Характеристика основного оборудования

В производстве хлорида калия галургическим способом применяется разнообразное оборудование, основными из них являются растворители, осветлители и вакуум-кристаллизаторы.

В калийной промышленности для выщелачивания сильвинита применяют горизонтальные шнековые растворители (рисунок 5.2), представляющие собой стальное корыто 2, в котором вращается шнековая мешалка.

1 - наклонный элеватор; 2 - корыто; 3 - крестовина; 4 - ковш; 5 - цепи; 6 - спираль; 7 - перегородки; 8 - патрубки; 9 - лопасти-скребки; 10 - дюза; 11 - вал; 12 - лапы; 13 - ролики.

Рисунок 5.2 - Горизонтальный шнековый растворитель

Мешалка состоит из вращающегося вала 11, на который насажены крестовины 3. К ним прикреплены отдельные части шнековой спирали 6. Стальной вал вращается на чугунных подвесках, укрепленных на боковых стенках корыта. Мешалка служит как для перемещения сильвинита, так и для улучшения взаимодействия между выщелачиваемым материалом и растворяющим щелоком.

Корыто растворителя состоит из нескольких царг, сверху оно закрыто крышкой. Внутри корыта имеются не доходящие до дна перегородки 7, благодаря которым улучшается контакт щелока с рудой. Для подогрева раствора в растворителе через дюзы 10, укрепленные на стенке корыта, вводят острый пар.

Аппараты для осветления насыщенного раствора.

Для осаждения солевого и глинистого шлама из насыщенного раствора применяют отстойники (сгустители) различных конструкций типа Брандеса, многоконусные и механические - типа Дорра.

Отстойник Брандеса (рисунок 5.3) применяют для выделения солевого шлама.

1- вал с рамной мешалкой; 2 - днище коническое; 3, 6 - трубы для щелока; 4 - корпус цилиндрический; 5 - крышка; 7 - желоб кольцевой; 8. 9 - штуцеры для слива.

Рисунок 5.3 - Отстойник Брандеса

Отстойник Брандеса представляет собой цилиндрический аппарат с коническим днищем 2. В центре отстойника расположена труба 3. Через трубу проходит вал 1 с рамной мешалкой. Насыщенный раствор по трубе 3 поступает в отстойник. Солевой шлам, осевший в конической части отстойника, вместе с частью раствора периодически передают через штуцер 9 в бак, а затем в шнековый растворитель. Слив из отстойника осуществляют сверху по кольцевому желобу 7 через штуцер 8. Для предотвращения налипания соли на стенки аппарата отстойник снабжен мешалкой. Мешалка приводится во вращение электродвигателем через редуктор. Частота вращения мешалки 7 об/мин.

Отстойники Брандеса имеют разные размеры: диаметр - от 3600 до 6000 мм, площадь осаждения - от 10 до 28 м², высоту цилиндрической части - 2500 мм. Производительность по сливу в этих аппаратах составляет 18 м³/ч на 1 м² поверхности отстойника. Скорость осаждения солевого шлама из растворов при температуре 100°С равна 2 мм/с.

Для осветления насыщенных щелоков чаще применяют многоконусные отстойники (рисунок 5.4)

1- штуцер для выхода шлама; 2 - мешалка; 3 - конус; 4 - штуцер для выхода раствора; 5 - прямоугольный ящик; 6 - штуцер для входа раствора.

Рисунок 5.4 - Шестиконусный отстойник

Такой аппарат представляет собой прямоугольный ящик, который снизу заканчивается обычно шестью конусами 3, снабженными рамными мешалками 2. Частота вращения мешалки 1 об/мин. Корпус отстойника стальной, футерованный внутри керамической плиткой. Длина шестиконусного отстойника 24 м, ширина 4 м. Производительность до 250 м³/ч по горячему щелоку. Скорость солевого шлама в аппарате при 95°С равна 2 мм/с, а глинистого шлама - 0, 15-0, 25 мм/с.

На калийных предприятиях одновременное охлаждение и кристаллизацию осуществляют в вакуум-кристаллизаторах вертикального и горизонтального типов. Вертикальный вакуум-кристаллизатор представляет собой полый стальной цилиндрический барабан, гуммированный листовой резиной (рисунок 5.5).

