,可见我国的钾肥施用比例明显偏低,这充分说明了我国对钾肥的需求量还很大。我国是一个农业大国,每年所需的钾肥数量很大,但是,我国钾肥储量资源较为贫乏,除我国每年生产的钾肥外,还需要进口大量的氯化钾。因此,立足本国钾盐资源,因地制宜,寻求好的氯化钾生产方法是很有意义的。我国钾矿以卤水钾矿为主,固体钾盐少,与世界钾盐相反,我国卤水钾矿占总量的98%以上,固体钾盐仅占2%左右。我国钾资源的开发利用对象主要为卤水钾资源,其绝大部分集中分布在青海省柴达木盆地。1.1.2.1钾在农业中的地位钾是
10、作物的营养三要素之一,是作物体内60多种酶的活化剂,对作物光合作用、呼吸作用以及对糖的运输、淀粉、脂肪和蛋白质的合成均起着重要的调节作用。在中国冬小麦的主产区黄淮海平原,分布着约170万ha的砂质潮土,该土壤质地轻、肥力瘦、漏水漏肥、速效钾含量低,冬小麦施钾具有显著的增产效应。特别是近年来,随着有机肥施用量的减少,土壤钾素亏缺严重,因此,施用钾肥已成为进行该区土壤培肥、实现作物增产的一项重要技术措施。施用钾肥对提高夏玉米产量,改善品质以及提高抗逆性具有显著的作用。长期以来生产中重施氮肥磷肥、少施或不施钾肥,特别是作物高产品质的应用和产量水平的提高,1.1.2.2钾盐的生产、消费现状及趋势我国钾
11、矿以卤水钾矿为主,固体钾盐少,与世界钾盐相反,我国卤水钾矿占2%左右。我国生产的主要钾肥品种有:氯化钾、硫酸钾和硝酸钾。据统计,目前我国钾肥生产能力为220万t/a,2004年钾肥产量为206.3万t(K2O100%)。我国现有氯化钾生产企业约占用资源储量1.65亿t,为全国查明资源的19%。受资源条件的限制,我国上规模的氯化钾肥料生产厂主要集中在青海察尔汗地区,青海盐湖集团公司是我国目前最大的钾肥生产企业,该公司氯化钾年生产能力已接近150万t(实物)。目前我国硫酸钾生产企业已达50家左右,生产能力60万t/a(折实物120万t/a)以上,均以氯化钾为原料转化而得。国内近几年钾肥生产统计情况
12、见表表11 钾肥生产统计情况年份19961997199819992000200120022003生产能力25273131527980150产量1519212238425162.51.1.2.2.1钾盐的消费现状和趋势中国是第二大钾盐消费国,约占全球消费总量的12%。近几年,钾盐需求有明显的增长,1998年全球钾盐需求量估计为2440万t,1998年全球钾盐仍保持旺盛的需求势头,消费量为2430万t。自20世纪90年代中期以来,我国钾盐消费量激增,1995年已达349万t,比1986年增长了84%。其中化肥仍然是钾盐的主消费渠道,根据近年来我国钾肥施用量的氮磷钾比例与世界平均水平的比例看,我国钾
13、肥销量将进一步增长,国内钾盐需求.表12 国内钾盐需求状况年份200020102020钾盐(万t)54095912371.1.3生产氯化钾的原料概述钾石盐与光卤石是制造钾肥的主要原料,从世界范围看,钾肥资源主要集中在前苏联和加拿大,约占世界钾肥资源的80%,其次为德国,估计贮量为1.91010t K2O。我国已经发现贮量较大的钾肥资源有青海察尔汗盐湖及新疆的罗布泊盐湖。察尔汗盐湖位于柴达木盆地的中南部,它是世界上最大的干盐湖,也是我国首屈一指的现代钾、镁、盐矿床,察尔汗盐湖的面积约为5 856km2,相当于西尔斯盐湖的50多倍,比杭州西湖大130余倍。湖内汇集了数百亿吨以氯化物为主的盐类,其中
