年产5000吨硫酸铜工艺设计——板框压滤机的设计【含CAD图纸+文档】
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年产5000吨硫酸铜工艺设计 板框压滤机的设计 摘 要:硫酸铜是一种很重要的无机化工原料,在纺染、电镀、医药等方面都有很大的用途。设计中采用含铜量为20.02%的碱式碳酸铜矿为原料来生产硫酸铜。着重进行过滤工序中的板框压滤机的工艺设计,通过控制条件制得纯度较高的硫酸铜饱和溶液,再经过除杂、结晶工序得到产品。在过滤工序中控制温度在40左右,采用间歇操作的方法制得硫酸铜饱和溶液。通过物料衡算,进行设备选型及板框压滤机工艺尺寸的计算,设计出符合要求的板框压滤机。 关键词:硫酸铜 除铁 搅拌机 工艺设计 板框压滤机The process design of Cupric sulfate of 5000 tons per Yearthe process design of plate and frame filter pressAbstracts:Copper sulfate is a kind of important inorganic chemical raw materials, the spinning dyeing, electroplating and pharmaceutical have very big use. This paper reviews the general situation of the development of production technology of copper sulfate, purpose and the product market analysis, Outlines the iron removal method of copper sulfate is commonly used in industry production, mainly explores the technical design of the annual output of five thousand tons of copper sulfate. In the design of the copper content of 20.02% alkali type copper carbonate as raw material to produce copper sulfate. Filtering process emphatically in the process design of the plate and frame filter press by controlling the conditions to produce high purity saturated solution of copper sulfate, to get the goods after removing impurity, crystallization process. In the filtering process control temperature around 40 , copper sulfate, using intermittent operation method, the saturated solution. Through the material balance, equipment selection and the calculation of the size of plate and frame filter press process, plate and frame filter press is designed to meet the requirements. Keywords: Copper sulfate In addition to iron A blender Process design Plate and frame filter press 目 录摘要1关键词1Abstracts1Keywords21.