Введение к работе
Актуальность проблемы. Известно, что увеличение производительности оборудования промышленных предприятий и интенсификация технологических процессов имеют важное значение, в том числе с точки зрения экономики производства. Это относится в частности к химико-технологическим процессам при получении продуктов методом кристаллизации из растворов.
Переработка и транспортирование жидкостей сопровождается наличием температурных перепадов, которые чаще всего проявляются при нагреве или охлаждении перерабатываемых потоков и использовании жидких теплоносителей и хладоагентов. Температурные перепады, как правило, являются причиной отложения солей на поверхностях аппаратуры, т.е. инкрустации. При подводе внешнего тепла через стенку в зоне переменных температур образуются отложения солей жесткости, теплообменная поверхность покрывается накипью. Разработка методов борьбы с отложениями труднорастворимых солей представляет серьезную проблему. Столь же актуальна эта проблема и при переработке растворимых солей. Интенсивность образования инкрустации оказывает значительное влияние на производительность оборудования. Опыт эксплуатации калийных предприятий свидетельствует о наличии трудностей, связанных с солеотложением на рабочих поверхностях оборудования и трубопроводов. Это снижает производительность оборудования, обусловливает необходимость установки резервных аппаратов либо требует значительных трудовых затрат на очистку поверхностей, повышает аварийность работы. Таким образом, разработка эффективных способов борьбы с солевой инкрустацией, снижение интенсивности процесса солеотложения - одна из важных задач, стоящих перед промышленностью.
Анализ литературы показал, что до настоящего времени внимание исследователей было сосредоточено в основном на изучении процесса отложения труднорастворимых солей и методах борьбы с этим явлением. Недостаточны сведения о процессе солеотложения при кристаллизации хлорида калия и практически нет данных об этом процессе при переработке карналли-товых руд. Вместе с тем, знание кинетики и механизма солевой инкрустации в процессе переработки этих солей позволило бы разработать способы снижения скорости инкрустационных процессов, повысить интенсивность и надежность работы оборудования.
Целью работы является исследование процесса солеотложения при производстве галургического хлорида калия и обогащенного карналлита и разработка эффективных способов снижения интенсивности этого процесса применительно к конкретной технологии. Для этого необходимо провести исследования процесса солеотложения, его кинетики при получении этих солей в условиях массовой политермической кристаллизации, а также провести экспериментальные исследования влияния на процесс солеотложения физических воздействий.
Научная новизна. Предложен вероятный механизм начальной стадии процесса солеотложения, основанный на изменении потенциала и концентрации ионов в двойном электрическом слое на границе раздела жидкой и твердой фаз и на представлениях о поверхностной ионной ассоциации. Установлена возможность регулирования интенсивности процесса отложения растворимых солей путем изменения температуры и концентрации кристаллизуемого раствора. Предложенный механизм позволяет объяснить влияние этих факторов на кинетику начальной стадии поверхностной кристаллизации.
Определены закономерности влияния физических воздействий на интенсивность процесса солеотложения на твердых поверхностях. Установлены зависимости удельной величины и скорости солеотложения от физических воздействий.
На основании выявленных закономерностей и литературных данных предложена гипотеза механизма влияния электромагнитного поля и неременного тока на процесс поверхностной кристаллизации. Это дало возможность предложить способы регулирования скорости процесса солеотложения при кристаллизации хлорида калия и карналлита путем изменения параметров указанных воздействий.
Практическая значимость. Разработана методика исследования кинетики процесса солеотложения при политермической кристаллизации солей из растворов в лабораторных условиях.
Разработаны способы снижения солевой инкрустации оборудования путем электромагнитной и электрической обработки растворов.
Проведены опытно-промышленные испытания способа снижения солеотложения на технологическом оборудовании карналлитовой обогатительной фабрики Первого Бсрезпиковского калийного рудоуправления ЛО Уралкалий. Ожидаемый экономический эффект за счет уменьшения количества регламентных промывок и снижения расходного коэффициента по руде составит 135 тысяч рублей.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Вероятный механизм начальной стадии процесса солеотложения на основе изменения электрического потенциала на границе раздела жидкой и твердой фаз.
-
Совокупность экспериментальных данных, устанавливающих зависимость количества отложившейся соли и скорости процесса солеотложения на твердой поверхности от параметров физических воздействий в ходе кристаллизации растворимых солей.
-
Способ снижения интенсивности процесса солеотложения в ходе производства обогащенного карналлита путем обработки технологических растворов переменным электрическим током.
Апробация. Результаты работы докладывались на областной конференции «Вопросы научно - технического и социального развития Березни-ковско - Соликамского промышленного района» (Березники, 1983г.); третьей Всесоюзной конференции по геотехнологическим методам добычи полезных ископаемых (Москва, 1983г.), областной научно - технической конференции «Интенсификация производства и социально - экономическое развитие Верхнекамского региона» (Березники, 1988г.), четвертой Всесоюзной конференции по массовой кристаллизации и кристаллизационным методам разделения смесей (Иваново, 1990г.), областной конференции «Вопросы экологии и рационального природопользования Березниковско - Соликамского экономического района» (Березники, 1991г.).
Публикации. Основные результаты работы изложены в двух статьях и восьми тезисах докладов.
Объем работы. Работа содержит 162 страницы машинописного текста, 43 рисунка, 18 таблиц, 115 наименований литературы.