14、钾盐数量约为3.9108t。石盐沉积的累计厚度一般在30m左右,最厚的有60m有余。晶间卤水含有大量的石盐、钾盐、镁盐和其他盐类。我国新疆罗布泊地区钾资源贮量有2.5108t,潜层卤水氧化钾含量就有1.38108t1.73108t。其中罗布泊北部凹地(简称罗北凹地)卤水含量的质量分数平均为:KCl 1.55%、NaCl 16.44%、MgCl2 6.11%、MgSO4 4.96%。海洋是资源的宝库,海水中钾的含量是十分丰富的,它仅次于Cl、Na、Mg、S、Ca而排在第六位,其含量为330g/m3,含钾总量为6.0104t,可谓取之不尽。再有,在我国云南思茅页已经发现钾石盐矿。较优的钾石盐矿含K
15、Cl、NaCl的质量分数约为25%、71%,其余为少量的CaSO4、MgCl2和不溶性黏土。我国思茅钾石盐矿品位低,含K2O的质量分数平均为6%。1.2文献综述1.2.1氯化钾的重要性氯化钾既是一种重要的速效钾肥,也是用量最多、使用范围较广的钾肥产品。氯化钾分子式为KCl,含钾(K2O)不低于60%,含氯化钾应大于95%。氯化钾肥料中还含有氯化钠约1.8%,氯化镁 0.8%和少量的氯离子,水分含量低于2%。氯化钾由钾石盐、光卤石等钾矿提炼而成,也可用卤水结晶制成氯化钾。盐湖钾肥是青海省盐湖钾盐矿中提炼制造而成的。其主要成分为氯化钾,含钾(K2O)52%55%,氯化钠3%4%,氯化镁2%,硫酸钙
16、1%2%,水分6%左右。1.2.2氯化钾的品质与产量的发展趋势氯化钾一般呈白色或浅黄色结晶,有时含铁盐而呈红色。氯化钾物理性状良好,吸湿性小,溶于水,呈化学中性反应,属于生理酸性的水溶性速效肥料,它能显著的提高大多数作物的产量。盐湖钾肥为白色晶体,含水分和钠盐稍高,吸湿性较强,能溶于水。近年来,由于生产工艺和设备的改善,盐湖钾肥的质量在逐年提高,其性质与进口的氯化钾相近。表13项目指标类类类优等品一等品合格品优等品一等品合格品氧化钾(K2O) 62605957605754水分(H2O) 2246666钙镁含量(Ca2+Mg2+) 0.20.4钙(Ca2+)含量 0.50.8镁(Mg2+)含量
17、0.40.6氯化钠(NaCl)含量 1.22.0水不溶含量 0.10.3氯化钾的最主要品种,占钾肥用量的90%94%。虽然近年来其它钾肥品种,如硫酸钾、硝酸钾等的产量有所增长,但氯化钾用量基本上仍保持原有水平。氯化钾的主要资源是钾石盐,其次是盐湖卤水、海水、光卤石、硬盐、钾盐镁钒及含钾硅酸盐矿等,根据原料的来源不同,其生产方法也不同。氯化钾主要是由钾石盐矿以下面三种方法富集:浮选法;溶解结晶法;重液分离法。氯化钾在农业上用作钾肥(以氧化钾计含量为50%60%),肥效快,可用作基肥和追肥。但在盐碱地或马铃薯、番薯、甜菜、烟草等忌氯农作物不宜施用。工业上用作制造其他钾盐的原料。医疗上用作防治缺钾症
18、。1.3设计任务的依据或项目来源本次设计的选题是由指导教师指定的。1.4主要原材料的规格本设计中主要的原材料为含钠光卤石,其组成见表14;成分KClMgCl2NaClH2O质量含量(%)15.1326.2626.6831.931.5格尔木地区的自然条件1.5.1 察尔汗地区的地理条件察尔汗盐湖位于青海省柴达木盆地东南部,面积5856km2,海拔高度2677m-2686m,地表因盐渍化而无植被覆盖,地形平坦,地势开阔,属第四世纪以后逐渐形成的现代盐类沉积矿床。察尔汗盐湖基本上属于钾、镁矿床,它是我国已探明的最大的水溶性钾盐资源,卤水矿物资源以氯化钾为主。并伴有大量的氯化钠、氯化镁。氯化钾地表内的
