Главная База знаний "Allbest" Сельское, лесное хозяйство и землепользование Производство хлористого калия флотационным методом

Производство хлористого калия флотационным методом

Разработка способа выделения хлорида магния из оборотного щелока с целью улучшения процесса флотации хлористого калия. Его термодинамический и кинетический анализ. Выбор оптимальных параметров осаждения. Исследование гранул флотационного КСl на прочность.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 13.02.2015
Размер файла 3,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

время, мин

время, сек

интервал добавления соды, мл

светопогла-щение. (сила тока)

время, мин

время, сек

интервал добавления соды, мл

светопогла-щение. (сила тока)

1

2

3

4

5

6

7

8

МgCl2:Na2CO3=1:1; рН=8,2; хмg=0

0

0

0,2

80

10

600

4,2

11

0,5

30

0,4

60

10,5

630

4,4

11

1

60

0,6

43

11

660

4,6

11

1,5

90

0,8

28

11,5

690

4,8

11

2

120

1

20

12

720

5

11

2,5

150

1,2

18

12,5

750

5,2

11

3

180

1,4

14

13

780

5,4

11

3,5

210

1,6

13

13,5

810

5,6

11

4

240

1,8

12

14

840

5,8

11

4,5

270

2

11

14,5

870

6

11

5

300

2,2

11

15

900

6,2

11

5,5

330

2,4

11

15,5

930

6,4

11

6

360

2,6

11

16

960

6,6

11

6,5

390

2,8

11

16,5

990

6,8

11

7

420

3

11

17

1020

7

11

7,5

450

3,2

11

17,5

1050

7,2

11

8

480

3,4

11

18

1080

7,4

11

8,5

510

3,6

11

18,5

1110

7,6

11

9

540

3,8

11

19

1140

7,8

11

9,5

570

4

11

19,5

1170

8

11

МgCl2:Na2CO3=1:1,25; рН=9,1; хмg=0

0

0

0,2

82

12,5

750

5,2

10

0,5

30

0,4

51

13

780

5,4

10

1

60

0,6

40

13,5

810

5,6

10

1,5

90

0,8

20

14

840

5,8

10

2

120

1

19

14,5

870

6

10

2,5

150

1,2

14

15

900

6,2

10

3

180

1,4

13

15,5

930

6,4

10

3,5

210

1,6

12

16

960

6,6

10

4

240

1,8

11

16,5

990

6,8

10

4,5

270

2

10

17

1020

7

10

5

300

2,2

10

17,5

1050

7,2

10

5,5

330

2,4

10

18

1080

7,4

10

6

360

2,6

10

18,5

1110

7,6

10

6,5

390

2,8

10

19

1140

7,8

10

7

420

3

10

19,5

1170

8

10

7,5

450

3,2

10

20

1200

8,2

10

8

480

3,4

10

20,5

1230

8,4

10

8,5

510

3,6

10

21

1260

8,6

10

9

540

3,8

10

21,5

1290

8,8

10

9,5

570

4

10

22

1320

9

10

10

600

4,2

10

22,5

1350

9,2

10

10,5

630

4,4

10

23

1380

9,4

10

11

660

4,6

10

23,5

1410

9,6

10

11,5

690

4,8

10

24

1440

9,8

10

12

720

5

10

24,5

1470

10

10

МgCl2:Na2CO3=1:1,5; рН=9,32; хмg=0

0

0

0,2

85

15

900

6,2

10

0,5

30

0,4

56

15,5

930

6,4

10

1

60

0,6

46

16

960

6,6

10

1,5

90

0,8

27

16,5

990

6,8

10

2

120

1

24

17

1020

7

10

2,5

150

1,2

18

17,5

1050

7,2

10

3

180

1,4

16

18

1080

7,4

10

3,5

210

1,6

14

18,5

1110

7,6

10

4

240

1,8

12

19

1140

7,8

10

4,5

270

2

10

19,5

1170

8

10

5

300

2,2

10

20

1200

8,2

10

5,5

330

2,4

10

20,5

1230

8,4

10

6

360

2,6

10

21

1260

8,6

10

6,5

390

2,8

10

21,5

1290

8,8

10

7

420

3

10

22

1320

9

10

7,5

450

3,2

10

22,5

1350

9,2

10

8

480

3,4

10

23

1380

9,4

10

8,5

510

3,6

10

23,5

1410

9,6

10

9

540

3,8

10

24

1440

9,8

10

9,5

570

4

10

24,5

1470

10

10

10

600

4,2

10

25

1500

10,2

10

10,5

630

4,4

10

25,5

1530

10,4

10

11

660

4,6

10

26

1560

10,6

10

11,5

690

4,8

10

26,5

1590

10,8

10

12

720

5

10

27

1620

11

10

12,5

750

5,2

10

27,5

1650

11,2

10

Продолжение таблицы 4.2.

1

2

3

4

5

6

7

8

13

780

5,4

10

28

1680

11,4

10

13,5

810

5,6

10

28,5

1710

11,6

10

14

840

5,8

10

29

1740

11,8

10

14,5

870

6

10

29,5

1770

12

10

Таблица 4.3.

Экспериментальные данные, используя в качестве осадителя раствор соды с концентрацией 4,4%, при Т=400С и различном соотношении МgCl2:Na2CO3

время, мин

время, сек

интервал добавления соды, мл

светопогла-щение. (сила тока)

время, мин

время, сек

интервал добавления соды, мл

светопогла-щение. (сила тока)