概述21.1硫酸铜的性质21.2硫酸铜的用途及发展前景21.3碱式碳酸铜31.4硫酸铜的制备方法简介31.4.1 利用氧化铜矿制硫酸铜41.4.2 酸浸出法41.4.3 酸浸直接法51.4.4 酸浸转化法51.4.5 氨浸出法61.4.6 溶铜沉铁酸浸化学浓缩法61.4.7 酸浸-萃取法71.5硫酸铜的包装贮运72.硫酸铜生产中的除铁法72.1 黄铵铁矾法除铁72.2 氢氧化铁沉淀除铁法82.3 一步结晶除铁法83.工艺介绍及设备93.1工艺流程图93.2颚式破碎机103.3雷蒙磨104.工艺计算114.1物料衡算114.1.1每班所需生产硫酸铜的质量114.1.2每班所需处理的碱式碳酸铜矿的质量12 4.1.3每班所需水和硫酸的质量124.2 反应体积的计算134.3 的计算(滤饼体积与滤液体积之比)134.3.1每班处理滤饼的体积13 4.3.2每班生产的硫酸铜的质量134.3.3 每班需处理的滤液的体积144.4 的计算(过滤介质的当量滤液体积)144.5 比阻r的计算(单位厚度滤饼的阻力)144.6 K值的计算(过滤常数由物料特性及过滤压强差所决定)144.7 的计算(获得体积为的滤液所需的虚拟过滤时间)154.8 所需过滤面积和板框数的计算155.板框压滤机的选型及材料156.板框压滤机的主要结构尺寸和计算结果16结束语17参考文献18谢 辞19XX大学本科毕业论文(设计)题目 年产5000吨硫酸铜的工艺设计 学生姓名 专业名称 化学工程与工艺 指导教师 20xx年5月27日 目 录摘要1关键词1Abstracts1Keywords21.概述21.1硫酸铜的性质21.2硫酸铜的用途及发展前景21.3碱式碳酸铜31.4硫酸铜的制备方法简介31.4.1 利用氧化铜矿制硫酸铜41.4.2 酸浸出法41.4.3 酸浸直接法51.4.4 酸浸转化法51.4.5 氨浸出法61.4.6 溶铜沉铁酸浸化学浓缩法61.4.7 酸浸-萃取法71.5硫酸铜的包装贮运72.硫酸铜生产中的除铁法72.1 黄铵铁矾法除铁72.2 氢氧化铁沉淀除铁法82.3 一步结晶除铁法83.工艺介绍及设备93.1工艺流程图93.2颚式破碎机103.3雷蒙磨104.工艺计算114.1物料衡算114.1.1每班所需生产硫酸铜的质量114.1.2每班所需处理的碱式碳酸铜矿的质量12 4.1.3每班所需水和硫酸的质量124.2 反应体积的计算134.3 的计算(滤饼体积与滤液体积之比)134.3.1每班处理滤饼的体积13 4.3.2每班生产的硫酸铜的质量134.3.3 每班需处理的滤液的体积144.4 的计算(过滤介质的当量滤液体积)144.5 比阻r的计算(单位厚度滤饼的阻力)144.6 K值的计算(过滤常数由物料特性及过滤压强差所决定)144.7 的计算(获得体积为的滤液所需的虚拟过滤时间)154.8 所需过滤面积和板框数的计算155.板框压滤机的选型及材料156.板框压滤机的主要结构尺寸和计算结果16结束语17参考文献18谢 辞19年产5000吨硫酸铜工艺设计 板框压滤机的设计 摘 要:硫酸铜是一种很重要的无机化工原料,在纺染、电镀、医药等方面都有很大的用途。设计中采用含铜量为20.02%的碱式碳酸铜矿为原料来生产硫酸铜。着重进行过滤工序中的板框压滤机的工艺设计,通过控制条件制得纯度较高的硫酸铜饱和溶液,再经过除杂、结晶工序得到产品。在过滤工序中控制温度在40左右,采用间歇操作的方法制得硫酸铜饱和溶液。通过物料衡算,进行设备选型及板框压滤机工艺尺寸的计算,设计出符合要求的板框压滤机。 关键词:硫酸铜 除铁 搅拌机 工艺设计 板框压滤机The process design of Cupric sulfate of 5000 tons per Yearthe process design of plate and frame filter pressAbstracts:Copper sulfate is a kind of important inorganic chemical raw materials, the spinning dyeing, electroplating and pharmaceutical have very big use. This paper reviews the general situation