Обжиговая технология синтеза

Исследования в области синтеза соединения показали, что гидрокарбоалюминат кальция является метастабильной фазой в интервале температур 20-100°С и при концентрации Na2Ok = 5ч300 г/л при взаимодействии извести с содощелочными алюминатными растворами. Температура влияет на время существования указанной фазы: оно может быть нескольких минут до 12-16 ч. При большем времени выдержки ГКАК переходит в C3AH6, а при наличии кремнезёма в растворах - в C3ASnH6-2n, причём кремнезём способствует ускорению процесса; аналогичным образом действует едкий натр.

Главный промышленный результат теоретических исследований - первая в мире технология синтеза ГКАК. Наилучшие условия синтеза можно описать так:

1. Объёмное соотношение особо чистого оборотного алюминатного раствора с кремневым модулем (вес. отн. ) 4000-5000 ед. и известкового молока должно быть 3:1.

2. Na2Ok = 200 г/л; бk = 30.

3. Температура - 30°С.

4. Время проведения - 10 ч.

На ЗАО «БазэлЦемент-Пикалёво» карбоалюминатная суспензия готовится путём смешения охлаждённых (до 55-60°С) известкового молока и глубоко обескремненного алюминатного раствора из расчёта получения гидрокарбоалюмината кальция одиннадцативодного (3CaO•Al2O3•0,5CO2•11H2O).

Алюминатный раствор охлаждается в вакуум-охладителе, а известковое молоко - в теплообменнике типа «труба в трубе» промышленной водой.

Соотношение расходов алюминатного раствора и известкового молока на приготовление карбоалюминатной суспензии составляет (2,5ч1,8):1. Соотношение задается на ПК. Выдержка смеси в мешалках от 1,5 до 2 часов.

Образование гидрокарбоалюмината кальция протекает по реакции:

4Ca(OH)2 + 2NaAl(OH)4 + 0,5Na2CO3 + 4,5H2O 4CaOAl2O30,5 CO211H2O + 3NaOH

3.2 Усовершенствование процесса сверхглубокого обескремнивания с применением ГКАК

Технология обескремнивания с применением известкового молока

В результате первой стадии обескремнивания (автоклавное обескремнивание) получаются растворы с кремниевым модулем не более 400 единиц. Этой глубины очистки недостаточно для получения гидроокиси высокого качества при высокой степени разложения алюминатных растворов. После отделения белого шлама и контрольной фильтрации раствор отправляется на сверхглубокое обескремнивание.

Увеличение глубины осаждения кремния достигается осаждением гидрограната кальция при температуре процесса - 85-95єС; в качестве осаждающего реагента используется известковое молоко. Стехиометрию процесса выглядит следующим образом:



3Ca(OH)2 + 2NaAl(OH)4 = 2NaOH + 3CaO·Al2O3·6H2O

3CaO·Al2O3·6 H2O + mNa2SiO2(OH)2 = 3CaO·Al2O3·mSiO2(6-2m)·H2Ov+ 2mNaOH, где m=0,5-0,8

Известковое молоко, взаимодействуя с алюминатным раствором, с очень высокой скоростью переходит в C3AH6 - 3CaO·Al2O3·6H2O. В результате образуется прочный слой осадка C3AH6, через который идёт диффузия реагентов; таким образом, механизм процесса описывается твёрдофазной диффузией. Кремний переходит в состав гидрогранатов, но процесс тормозится из-за зарастания частиц C3AH6 гидрогранатовой плёнкой; ввиду этого обстоятельства требуется повышенный расход известкового реагента для интенсификации процесса и достижения необходимого кремниевого модуля. Степень насыщения гидрограната определяется диффузионным процессом, что не обеспечивает равномернго насыщения по всему объёму.

Применение ГКАК в процессе сверхглубокого обескремнивания

Технология синтеза и применения ГКАК при переработке нефелинов была разработана профессором В.М. Сизяковым и внедрена на ряде глинозёмных предприятий.

В её основе лежит образование ГКАК, представляющего собой твердый раствор СО2 в 4CaOAl2O313H2О, по реакции 3.1.1.

Более высокая обескремнивающая способность соединения объясняется его метастабильностью при температуре синтеза около 60°С. Гидрокарбоалюминат кальция, как и известковое молоко, стремится перейти в форму C3AH6, то есть перевести свою неустойчивую гексагональную решётку в устойчивую кубическую. Но если для обескремнивания применяется известковое молоко, процесс протекает по механизму твердофазной диффузии, когда кремний из раствора вынужден встраиваться в уже сформированную кристаллическую решетку трехкальциевого гидроалюмината. При этом гидрогранаты образуют лишь слой на поверхности C3AH6. В случае карбоалюминатного обескремнивания скорости построения основы (C3AH6) твердого раствора и образования гидрогранатов кальция становятся соизмеримыми, образование гидрогранатов происходит через раствор путем изоморфного обмена 4(OH)- [SiO4]2-.

В процессе последовательно происходят реакции:

4CaOAl2O3CO211H2O + 2OH- = 4Ca2+ + 2Al(OH)-4 + CO32- + 3OH- + 5H2О

Далее происходит кристаллизация гидрограната кальция из раствора:

3Ca2+ + 2Al(OH)-4 + mSiO42- + (4 - 2m)OH= 3CaOAl2O3mSiO2(6 - 2m)H2O + mH2O

Результатом последней реакции является повышение кремниевого модуля алюминатного раствора с 400 до 5000-10000 и выше. Данный способ внедрён на ЗАО «БазэлЦемент-Пикалёво» и Ачинском глинозёмном комбинате (кремневый модуль = 4000 ед.); он позволяет получать глинозём высших марок Г-00 и Г-000, содержание SiO2 в которых не превышает 0,02%.