1

2

3

4

5

6

7

8

МgCl2:Na2CO3=1:1; рН=8,9; хмg=0

0

0

0,2

84

10

600

4,2

18

0,5

30

0,4

65

10,5

630

4,4

18

1

60

0,6

50

11

660

4,6

18

1,5

90

0,8

36

11,5

690

4,8

18

2

120

1

28

12

720

5

18

2,5

150

1,2

26

12,5

750

5,2

18

3

180

1,4

21

13

780

5,4

18

3,5

210

1,6

20

13,5

810

5,6

18

4

240

1,8

19

14

840

5,8

18

4,5

270

2

18

14,5

870

6

18

5

300

2,2

18

15

900

6,2

18

5,5

330

2,4

18

15,5

930

6,4

18

6

360

2,6

18

16

960

6,6

18

6,5

390

2,8

18

16,5

990

6,8

18

1

2

3

4

5

6

7

8

7

420

3

18

17

1020

7

18

7,5

450

3,2

18

17,5

1050

7,2

18

8

480

3,4

18

18

1080

7,4

18

8,5

510

3,6

18

18,5

1110

7,6

18

9

540

3,8

18

19

1140

7,8

18

9,5

570

4

18

19,5

1170

8

18

МgCl2:Na2CO3=1:1,25; рН=9,16; хмg=0

0

0

0,2

68

12,5

750

5,2

8

0,5

30

0,4

64

13

780

5,4

8

1

60

0,6

25

13,5

810

5,6

8

1,5

90

0,8

23

14

840

5,8

8

2

120

1

13

14,5

870

6

8

2,5

150

1,2

12

15

900

6,2

8

3

180

1,4

11

15,5

930

6,4

8

3,5

210

1,6

10

16

960

6,6

8

4

240

1,8

9

16,5

990

6,8

8

4,5

270

2

8

17

1020

7

8

5

300

2,2

8

17,5

1050

7,2

8

5,5

330

2,4

8

18

1080

7,4

8

6

360

2,6

8

18,5

1110

7,6

8

6,5

390

2,8

8

19

1140

7,8

8

7

420

3

8

19,5

1170

8

8

7,5

450

3,2

8

20

1200

8,2

8

8

480

3,4

8

20,5

1230

8,4

8

8,5

510

3,6

8

21

1260

8,6

8

9

540

3,8

8

21,5

1290

8,8

8

9,5

570

4

8

22

1320

9

8

1

2

3

4

5

6

7

8

10

600

4,2

8

22,5

1350

9,2

8

10,5

630

4,4

8

23

1380

9,4

8

11

660

4,6

8

23,5

1410

9,6

8

11,5

690

4,8

8

24

1440

9,8

8

12

720

5

8

24,5

1470

10

8

МgCl2:Na2CO3=1:1,5; рН=9,4; хмg=0

0

0

0,2

70

15

900

6,2

9

0,5

30

0,4

69

15,5

930

6,4

9

1

60

0,6

30

16

960

6,6

9

1,5

90

0,8

26

16,5

990

6,8

9

2

120

1

16

17

1020

7

9

2,5

150

1,2

15

17,5

1050

7,2

9

3

180

1,4

14

18

1080

7,4

9

3,5

210

1,6

12

18,5

1110

7,6

9

4

240

1,8

10

19

1140

7,8

9

4,5

270

2

9

19,5

1170

8

9

5

300

2,2

9

20

1200

8,2

9

5,5

330

2,4

9

20,5

1230

8,4

9

6

360

2,6

9

21

1260

8,6

9

6,5

390

2,8

9

21,5

1290

8,8

9

7

420

3

9

22

1320

9

9

7,5

450

3,2

9

22,5

1350

9,2

9

8

480

3,4

9

23

1380

9,4

9

8,5

510

3,6

9

23,5

1410

9,6

9

9

540

3,8

9

24

1440

9,8

9

9,5

570

4

9

24,5

1470

10

9

10

600

4,2

9

25

1500

10,2

9

1

2

3

4

5

6

7

8

10,5

630

4,4

9

25,5

1530

10,4

9

11

660

4,6

9

26

1560

10,6

9

11,5

690

4,8

9

26,5

1590

10,8

9

12

720

5

9

27

1620

11

9

12,5

750

5,2

9

27,5

1650

11,2

9

13

780

5,4

9

28

1680

11,4

9

13,5

810

5,6

9

28,5

1710

11,6

9

14

840

5,8

9

29

1740

11,8

9

14,5

870

6

9

29,5

1770

12

9

Данные по величине рН раствора и степени осаждения, приведенные в таблице 4.4, свидетельствуют о том, что с увеличением соотношения осадителя к щелоку увеличивается рН и постепенно снижается содержание MgCl2 в щелоке. Таким образом, при соотношении осадитель - щелок = 1:1 - ион магния (хлорид магния) отсутствует, что указывает о полном осаждении хлорида магния в виде нерастворимого осадка при любой температуре.

Таблица 4.4.

Данные по величине рН раствора и степени осаждения.

Температура, 0С

Соотношение MgCl2 : Na2CO3.

рН

Количество MgCl2, %

Степень осаждения, %

22

1:0,4

7,810

0,512

38,9

1:0,6

7,920

0,506

39,6

1:0,8

8,519

0,425

49,3

1:1

8,670

0

100

1:1,25

9,300

0

100

1:1,5

9,610

0

100

30

1:1

8,2

0

100

1:1,25

9,1

0

100

1:1,5

9,32

0

100

40

1:1

8,9

0

100

1:1,25

9,16

0

100

1:1,5

9,4

0

100

Состав получаемого осадка проверили на содержание в нем соответствующих ионов. С этой целью воспользовались следующие методы:

1. Химический анализ, в соответствии, с которым навеску влажного осадка (~1г) взвешивали с точностью до 0,00001г, растворяли в азотной кислоте в соотношении Т:Ж =1:1, помещали в колбу на 250 мл, доводили водой до метки и перемешивали. 10 мл приготовленного раствора пипеткой помещали в коническую колбу для титрования, прибавляли 10 мл буферного раствора, и 7-8 капель индикатора эриохром. Полученный раствор титровали трилоном Б от винно-красной окраски до сине-сиреневой и определяли объем израсходованного трилона Б. После этого отбирали пипеткой еще 10 мл этого же раствора и помещали в коническую колбу для определения ионов кальция, прибавляли 20 мл 10%-ой КОН, ~70 мл дистиллированной воды и 4-5 капель индикатора хром темно-синий. Полученный новый раствор титровали трилоном Б от винно-красной окраски до синей. Отмечали израсходованный объем трилона Б. При обработке результатов подтверждено, что в качестве осадка получен карбонат магния. При этом содержание иона магния для кристаллогидрата (MgCO3*3Н2О) составило около 17,4%, а для безводного MgCO3 - 28,56%.

2. Термический анализ - из литературы известно, что карбонат магния является термически неустойчивым соединением и при нагревании разлагается по уравнению . Нами был проведен такой опыт. Навеску осадка, предварительно просушенную при температуре 100-1100С до постоянного веса, помещали в кварцевую лодочку и обжигали в трубчатой печи в течение 60 минут, поддерживая постоянную подачу воздуха и температуру сначала в течение 20 минут 4000С, а затем температуру повышали до 7000С и выдерживали еще 40 минут. Выделяющийся СО2 поглощали 5%-ым раствором КОН и по окончанию опыта лодочку взвешивали. Выделившийся СО2 определяли газообъемным методом.

Данные анализа показали, что полученный осадок содержит MgCO3, чистота которого в различных опытах колеблется от 93 до 95%. Таким образом, такую степень чистоты можно объяснить тем, что осадок выделяли из щелока, насыщенного солями KCl и NaCl и после фильтрации осадок не промывали. Поэтому возможно наличие этих солей на кристаллах осадка, которые являются примесными соединениями, загрязняющими осадок.

Аналогично был проведен анализ осадка, полученного при использовании в качестве осадителя Са(ОН)2. В результате проведенного анализа можно сделать вывод, что образующийся осадок - гидроксид магния загрязнен солями представленными выше.

Дополнительно установили влияние концентрации осадителя на процесс кристаллизации карбоната магния. Данные приведены в таблицах 4.5.

Таблица 4.5.

Экспериментальные данные, используя в качестве осадителя раствор карбоната натрия различной концентрации, при Т=300С и стехиометрическом соотношением исходных реагентов.