of the development of production technology of copper sulfate, purpose and the product market analysis, Outlines the iron removal method of copper sulfate is commonly used in industry production, mainly explores the technical design of the annual output of five thousand tons of copper sulfate. In the design of the copper content of 20.02% alkali type copper carbonate as raw material to produce copper sulfate. Filtering process emphatically in the process design of the plate and frame filter press by controlling the conditions to produce high purity saturated solution of copper sulfate, to get the goods after removing impurity, crystallization process. In the filtering process control temperature around 40 , copper sulfate, using intermittent operation method, the saturated solution. Through the material balance, equipment selection and the calculation of the size of plate and frame filter press process, plate and frame filter press is designed to meet the requirements. Keywords: Copper sulfate In addition to iron A blender Process design Plate and frame filter press 1. 概 述1.1 硫酸铜的性质硫酸铜(CuSO45H2O),俗称胆矾或蓝矾,英文名称为Copper sulfate;blue vitriol;Roman vitriol,蓝色三斜晶系晶体,密度为2286103kg/m3,分子量为24968,易溶于水,其水溶液呈微酸性,也溶于稀乙醇,不溶于无水乙醇,液氨。当加热到45时开始失去一个结晶水,102时失去二个结晶水,加热到113时失去四个结晶水,加热到258时失去全部结晶水而成浅白色无水硫酸铜粉。当加热到650时,即分解为氧化铜(黑色粉末): 2CuSO4 =2CuO+2SO2+O21.2 硫酸铜的用途及发展前景硫酸铜是一种重要的化工产品,有广泛的用途。染料工业中用作生产含铜单偶氮染料,如活性艳蓝,活性紫;医药工业直接或间接地用作收敛剂和生产异烟肼、乙胺嘧啶的辅助原料;涂料工业用于油酸铜作为船底防污漆的毒害剂;电镀工业中用于硫酸盐镀铜和宽温度全光亮酸性镀铜离子添加剂;食品工业中用作抗微生物剂,营养增补剂;农业上用作杀虫剂及含铜农药;在地质矿山工业中,用于选矿。由于硫酸铜有着如此广泛的用途,据分析,近年来硫酸铜在国内市场一直比较紧销,价格也逐渐上涨。此外,随着复微肥工业的发展,也需大量使用硫酸铜,使硫酸铜供求矛盾更加突出。国内目前虽然有许多家硫酸铜生产厂家, 但由于我国是一个铜资源比较短缺的国家,生产受到限制,传统上以有限铜资源为原料生产硫酸铜的方法,其产品已远远不能满足市场日益增加的需求。人们正将注意力转向用铜矿来制取硫酸铜。1.3 碱式碳酸铜化学式为Cu2(OH)2CO3,又名孔雀石(主要成分是Cu2(OH)2CO3,非纯净物),英文名:Basic cupric carbonate,是一种名贵的矿物宝石,属于碱式碳酸盐,是盐的一种。