3.3 Технология безобжигового синтеза ГКАК

Способ получения глинозёма высших марок из нефелинов, основанный на разделении ионов Al(III) и Si(IV) с помощью карбоалюминатов, внедрён на Пикалёвском и Ачинском глинозёмных комбинатах и успешно эксплуатируется в течение многих лет. Тем не менее, и у этого способа есть потенциальные возможности развития, одна из которых - замена обжиговой технологии на безобжиговую. При этом можно выделить несколько очевидных преимуществ безобжиговой технологии:

1) экономия топлива на обжиге;

2) возможность использования известняков более низкого качества (с содержанием SiO2 > 2%);

3) использование ГКАК для выпуска новой продукции.

В алюминатном растворе карбонат неустойчив, под действием гидроксидных ионов он распадается (реакция декаустификации). Данный процесс заменяет обжиг известняка из традиционной технологии:

CaCO3 + 2NaOH Ca(OH)2 + Nа2CO3

Сущность нового метода синтеза ГКАК заключается в следующем. При невысоких температурах (50-70°С) в алюминатном растворе карбонат неустойчив, под действием гидроксидных ионов он распадается (реакция декаустификации). Данный процесс заменяет обжиг известняка из традиционной технологии:

NaAl(OH)4 Al(OH)3 + NaOH

СаСО3 + 2NaOH > Ca(OH)2 + Na2CO3 (3.3.3)

4Са(ОН)2 + 2NaAl(OH)4 + 0,5Na2CO3 + 4,5H2O >

4СаО.Al2O3.0,5CO2.11H2O + 3NaOH (3.3.4)

Для увеличения выхода ГКАК исходный алюминатный раствор должен иметь повышенный каустический модуль. Необходимая часть раствора после глубокого обескремнивания ответвляется от общего потока (7-8%) и перерабатывается на исходный алюминатный реагент для обработки СаСО3, модуль исходного реагента 3,0-3,3 ед., затравочное отношение 2, время экспозиции 8 час.

По безобжиговой технологии также можно получить новый модификатор роста и упрочнения кристаллов гидроксида алюминия - 4CaOAl2O3mCO211H2O - CaCO3. В качестве карбонатного компонента используется пикалёвский известняк.

3.4 Альтернативные способы использования ГКАК

Разработанный карбоалюминатный сверхактивный ионообменник является суспензией, хотя большинство альтернативных способов использования подразумевают его использование в виде сухого компонента. В связи с этим приобрела актуальность разработка технологии их получения в сухом товарном виде в печи КС. Из перечисленных технологий наиболее подходят к промышленному внедрению технология получения коагулянтов нового поколения, сурфокарбоалюминатного минерализатора, высокоглинозёмистых и быстротвердеющих цементы, модификаторов роста и упрочнения кристаллов Al(OH)3. Рассмотрим подробнее каждое из перечисленных направлений. Технология комплексной переработки нефелинов, хотя и имеет достаточное количество выпускаемой попутной продукции, имеет большой потенциал, связанный с расширением её ассортимента. Наибольший эффект, как показали работы Ведущей научной школы Горного университета, дают способы получения новых продуктов с использованием ГКАК. Схема, отражающая систематизацию основных направлений использования ГКАК в народном хозяйстве, представлена на рисунке 2.

Совместно с ГУП «Водоканал» были проведены поисковые исследования, результат которых позволяет утверждать, что ГКАК является эффективным коагулянтом для очистки промышленных и бытовых сточных вод. Помимо этого, была произведена очистка промышленных стоков сложного химико-минерального состава на следующих предприятиях: ОАО «Завод им. В.А.Дегтярева», депо «Дачное», ЦКБ МТ «Рубин» и др.



Рисунок 2 - Основные направления применения ГКАК

Исследования, проведенные в этой области, позволили установить природу гидрокарбоалюмината кальция как коагулянта: он представляет собой слоистую структуру, состоящую из молекул гидроалюмината кальция, образущих плоскости, а также молекул кристаллической воды, ионов СО32- и седьмой OH- группы, способной к ионообмену в очистных системах. Всего 0,15 молей CO2 достаточно для установления постоянного межплоскостного расстояния 0,76 нм в карбоалюминатном соединении 4CaOАl2O3mCO211H2O.

Для исследования времени существования метастабильных карбоалюминатов в водоочистной системе была исследована кинетика их перехода в устойчивые формы слабонасыщенных гидрогранатов типа 3CaOAl2O3nSiO2(6-2n)H2O, при этом изменяли три фактора - температуру, концентрацию карбонат-ионов и остаточного алюминия.

Новый коагулянт образует с водой суспензию с однородной дисперсной фазой, обладающей большой активной поверхностью. Частицы коагулянта в воде выполняют несколько функций:

1) утяжелителя;

2) зародышей твёрдой фазы;

3) активатора;

4) уплотнителя;

5) ионообменников, выделяющих в воду только ионы гидроксида;

6) абсорбента (удельная поверхность - 30 м2/г, глубина анионного обмена - 80%).

Все компоненты нового коагулянта разрешены для использования в водоподготовке и в водоотведении.

Проведённые исследования доказали, что эффективность ГКАК на порядок выше известного коагулянта - сульфата алюминия Al2(SO4)3. По эффективности воздействия Водоканал относит ГКАК к коагулянту нового поколения.

Быстротвердеющий цемент

В связи с необходимостью поиска путей экспорта цемента за рубеж и наличием потенциальных потребителей в развитых европейских странах, в последние годы возрос интерес к производству быстротвердеющих и особобыстротвердеющих цементов.