время, мин

время, сек

интервал добавления соды, мл

светопоглащение. (сила тока)

время, мин

время, сек

интервал добавления соды, мл

светопоглащение. (сила тока)

1

2

3

4

5

6

7

8

С Na2CO3=2,2%; рН=9,15; хмg=0;

0

0

0,2

98

8

480

3,4

78

1

2

3

4

5

6

7

8

0,5

30

0,4

96

8,5

510

3,6

78

1

60

0,6

93

9

540

3,8

78

1,5

90

0,8

90

9,5

570

4

78

2

120

1

86

10

600

5

78

2,5

150

1,2

82

10,5

630

6

78

3

180

1,4

78,5

11

660

7

78

3,5

210

1,6

78

11,5

690

8

78

4

240

1,8

78

12

720

9

78

4,5

270

2

78

12,5

750

10

78

5

300

2,2

78

13

780

11

78

5,5

330

2,4

78

13,5

810

12

78

6

360

2,6

78

14

840

13

78

6,5

390

2,8

78

14,5

870

14

78

7

420

3

78

15

900

15

78

7,5

450

3,2

78

15,5

930

15,32

78

С Na2CO3=7,3%; рН=9,02; хмg=0;

0

0

0,2

88

6

360

2,6

81

0,5

30

0,4

84

6,5

390

2,8

81

1

60

0,6

82

7

420

3

81

1,5

90

0,8

81,5

7,5

450

3,2

81

2

120

1

81

8

480

3,4

81

2,5

150

1,2

81

8,5

510

3,6

81

3

180

1,4

81

9

540

3,8

81

3,5

210

1,6

81

9,5

570

4

81

4

240

1,8

81

10

600

4,2

81

4,5

270

2

81

10,5

630

4,4

81

5

300

2,2

81

11

660

4,62

81

5,5

330

2,4

81

С Na2CO3=11%; рН=8,74; хмg=0;

0

0

0,2

76

4

240

1,8

62

0,5

30

0,4

67

4,5

270

2

62

1

60

0,6

63

5

300

2,2

62

1,5

90

0,8

62,5

5,5

330

2,4

62

2

120

1

62

6

360

2,6

62

2,5

150

1,2

62

6,5

390

2,8

62

3

180

1,4

62

7

420

3,06

62

3,5

210

1,6

62

По полученным результатам можно судить о том, что увеличение концентрации соды способствует ускорению образования осадка. Так, при концентрации осадителя 2,2% процесс кристаллизации - видимая часть заканчивается примерно за четыре - пять минут, при увеличении концентрации в два раза (4,4%) время кристаллизации сокращается до 4-х минут, при концентрации соды равной 7,3% процесс проходит очень быстро, и значение светопоглащения не изменяется уже через две минуту.

Повышение температуры от 25 - 400С как показали экспериментальные данные, несколько ускоряет процесс осадкообразования - время достижения минимального светопоглащения сокращается примерно на 15% при любой температуре. Очевидно, это связано с ростом скорости химического взаимодействия реагентов.

Кинетические кривые светопоглащения от концентрации осадителя во времени имеют S - образную форму. Следовательно, процесс образования зародышей твердой фазы протекает с возрастанием скорости и степени осаждения во времени. Экспериментальные кривые , представлены на рисунках 4.1.-4.2.

Рис. 4.1. Зависимость скорости кристаллизации при различных температурах ведения процесса и соотношении щелок-сода=1:1.

Рис. 4.2. Зависимость степени осаждения при различной концентрации осадителя и соотношении щелок-сода=1:1.

Время достижения максимума и его высота, характеризующие скорость процесса зависит от количества осадителя и с возрастанием дозы осадителя высота максимума увеличивается, что отвечает теоретическому положению влияния концентрации на скорость процесса, т.е. чем она выше, тем выше величина скорости процесса и степени осаждения.

С увеличением концентрации осадителя при постоянной скорости его подачи максимумы скорости равномерно смещаются к оси ординат и имеют синусоидальный вид с постепенным уменьшением максимумов во времени. Характер такой зависимости можно объяснить тем, что подача осадителя проводилась равными пропорциями, через равные интервалы по времени, поэтому каждый максимум характеризует максимальную скорость образования осадка за этот интервал времени. Постепенное уменьшение максимумов, объясняется снижением концентрации хлорида магния в оборотном щелоке.

Как показывают результаты исследования рис. 4.3., максимальная степень осаждения наблюдается при стехиометрическом соотношении реагентов и постоянным перемешиванием. При меньшей подаче осадителя не достигается полного осаждения, с увеличением количества осадителя выше стехиометрического происходит загрязнение осадка и увеличения рН среды. Повышение температуры от 25 до 400С практически не оказывает влияние на конечную степень осаждения. С технологической и экономической точки зрения целесообразно проводить выделения ионов магния из щелока в процессе флотации при пониженной температуре - 250С.

Рис. 4.3. Зависимость степени осаждения при стехиометрическом соотношении исходных реагентов и различной температуре.

Аналогичные фотометрические исследования по осаждению хлорида магния из оборотного щелока гидроксидом с кальция были проведены в зависимости от температуры при постоянном перемешивании и неизменной концентрации, в качестве которой использовали насыщенный раствор гидроксида кальция, с коэффициентом растворимости 0,2 г/100мл. Более высокую концентрацию в связи с малой растворимости Сa(OH)2 приготовить не представлялось возможным. Также разбавленные растворы использовать было невозможно из-за малых по объему кювет нефелометра. Экспериментальные данные по осаждения хлорида магния из оборотного щелока насыщенным раствором гидроксида кальция приведены в табл.4.6 и рис. 4.4.

Ввиду высокого разбавления осадителя изменение светопоглащения идет медленно. Так, за первые две минуты светопоглащение изменилось в зависимости от температуры от 5 до 10%, полного светопоглащения достигли лишь примерно через 15-18 мин, причем при повышении температуры от 25 до 400С степень светопоглощения возрастает и в любой временной интервал светопоглащение при температуре 400С на 10-15% выше, чем при температуре 250С.

Таблица 4.6.

Экспериментальные данные, используя в качестве осадителя гидроксид кальция, при стехиометрическом соотношении исходных реагентов и различных температурах.

время, мин

время, сек

светопоглащение. (сила тока)

Степень осаждения, %

время, мин

время, сек

светопоглащение. (сила тока)

Степень осаждения, %

1

2

3

4

5

6

7

8

Температура 250С

0

0

100

0

8,5

510

61

68,42105

0,5

30

99

1,754386

9

540

60

70,17544

1

60

98

3,508772

9,5

570

58

73,68421

1,5

90

97

5,263158

10

600

56

77,19298

2

120

95

8,77193

10,5

630

54

80,70175

2,5

150

93

12,2807

11

660

53

82,45614

3

180

90

17,54386

11,5

690

51

85,96491

3,5

210

87

22,80702

12

720

51

85,96491

4

240

85

26,31579

12,5

750

50

87,7193

4,5

270

82

31,57895

13

780

49

89,47368

5

300

79

36,84211

13,5

810

48

91,22807

5,5

330

77

40,35088

14

840

47

92,98246

6

360

74

45,61404

14,5

870

46

94,73684

6,5

390

72

49,12281

15

900

45

96,49123

7

420

69

54,38596

15,5

930

44

98,24561

7,5

450

66

59,64912

16

960

43

100

8

480

64

63,15789

Температура 300С

0

0

100

0

8,5

510

71

82,85714

0,5

30

99

2,857143

9

540

70

85,71429

1

60

98

5,714286

9,5

570

70

85,71429

1,5

90

97

8,571429

10

600

69

88,57143

2

120

95

14,28571

10,5

630

69

88,57143

2,5

150

93

20

11

660

69

88,57143

3

180

91,5

24,28571

11,5

690

68

91,42857

3,5

210

90

28,57143

12

720

67

94,28571

4

240

89

31,42857

12,5

750

67

94,28571

4,5

270

87

37,14286

13

780

66

97,14286

5

300

86

40

13,5

810

65

100

5,5

330

84

45,71429

14

840

65

100

6

360

82

51,42857

14,5

870

65

100

6,5

390

79

60

15

900

65

100

7

420

76

68,57143

15,5

930

65

100

7,5

450

73

77,14286

16

960

65

100

8

480

72

80

Температура 400С

0

0

100

0

8,5

510

74,5

87,93103

0,5

30

98

5,714286

9

540

74

89,65517

1

60

97

10,34483

9,5

570

74

89,65517

1,5

90

96

13,7931

10

600

73,5

91,37931

2

120

94

20,68966

10,5

630

73

93,10345

2,5

150

93

24,13793

11

660

73

93,10345

3

180

92

27,58621

11,5

690

72

96,55172

3,5

210

90

34,48276

12

720

72

96,55172

4

240

88

41,37931

12,5

750

71

100

4,5

270

87

44,82759

13

780

71

100

5

300

85

51,72414

13,5

810

71

100

5,5

330

84

55,17241

14

840

71

100

6

360

82

62,06897

14,5

870

71

100

6,5

390

80

68,96552

15

900

71

100

7

420

78

75,86207

15,5

930

71

100

7,5

450

76

82,75862

16

960

71

100

8

480

74,5

87,93103

Рис. 4.4. Зависимость степени осаждения при стехиометрическом соотношении щелок - гидроксид кальция и различных температурах

