Основной целью данного проекта является спроектировать наиболее экономически выгодное и экологически безопасное производство магния сернокислого семиводного.
Магний сернокислый семиводный применяется:
- в текстильной промышленности в качестве утяжелителя шелка и хлопка и как протрава при крашении;
- в бумажной промышленности как наполнитель бумаги;
- в кожевенной промышленности для отделки кож;
- в медицине как слабительное средство (горькая соль), а также после соответствующей переработки (фильтрации, стерилизации) используется как противосудорожное средство, снижающее внутричерепное и общее кровяное давление (для внутримышечных и внутривенных инъекций);
- в лабораторной практике;
- в сельском хозяйстве как удобрение для подкормки растений.
Магний сернокислый семиводный имеет довольно широкий спектр применения в разных областях.
1 Основные проектные решения
1.1 Выбор и обоснование метода производства
Известны четыре основных способа получения сульфата магния:
1) из простых минералов: кизерита, сакиита и эпсомита.
2) из морской воды
3) из сложных минералов: лангбейнита, леонита, щенита, астрахонита, полиголита и каинита.
4) из карбонатных пород, таких как магнезит и доломит.
В первых трех способах получения содержание основного вещества составляет не более 98%, что для производства реактивов не пригодно. Следовательно, выбираем способ получения из карбонатных пород в частности из магнезита так как магнезит является достаточно дешевым сырьем.
1.2 Проектные предложения
В данном проекте предлагается пар, поступающий в змеевик последовательно подавать в рубашку аппаратов. Так же пар из рубашек пустить на отопление первого этажа цеха. Вода не сбрасывать в условно чистые стоки, а подавать далее в котельную и в другие цеха. Использовать более чистое сырьё. Повышение производительности за счет более полного выщелачивания шлама.
2 Технологическая часть
2.1 Теоретические основы процесса
Магний сернокислый семиводный реактив выпускается предприятием в соответствии с требованиями ГОСТ 4523-77.
Магний сернокислый семиводный по внешнему виду представляет собой белый кристаллический порошок, растворимый в воде. На воздухе выветривается.
Плотность – 1,68 г/см 3 .Насыпная масса – 0,9 г/см3 .
Применение порошковой металлургии в промышленности.Свойства и ...
... порошковой металлургии с технологией керамического производства, изделия, изготавливаемые методами порошковой металлургии, широко известны также под названием металлокерамических. Основными элементами технологии порошковой металлургии являются следующие: получение ... магний), для восстановления многих оксидов требуются более сильные по сравнению с углеродом восстановители. Нередко для получения ...
Магний сернокислый образует кристаллогидраты с 1,2,3,4,5,6,7 и 12 молекулами воды. При комнатной температуре из водных растворов кристаллизуется МgSО 4 . 7Н2 О – эпсомит.
При температуре более 48 о С кристаллизуется МgSО4 . 6Н2 О – сакиит, который при температуре 87-92 0 С плавится с образованием метастабильных МgSО4 . 5Н2 О и МgSО4 . 4Н2 О. Твердый МgSО4 . 4Н2 О при температуре 106 о С переходит в МgSО4 . 3Н2 О, который при температуре 122-124 о С превращается в МgSО4 . 2Н2 О . 2-водный магний сернокислый при температуре 161-169 о С переходит в МgSО4 . Н2 О – кизерит.
Из водных растворов стабильный моногидрат кристаллизуется при температуре более 67,5 о С. При температуре 320-330 о С наблюдается полное обезвоживание кизерита.
Безводный МgSО 4 при температуре 1100-1200 о С разлагается с заметной скоростью на МgО, SО2 и О2 . В присутствии восстановителей С, S, Н2 , СО, СН4 температура термического разложения МgSО4 снижается до 650 о С. Восстановление МgSО4 углем ведут практически в интервале 700-900 о С.