В основе технологии производства быстротвердеющих цементов лежит реакция образования тригидросульфатоалюмината кальция 3CaOAl2O33CaSO431H2О (ГСАК-3), который является саморасширяющимся соединением (по минералогической классификации - эттрингит). Реакция протекает в бесщелочной системе СаО - Al2O3 - SiO2 - CaSO4 - H2O.

Применительно к способу комплексной переработки нефелинов эта реакция реализовывается взаимодействием белых шламов с передела глубокого обескремнивания, основа которых отвечает гидрогранатам кальция, с гипсом, по следующей схеме:

3CaOAl2O3nSiO2(6-2n)H2O + 3CaSO42H2O + aq



3CaOAl2O33СaSO431H2O + nSiO2 + aq (3.4.1)

Несмотря на возможность использования белых шламов, исследования показали, что для образования эттрингита более эффективным реагентом является ГКАК:

4CaOAl2O3CO211H2O + 3(CaSO42H2O) + 14H2O

3CaOAl2O33СaSO431H2O + CaCO3 (3.4.2)

Технология использования этого реагента проста: во время помола клинкера в мельницу добавляется 2-3% ГКАК с соответствующим количеством гипса. Способ был проверен на пикалёвском комбинате; в результате было получено 500 т быстротвердеющего цемента, соответствующему ГОСТ 31108-2003 на марку ЦЕМ1-42,5Б: прочность на сжатие, МПа - при возрасте 3 сут. - не менее 28,0; 7 суток - не менее 40,0.

Высокоглинозёмистый цемент

Данный способ основан на взаимодействии гидрокарбоалюмината с гидроксидом алюминия, при этом ключевую роль играет повышенная активность соединения, которая позволяет снизить температуры образования главных компонентов ВГЦ.

В способе плавления температура образования алюминатов кальция CaOAl2O3, CaO2Al2O3 достигает 1600°С. В карбоалюминатном способе температура не превышает 1275°С:

4CaOAl2O30,5CO211H2O + 6Al(OH)3 4(CaOAl2O3) + 0,5CO2 + 20H2O (3.4.3) 4CaOAl2O30,5CO211H2O + 14Al(OH)3 4(CaO2Al2O3) + 0,5CO2 + 32H2O (3.4.4)

Цемент по этому способу был получен на Волховском алюминиевом заводе в глинозёмном цехе.

Литейный цемент «Гидралюм»

Этот цемент может эффективно применяться в литейном деле вместо традиционных фенолсодержащих материалов, которые являются экологически небезопасными и дорогостоящими. Он добавляется в формовочные и стержневые смеси в количестве 3-4%.

Получают его на основе гидрогранатового шлама сверхглубокого обескремнивания; химическая формула «Гидралюма» - 3CaOAl2O31,5H2O (полутораводный гидроалюминат). Механизм получения основан на упрочнении формы за счёт собственной гидратации во время заливки металла:

3CaOAl2O31,5H2O + 4,5 H2O 3CaOAl2O36H2O (3.4.5)

и последующем саморассыпании за счёт дегидратации при остывании деталей:

3CaOAl2O36H2O 4,5 H2O 3CaOAl2O31,5H2O (3.4.6)

За счёт данных превращений повышается точность литья и исключается тяжёлый ручной труд при выбивке отливок и отбивке пригара.

Содержание глинозёма в «Гидралюме» - 16-18%, но за счёт высоких потребительских свойств его цена в пересчёте на глинозём возрастает в 3-4 раза до 900-1000$.глинозем нефелиновый концентрат спекание

В течение нескольких лет Опытный завод ВАМИ занимался выпуском данного вида цемента на основе гидрогранатовых шламов пикалёвского комбината и Бокситогорского глинозёмного завода, а примененялся он в крупном Объединении подъёмно-транспортного оборудования (ПТО им. С.М.Кирова).

Сульфатно-карбоалюминатный минерализатор

Процесс применим к производству портландцемента из нефелинового шлама и известняка. Взаимодействие идёт в системе «ГКАК - фосфогипс».

Суть способа в том, что при взаимодействии ГКАК с фосфогипсом образуются эттрингит 3CaOAl2O33СaSO431H2O и сульфоалюминат кальция 4CaOAl2O3mSO213H2O, которые являются минерализующими компонентами. Полезные свойства данных компонентов выражаются в следующем:

1) снижение температуры образования цементного клинкера;

2) повышение стойкости футеровки в 5-6 раз;

3) уменьшение выноса пыли на 20%;

4) сокращение расхода топлива.



Глава 4. Технологическая часть

В рамках дипломного проекта был произведён безобжиговый синтез гидрокарбоалюмината кальция в лабораторных условиях. Полученные образцы были сравнены с эталонным с целью выявления наиболее оптимальных условий синтеза. План работы и условия для приведения синтеза приведены ниже.

Синтез заключается во взаимодействии алюминатного раствора с известняком при установленной температуре с постоянным перемешиванием. Необходимо было приготовить крепкий алюминатный раствор с параметрами Na2Ok = 300 г/л, Al2O3 = 150 г/л. В пересчёте на Al(OH)3 и NaOH, имеющиеся в лаборатории, на 1000 мл раствора брали 50,98 г и 77,42 г реагентов соответственно (с учётом влажности помещения). Далее измельчали известняк до фракции «-0,08». Для синтеза брали три пробы: «-0,08» - 100%, остаток на сите «+0,08» - 7% и «+0,08» - 14%. Из концентрированных алюминатных растворов готовили разбавленные растворы с концентрациями:

- 150 г/л150 г/л NaOH и 75 г/л Al;

- 100 г/л NaOH и 50 г/л Al;

- 50 г/л NaOH и 25 г/л Al.