它是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应产生的物质,又称铜锈(铜绿)。在空气中加热会分解为氧化铜、水和二氧化碳。铜绿(铜锈)也是碱式碳酸铜(主要成分是Cu2(OH)2CO3,非纯净物)。由溶液中所得沉淀物初显绿色,放置后在溶液中变成暗绿色,它不溶于水,溶于酸。却溶于氰化物、铵盐和碱金属碳酸盐水溶液而形成铜的络合物;深天蓝色很亮的单斜系晶体,或紧密的结晶团状物。它不溶于水,溶于氨水和热而浓的碳酸氢钠溶液而成蓝色。美观的绿色粉末状晶体,加热至220时分解。不溶于水和乙醇,可溶于氨水生成二价铜的氨配合物。溶于酸形成相应的铜盐,溶于氰化物、氨水、铵盐和碱金属碳酸盐的水溶液中,形成铜的配合物。在水中煮沸或在强碱溶液中加热时则可生成褐色的氧化铜。可与硫化氢反应生成硫化铜。在自然界中以孔雀石的形式存在。在空气中长时间放置,则吸湿并放出二氧化碳,慢慢的变为绿色的孔雀石。在自然界则以蓝铜矿的形式存在。1.4 硫酸铜的制备方法简介 利用表1铜矿石生产硫酸铜,因其物相成分不同而采用不同的工艺条件。一般而言,上述矿石按其地质形成、化学性质及工艺性质可分为四大类:A.自然铜;B.硫化铜矿(黄铜矿、砷黝铜矿、硫砷铜矿);C.次生硫化铜矿(辉铜矿、斑铜矿、铜蓝、黝铜矿);D.氧化铜矿(孔雀石)。A.类矿石为稀酸难溶铜;B和C类矿石为稀酸不溶铜;D类矿石为稀酸易溶铜。利用B和C两类矿石制硫酸铜,一般是采取硫酸化或氧化焙烧,将不溶铜转变为水溶性硫酸铜和稀酸易溶的氧化铜。而对D类矿石则用酸浸,铁粉置换制取粗铜,然后入炉氧化焙烧转变成氧化铜,制成氧化铜后再酸浸除杂,蒸发、结晶得硫酸铜。还有一些方法是在上述方法的基础上经过改良的催化氧化溶解法。表1 常见的含铜矿物矿 物 分子式 成 分( %) Cu Fe S As Sb1硫化矿辉铜矿 Cu2S 79.9 20.1铜 蓝 CuS 66.5 33.5黄铜矿 CuFeS2或Cu2SFe2S3 34.6 30.5 34.9斑铜矿 Cu3FeS3 或 3Cu2S Fe2S3 55.6 16.3 25.1 斜方硫砷铜矿 Cu3AsS4 或 3Cu2S As2S5 48.4 32.6 19.0黝铜矿 Cu2SbS2 或 3Cu2S Sb2S3 46.7 23.5 29.8砷黝铜矿 Cu2AsS3或Cu2S As2S3 52.7 26.6 20.7 2.氧化矿赤铜矿 Cu2O 88.8黑铜矿 CuO 79.9孔雀石 CuCO3Cu(OH)2 57.5石 青 2CuCO3Cu(OH)2 55.1胆 矾 CuSO4 5H2O 25.5 水胆矾 CuSO4 3Cu(OH)2 56.2氯铜矿 CuCl2 3Cu(OH)2 59.5钠铜矿 CuSO4Na2SO4 3Cu(OH)2 48.2 1.4.1 利用氧化铜矿制硫酸铜 氧化铜矿是游离和结合氧化铜矿的总称。前者易浸出,是湿法冶铜制硫酸铜的主要原料。后者则是在目前的技术条件下进行湿法冶铜制硫酸铜还是很不经济。因此,在用氧化铜矿制硫酸铜时,查明铜的赋存状态及伴生的脉石矿物很重要。根据氧化铜矿的物相类别,制硫酸铜的方法可归纳为两大类。1.4.2 酸浸出法酸法浸出是矿物原料化学处理中最常用的方法之一。稀硫酸是铜矿原料中最重要的浸出试剂,浸出时,铜按下列反应进入浸出液中:孔雀石:CuCO3Cu(OH)2+2H2SO4 = 2CuSO4+CO2+3H2O蓝铜矿:2CuCO3Cu(OH)2+3H2SO4 = 3CuSO4+2CO2+4H2O黑铜矿:CuO+H2SO4 = CuSO4+H2O赤铜矿:Cu2O+H2SO4 = CuSO4+H2O+Cu Cu2O+H2SO4 +O2=CuSO4+2H2O但在浸取过程中,矿石中的铁、钙、镁等亦同时进入浸出液,为获得合格产品,必须从浸液中除去铁等杂质,根据除杂方法的不同,酸浸法又分为:(1)海绵铜法这种方法是以铁屑置换出液中的铜为海绵铜,净化后进行高温氧化焙烧,焙烧再经酸溶、除杂转化为硫酸铜溶液,最后蒸发浓缩、冷却制得硫酸铜晶体。该工艺成熟,但要制得高纯度的产品,需经较复杂的净化除杂工序,这不仅使流程复杂,同时也影响铜总回收率。