Результаты исследования с использованием фотометрического метода анализа позволили проследить образование твердой фазы при изменении указанных выше параметров, но они не содержат информации об изменении концентрации растворов во времени, массы образовавшегося осадка и т.д.

Поэтому задача второго этапа заключалась в получении недостающих данных с целью выбора оптимальных параметров осаждения и выдачей практических рекомендаций. Опыты этой серии проводили в термостатируемом сосуде рис. 3.2. За изменением состава жидкой фазы следили путем отбора проб и их анализом на содержание хлорида магния в оборотном щелоке.

Осаждение хлорида магния раствором карбоната натрия проводили при температурах 25, 30 и 400С. Выбор температур определялся практическими условиями работы производства. С целью установления времени фильтрации, а также условий седиментации получающихся осадков объем оборотного щелока оставляли постоянным - 100 мл. Для определения влияния соотношения осаждаемого вещества и осадителя - MgCl2:Na2CO3 выбирали в следующих пределах: 1:0,75; 1:1; 1:1,25. Изменение состава осадителя фиксировали путем отбора проб на анализ состава жидкой фазы на присутствие соответствующих ионов. Данные по результатам исследований приведены в таблицах 4.7.- 4.9. и рис.4.5.- 4.7.

Во всех случаях повышение температуры приводит к увеличению степени осаждения за один и тот же промежуток времени по сравнению с более низкой температурой. Избыток раствора соды способствует полному осаждению MgCl2 за меньшее время, но при этом щелочность раствора повышается. Высокая степень осаждения достигается уже за первые десять минут от начала опыта. Кривые, характеризующие изменение скорости процесса, свидетельствуют о максимальной величине в начальный промежуток времени.

Из полученных данных можно сделать вывод о том, что концентрированный раствор карбоната натрия можно использовать для удаления MgCl2 из оборотного щелока.

Таблица 4.7.

Данные по выделению MgCl2 из оборотного щелока при различных температурах и соотношении MgCl2: Na2CO3= 1:1

Температура, 0С

Время отбора пробы, мин

Количество Трилона Б, мл

Сумма ионов в растворе, %

Количество MgCl2, %

Степень осаждения, %

25

5

3,0

0,253

0,049

94,2

10

2,5

0,213

0,009

98,9

20

2,4

0,209

0,005

99,4

30

2,4

0,204

0

100

30

5

2,5

0,220

0,016

98,0

10

2,5

0,211

0,007

99,2

20

2,4

0,204

0

100

30

2,4

0,204

0

100

40

5

2,5

0,211

0,007

99,2

10

2,5

0,204

0

100

20

2,4

0,204

0

100

30

2,4

0,204

0

100

Рис. 4.5. Зависимость степени осаждения хлорида магния концентрированной содой при их соотношении 1:1 при различных температурах.

Таблица 4.8.

Данные по выделению MgCl2 из оборотного щелока при различных температурах и соотношении MgCl2: Na2CO3= 1:0,75

Температура, 0С

Время отбора пробы, мин

Количество Трилона Б, мл

Сумма ионов в растворе, %

Количество MgCl2, %

Степень осаждения, %

25

5

3,8

0,319

0,055

93,4

10

3,0

0,296

0,032

96,2

20

3,5

0,295

0,031

96,3

30

3,5

0,295

0,031

96,3

30

5

3,6

0,305

0,041

95,1

10

3,5

0,296

0,032

96,2

20

3,5

0,295

0,031

96,3

30

3,5

0295

0,031

96,3

40

5

3,2

0,272

0,008

99,0

10

3,2

0,269

0,005

99,4

20

3,1

0,264

0,005

99,4

30

3,1

0,264

0,005

99,4

Рис. 4.6. Зависимость степени осаждения хлорида магния концентрированной содой при их соотношении 1:0,75 при различных температурах.

Таблица 4.9.

Данные по выделению MgCl2 из оборотного щелока при различных температурах и соотношении MgCl2: Na2CO3= 1:1,25

Температура, 0С

Время отбора пробы, мин

Количество Трилона Б, мл

Сумма ионов в растворе, %

Количество MgCl2, %

Степень осаждения, %

25

5

3,8

0,170

0,003

99,6

10

3,0

0,169

0,002

99,8

20

3,5

0,169

0,002

99,8

30

3,5

0,169

0,002

99,8

30

5

3,6

0,169

0,002

99,8

10

3,5

0,168

0,001

99,9

20

3,5

0,168

0,001

99,9

30

3,5

0,168

0,001

99,9

40

5

3,2

0,168

0,001

99,9

10

3,2

0,167

0

100

20

3,1

0,167

0

100

30

3,1

0,167

0

100

Рис. 4.7. Зависимость степени осаждения хлорида магния концентрированной содой при их соотношении 1:1,25 при различных температурах.

Осаждение хлорида магния гидроксидом кальция проводи при неизменных условиях в термостатируемом сосуде, т.е. объем исходного раствора - 100 мл, температура 25,30 и 400С, время перемешивания 30 минут.

Процесс осаждения гидроксидом кальция проводили следующим образом. В круглодонную колбу наливали 100 мл оборотного щелока и включали перемешивающее устройство, затем через горлышко вводили соответствующее количество окиси кальции и рассчитанную дозу воды. Через определенные промежутки времени отбирали пробы для анализа.

Результаты экспериментов выделения MgCl2 гидроксидом кальция (Сa(OH)2) при постоянном перемешивании раствора представлены в таблицах 4.10.- 4.12. и рис. 4.8.- 4.10.

Таблица 4.10.

Данные по выделению MgCl2 из оборотного щелока при различных температурах и соотношении MgCl2:Сa(OH)2 = 1:1

Температура, 0С

Время отбора пробы, мин

Количество Трилона Б, мл

Количество MgCl2, %

Степень осаждения, %

на сумму

на магний

25

2

12,4

11,9

0,0250

97,02

5

12,4

12,2

0,0220

97,37

10

12,3

12,1

0,0144

98,28

20

12,2

12,05

0,0111

98,68

30

12,1

11,95

0,0110

98,69

30

5

12,3

12,0

0,0220

97,37

10

12,1

12,0

0,0073

99,13

20

12,0

11,9

0,0073

99,13

30

12,0

11,9

0,0073

99,13

40

5

12,15

11,9

0,018

97,85

10

12,1

12,0

0,0073

99,13

20

11,8

11,7

0,0073

99,13

30

11,6

11,5

0,0073

99,13

Рис. 4.8. Зависимость степени осаждения хлорида магния гидроксидом кальция при их соотношении 1:1 при различных температурах.