Основной реакцией является:
2МgSО 4 + С = 2 МgО + 2SО2 + СО2 (2.1)
Восстановление МgSО 4 природным газом идет по реакции:
4МgSО 4 + СН4 = 4МgО + 4SО2 + СО2 + 2Н2 О (2.2)
Магний сернокислый семиводный не электропроводный, но его водный раствор в любых соотношениях становится проводником. Диэлектрическая постоянная МgSО 4 при 20 о С ε = 82.
Растворимость МgSО 4 в воде с повышением температуры увеличивается:
Таблица 2.1 – Зависимость растворимости МgSО 4 с повышением температуры
|
Темпера-тура , о С |
-3,9 |
1,8 |
10 |
20 |
25 |
30 |
40 |
48 |
50 |
58 |
68 |
80 |
99,4 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
Продолжение таблицы 2.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
Раст-вори-мость в г на 100г р-ра |
19,0 |
21,0 |
23,0 |
26,2 |
26,8 |
30,0 |
31,3 |
33,0 |
33,0 |
34,3 |
37,0 |
38,6 |
40,6 |
Температура кипения раствора в зависимости от концентрации МgSО 4 в растворе отражена в таблице:
Таблица 2.2 – Зависимость температуры кипения раствора в зависимости от концентрации МgSО 4 в растворе
|
Температура, о С |
101 |
102 |
103 |
104 |
105 |
106 |
|
Содержание МgSО 4 в растворе, % |
14,3 |
22,3 |
28,3 |
32,3 |
35,8 |
42,8 |
По химическим показателям магний сернокислый семиводный должен соответствовать требованиям ГОСТ 4523-77, указанным в таблице:
Таблица 2.3 – Характеристики готовой продукции
Наименование показателя |
Норма |
||
|
химически чистый (хч) |
Чистый для анализа (чда) |
чистый (ч) |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1.Массовая доля 7-водного сернокислого магния (МgSО 4 . 7Н2 О), %, не менее |
99,5 |
99,5 |
99,0 |
|
2.Массовая доля нерастворимых в воде веществ, %, не более |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
|
3.Кислотность (Н 2 SО4 ), %, не более |
0,002 |
0,002 |
0,002 |
|
4.Щелочность (МgО), %, не более |
0,001 |
0,001 |
0,001 |
|
5.Массовая доля нитратов (NО 3 ), %, не более |
0,001 |
0,002 |
не норм. |
|
6.Массовая доля фосфатов (РО 4 ), %, не более |
0,0005 |
0,0005 |
0,0005 |
|
7.Массовая доля хлоридов (СI), %, не более |
0,0005 |
0,0020 |
0,0030 |
|
8.Массовая доля аммонийных солей (NН 4 ), %, не более |
0,001 |
0,002 |
не норм. |
|
9.Массовая доля железа (Fе), %, не более |
0,0002 |
0,0003 |
0,0005 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
10.Массовая доля кальция (Са), %, не более |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
|
11.Массовая доля марганца (Мn), %, не более |
0,0005 |
0,0010 |
не норм. |
|
12.Массовая доля мышьяка (Аs), %, не более |
0,00004 |
0,00004 |
0,00004 |
|
13.Массовая доля тяжелых метал |
0,0001 |
0,0001 |
0,0001 |
|
14.Массовая доля цинка (Ζn), %, не более |
0,001 |
0,005 |
не норм. |
Продолжение таблицы 2.3
Таблица 2.4 – Характеристики сырья, материалов, полупродуктов и энергоресурсов
|
Наименование сырья, материалов, полупродуктов, энергоресурсов |
Государственный или отраслевой стандарт , СТП, технические условия , регламент или методика на подготовку сырья |
Показатели по стандарту, обязательные для проверки |
Регламентируемые показатели с допустимыми отклонениями |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|||