此外,置换用铁量大,两次酸浸增加了酸耗;焙烧、蒸发浓缩能耗高,焙烧放出尾气;置换后滤液中含多种金属离子,污染环境,须净化后才能排放,这都会使成本增加。(2) 氧化除铁法这种方法是直接将浸出液氧化除铁,滤液蒸发烘干,再重结晶除杂。该法工艺复杂冗长,蒸发能耗高,产生大量酸雾,污染环境,操作过程恶劣,且该法不适于含Mg、Ca、Fe高的氧化铜矿。(3) 碱式硫酸铜法这种方法主要针对含镁、钙高的氧化铜矿,浸出液经过氧化除铁后,再添加一种添加剂使铜水解成以碱式硫酸铜沉淀形式与钙镁杂质分离,富集的铜经酸溶、蒸发、冷析得到硫酸铜。该工艺简短,废水可回收,有利于环境保护。1.4.3 酸浸直接法该方法是用氧化铜矿细粉与硫酸作用直接生产硫酸铜。浸出液氧化除铁后蒸干,渣再磨细、水浸、过滤,滤液蒸发浓缩、冷折制得产品,产品纯度可达96%以上。此法工艺路线短,生产工艺易于控制,可连续大规模生产;耗酸少,但蒸发浸出液耗能极高,且产生大量酸雾,环境污染十分严重,加之浸出液中往往含有多种杂质,必须强化除杂才能得到合格产品。1.4.4 酸浸转化法浸出液分离铁铝后,用石灰乳将铜沉淀为碱式碳酸铜与镁等杂质分离。然后用浓硫酸溶解碱式碳酸铜沉淀为高浓度富铜液,经少量蒸发、分析即得产品。此法与前面两种方法相比具有不少优点:用廉价的石灰乳水解沉淀铜离子,比用铁屑置换不仅可降低成本,而且排出水为中性,减少了环境污染,可回收利用;用硫酸铜溶解沉淀铜可大大提高浓缩比,降低蒸发所需能耗。但该法耗酸量大,两段过滤使流程复杂,不利于自动化和大规模生产。1.4.5 氨浸出法氨水是金属铜的有效浸出剂,对自然铜含量较高的氧化铜矿采用氨浸出法生产硫酸铜是合适的。其浸出机理属于金属电化腐蚀过程。属于铜与氨形成稳定的可溶络合物,扩大了铜离子在溶液中的稳定区,降低了铜的还原电位,使其较易转入浸出液中:铜表面氧阴极还原:O2+H2O+2e=2OH-在氨参与下,铜阳极氧化溶解:Cu+4NH3=Cu(NH3)42+2e铜氨络离子被铜还原为亚铜氨络合物:Cu(NH3)42+Cu=2Cu(NH3)2+亚铜氨络离子又被氧化为铜氨络离子: 2Cu(NH3)2+4NH3+O2+H2O=Cu(NH3)42+2OH-铜氨络离子经加热分解得到氧化铜(回收氨),再经酸溶剂制取硫酸铜。这种方法是将氨浸矿石所得之浸出液加热分解为氧化铜,再经酸溶制取硫酸铜。此法除杂容易,杂志去除率高,但需蒸氨回收系统,投资大,蒸氨耗能高且难免造成对环境的污染。1.4.6 溶铜沉铁酸浸-化学浓缩法溶铜沉铁酸浸-化学浓缩法-化学浓缩法(简称AD-CEC法)为武汉化工学院研究开发,目的是解决混合铜矿的综合利用。该工艺在用稀硫酸浸出过程中添加溶铜沉铁剂,一步获得合格的硫酸铜溶液,浸出液加入添加剂可进行化学浓缩,稍加蒸发,自然冷却即可获得硫酸铜产品。此法在浸出时添加溶铜沉铁剂,铜的提取率高,除去了铁等杂质,浸出液纯度高,浸出净化一步完成,简化了工艺,操作容易;浸出液采用化学浓缩无需大量蒸发,能耗低;排放废水为中性,可循环利用。与前几种方发相比,溶铜沉铁酸浸-化学浓缩法具有工艺简单、操作方便、节省能源、有利于环境保护等优点,因而更具实用性。但此法只能浸出矿中的氧化态铜,对混合铜矿还需采用浮选等方法回收硫酸态铜,对于以混合铜矿为原料生产硫酸铜的小厂,由于投资较大,产品分散,因而不宜采用。1.4.7 酸浸-萃取法此法仅适用于处理氧化铜矿石。矿石经稀硫酸浸取,浸出液中的铜以Lix984N萃取进入有机相,继而以高浓度的硫酸溶液在5055下反萃取获得富铜液,富铜液冷却即得含CuSO4596%的粗品(含酸3.03.2%)。粗品加温再溶并加调整剂中和游离酸即可获得CuSO45H2O,98.8%的优质硫酸铜产品。此法大大简化了工艺,产品纯度高,可处理品位较低的氧化铜矿,萃取剂可再生,硫酸也可部分再生,加热耗能低,无污染。1.5 硫酸铜的包装贮运硫酸铜的内包装可用塑料袋,防潮纸,外包装可用麻袋、编织袋或木箱。贮存时严防潮湿和日晒,不得与食物、种子、饲料及其它杂物混放,堆放时每码不得超过十袋(包)。运输时要防雨、防晒,并要小心轻放,以免散包。外观:蓝色或蓝绿色晶体(若呈现为绿白色粉末,仍有效 ),没有可见杂质。