Таблица 4.11.

Данные по выделению MgCl2 из оборотного щелока при различных температурах и соотношении MgCl2:Сa(OH)2 = 1:0,75

Температура, 0С

Время отбора пробы, мин

Количество Трилона Б, мл

Количество MgCl2, %

Степень осаждения, %

на сумму

на магний

25

5

6,8

6,1

0,044

94,75

10

12,4

6,5

0,037

95,58

20

6,2

11,9

0,029

96,54

30

6,2

6,0

0,015

98,21

30

2

7,4

7,15

0,0360

95,70

4

7,0

6,8

0,0292

96,52

6

6,6

6,4

0,0290

96,54

10

6,4

6,3

0,0146

98,26

20

6,4

6,3

0,0145

98,27

30

6,1

6,05

0,0075

99,10

40

5

12,1

11,9

0,0660

97,12

10

11,8

11,5

0,0220

98,37

20

11,8

11,5

0,0216

98,42

30

11,6

11,5

0,0073

99,13

Рис. 4.9. Зависимость степени осаждения хлорида магния гидроксидом кальция при их соотношении 1:0,75 при различных температурах.

Таблица 4.12.

Данные по выделению MgCl2 из оборотного щелока при различных температурах и соотношении MgCl2:Сa(OH)2 = 1:1,25

Температура, 0С

Время отбора пробы, мин

Количество Трилона Б, мл

Количество MgCl2, %

Степень осаждения, %

на сумму

на магний

25

5

12,7

12,4

0,0217

97,41

10

12,6

12,5

0,0073

99,13

20

12,3

12,2

0,0073

99,13

30

12,3

12,2

0,0073

99,13

30

5

12,6

12,3

0,0217

97,41

10

12,3

12,2

0,0073

99,13

20

12,2

12,1

0,0073

99,13

30

12,15

12,05

0,0073

99,13

40

5

12,2

12,1

0,0073

99,13

10

12,2

12,1

0,0073

99,13

20

12,2

12,1

0,0073

99,13

30

12,1

12,0

0,0073

99,13

Рис. 4.10. Зависимость степени осаждения хлорида магния гидроксидом кальция при их соотношении 1:1,25 при различных температурах.

Таким образом, данные указывают на то, что даже при использовании избытка гидроксида кальция полного выделения MgCl2 из оборотного щелока не достигается при этом возможно загрязнение осадка непрореагировавшей гидроокисью кальция. Наблюдается такая же зависимость изменения скорости осаждения от температуры, что и при использовании в качестве осадителя насыщенного раствора соды, т.е. степень осаждения с повешением температуры возрастает. Кривые, характеризующие изменение скорости процесса, указывают на максимальную скорость в начальный момент времени.

Таким образом, гидроксид кальция тоже можно использовать в качестве осадителя MgCl2 из оборотного щелока.

На третьем этапе исследовано осаждение хлорида магния из оборотного щелока в присутствии флотационного хлорида калия. В промышленных условиях оборотный щелок циркулирует в системе, и выделение хлорида магния может быть осуществлено на различных стадиях. Так как получающийся осадок MgCO3 или Mg(OH)2 - можно использовать в качестве упрочняющей добавки в процессе гранулирования хлорида калия, то целесообразно вести осаждение на стадии предварительного обезвоживания хлористого калия. Поэтому в лабораторных условиях нами был сымитирован этот процесс.

С этой целью - приготовлена суспензия оборотного щелока с хлоридом калия при соотношении Т:Ж=1:1. Осаждение MgCl2, проводили рассчитанным количеством насыщенного раствора карбоната натрия и оксида кальция из условий стехиометрического отношения MgCl2 к соответствующему осадителю. Процесс вели при температуре 250С и постоянном перемешивании в течение 30 минут. Далее суспензию фильтровали, определяли высоту слоя осадка, время фильтрации и остаточную влажность осадка, фильтрат анализировали на сумму ионов магния и кальция и рассчитывали степень осаждения. Полученные экспериментальные данные приведены в таблице 4.13.

Таблица 4.13.

Результаты по осаждению MgCl2 из суспензии KCl и оборотного щелока, осадитель насыщенный раствор соды.

MgCl2:Na2CO3

Количество MgCl2, %

Степень осаждения, %

1:0,75

0,0056

99,3

1:1

0

100

Исследования по осаждению MgCl2 из суспензии KCl и оборотного щелока, используя в качестве осадителя оксид кальция и рассчитанное количество воды, проводились аналогично опытам по соде. Степень осаждения по анализу фильтрата получить не представлялось возможным, ввиду наличия мешающих ионов.

Для производства важно иметь данные по скорости фильтрации, остаточной влажности, и поэтому такие исследования были проведены. Экспериментальные данные стадии фильтрации представлены в таблице 4.14.

Таблица 4.14.

Экспериментальные данные стадии фильтрации

Параметры

Чистая суспензия

Сода

Гидроксид кальция

1:1

30 мин.

1:0,75

30мин.

1:1

2 мин.

1:1

30 мин.

1:0,75

30мин.

1:1

2 мин.

высота осадка, см

1,2

1,3

1,3

1,4

0,8

1,1

1,2

S фильтра, см2

38,465

вакуум, см вод. ст.

900

900

900

800

800

600

700

время фильтрации, сек

60

120

290

120

240

60

180

остаточное содержание влаги, %

5,37

6,88

7,76

6,5

7,88

8,02

5,13

Из опытных данных дипломной работы представленных в таблице 4.14. можно сделать вывод, что независимо от того, какой реагент использовать в качестве осадителя на стадии выделения ионов магния из оборотного щелока БКРУ-2 остаточное содержание влаги образующегося осадка практически не изменяется, при прочих равных условиях. С технологической и экономической точки зрения, в качестве осадителя целесообразно использовать насыщенный раствор соды с концентрацией 22%. Таким образом, использование данного осадителя приводит к снижению содержания ионов магния в оборотном щелоке на 0,838% и увеличению степени извлечения хлористого калия на 1,676%.

Исследование скорости осаждения (седиментации) карбоната и гидроксида магния было проведено в лабораторных условиях.

В литературе, для изучаемых нами систем и , данных по скорости осаждения соответствующих соединений не обнаружено, поэтому были проведены такие исследования. Известно, что все факторы, ускоряющие кристаллизацию, ускоряют также процесс седиментации.

Мелкие частицы кристаллов находятся в непрерывном тепловом движении (броуновское движение частиц). С увеличением размера частиц в процессе кристаллизации равновесие между силой тяжести и тепловым движением нарушается. Сила тяжести начинает преобладать, и частицы осаждаются. При ламинарном режиме скорость осаждения частиц зависит от их плотности и размеров, и выражается уравнением Стокса (4.1.), выведенном для частиц шарообразной формы:

(4.1.)

где - скорость осаждения частиц, м/сек;

- радиус частицы, м;

- разности плотностей твердого тела и дисперсионной среды, кг/м3;

- ускорение силы тяжести, м/сек2;

- коэффициент вязкости жидкости, .