Отбирали по 200 мл разбавленного раствора и производили синтез в реакторах аппарата H.E.L. AutoMate Multi-Reactor Parallel System, добавляя к разбавленному алюминатному раствору предварительно подсушенную пробу известняка. Температура синтеза - 65°С, интенсивность перемешивания - 600 оборотов в минуту, время выдержки - 1 и 2 ч. Подробно параметры эксперимента приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Параметры эксперимента по безобжиговому синтезу ГКАК

№ опыта	CNa2Ok, г/л	CAl2O3, г/л	«-0,08», %	«+0,08», %	t, ч
1.1	150	75	100	0	1
1.2	150	75	93	7	1
1.3	150	75	86	14	1
2.1	150	75	100	0	2
2.2	150	75	93	7	2
2.3	150	75	86	14	2
3.1	100	50	100	0	1
3.2	100	50	93	7	1
3.3	100	50	86	14	1
4.1	100	50	100	0	2
4.2	100	50	93	7	2
4.3	100	50	86	14	2
5.1	50	25	100	0	1
5.2	50	25	93	7	1
5.3	50	25	86	14	1
6.1	50	25	100	0	2
6.2	50	25	93	7	2
6.3	50	25	86	14	2

Полученные растворы фильтровались с помощью вакуумного фильтра. Полученный осадок - сам ГКАК - собирался и высушивался, а раствор анализировался на содержание Al2O3 и Na2Ok. Анализ в данном случае показывакт, сколько было затрачено каждого из реагентов на построение карбоалюмината; результаты анализов представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Результаты анализа отфильтрованных растворов

№ опыта	C(Al2O3), г/л	C(Na2Ok), г/л	Vф, л	m(Al2O3)кон, г	m(Na2Ok)кон, г	m(Al2O3) на синтез	m(Na2Ok) на синтез
1.1	56,1	93	0,166	9,3126	15,438	5,6874	14,562
1.2	18,87	37,82	0,65	12,2655	24,583	2,7345	5,417
1.3	24,99	42,16	0,535	13,36965	22,5556	1,63035	7,4444
2.1	27,03	49,6	0,476	12,86628	23,6096	2,13372	6,3904
2.2	33,66	71,3	0,313	10,53558	22,3169	4,46442	7,6831
2.3	26,52	45,88	0,505	13,3926	23,1694	1,6074	6,8306
3.1	19,38	30,38	0,48	9,3024	14,5824	0,6976	5,4176
3.2	24,48	39,68	0,37	9,0576	14,6816	0,9424	5,3184
3.3	19,38	37,82	0,435	8,4303	16,4517	1,5697	3,5483
4.1	18,36	38,44	0,41	7,5276	15,7604	2,4724	4,2396
4.2	21,42	41,54	0,375	8,0325	15,5775	1,9675	4,4225
4.3	25,5	52,7	0,275	7,0125	14,4925	2,9875	5,5075
5.1	17,34	33,48	0,265	4,5951	8,8722	0,4049	1,1278
5.2	8,67	21,08	0,365	3,16455	7,6942	1,83545	2,3058
5.3	17,85	35,34	0,255	4,55175	9,0117	0,44825	0,9883
6.1	12,24	20,46	0,31	3,7944	6,3426	1,2056	3,6574
6.2	12,24	25,42	0,33	4,0392	8,3886	0,9608	1,6114
6.3	15,81	31	0,265	4,18965	8,215	0,81035	1,785

В таблице наглядно показано, сколько Al2O3 и Na2Ok пошло на структурирование гидрокарбоалюмината кальция.

Образцы ГКАК под номерами «1.1», «2.1», «3.1», «3.3.», «5.1», «6.1» вместе с эталонным образцом были проанализированы методами дифференциально-термического и рентгенофлуоресцентного анализа. Результаты ДТА приведены на рисунках 3-Х2, РФА - на рисунках Х3-Х4.

Дифференциальный термический анализ

Исследование выполнено в ОНМОИ ЦКП на совмещенном дифференциальном сканирующем калориметре STD Q600 фирмы TA Instruments в следующем режиме: нагрев от 500С до 8000С со скоростью 100С/мин в атмосфере воздуха. На графиках сравнения пунктирной линией обозначен эталонный образец, сплошной синей - рассматриваемый.

Эталонный образец

Масса образца - 22,462мг.

При T=152,20C наблюдается эндотермический эффект (352 Дж/г) с потерей массы 13,58 %;

При T=279,90C наблюдается эндотермический эффект (128 Дж/г) с потерей массы 11,1 %;

При T=433,30C наблюдается эндотермический эффект (45,9 Дж/г) с потерей массы1,78% ;

При T=708,70C наблюдаются эндотермический эффект (122,5 Дж/г) с потерей массы 7,73%. Суммарная потеря массы составляет 36,95%.



Рисунок 3 - Эталонный образец

Образец 1.1

Масса образца - 33,378мг.

При T=123,9°C наблюдается эндотермический эффект (98,2 Дж/г) с потерей массы 1,64 %;

При T=294,8°C наблюдается эндотермический эффект (327 Дж/г) с потерей массы 10,38 %;

При T=410,9°C наблюдается эндотермический эффект (21 Дж/г) с потерей массы 1,53%;

При T=721,8°C наблюдаются эндотермический эффект (336,9 Дж/г) с потерей массы 14,23%.

При T=817,10C наблюдаются эндотермический эффект (14,2Дж/г) с потерей массы 2,31%. Суммарная потеря массы составляет 34,76%.

Образец 2.1

Масса образца - 27,196мг.