магнезитовый каустический |
ГОСТ 1216-87 марка ПМК-87, ПМК-83, ПМК-75 |
Массовая доля (на абсолютно сухое вещество), % |
ПМК-87 |
ПМК-83 |
ПМК-75 |
|
|
МgО, не менее |
87 |
83 |
75 |
|||
СаО, не более |
1,8 |
2,5 |
4,5 |
|||
|
SiО 2 , не более |
1,8 |
2,5 |
3,5 |
|||
|
Fе 2 О3 + АI2 О3 , не более |
2,2 |
— |
— |
|||
|
Изменение массы при прокаливании, не более |
6 |
8 |
18 |
|||
|
Массовая доля влаги, не более |
1 |
1,3 |
1,5 |
|||
контактная техническая |
ГОСТ 2184-77 сорт I, II |
I сорт |
II сорт |
|||
|
|
Массовая доля моногидрата (Н 2 SО4 ), %, не менее |
92,5 |
92,5 |
|||
|
|
Массовая доля железа (Fе), %, не более |
0,02 |
0,1 |
|||
|
|
Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более |
0,05 |
не нормир. |
|||
реактивная |
ГОСТ 4204-77 марка «ч» |
Внешний вид |
Прозрачная бесцветная жидкость |
|||
|
Массовая доля серной кислоты (Н 2 SО4 ), |
93,6-95,6 |
|||||
Продолжение таблицы 2.4
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Массовая доля остатка после прокаливания, %, не более |
0,005 |
||
|
Массовая доля хлоридов (СI), %, не более |
0,00010 |
||
|
Массовая доля нитратов (NО 3 ), %, не более |
0,00050 |
||
|
Массовая доля аммонийных солей (NН 4 ), %, не более |
0,0005 |
||
|
Массовая доля тяжелых металлов (Рв), %, не более |
0,0005 |
||
|
Массовая доля железа (Fе), %, не более |
0,00030 |
||
|
Массовая доля мышьяка (Аs), %, не более |
0,000010 |
||
|
Массовая доля веществ восстанавливающих КМnО 4 (в пересчете на SО2 ), %, не более |
0,0004 |
||
технический очищенный |
ГОСТ 12966-85 сорт I, II |
Массовая доля оксида алюминия (АI 2 О3 ), %, не менее |
|
хлопчатобумажная |
ГОСТ 332-91 ширина 112 см |
Внешний вид |
|
бумажный фильтро- |
ГОСТ 332-91 артикул 2030 |
Внешний вид |
Продолжение таблицы 2.4
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
вальный БФ-БД |
ширина 110 см |
||
|
7. Марля медицинская |
ГОСТ 9412-77 артикул 6448, ширина 89 см |
Внешний вид |
|
|
8. Ткань для сит из шелковых и синтети- ческих нитей |
ТУ 17 РСФСР 62-11086-86 или ГОСТ 4403-91 артикул 2074 |
Внешний вид |
|
|
9.Мешки бумажные |
ГОСТ 2226-88 |
Внешний вид |
Целостность слоев бумаги |
|
10.Мешки полипро- пиленовые |
ТУ 2297-001-46141496-97 |
Внешний вид |
Отсутствие разрывов нитей, непрошитых швов |
|
11.Мешки-вкладыши пленочные полиэтиленовые |
ГОСТ 19360-74 или СТП 00206457-11-95 |
Толщина пленки, не менее Внешний вид |
0,08 мм Отсутствие непроваренных швов, разрывов, отверстий |
|
12.Пакеты полиэтиле- новые 0,5 кг |
СТП 00206457-11-95 |
Внешний вид |
Отсутствие непроваренных швов |
|
13.Нитки швейные особо прочные 0,00 армированные |
ГОСТ 6309-93 ТУ 17 РСФСР 63-10811-84 |
Внешний вид |
Отсутствие узлов, разрывов нитей |
|
14.Шпагат |
ГОСТ 1738-88 |
Внешний вид |
Отсутствие разрывов |
|
15.Пленка полиэти- леновая |
ГОСТ 10354-82 толщина 0,060 мм |
Внешний вид |
Отсутствие трещин, складок, разрывов |
|
16.Этикетка, бумага писчая для этикеток |
ГОСТ 6656-76 артикул С-17р |
||
|
17.Пар на входе в цех |
Давление |
0,4 -0,5 МПа |
|
|
18.Электроэнергия |
ГОСТ 13109-87 |
Трехфазный переменный ток, напряжение |
380 19 В |