1- корпус аппарата; 2 - люк; 3 - штуцер для входа раствора; 4 - ловушка.

Рисунок 5.5 - Вертикальный вакуум-кристаллизатор

Насыщенный раствор поступает на зеркало испарения через штуцер 3, а соковый пар через; ловушку-каплеотделитель 4 направляют в поверхностные конденсаторы.

Горизонтальный вакуум-кристаллизатор (рисунок 5.6) - стальной цилиндрический барабан с торцевыми, сферическими стенками.

1- трубопровод для промывки; 2 - перегородки; 3 - рамная мешалка; 4 - штуцер для выхода раствора; 5 - ступени корпуса; 6 - отверстия в перегородках; 7 - штуцер для входа раствора.

Рисунок 5.6 - Горизонтальный вакуум-кристаллизатор

Внутри аппарата расположена горизонтальная рамная мешалка 3 с частотой вращения 16 об/мин. Вакуум-кристаллизаторы бывают одно-, двух-, трех- и четырехступенчатые. В последних случаях, барабан перегораживают вертикальными перегородками 2, в которых имеются отверстия 6 для перетока суспензии. Пары воды и воздух отводят в поверхностный конденсатор через штуцер.

Горизонтальные кристаллизаторы имеют определенные преимущества перед вертикальными. Наличие мешалки уменьшает налипание выпадающих кристаллов солей на стенках аппарата, способствует получению более крупных кристаллов соли. К недостаткам горизонтальных кристаллизаторов следует отнести небольшую высоту парового пространства, что приводит к выносу капель раствора вместе с паровоздушной смесью и кристаллизации солей в трубопроводах.

Вертикальные аппараты имеют достаточное паровое пространство, занимают меньшую производственную площадь, но отсутствие мешалки в них не позволяет интенсифицировать рост кристаллов и ухудшает процесс самоочищения хлорида калия от хлорида натрия. Учитывая это, первым по ходу раствора ставят вертикальные вакуум-кристаллизаторы, а затем - горизонтальные.

В настоящее время в нашей стране и за рубежом известны новые вакуум-кристаллизаторы с регулируемым ростом кристаллов. Так, разработан кристаллизатор с центральной трубой и естественной циркуляцией раствора. Движение раствора, необходимое для поддержания кристаллов во взвешенном состоянии, создается за счет естественной циркуляции раствора, которая обусловлена разностью плотностей раствора внутри и снаружи циркуляционной трубы. Центральная труба, соединенная с гидравлическим затвором, образует необходимую барометрическую высоту. Начальная циркуляция создается путем подачи воздуха непосредственно в центральную трубу, затем в нижнюю часть поступает горячий концентрированный раствор, который при циркуляции смешивается с маточным щелоком.

Смесь при температуре, на несколько градусов превышающей температуру маточного раствора, поднимается вверх по центральной трубе. На уровне, соответствующем давлению паров над пересыщенным раствором, последний начинает вскипать и испаряться. Образующиеся кристаллы циркулируют по контуру аппарата до тех пор, пока не достигнут определенного размера и под действием силы тяжести будут выпадать из циркулирующего потока и поступать в гидравлический затвор. Здесь кристаллы поддерживаются во взвешенном состоянии с помощью вращающейся мешалки.

На крупных калийных предприятиях в некоторых странах уже в настоящее время работают вакуум-кристаллизаторы с регулируемым ростом кристаллов.

Защита оборудования от коррозии. При галургическом способе получения хлорида калия перерабатываемые растворы солей и пульпы разрушают аппаратуру в результате коррозии и эрозии, причем особенно агрессивны горячие растворы. Для антикоррозионной защиты оборудования применяют различные химически стойкие материалы. Днища растворителей покрывают стальными листами, а стенки аппаратов и мешалки - диабазовой замазкой. Корпуса сгустителей и сборников, заполняемых горячими растворами, футеруют плитками из диабаза и антегмита. Корпуса вакуум-кристаллизаторов гуммируют листовой резиной. Трубки подогревателей и поверхностных конденсаторов изготовляют из алюминиевой бронзы. Насосы выполняют из нержавеющей стали, содержащей 17% хрома. Внутренние поверхности трубопроводов гуммируют, покрывают асбовинилом или изготовляют из фаолита, асбоцемента [6].