При T=146,7°C наблюдается эндотермический эффект (154,2 Дж/г) с потерей массы 4,23 %;



Рисунок 4 - Сравнение эталонного образца с «1.1»

При T=288,3°C наблюдается эндотермический эффект (277,4Дж/г) с потерей массы 10,3 %;

При T=739,9°C наблюдаются эндотермический эффект (495 Дж/г) с потерей массы 20,3%. Суммарная потеря массы составляет 36,44%.

Рисунок 5 - Сравнение эталонного образца с «2.1»

Образец 3.1

Масса образца - 27,57мг.

При T=156,23°C наблюдается эндотермический эффект (137,9 Дж/г) с потерей массы 7,58 %;

При T=242,4°C наблюдается эндотермический эффект (17,9 Дж/г), при T=284,90C наблюдается эндотермический эффект (6,2 Дж/г); суммарная потеря массы от двух эффектов - 6,79%;

При T=746,6°C наблюдается эндотермический эффект (586,4 Дж/г) с потерей массы 25,8 %. Суммарная потеря массы составляет 40,3 %.

Рисунок 6 - Сравнение эталонного образца с «3.1»

Образец 3.3

Масса образца - 33,76мг.

При T=161,50C наблюдается эндотермический эффект (281,5 Дж/г) с потерей массы 9,4 %;

При T=244,30C наблюдается эндотермический эффект (19,8 Дж/г) с потерей массы 4,27 %;

При T=286,50C наблюдается эндотермический эффект (5,4 Дж/г); с потерей массы 1,04%;

При T=752,70C наблюдается эндотермический эффект (552,7 Дж/г) с потерей массы 24,6 %. Суммарная потеря массы составляет 41,1%



Рисунок 7 - Сравнение эталонного образца с «3.3»

Образец 5.1

Масса образца - 25,54мг.

При T=145 наблюдается эндотермический эффект (147,3 Дж/г) с потерей массы 4,68 %;

При T=255,60C наблюдается эндотермический эффект 36,2 Дж/г) с потерей массы 3,31 %;

При T=749,10C наблюдается эндотермический эффект (727,9 Дж/г) с потерей массы 32,9 %. Суммарная потеря массы составляет 41,7%

Рисунок 8 - Сравнение эталонного образца с «5.1»



Образец 6.1

Масса образца - 26,833мг.

При T=142,10C наблюдается эндотермический эффект (143 Дж/г) с потерей массы 3,55 %;

При T=256,10C наблюдается эндотермический эффект (55 Дж/г) с потерей массы 4,22 %;

При T=753,5 0C наблюдаются эндотермический эффект (704 Дж/г) с потерей массы 31,2%. Суммарная потеря массы составляет 39,77%.

Рисунок 9 - Сравнение эталонного образца с «6.1»

Рентгенофлуоресцентный анализ

Спектроскопический метод исследования вещества с целью получения его элементного состава. Метод основан на сборе и последующем анализе спектра, возникающего при облучении исследуемого материала рентгеновским излучением.

Результаты анализа представлены в таблице 6. Содержание указано в процентах.



Таблица 6 - Результаты РФА

№ образца	CaO	Al2O3	CO2	H2O	MgO	Na2O	SiO2	K2O	Fe2O3	SO3	SrO	Другое
Эталон	42,301	17,636	9,750	27,200	1,048	0,614	0,596	0,323	0,255	0,233	0,044	0
1.1	39,541	16,265	21,360	13,400	0,866	6,132	1,775	0,055	0,342	0,140	0,038	0,087
2.1	43,913	16,764	20,940	15,500	0	0,609	1,710	0,049	0,350	0,053	0,045	0,067
3.1	43,461	13,045	25,200	15,100	0	1,173	1,477	0,044	0,349	0,044	0,045	0,062
3.3	42,130	13,376	24,830	16,300	0	1,176	1,258	0,040	0,332	0,035	0,043	0,065
5.1	41,336	7,755	38,100	8,480	0	2,841	1,023	0,035	0,291	0,048	0,040	0,052
6.1	46,646	8,332	31,190	8,600	0,964	1,752	1,799	0,045	0,458	0,061	0,052	0,102

Обработка результатов

Результаты ДТА и РФА показали, что ближе всего к эталонному оказался образец «3.3». Первая потеря массы эталона происходит при температуре 152,2°С, у образца для сравнения эта температура - 161,5°С; вторая потеря массы эталона - 279,9°С - сопоставимы с двумя точками образца сравнения - 244,3°С и 286,5°С; последний эндотермический эффект образцов наблюдается при 708,7°С и 752,7°С. По элементному составу также наблюдается наименьшее (по сравнению с остальными) отклонение от эталона: по четырём основным соединениям (CaO, Al2O3, CO2 и H2O) оно составляет 0,251.

Вывод

В результате анализа 6 образцов, синтезированных в лаборатории при разных условиях, можно сделать вывод, что наиболее оптимальными условиями, способными приблизить синтезированный образец к эталонному, можно считать сочетание следующих параметров:

1) концентрация Na2Ok - 100 г/л;

2) концентрация Al2O3 - 50 г/л;

3) известняк фракцией «-0,08» - 86%, «+0,08» - 14%.

4) время выдержки - 1 час.

Глава 5. Технико-экономическая часть

5.1. Организация производства

Общая характеристика участка

Синтез рассматриваемого в работе ГКАК происходит на переделе обескремнивания, который является составляющей участка выщелачивания. Участок выщелачивания является частью глинозёмного цеха.

Управление участком начинается с начальника глинозёмного цеха. Ему подчиняется начальник участка выщелачивания, который осуществляет полное административное и технологическое руководство участком. Далее идёт старший мастер, который осуществляет контроль за переделом, а также механик и электрик участка; помимо этого, старший мастер является заместителем начальника участка и его помощником по техническому руководству. Старшему мастеру подчиняются сменные мастера и младший обслуживающий персонал. Общая схема управления участком представлена на рисунке Х.