表2 硫酸铜质量指标指 标 名 称 一 级 品 二 级 品 硫酸铜(CuSO45H2O)含 量96.0 93.0水 不 溶 物 含 量 0.2 0.4游 离 硫 酸 含 量 0.1 0.22. 硫酸铜生产中的除铁法2.1 黄铵铁矾法除铁黄铵铁矾法是碱式盐沉淀除铁法的典型例子,在实际沉淀过程中,可能产生氢氧化物沉淀,也可能产生碱式盐沉淀,具体决定于溶液pH的相对大小;而温度的高低对沉淀速率的快慢起着重要的作用。通过试验的方法可以看出随着温度升高,除铁率在逐渐增加,当大于80后,除铁率增加明显,温度达到95时,除铁率可以达到91.2%;当温度超过95,除铁率总体呈增加趋势,但增加缓慢。由此看出,黄铵铁矾的生成与温度的高低有直接关系,温度越高,除铁效果越好。综合考虑能耗,得出95是黄铵铁矾法除铁的最佳温度。通过试验的方法可以看出,溶液的pH值对除铁率影响很大,pH值在1.21.8范围内,除铁效果较好;当pH值为1.6时,除铁效果最高,可以达到91.2%;当pH值1.8时,除铁率则显著下降。综上所述,考虑个方面因素,确定黄铵铁矾法除铁工艺的最佳条件是pH值为1.6反应温度为95,除铁率可以达到91.2%。本法中在除铁的同时,将 NH4+Ca等杂质带入硫酸铜溶液,在结晶过程中会吸附或夹带在硫酸铜晶体中,工业中通常分别采用高温蒸氨以及分段结晶方式除去NH4+。2.2 氢氧化铁沉淀除铁法氢氧化铁沉淀除铁法是目前湿法冶金工业中普遍采用的沉淀除铁法之一,该方法是利用不同金属氢氧化物溶度积的不同,通过控制pH值来控制金属离子沉淀的先后顺序进行除铁。通过试验的方法可以看出,除铁率随着pH值的升高而显著增加,pH值在3.64.0之间,除铁率大于90%,结晶得到的产品铁含量能达到饲料级硫酸铜的国家标准。采用NaOH进行中和除铁,pH值为3.8时,除铁率最高可以达到98.1%,采用石灰乳调节pH值为4.0时,除铁率最高为97.7%。采用NaOH与石灰乳调节pH值,在相同pH值的条件下,用NaOH中和除铁效果总体上比石灰乳中和除铁效果好。通过试验的方法可以看出,随着温度的升高,两种中和剂的除铁率都不断提高,这是因为无论从反应速率还是化学平衡的角度,高温对Fe3+水解沉淀有利。当反应温度为70pH值为3.8时,采用NaOH调节溶液pH除铁率最高,可以达到98.1%。NaOH除铁效果比石灰乳显著,但由于其价格相对较高,常用于试验研究,在工业上普遍采用石灰乳中和除铁。2.3 一步结晶除铁法结晶是一个分离和提纯的过程,能从杂质含量相当高的溶液或多组分熔融混合物中,分离出高纯或超纯的晶体,因而考虑利用结晶的方式将硫酸铜反萃液中的硫酸铜结晶分离出来,从而达到除铁的目的。通过试验的方法可以看出,溶液在60时除铁率最高,可以达到98.5%,产品的纯度相对较高。随着温度的升高,硫酸铜溶解度的增大,结晶产物的质量减少,除铁率下降。因此,60是最佳的结晶温度。结晶时间越长,得到硫酸铜晶体越多,但结晶时间超过6h后,硫酸铜晶体的增加量逐渐放慢;随着时间增加,结晶产品的铜/铁比值呈上升趋势,当结晶时间为6h时,铜/铁的质量比最大,达到206;超过6h,晶体中的含铁量变化不明显,铜/铁的质量比增加量较小。因此,综合考虑成本等因素,确定6h为最佳结晶时间,结晶产物的含铁的质量分数为0.106%,符合饲料级硫酸铜的国家标准。3. 工艺介绍及设备3.1 工艺流程图本设计所采用的生产工艺流程如下:将碱式碳酸铜矿石经粉碎(要求通过-100目筛)、磨细后,投入反应釜内用硫酸溶液进行浸出,在用硫酸浸出过程中以黄铵铁矾法除铁法去除杂质,控制反应温度为95左右,溶液pH在1.6左右,一步获得合格的硫酸铜溶液。过滤掉未反应的矿渣及生成的沉淀物,使硫酸铜溶液通过换热器进行蒸发浓缩,再稍加蒸发,自然冷却即可获得硫酸铜产品。以下为硫酸铜生产工艺流程图如下: H2SO4 溶铜成铁剂 反 应 釜 浸 出雷蒙磨 磨 矿 破 碎 机 破 碎 碱式碳酸铜精 矿过滤 蒸发 浓缩过滤蒸发 结晶硫酸铜 产 品 H2SO4 图1. 硫酸铜生产工艺流程图3.2 颚式破碎机简摆颚式破碎机工作原理: 动颚悬挂在心轴上,可作左右摆动,偏心轴旋转时,连杆做上下往复运动。 带动两块推力板也做往复运动, 从而推动动颚做左右往复运动, 实现破碎和卸料。 