19、储量为1.45亿t,工业储量为0.97亿t,为大规模的生产氯化钾提供了丰富的资源条件。1.5.2察尔汗盐湖湖区的气象条件柴达木盆地深居内陆,察尔汗盐湖地处柴达木盆地腹地,大气候上受西风环流控制,小气候上又得不到气候垂直分带的影响,故气候非常干旱,属干旱大陆性气候,具有年降水量少,蒸发量大,日照时间长,辐射力强,昼夜温差大,多风等特点。另外,区内地势平坦,地表为一层之地坚硬的盐盖,无任何植被,盐壳下面晶间卤水的化学盐层,遇水速溶,这些构成了地区自然条件恶劣,生态环境脆弱的特征。察尔汗盐湖湖区高寒干旱,属于大陆气候,其主要气象指标表1-5:表1-5 察尔汗地区主要气象指标气象内容指标气象内容指标年
20、平均气温4.9年平均地面气温9.2年平均蒸发量300mm年平均降水量23.2mm年平均湿度30%年平均风速4.4m/s年最大风速26m/s年平均日照时数3274h年平均大气含氧率14.56%年平均大气压550mmHg主导风向西风地震烈度七度1.6青海省盐湖资源概况青海省的盐湖资源主要集中在柴达木盆地,盆地面积12万Km2。其中,氯化钾,镁盐,氯化锂,钠盐的储量居全国第一。主要大型的钾盐矿床有:察尔汗、昆特依、和马海四处,探明储量依次为1.54亿吨、1.21亿吨、0.61亿吨和0.64亿吨。中型矿5处,小型矿13处。这些矿区中以察尔汗盐湖3个矿区最大,勘探程度最高。累计氯化钾储量有1.5亿吨,除
21、少量固体石盐钾矿外,95%的储量为第四晶间或孔隙卤水钾盐矿。除钾盐外,柴达木盆地的其它无机盐储量也特别大,其中石盐3262亿吨,石膏470亿吨,芒硝64亿吨,氯化镁31.5亿吨,硼矿1175万吨,天青石1681万吨,天然碱47.5万吨,溴19万吨,碘0.8万吨。尽快开发这些资源已成为西部大开发的主要任务,这也是缓解我国钾肥市场紧张的必由之路。1.7其他1.7.1环境质量现状根据环保部门监测,大气中二氧化硫平均含量0.001mg/m3-0.0065mg/m3,氮氧化物含量0.004mg/m3-0.013mg/m3,除总悬浮物微粒自然降尘稍有超标外,一般不超过国家二级标准(GB-3095-82),
22、大气质量良好。2 生产流程的确定2 生产流程的确定2.1概述工业上生产氯化钾的主要原料是钾石盐和光卤石,其次是盐湖卤水、海水、光卤石、硬盐、钾盐镁钒及含钾硅酸盐矿等,根据原料的来源不同,其生产方法也不同,其生产的方法也不同。目前,世界上生产氯化钾的原料来自两个方面,一是钾盐,二是含钾卤水。目前工业开发的钾盐主要是钾石盐和光卤石。钾石盐加工氯化钾工艺简单,一般是利用热熔结晶法和浮选法来制取。2.2以光卤石为原料制氯化钾的方法2.2.1冷分解正浮选洗涤法正浮选工艺主要分为两步:一是光卤石的冷分解;二是分解浆料浮选;该工艺生产氯化钾是从上世纪三十年代开始。因其工艺过程自始至终在较低温度下进行,工艺条
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