Рисунок 10 - Схема управления участком

Технологическим процессом руководит мастер смены: он ответственен за выполнение сменных заданий по всем показателям, отвечает за трудовую и производственную дисциплину на смене, проводит инструктаж по технике безопасности.

Механик участка ответственен за регулярный и своевременный ремонт оборудования, руководит работой соответствующих служб.

Электрик участка отвечает за безопасную эксплуатацию электроустановок и ремонт энергетического оборудования, а также руководит службой электроремонтников.

Технологическая бригада, возглавляемая бригадиром, является главным производственным звеном.

Организация труда

Режим работа участка выщелачивания - непрерывный. Продолжительность рабочей смены - 8 часов. Принимаем трёхсменный четырёхбригадный график. Длительность рабочей недели - 40 часов, полный цикл сменности - 16 дней, переход смен прямой: 1-2-3-1.

Расписание смен: 1 смена - с 0 до 8 часов;

2 смена - с 8 до 16 часов;

3 смена - с 16 до 24 часов.

Продолжительность отдыха при переходе из смены в смену - 48 часов.

Специалисты, за исключением сменных мастеров, а также вспомогательные рабочие работают по 8 часов пять дней в неделю. Выходные дни - суббота, воскресенье.

Таблица 7 - График выходов основных производственных рабочих в непрерывном производстве

Смена или отдых

Числа месяца

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1 смена

А

А

А

А

Б

Б

Б

Б

В

В

В

В

Г

Г

Г

Г

2 смена

В

Г

Г

Г

Г

А

А

А

А

Б

Б

Б

Б

В

В

В

3 смена

Б

Б

В

В

В

В

Г

Г

Г

Г

А

А

А

А

Б

Б

Отдых

Г

В

Б

Б

А

Г

В

В

Б

А

Г

Г

В

Б

А

А

А, Б, В, Г - бригады рабочих.

В таблице 8 приведён расчёт годового баланса рабочего времени одного рабочего при прерывном и непрерывном производствах. В результате вычислений рассчитан коэффициент перехода от явочного количества рабочих к списочному, который понадобится при дальнейших расчётах.

Таблица 8 - Расчёт годового баланса рабочего времени одного рабочего

№	Показатели	Непрерывное производство	Прерывное производство
1	Календарный фонд времени в году	365	365
2	Выходные и праздничные дни	52	118
3	Нерабочие дни за переработку	52	-
4	Номинальный фонд рабочего времени	261	247
	Невыходы на работу по причинам:
5	очередные и дополнительные отпуска	35	30
	отпуска по беременности и родам	-	2
	по болезни	4	3
	выполнение государственных и общественных обязанностей	1	1
	льготные дни, отпуска учащимся	1	1
	Итого невыходов на работу	41	37
6	Используемый фонд времени	220	210
7	Коэффициент перехода от явочного кол-ва рабочих к списочному	1,66	1,18

4.1 Расчёт технико-экономических показателей рассматриваемого участка

Расчёт численности трудящихся, занятых на переделе

Списочная численность рабочих

При определении численности рабочих различают явочную, штатную и списочную численность. В данном случае определяется явочная численность в смену по данным предприятия. Затем определяется явочная численность рабочих в сутки и перемножается на коэффициент перехода от явочного количества рабочих к списочному. Численность основных производственных рабочих установлена на основании «Нормативов численности основных рабочих, занятых на предприятиях цветной металлургии».

Таблица 9 - Расчёт списочной численности рабочих

Наименование участка и профессии рабочих	Явочная численность в смену	Кол-во смен в сутки	Явочная численность в сутки	Коэффициент списочного состава	Списочная численность
Основные производственные рабочие:
Аппаратчик-гидрометаллург	6	3	18	1,66	30
Аппаратчик-гидрометаллург	4	3	12	1,66	20
Аппаратчик-гидрометаллург	5	3	15	1,66	25
Аппаратчик-гидрометаллург	3	3	9	1,66	15
Чистильщик	6	3	18	1,66	30
Всего	24		72		120
Дежурные рабочие
Слесарь-ремонтник	3	3	9	1,66	15
Электромонтёр	3	3	9	1,66	15
Всего	6		18		30
Ремонтные рабочие
Слесарь-ремонтник по механическому оборудованию	11	1	11	1,18	13
Слесарь-ремонтник по механическому оборудованию	2	1	2	1,18	2
Электрогазосварщик	3	1	3	1,18	4
Машинист крана	1	1	1	1,18	1
Электромонтёр	2	1	2	1,18	2
Электромонтёр	4	1	4	1,18	5
Электромонтёр	1	1	1	1,18	1
Всего	24		24		28
Всего по участку	54		114		178

Численность специалистов

Численность специалистов определяется на основании штатного расписания.

Таблица 10 - Схема штатных должностей и месячных окладов ИТР и служащих

№	Наименование должности	Количество штатных единиц	Установленный оклад, руб.
1	2	3	4
1	Начальник участка	1	27000
2	Старший мастер	1	24000
3	Сменные мастера	4	20000
4	Старший механик	1	20000
5	Механик участка	1	22000
6	Электрик участка	1	20000
	Итого	9	133000

Расчёт фонда заработной платы

Труд всех рабочих оплачивается согласно принятой системе оплаты труда на предприятии, сдельно или повременно. За выполнение и перевыполнение плановых заданий может выплачиваться премия в соответствии с положением о премировании, принятым на данном предприятии. В расчете фонда заработной платы учитывается районный коэффициент и полярные надбавки, если предприятие находится в районе Крайнего Севера или приравнивается к нему.