Согласно закону Стокса, осаждение частиц происходит индивидуально, и скорость осаждения зависит, прежде всего, от размера частиц. Поэтому в начале на дно оседают более крупные частицы, затем более мелкие и, наконец, мельчайшие. Этому процессу соответствует постепенное осветление раствора. Мутный в начале раствор постепенно светлеет и через продолжительное время становиться прозрачным. В процессе осаждения четкой границы между осаждающимися частицами и раствором не наблюдается. Осадок, образующийся в результате седиментации таких кристаллических частиц, получается компактным и занимает очень незначительный объем по сравнению с общим объемом раствора.

Как говорилось выше, частицы находящиеся в состоянии непрерывного, хаотичного броуновского движения, интенсивность которого с повышением температуры возрастает. Броуновское движение также способствует сближению и столкновению частиц, в результате чего они могут соединяться и укрупняться, т.е. терять свою агрегативную устойчивость. Чтобы столкновение частиц привело к слипанию, они должны слипаться на такое расстояние, при котором энергия их молекулярного притяжения, превышала бы энергию теплового движения молекул. Для более тесного сближения частиц необходимо уменьшать толщину гидратного слоя. В этом случае при достаточно малых расстояниях силы взаимодействия между частицами приводят к коагуляции или слипанию частиц, что приводит к увеличению скорости осаждения частиц. Уменьшение толщины гидратного слоя можно добиться путем введения в раствор больших количеств нейтральной соли.

Вероятность столкновения частиц разных размеров (полидисперсная система) больше, чем монодисперсных. Наличие более крупных частиц, захватывающих при осаждении мелкие, также ускоряют коагуляцию. Ускорению коагуляции способствует также перемешивание раствора и повышение температуры.

Процесс коагуляции частиц часто сопровождается образованием структур. Хлопья, являющиеся по существу местными структурами твердых частиц, имеют ячеистое сетчатое строение, причем содержание дисперсной среды в ячейках может во много раз превышать количество твердой фазы, образующийся каркас структурной сетки. По свойствам хлопьев (плотность, компактность, прочность, форма и т.д.) определяют полноту отделения твердой фазы от жидкой в процессе осаждения. Например, гидроокись магния выделяется в виде элементарных частиц, беспорядочно сцепленных между собой в сетчатую структуру. Это типичная структура коагулированного типа с малой прочностью хлопьев, большим количеством входящей в них воды.

Карбонат магния в зависимости от условий может образовать коагуляционную структуру из зародышей, либо вообще не образовать структуру. Коагуляционная структура в обычных условиях превращается в кристаллизационную вследствие срастания частиц (зародышей). Кристаллизационная структура карбоната магния со временем распадается по мере роста зародышей с образованием отдельных кристалликов. В результате происходит осветление и обесцвечивание раствора.

Процесс отстаивания суспензии можно разделить на четыре стадии (рис.4.11.). Суспензия, образующиеся в первый момент после осаждения солей магния, представляет собой совершенно однородную молочно-белую жидкость, прозрачность которой возрастает по мере увеличения содержания в ней гидроокиси магния. Через некоторое время однородность суспензии нарушается, и во всем объеме появляются мельчайшие уплотнения, превращающиеся в хлопья, размеры которых постепенно возрастают. Хлопьеобразование сопровождается уменьшением прозрачности суспензии и завершается образование во всей массе суспензии крупных хлопьев, изолированных друг от друга осветленным раствором.

Рис. 4.11. Стадии отстаивания суспензии:

I - период индукции; II - стадия быстрого оседания хлопьев; III - стадия структурообразования; IV - стадия уплотнения осадка.

Стадия индукции процесса седиментации (участок I на рисунке) заканчивается после образования крупных хлопьев. В течение этого периода суспензия медленно отстаивается, и высота осветленного слоя составляет не более 10% от общей высоты слоя отстаивающейся суспензии. Время, необходимое для завершения процесса хлопьеобразования, колеблется от нескольких до сотен минут в зависимости от состава суспензии и условий осаждения.

После образования крупных хлопьев начинается их быстрое оседание (участок II на рисунке). В течение этого периода скорость отстаивания достигает максимума, оставаясь постоянной во времени в условиях данного опыта. Оседающие хлопья все более тесно соприкасаются друг с другом, образуя единую структуру (участок III на рисунке). Затем начинается стадия уплотнения шлама под влиянием силы тяжести (участок IV на рисунке).

Характер седиментационной кривой дает оценить способность суспензии к хлопьеобразованию. Если перегиб на участке I - II слабо заметен, процесс разрыва структуры на хлопья протекает замедленно, наклон же и высота участка IV характеризуют течение процесса уплотнения осадка. /11/ Экспериментальные данные по времени осаждения и высота слоя осадка представлены в таблице 4.15.- 4.16., рис 4.12.-4.13.

Скорость седиментации для Mg(ОН)2 выше, чем для осадка MgCО3, что можно объяснить различными свойства образующихся осадков. Осадок гидроокиси магния выделяется в виде элементарных частиц, беспорядочно сцепленных между собой в сетчатую (коагуляционную) структуру с малой прочностью хлопьев, большим количеством входящей в них воды. Осадок же карбоната магния в зависимости от условий может образовать коагуляционную структуру из зародышей, либо вообще не образовать структуру. Коагуляционная структура осадка в обычных условиях превращается в кристаллизационную, которая в течение значительного промежутка времени распадается с образованием отдельных кристалликов, тем самым скорость осаждения имеет наименьшее значение.

Рис. 4.12. Зависимость скорости седиментации при стехиометрическом соотношении щелок - гидроксид кальция и различной температуре.

Рис. 4.13. Зависимость скорости седиментации от времени при соотношении щелок - гидроксид кальция=1:0,75 и различной температуре.

Таблица 4.15.

Экспериментальные данные процесса седиментации, используя в качестве осадителя гидроксид кальция.

MgCl2:Са(ОН)2=1:0,75

MgCl2:Са(ОН)2=1:1

MgCl2:Са(ОН)2=1:1,25

время, мин

высота, мм

время, мин

высота, мм

время, мин

высота, мм

температура 250С

0

54

0

0

36

0

0

49

0

10

52,5

0,214

2,5

34

0,125

2,5

46

0,187

20

51

0,428

5

28

0,5

5

44

0,312

25

50,5

0,5

7,5

26,5

0,593

7,5

43

0,375

60

47

1

10

26

0,625

10

42

0,437

90

47

1

12,5

25,5

0,656

12,5

41,5

0,468

15

25

0,687

15

41

0,5

35

22

0,875

35

37

0,75

60

20

1

60

33

1

90

20

1

90

33

1

температура 300С

0

43

0

0

54

0

0

50

0

2,5

41

0,105

2,5

43

0,323

2,5

46

0,2

5

40

0,157

5

30

0,705

5

43

0,35

35

28

0,789

7,5

26

0,823

7,5

41

0,45

60

24

1

10

25

0,852

10

40

0,5

90

24

1

12,5

24

0,882

12,5

39

0,55

0

43

0

15

23

0,911

15

38,5

0,575

35

20,5

0,985

35

34,5

0,775

60

20

1

60

30

1

90

20

1

90

30

1

температура 400С

0

50

0

0

51,5

0

0

52

0

2,5

21

0,7436

2,5

43

0,377

2,5

45

0,274

5

16

0,8718

5

34

0,777

5

40,5

0,451

7,5

15

0,8974

7,5

32

0,866

7,5

37

0,588

10

14

0,9231

10

30,5

0,933

10

35,5

0,647

12,5

13

0,9487

12,5

29,5

0,977

12,5

34,5

0,686

15

12

0,9744

15

29

1

15

33,5

0,725

35

11

1

35

29

1

35

28

0,941

60

11

1

60

29

1

60

26,5

1

90

11

1

90

29

1

90

26,5

1

Таблица 4.16.