此种破碎机采用曲柄双连杆机构,虽然动颚上受有很大的破碎反力,而其偏心轴 和连杆却受力不大,所以工业上多制成大型机和中型机,用来破碎坚硬的物料。 此外,这种破碎机工作时,动颚上每点的运动轨迹都是以心轴为中心的圆弧,圆弧半径等于该点至轴心的距离,上端圆弧小,下端圆弧大,破碎效率较低,其破碎比i一般为 3-6.由于运动轨迹简单,故称简单摆动颚式破碎机。 简摆颚式破碎机结构紧凑简单,偏心轴等传动件受力较小;由于动颚垂直位 移较小,加工时物料较少有过度破碎的现象,动颚颚板的磨损较小。工作特点: 颚式破碎机在矿山,建材和基建部门主要用作粗碎机和中碎机。按照给料口宽度大小,分为大,中,小型三种,给料口宽度大于600mm的为大型机,给料口宽度在300-600mm的为中型机,给料口宽度小于300mm的为小型机。 颚式破碎机的工作部分是两块颚板,一是固定颚板(定颚) ,垂直(或上端 略外倾)固定在机体前壁上,另一是活动颚板(动颚) ,位置倾斜,与固定颚板 形成上大下小的破碎腔(工作腔)。活动颚板对着固定颚板做周期性的往复运动, 时而分开,时而靠近。分开时,物料进入破碎腔,成品从下部卸出;靠近时,使装在两块颚板之间的物料受到挤压,弯折和劈裂作用而破碎。3.3 雷蒙磨工作原理: 雷蒙磨将大块状原材料破碎到所需的进料粒度后,由畚斗提升机将物料输送 到储料仓,然后由电磁振动给料机均匀地送到主机的磨腔内,进入到磨腔的物料在磨辊与磨环之间研磨,粉磨后的粉子由风机气流带到分析机分级,达到细度要求的细粉随气流经管道进入大旋风收集器内,进行分离收集,再经卸料器排出即为成品。主机工作过程中,铲刀系统起到了非常重要的作用。其位于磨辊下端,铲刀与磨辊同转过程中把物料铲起抛喂入磨辊辊环之间,形成垫料层,该料层受磨辊旋转产生向外的挤压力将物料碾碎,由此达到制粉目的。操作流程:雷蒙磨开动前,应检查所有检修门关闭是否严密,检查破碎机的腭板间隙是 否符合进料粒度尺寸,调整分析机转速应达近似成品粒度要求。最后按以顺序开 机。(1)开动畚斗提升机;(2)开动鄂式破碎机;(3)待料仓存有物料后,启动分 析机;(4)启动鼓风机(空负荷启动,待正常运行后再加载);(5)启动雷蒙磨主机,在启动主机瞬间随即启动电磁振动给料机。此时雷蒙磨粉磨工作即为开始。雷蒙磨操作顺序简易如下:启动:提升机破碎机分析机风机主机给料机。雷蒙磨停机时应按下列顺序关闭各机:(1)先关闭给料机停止给料;(2)约一分钟后停止主机;(3)吹净残留的粉子后停止鼓风机;(4)最后关闭分析机。 雷蒙磨停机顺序是:给料机主机鼓风机分析机。 注:提升机输运物料至料仓一定量后,先停止破碎机而后再停止提升,此项 应由储料量现时变动。(5)雷蒙磨在正常工作时不准随意加油,要确保生产安全,磨粉机在任何部分发生不正常噪音,或负荷突然增大应立即停机检查,排除故障,以免发生重大事故。 再继续开机时必须将磨机内余料取出,否则开机时电流过大,影响启动。4. 工艺计算4.1 物料衡算按照工艺要求,以碱式碳酸铜矿为原料来生产硫酸铜,根据元素含量表3可以看出,碱式碳酸铜矿的含铜量为20.02%。表3 铜矿的化学成分成分 Cu Fe Pb Zn SiO2 CaO Al2O3 MgO百分含量 20.02 8.05 0.03 0.35 30.50 4.21 6.46 1.024.1.1 每班所需生产硫酸铜的质量年产硫酸铜 5000吨 年生产日 300天 日产硫酸铜 5000/300=16666.7kg/d采用3班间歇式生产 16666.7/3=5555.7kg/班次生产中铜浸出率95%,过滤收率99%,浓缩收率98%,结晶率93%铜回收率=95%99%98%93%=85.72%4.1.2 每班所需处理的碱式碳酸铜矿的质量又已知CuSO4与Cu2(OH)2CO3的摩尔比为1:2,根据Cu原子守恒关系式: Cu2(OH)2CO3 CuSO4CuSO45H2O 222 160 250为了计算上的方便,可以先把碱式碳酸铜矿中的含Cu物质全部看作是Cu2(OH)2CO3。