Таблица 11 - Расчёт годового фонда заработной платы рабочих (начало)

№ п/п	Наименование профессии	Число рабочих в смену	Число смен в сутки	Явочное число рабочих в сутки	Коэффициент перехода от явочного числа рабочих к списочному	Списочное число рабочих	Число рабочих смен на одного рабочего в течение года	Число смен, подлежащих отработке всеми рабочими	Номер тарифной сетки	Разряд	Тарифная ставка в смену, руб.	Годовой фонд заработной платы, руб
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
	Рабочие
	Аппаратчик-гидрометаллург	6	3	18	1,66	30	220	6570	I	6	1 022,00	6 714 540,00
	Аппаратчик-гидрометаллург	4	3	12	1,66	20	220	4380	I	5	900,00	3 942 000,00
	Аппаратчик-гидрометаллург	5	3	15	1,66	25	220	5475	I	4	792,00	4 336 200,00
	Аппаратчик-гидрометаллург	3	3	9	1,66	15	220	3285	I	3	696,96	2 289 513,60
	Чистильщик	6	3	18	1,66	15	220	3285	I	4	790,00	2 595 150,00
	Всего	26		72		105						19 877 403,60
	Дежурная служба
	Слесарь-ремонтник	3	3	9	1,66	15	220	3285	II	5	800,00	2 628 000,00
	Электромонтёр	2	3	6	1,66	10	220	2190	II	5	800,00	1 752 000,00
	Всего	6		18		25						4 380 000,00
	Ремонтная служба
	Слесарь-ремонтник	11	1	11	1,18	13	210	2717	II	5	850,00	2 309 450,00
	Слесарь-ремонтник	2	1	2	1,18	2	210	494	II	6	1 010,00	498 940,00
	Газоэлектросварщик	3	1	3	1,18	4	210	741	II	5	850,00	629 850,00
	Машинист крана	1	1	1	1,18	1	210	247	II	4	750,00	185 250,00
	Электромонтёр	2	1	2	1,18	2	210	494	II	6	1 010,00	498 940,00
	Электромонтёр	4	1	4	1,18	5	210	988	II	5	850,00	839 800,00
	Электромонтёр	1	1	1	1,18	1	210	247	II	4	750,00	185 250,00
	Всего	24		24		28						5 147 480,00
	Итого	50		102		158						29 404 883,60

Расчёт фонда заработной платы (продолжение)

...

Наименование профессии	Основная заработная плата
	Премия	Доплата, тыс. руб.	Итого фонд заработной платы, руб.	Надбавка за районный коэффициент, руб.	Полярные надбавки, руб.	Итого основной фонд, руб.
	Процент	Сумма, руб.	За работу в ночное время, 20 % от тарифа	Праздничные
	14	15	16	17	18	19	20	21
Рабочие
Аппаратчик-гидрометаллург	55	3692997	443159,64	257 544,00	11108240,64	-	-	11108240,64
Аппаратчик-гидрометаллург	55	2168100	260172	151 200,00	6521472	-	-	6521472
Аппаратчик-гидрометаллург	55	2384910	286189,2	166320	7173619,2	-	-	7173619,2
Аппаратчик-гидрометаллург	55	1259232,48	151107,9	87816,96	3787670,94	-	-	3787670,94
Чистильщик	63	1634944,50	171279,9	99540	4500914,4	-	-	4500914,4
Всего		11140183,98	1311908,64	762420,96	33091917,18			33091917,18
Дежурная служба
Слесарь-ремонтник	55	1445400	173448	100800	4347648	-	-	4347648
Электромонтёр	55	963600	115632	67200	2898432	-	-	2898432
Всего		2409000	289080	168000	7246080	-	-	7246080
Ремонтная служба
Слесарь-ремонтник	55	1270197,5	-	-	3579647,5	-	-	3579647,5
Слесарь-ремонтник	55	274417	-	-	773357	-	-	773357
Газоэлектросварщик	60	377910	-	-	1007760	-	-	1007760
Машинист крана	55	101887,5	-	-	287137,5	-	-	287137,5
Электромонтёр	55	274417	-	-	773357	-	-	773357
Электромонтёр	55	461890	-	-	1301690	-	-	1301690
Электромонтёр	55	101887,5	-	-	287137,5	-	-

Подобные документы

• Расчет вращающейся печи для спекания боксита производительностью по спеку

  Описание наиболее выгодного способа переработки алюминиевой руды. Термические способы производства глинозема. Сущность способа спекания. Спекание как способ переработки сырья с высоким содержанием кремнезема. Описание реакции, протекающей при спекании.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 01.11.2010
  

• Производство глинозема

  Определение назначения и краткая характеристика процесса производства глинозема. Актуальность технологии производства, общая характеристика сырья, свойства готового глинозема и его применение. Технологическая схема производства и химический процесс.
  
  контрольная работа [483,8 K], добавлен 10.06.2011
  

• Способы производства глинозема

  Трудности в получении глинозема надлежащего дисперсного состава. Современная схема производства глинозема по способу Байера. Описание технологии процесса сгущения и промывки красного шлама. Теоретические основы сгущения. Описание технологической схемы.
  
  курсовая работа [2,6 M], добавлен 14.10.2014
  

• Металлургия циркония

  Физико–химические свойства циркония, источники сырья, области применения. Описание процесса переработки цирконового концентрата спеканием с известью. Расчет расхода соляной кислоты для отмывки спека от примесей и для разложения цирконата кальция.
  