Экспериментальные данные процесса седиментации, используя в качестве осадителя насыщенный раствор соды.

температура 250С

температура 300С

температура 400С

время, мин

высота, мм

время, мин

высота, мм

время, мин

высота, мм

MgCl2: Na2CO3=1:1

0

67

0

0

71

0

0

68

0

60

66

0,083

100

68

0,176

90

64,4

0,2

110

65

0,166

140

67

0,235

140

63,5

0,25

180

64

0,25

1380

54

1

1380

50

1

1380

55

1

По экспериментальным данным дипломной работы можно сделать вывод о том, что при повышении температуры процесс седиментации, используя различные осадители, протекает интенсивнее, т.е. осветление и обесцвечивание раствора за равный промежуток времени происходит быстрее. Так как перегиб на участке I - II сильно заметен, процесс разрыва структуры на хлопья протекает мгновенно, наклон же и высота участка IV, показывает, что уплотнение осадка протекает по прямолинейной зависимости, т.е. осадок, образующийся в результате седиментации, получается компактным и занимает очень незначительный объем по сравнению с общим объемом раствора. Показано также, что уменьшения количества осадителя к осаждаемому веществу приводит к повышению скорости седиментации, что можно объяснить снижением вязкости раствора при малой концентрации осаждаемого компонента. Так полное осаждение при соотношении MgCl2:Са(ОН)2=1:0,75 достигается при любой температуре за меньший промежуток времени.

Результаты по исследованию гранул флотационного хлорида калия на прочность.

Статическая прочность гранул характеризуется величиной разрушаемого напряжения единичного зерна под действием одноосного сжатия между двумя параллельными плоскостями при медленном наращивании внешнего усилия, чтобы возникающие напряжения до определенной стадии могли релаксироваться за счет пластичной деформации.

Изучение связующих добавок в системе КСl - связующее вещество.

Для повышения прочности гранулированных удобрений при прессовании необходимо введение связующего вещества. Ранее была указана целесообразность наличия влаги вводимой связующим веществом. В отдельных случаях достаточная прочность удобрений, полученных методом прессования, достигается благодаря присутствию в исходной смеси легко деформируемых компонентов, обладающих вяжущими свойствами, которые обеспечивают требуемое качество гранулированного продукта.

Изучалось влияние связующих добавок таких, как оборотный щелок, насыщенный раствор хлористого калия, метасиликат натрия, которые могут влиять на прочность таблеток.

В таблице 4.17. приведены экспериментальные данные по прочности хлористого калия без обработки (контрольный образец) и влияние на него связующего вещества.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таблица 4.17.

Изменение прочности гранул чистого флотационного хлорида калия при введении различных связующих веществ.

Давление прессования, кгс/см2

Без связующего вещества

Связующее вещество - насыщенный раствор КСl

Связующее вещество - оборотный щелок

Р=25

Р=50

Р =75

Р =125

Р=25

Р =50

Р=75

Р=125

Р=25

Р =50

Р=75

Р=125

Прочность таблеток, кгс

1,0

1,0

1,0

1,5

1,1

2,6

1,5

2,1

1,1

1,6

3,2

2,3

2,9

2,9

2,9

5

4,3

4,4

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

2,3

3,8

2,0

3,3

3,3

3,3

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

1,0

1,4

1,6

2,4

2,9

4,5

Более 5

Более 5

2,7

3,3

Более 5

Более 5

Рис.4.14. Изменение прочности таблеток чистого флотационного хлорида калия при введении различных связующих веществ.

Как видно из таблицы 4.17. и графических зависимостей рис.4.14. наличие связующего компонента в виде насыщенного раствор хлорида калия и оборотного щелока приводит к значительному повышению прочности. Этот факт можно объяснить, возможным первоначальным поверхностным растворением зерен и образованием новых более мелких кристаллов связывающих зерна мостиками, упрочняющими гранулы. Следует указать, что в оборотном щелоке растворены несколько солей, которые могут по-разному влиять на процесс. Но как показывают результаты - мало отличаются друг от друга, вероятно, химизм и механизм их взаимодействия на процесс близок.

Таким образом, для упрочнения гранул целесообразно использовать связующее вещество.

Кроме насыщенного раствора хлорида калия и оборотного щелока в качестве добавки был использован раствор метасиликат натрия, упрочняющие свойства которого уже были ранее проверены.

Изучение упрочняющих добавок в системе КСl- упрочняющая добавка.

Влияние упрочняющей добавки - MgCO3.

Для повышения прочности гранулированных удобрений при прессовании необходимо введение упрочняющей добавки, при этом благодаря присутствию в исходной смеси легко деформируемых компонентов, обладающих вяжущими свойствами, обеспечивается требуемое качество гранулированного продукта.

Из литературных источников известно значительное количество веществ, обладающих этими свойствами. Нами были использованы компоненты, входящие в состав магнезиальных смесей это карбонат магния и гидроксид магния. Выбор указанных веществ связан с получением их в процессе выделения хлорида магния из оборотного щелока в производстве флотационного хлорида калия. Количество введенного упрочнителя во всех случаях было постоянным и составило 1 % вес. Качество упрочняющей добавки зависело от условий осаждения хлорида магния из оборотного щелока, т.е. от количества вводимого в оборотный щелок осадителя отнесенного к хлориду магния, находящегося в нем, т.е. MgCl2: Na2CO3 = 1:0,75; 1:1; 1:1,25 и температуры, при которой происходило выделение MgCO3 из щелока, осаждение проводили при температурах 25 0С, 30 0С, 400С.

Данные по изменению величин прочности гранул хлорида калия в зависимости от температуры осаждения, количества осадителя и различных связующих добавок, при использовании в качестве упрочняющей добавки MgCO3 приведены в таблицах 4.18 - 4.20. и на рис.4.15 - 4.17.

Таблица 4.18.

Изменение прочности гранул флотационного КСl, упрочнитель - MgCO3 и связующее - оборотный щелок.

MgCl2: Na2CO3

Температура

Т=250С

Т=300С

Т=400С

Давление прессования, кгс/см2

Р=25

Р=50

Р=75

Р=125

Р=25

Р=50

Р=75

Р=125

Р=25

Р=50

Р=75

Р=125

1:0,75

Прочность таблеток, кгс

2,1

2,1

2,1

3,0

3,6

3,8

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

2,3

2,5

1,8

4,0

3,6

3,2

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

3,0

3,6

3,3

4,6

3,9

5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

2,1

3,5

Более5

Более 5

2,2

3,6

Более 5

Более 5

3,3

4,5

Более 5

Более 5

1:1

Прочность таблеток, кгс

2,0

2,0

2,2

4,4

3,4

3,3

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

2,5

2,6

2,8

4,3

3,1

3,9

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

3,9

3,2

3,5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

2,1

3,7

Более5

Более 5

2,6

3,8

Более 5

Более 5

3,5

Более 5

Более 5

Более 5

1:1,25

Прочность таблеток, кгс

1,8

2,5

1,9

4,5

5

4,6

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

2,4

2,6

2,8

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

3,9

3,8

3,3

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

2,1

4,7

Более5

Более 5

2,6

Более 5

Более 5

Более 5

3,7

Более 5

Более 5

Более 5

Рис 4.15. Графическая зависимость изменения прочности гранул флотационного КСl, упрочнитель - MgCO3 и связующее - оборотный щелок

Таблица 4.19.