根据Cu守恒得: 解得2466.7kg4.1.3 每班所需水和硫酸的质量Cu2(OH)2CO3222 196 一次需要硫酸量 由于硫酸过量15% ,故需要硫酸量为 一次所需的水量由表4查得浸出物的温度是40时,的溶解度是28.50 的溶解度:水 表4 在不同温度下的溶解度值温度 20 30 40 60 80 90溶解度g/100g水 20.7 25.00 28.50 40.0 55.0 64.24.2 反应体积的计算由资料查得 4.3 的计算(滤饼体积与滤液体积之比)4.3.1 每班处理滤饼的体积由表3查得: 固体占70%, 水分占30% 4.3.2 每班生产的硫酸铜的质量 250 1605555.7 硫酸铜的回收率=99% 4.3.3 每班需处理的滤液的体积由资料查的 所以 4.4 的计算(过滤介质的当量滤液体积)查资料可得:重复使用的过滤介质,由于滤孔的堵塞其阻力约为6mm厚的平均滤饼的阻力所选滤框尺寸为 又由于根据试验测得反应完成料液的黏度为1.175mpas4.5 比阻r的计算(单位厚度滤饼的阻力)公式 由资料得: 所以 4.6 K值的计算(过滤常数由物料特性及过滤压强差所决定)公式:由资料知:板框压滤机的过滤压力为0.40.6MPa 此取=0.5MPa4.7 的计算(获得体积为的滤液所需的虚拟过滤时间)公式: 所以 4.8 所需过滤面积和板框数的计算由公式 需在30分钟内过滤完15.4滤液所以 个5. 板框压滤机的选型及材料板框压滤机的型号为:BAS 4.5/320-25代表:滤液排出方式为暗流式,手动压紧,过滤面积为2.34m2,框内每边长320mm,框厚25mm,板框数为23个。板框压滤机的体积为 0.32板框压滤机的材料选择聚丙烯的,它的优点是:耐腐蚀,质量小,能耐高温。6. 板框压滤机的主要结构尺寸和计算结果表5 过滤器的主要结构尺寸参数名称 数据 参数名称 数据规格 暗流式 手动压紧 正方形排列 过滤面积/m2 2.34 板框数/块 25边长/ 320320 板框厚度/mm 25表6 过滤器的主要计算结果主要计算结果符号数据 反应体积 滤饼体积 滤液体积 滤饼体积与滤液体积之比19 2.4 15.4 0.156过滤介质的当量滤液体积/m3 0.004 比阻(1/m2 ) r 2.27 过滤常数m2/s K0.024 虚拟过滤时间/s 0.036 过滤面积/m2 板框数 A 2.34 n 23 结束语本文主要介绍了用碱式碳酸铜矿生产硫酸铜的过程中板框压滤机的设计。硫酸铜的生产具有广阔的市场前景及发展趋势。在设计过程中,重温了以前学习的有关化工原理、化工设计、化工计算以及化工制图等知识,也学会了如何查阅文献。但是,由于所设计的产品工艺中许多相关中间产物的物性参数欠缺,很多数据是根据经验公式和其它相似物质的参数及相关工业设计的经验数据计算所得,所以难免会有很多误差。此外,由于自身知识有限和经验不足,虽然完成了此设计任务,但还有许多不成熟之处。所以,在以后的设计中还需要继续努力。参考文献1刘光启,马连湘,刘杰. 化学化工物性数据手册M(无机卷).化学工业出版社2纪东海,硫酸铜综合利用的研究J.山东冶金.2001,4:42-443陈顺方,钟文远,蒋彬.铜矿石制备硫酸铜工艺研究进展J.云南化工,1999,12:34-364贾荣宝,王本义.用氧化铜矿生产硫酸铜的湿法工艺J.安徽科技,195夏泽吉,梁保安,陈经明.用氧化铜矿生产硫酸铜的工艺研究J.化学研究与应用6詹益兴,化工小商品生产M第十集.湖南科学技术出版社7姜润田,硫酸铜除铁工艺的研究J.济南大学学报.2003,9:第17卷第3期8于明,板框压滤机过滤面积的设计计算J.化工生产与技术.1997 (02):38-399于明,板框压滤机的选择和操作参数的确定J.过滤与分离.1998 (01):19-2010汪洪,对板框压滤机板框材质的选用探讨J.有色金属.2005 (S1):68-69谢 辞本次毕业设计是在张孟民教授的悉心指导下完成的。在本次的设计期间,张老师治学严谨,学识渊博,平易近人,在做设计期间不仅传授了我做学问的方法,还告诉了我许多以后走入工作岗位后在为人处世方面的经验。无论是在理论学习阶段,还是在论文的选题、资料查询、开题和撰写的每一个环节,无不得到老师的悉心指导和帮助。我愿借此机会向张老师表示衷心的感谢!最后,在设计即将完成之际,对所有曾经在工作和学习过程中帮助过我的老师及同学表示最真诚的感谢!20
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