  курсовая работа [647,8 K], добавлен 14.07.2012
  

• Технологический процесс производства в ОАО "ММЗ имени С.И. Вавилова"

  Технологические процессы и оборудование основных производств предприятия, основное и вспомогательное технологическое оборудование. Оборудование и технологии очистки выбросов, переработки и обезвреживания отходов. Управление технологическими процессами.
  
  отчет по практике [1,5 M], добавлен 05.06.2014
  

• Разработка технологического процесса производства сыра

  Обоснование ассортимента и способа производства сыра. Разработка схемы технологического процесса переработки сырья. Подбор и расчет технологического оборудования. Компоновочное решение производственного корпуса. Нормализация и пастеризация молока.
  
  курсовая работа [198,8 K], добавлен 19.11.2014
  

• Выбор и расчет способа переработки молибденитового концентрата

  Способы переработки молибденитового концентрата, подбор экономически и технологически выгодного варианта. Расчет процесса обжига молибденитового концентрата, суточного материального баланса. Рациональный состав огарка, количество и состав отходящих газов.
  
  курсовая работа [733,8 K], добавлен 04.08.2012
  

• Расчет материального баланса производства глинозема способом Байера. Оценка распределения в нем органических примесей

  Промышленные способы получения глинозема. Основы способа Байера. Взаимодействие органических веществ с растворами NaOH. Материальный баланс производства глинозема из бокситов. Расчет состава и количества оборотного раствора. Методы каустификации соды.
  
  курсовая работа [357,9 K], добавлен 22.11.2013
  

• Влияние экзогенного кальция на функционально-технологические свойства свинины

  Свойства белков мышечной ткани свинины. Влияние экзогенного кальция на ее деструкцию. Разработка многофункциональных смесей на основе лактата и хлорида кальция, регулирующих функционально-технологические свойства мяса и содержание амино-аммиачного азота.
  
  дипломная работа [1,3 M], добавлен 23.05.2012
  

• Усовершенствование технологического процесса обработки детали "Ступица"

  Разработка технологического процесса обработки детали "Ступица" с применением высокопроизводительных методов обработки. Усовершенствование операций обработки детали, технологической оснастки и инструмента, снижение затрат времени и трудоёмкости процесса.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 09.04.2010
  

• Усовершенствование технологии получения изделий из полиамида методом литья под давлением

  Характеристика исходного сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции. Описание технологического процесса и его основные параметры. Материальные и энергетические расчеты. Техническая характеристика основного технологического оборудования.
  
  курсовая работа [901,6 K], добавлен 05.04.2009
  

• Усовершенствование технологии, оборудования и инструмента для изготовления детали "Зенкер улиточный"

  Критический анализ базового технологического процесса. Краткие сведения о детали, анализ технических требований чертежа, материал и техничность конструкции, тип производства и методы получения заготовки. Выбор и обоснование технологического инструмента.
  
  дипломная работа [761,7 K], добавлен 12.11.2013
  

• Комбинирование на основе комплексной переработки сырья

  Основные формы комбинирования в промышленности. Комбинирование на основе комплексной переработки сырья в отраслях и на предприятиях, занятых переработкой органического сырья (нефти, угля, торфа, сланцев). Комбинирование в нефтяной промышленности.
  
  презентация [940,9 K], добавлен 22.03.2011
  

• Технологический процесс изготовления мелованной бумаги

  Способы получения сырья (древесной целлюлозы) для производства бумаги. Схема плоскосеточной бумагоделательной машины. Технологический процесс каландрирования бумаги. Лёгкое, полное и литое мелование бумаги, схема отдельной меловальной установки.
  
  реферат [6,5 M], добавлен 18.05.2015
  

• Основные свойства, назначение и роль в народном хозяйстве циркония

  Основные свойства циркония. Способы разделения гафния и разложения цирконовых концентратов. Нахождение в природе и минералы циркония. Продукты переработки цирконовых концентратов. Расчёт процесса спекания цирконового концентрата с фторсиликатом калия.
  
  курсовая работа [247,5 K], добавлен 23.10.2013
  

• Проект производства формалина

  Изучение основных особенностей синтеза формальдегида, процесса получения формалина "сырца", его ректификации. Характеристика ежегодных норм расхода основных видов производственного сырья, материалов и энергоресурсов, норм образования отходов производства.
  
  дипломная работа [459,4 K], добавлен 09.03.2010
  

• Вращающаяся печь для кальцинации глинозема производительностью по гидроксиду алюминия G=27 т/час

  Технологические особенности и аппаратурно-технологическая схема высокотемпературного процесса производства глинозема. Описание конструкции и тепловой работы вращающейся печи для кальцинации глинозема. Особенности температурного режима процесса.
  
  курсовая работа [270,9 K], добавлен 13.07.2014
  

• Взвешенная плавка сульфидных медных концентратов на штейн

  Обоснование технологии переработки сульфидного медьсодержащего сырья. Достоинства и недостатки плавки. Химические превращения составляющих шихты. Расчет минералогического состава медного концентрата. Анализ потенциальных возможностей автогенной плавки.
  
  дипломная работа [352,2 K], добавлен 25.05.2015
  

• Технология и оборудование производства изделий из пластмасс и композиционных материалов

  Технико-экономическое обоснование производства. Характеристика готовой продукции, исходного сырья и материалов. Технологический процесс производства, материальный расчет. Переработка отходов производства и экологическая оценка технологических решений.
  
  методичка [51,1 K], добавлен 03.05.2009
  

• Свойства материалов и технологический процесс их переработки

  Технологический процесс подготовки и окраски металлического корпуса бегунов. Марки, свойства и способ изготовления металлокерамических твердых сплавов для режущего инструмента. Способы переработки пластмасс в изделия в зависимости от вида наполнителя.
  
  контрольная работа [25,0 K], добавлен 01.12.2009
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам