Расчет материального баланса процесса

Расчет материального баланса процесса

Материальный баланс получения 1 т нитрокальцийфосфатного концентрата и схематически представлен на рис.5.2. Данные рис.5.2. определены из результатов лабораторных исследований и опытных работ, проведенных на модельной установке. (Акт испытания прилагается, Акт-1)

Материальный баланс переработки рядовой фосфоритовой муки месторождения «Ташкура» c нитрозными газами для получения азотнофосфатного обогащенного концентрата.
Состав фосфоритовой муки, %:

Виды сырья	Содержание компонентов, масс. %
	Р2О5	СаО	Al2O3	Fe2O3	MgO	F	CO2
Рядовая фосфоритная мука	15,66	41,17	1,24	1,05	2,08	2,00	19,06

Состав нитрозного газа,%:

NO₂ - 6,50%, NO – 1,60%, O₂ - 5,30%, N₂ – 83,70%, H₂O – 3,0%
Степень извлечения компонентов фосфорита при разложении:
Р₂О₅, СаО, La₂O₃ – 65%, CO₂ – 98,5%, R₂O₃ – 70%, F – 65%
За основу расчета принят 1000 кг фосфоритового концентрата.
Расчет.
Уравнения реакций
Ме₃(РО₄)₂∙МеСО₃∙СаF₂ + 4NO + 4NO₂ + 3O₂ + 4O₂ +3H₂O =
= 3Ме(NO₃)₂ + Ме(NO₂)₂ + Ме(H₂PO₄)₂ + 2HF + CO₂ (Ме = Са, Mg) (1)
2R₂O₃ + 9NO₂ + 3NO + 3O₂ = 3R(NO₃)₃ + R(NO₂)₃ (R = Fe, Al) (2)
6HF + SiO₂ = H₂SiF₆ + 2H₂O (3)
4MgO + 6NO₂ + 2NO + 2O₂ = 3Mg(NO₃)₂ + Mg(NO₂)₂ (4)
На основе уравнения реакции и с учетом степени извлечения компонентов вычисляем количества образующихся продуктов взаимодействия:
Согласно реакции (1), часть СаО и МgO расходуется на образование дигидрофосфатнота, а часть образовании нитрат – нитрита.
Поэтому массы образующихся нитрата и нитрита кальция:


Массы образующихся нитрата и нитрита магния:


Масса монокальций фосфата

Масса фтористоводорода:

Согласно уравнения реакции (2)




Масса нитрата алюминия:


Cогласно реакции (3) образуется H₂SiF₂ (пренебрегая гидролиза и неполного разложения фтористых соединений):

Для этого расход SiO₂ составляет:
Общие количества SiO₂, находящейся в фосфорите: 1000∙0,078 = 78кг. В пульпе остается 78 – 6,5 = 71,5 кг SiO₂.
Теперь вычисляем количество необходимой газовой смеси по реакциям (1,2,4). Для образования Са(NO₃)₂


По реакции (2):
Для образования Fe(NO₃)₃:


Для образования Al(NO₃)₃


По реакции (4)


Всего газовой смеси: 292,7+146,8 + 9,25+4,60+17,06+4,61+24,3+12,16 =510,17кг
В процессах абсорбции 2/3 смеси поглощается , 1/3 часть остается не прореагирующей, это количество необходимо брать в 1,33 раза в избытке. По этому необходимая масса газовой смеси равна 593,2 кг.
Количество воды в реакционной системе; кг:
С фосфоритовой мукой поступает : 1000∙0,035кг
Количество образуемой воды по реакции (3):

Если учесть, что соотношения Т:Ж = 1:2 в исходной суспензии, то всего количество воды: 35 + 4,1 + 2000 = 2039,1 кг.
После разложения фосфоритовой муки образуется пульпа с содержанием:
Ca(H₂PO₄)₂ = 167,73 кг
Ca(NO₃)₂ = 443,6 кг
Ca(NO₂)₂ = 178,52 кг
Mg(NO₃)₂ = 33,34 кг
Mg(NO₂)₂ = 13,07 кг
Fe(NO₃)₃= 13,83 кг
Fe(NO₂)₃ = 5,52кг
Al(NO₃)₃ = 22,44 кг
Al(NO₂)₃ = 4,70 кг
H₂SiF₆ = 15,66 кг
H₂O = 2039,1 кг
= 71,5 кг
m_н.о = 284,3
Всего = 3293,31 кг
Из реакционной системы уходит: =190,6∙0,985 = 187,74 кг
Всего количество пульпы: 3293,31 – 187,74 = 3105,57кг

В 3293,31 кг пульпе содержится:
Количественный состав твердой фазы	Количественный состав жидкой фазы
Са(Н2РО4)2 = 167,73 кг = 71,5 кг mнер.ост = 350,0 кг – 65,71=284,29кг	= 443,6 кг =178,53 кг = 76,96 кг =13,07кг = 13,83 кг = 5,52 кг = 22,44 кг = 4,70 кг = 15,66 кг = 2039,1 кг
Всего = 523,52 кг	Всего = 2813,41 кг