Изменение прочности гранул флотационного КСl, упрочнитель - MgCO3, связующее - насыщенный раствор хлорида калия.

MgCl2: Na2CO3

Температура

Т=250С

Т=300С

Т=400С

Давление прессования, кгс/см2

Р=25

Р=50

Р=75

Р=125

Р=25

Р=50

Р=75

Р=125

Р=25

Р=50

Р=75

Р=125

1:0,75

Прочность таблеток, кгс

3,2

3,1

3,0

4,6

3,9

5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

3,3

3,8

3,4

5

5

5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

3,5

3,8

3,7

5

5

5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

3,1

4,5

Более5

Более 5

3,5

5

Более 5

Более 5

3,5

5

Более 5

Более 5

1:1

Прочность таблеток, кгс

3,5

3,2

3,5

4,2

4,9

4,5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

4

3,4

3,9

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

4,5

3,8

5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

3,4

4,5

Более5

Более 5

3,8

Более 5

Более 5

Более 5

4,4

Более 5

Более 5

Более 5

1:1,25

Прочность таблеток, кгс

3,9

3,6

3,3

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

4,2

3,9

4,0

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

5

4,4

4,9

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

3,6

Более5

Более5

Более 5

4,0

Более 5

Более 5

Более 5

4,8

Более 5

Более 5

Более 5

Рис.4.16. Графическая зависимость изменения прочности гранул флотационного КСl, упрочнитель - MgCO3, связующее - насыщенный раствор хлорида калия.

Таблица 4.20.

Изменение прочности гранул флотационного КСl, упрочнитель - MgCO3, связующее - раствор метасиликата натрия.

MgCl2: Na2CO3

Температура

Т=250С

Т=300С

Т=400С

Давление прессования, кгс/см2

Р=25

Р=50

Р=75

Р=125

Р=25

Р=50

Р=75

Р=125

Р=25

Р=50

Р=75

Р=125

1:0,75

Прочность таблеток, кгс

3,4

3,5

2,8

4,8

4,7

5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

2,8

3,5

4,5

5

5

5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

3,2

4,8

Более5

Более 5

3,6

5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

1:1

Прочность таблеток, кгс

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

Более5

Более5

Более5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

1:1,25

Прочность таблеток, кгс

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

Более5

Более5

Более5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Более 5

Рис.4.17.Графическая зависимость изменения прочности гранул флотационного КСl, упрочнитель - MgCO3, связующее - раствор метасиликата натрия.

Во всех случаях при повышении давления прессования прочность таблеток растет. При использовании в качестве связующей добавки раствор метасиликата натрия получена наиболее высокая прочность таблеток. При этом максимальная величина давления прессования, при которой таблетки имеют прочность выше 5 кгс составляет - 25 кгс/см2.

MgCO3 - полученный при более высокой температуре осаждения так же повышает показатели по прочности таблеток хлористого калия. Повышения упрочнения в этом случае можно объяснить структурой осадка, имеющего кристаллы различных размеров.

Увеличения соотношения MgCl2:Na2CO3 при осаждении, приводит к тому, что в случае неполного осаждения MgCl2, т.е. использования недостатка Na2CO3, процесс кристаллизации идет в метастабильной области, что обеспечивает образование крупных кристаллов MgCO3. Известно, что упрочнение таблеток может происходить и за счет заполнения возможных трещин в кристалле, это приводит к уплотнению упаковки и повышению прочности гранулируемого материала. Наличие крупных кристаллов снижает возможность плотной упаковки, и тем самым снижается прочность гранулы.

Лучшие результаты по повышению прочности таблетки получены для осадка, при использовании соотношения MgCl2:Na2CO3=1:1,25. Мы предполагаем, что в этом случае получен мелкокристаллический осадок, способный уплотнять структуру гранулы и повышать ее прочность. Таким образом, при использовании осадка с увеличением соотношения от 1:0,75 до 1:1,25, даже при температуре 25 0С и давлении прессования 50кгс/см2, прочность таблетки возрастает в 1,5 раза, а при температуре 40 0С образец при этом же давлении не разрушается даже при максимальной нагрузке.

Таким образом, при использовании в качестве упрочняющей добавки осаждаемого карбоната магния получены гранулы хлористого калия, имеющие высокие прочностные характеристики.

Влияние упрочняющей добавки - Mg(OН)2.

Очередная серия опытов была проведена при использовании упрочняющей добавки Mg(OН)2. Гидроксид магния так же относится к магнезиальным вяжущим веществом, твердение которого лучше происходит при использовании в качестве жидкой фазы растворов солей. Mg(OН)2 был получен нами при осаждении хлорида магния из оборотного щелока оксидом кальция с добавлением необходимого количества воды. В результате протекания реакции (4.1.):

(4.1.)

Осадок гидроксида магния был получен при соблюдении следующих условий:

· температура - 25 0С, 30 0С, 40 0С

· соотношение MgCl2: Cа(OН)2 = 1:0,75; 1:1; 1:1,25

Так же, как и в случае использования в качестве упрочняющей добавки MgCO3, количество Mg(OН)2 брали 1% вес. от веса хлористого калия, при применении тех же связующих веществ, т.е. оборотного щелока, насыщенного раствора хлорида калия и раствора метасиликата натрия. Результаты исследований представлены в таблицах 4.21. - 4.23и на рис.4.18 - 4.20.

Таблица 4.21.

Изменение прочности гранул флотационного КСl, упрочнитель - Mg(ОН)2, связующее - оборотный щелок.

MgCl2: CаО+Н2О

Температура

Т=250С

Т=300С

Т=400С

Давление прессования, кгс/см2

Р=25

Р=50

Р=75

Р=125

Р=25

Р=50

Р=75

Р=125

Р=25

Р=50

Р=75

Р=125

1:0,75

Прочность таблеток, кгс

2,1

2,0

2,2

2,7

3,0

2,8

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

1,3

3,0

1,9

3,7

3,2

3,0

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

3,0

2,7

2,5

3,6

3,7

3,4

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

2,1

2,8

Более5

Более 5

2,2

3,3

Более5

Более 5

2,7

3,6

Более5

Более 5

1:1

Прочность таблеток, кгс

2,0

2,1

2,2

3,3

2,6

3,9

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

2,5

2,4

2,9

3,5

4,0

4,0

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

3,0

3,1

3,2

5

4,9

5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

2,1

3,3

Более5

Более 5

2,6

3,8

Более5

Более 5

3,1

5

Более5

Более 5

1:1,25

Прочность таблеток, кгс

1,9

2,2

2,0

3,6

3,6

4,1

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

2,4

2,7

2,8

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

3,5

2,9

3,2

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Более 5 Более 5 Более 5

Среднее значение прочности таблеток, кгс

2,1

3,8

Более5

Более 5

2,5

Более5

Более5

Более 5

3,2

Более5

Более5

Более 5

Рис.4.18. Графическая зависимость изменения прочности гранул флотационного КСl, упрочнитель - Mg(OН)2, связующее - оборотный щелок.

Таблица 4.22.

Изменение прочности гранул флотационного КСl, упрочнитель - Mg(ОН)2, связующее - насыщенный раствор хлорида калия.

MgCl2: CаО+Н2О

Температура

Т=250С

Т=300С

Т=400С

Давление прессования, кгс/см2

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены