диплом. А. Г. Никитина доц., канд техн наук Ф. А. Прищепов
 Скачать 237.63 Kb.
|
|
2.5 Расчет основного оборудования Технологические расчеты выполняются на основе технологической схемы производства, материального баланса, эффективного фонда работы оборудования, производительности оборудования. Таблица 2.5.1 – Исходные данные для расчета основного оборудования
Для расчета оборудования принимаем: коэффициент заполнения для смесителей отделения приготовления питательной среды и среды и реакторов для обработки культуральной жидкости - 0,7, сборников - 0,8; ферментеров – 0,8, посевных аппаратов – 0,7. Полный цикл работы одного ферментера складывается из следующих величин: - длительность биовыщелачивания; - слив культуральной жидкости; - мойка ферментера; - проверка ферментера на герметичность; - стерилизация ферментера; - заполнение ферментера питательной средой; - засев. Для рассчитанного количества культуральной жидкости 138 м3 при коэффициенте заполнения 0,7 необходим ферментер объемом: Vфер=138*0,7= 194,14 м3. Для данного процесса необходима интенсивная аэрация и перемешивание пульпы. Устанавливать один реактор биовыщелачивания будет неэффективно в плане интенсивности массообмена, аэрации, что приведет к неполному выщелачиванию минерального сырья. Для того чтобы избежать данных недостатков технологической установки необходимо установить несколько чанов биовыщелачивания. Для ведения ферментационного процесса выбираем чан для выщелачивания с двумя импеллерами марки SJ4.0X6. Технические параметры модельного ряда приведены в Приложение Б [33]. Характеристики и преимущества ферментера SJ4.0X6: -стабильное течение пульпы, равномерное перемешивание пульпы; -низкое энергопотребление; -равномерное распределение воздуха в объеме ферментера; -структура компактная и ремонтирование удобное; -импеллер с резиновом покрытием, окружная скорость импеллера низкая, срок службы длительный. -многоточечная подача воздуха для аэрационной системы. На крышке аппарата расположен привод перемешивающего устройства, состоящий из электродвигателя, редуктора, муфты, подшипника и сальника. Здесь же установлены штуцеры для загрузки питательной среды и посевного материала, подачи и вывода воздуха, смотровые окна, люки для погружения моющей механической головки; предохранительный клапан. Для выгрузки культуры в днище аппарата предусмотрен спускной штуцер. Внутри корпуса проходит вал с закрепленными на нем перемешивающими устройствами, состоящими из закрытых турбин. С помощью торцевых уплотнений удается практически полностью предотвратить утечку среды или попадание воздуха в полость аппарата в месте вывода вала. Технические характеристики аппарата представлены в таблице 2.5.3. Таблица 2.5.3 – Технические характеристики аппарата SJ4.0X6
Количество посевных аппаратов может быть определено двумя способами: либо они устанавливаются индивидуально к каждому ферментеру, если этого требуют специальные условия, либо их рассчитывают в зависимости от количества ферментаций. В последнем случае посевной материал из одного посевного аппарата может поступать в группу ферментеров. Полный цикл работы одного посевного аппарата, как и работа ферментера, складывается из следующих величин: -длительность выращивания посевного материала; -засев в ферментер; -мойка аппарата; -проверка на герметичность; -стерилизация пустого аппарата; -стерилизация питательной среды; -приготовление питательной среды в посевном аппарате. Выбираем аппарат в соответствии с расчетом. Количество необходимого объема бактериальной суспензии составляет 460 л. С учетом коэффициента заполнения 0,7 необходим аппарат объемом 0,657 м3. По полученным данным может использовать ферментатор «NORMIT» [34]. Ферментатор «NORMIT» предназначен для глубинного выращивания микроорганизмов в питательной среде в условиях постоянной температуры, интенсивного перемешивания и непрерывного продувания стерильным воздухом. Технические характеристики: - объем, л: от 20 до 50000; - материал изготовления: AISI 304/AISI 316/AISI 316L; - нагрев: Пар, ТЭНы; - теплоноситель: Пар, вода, масло; - температура, °C: -50 ....+200; -скорость мешалки, об/мин: Регулируемая плавно или по ступеням, 0....3000 [34]. Для раствора серной кислоты, осаждения цинка используют отдельные емкости. Выбираем реакторы с мешалкой согласно полученным объемам и устанавливаем расчетное количество реакторов. Для отделения пустой породы руды от выщелачивающего раствора применяются радиальные отстойники. Сгустители используются в разнообразных процессах химической промышленности, добычи полезных ископаемых, нефтепереработки и в прочих отраслях. Сгустители производятся из высоколегированных, низколегированных и углеродистых сортов стали. Таблица 2.5.4 - Технические характеристики радиального отстойника [35]
Раствор выщелачивания подается в центр отстойника снизу вверх и движется радиально от центра к периферии. Особенностью гидравлического режима работы радиального отстойника является то, что скорость движения воды изменяется от максимального его значения в центре отстойника до минимального у периферии. Плавающие вещества удаляются с поверхности воды в отстойнике подвесным устройством, размещенным на вращающейся ферме, и поступают в приемный бункер или в сборный лоток. Выпадающий осадок с помощью скребков, укрепленных на подвижной ферме, сдвигается в приямок отстойника. Частота вращения подвижной фермы 2—3 ч-1; вращение осуществляется с помощью периферийного привода с тележкой на пневмомашине. Осадок удаляется по трубопроводу с помощью плунжерных и центробежных насосов, установленных в расположенной рядом насосной станции. После радиального отстойника осветленный раствор поступает на стадию выделения (цементации) меди. Полученные продукты содержат влагу поэтому требуется их сушка, с последующей отправкой на склад или сразу на металлургический завод. Для данного процесса необходимым и достаточным условием будет сушка в сушильном барабане. Типы сушильных аппаратов для кека с их техническими характеристиками приведен в таблице 2.5.5. Таблица 2.5.5 - Типы сушильных аппаратов для кека [36]
Сушильной камерой в барабанной сушилке служит внутренняя полость барабана, внутри которого по всей длине расположены различного типа лопасти или полки (зависит от назначения сушилки). В процессе сушки фракция попадает через загрузочную камеру в барабанную сушилку. Лопасти за счет вращения барабана перемешивают и пересыпают фракцию равномерно распределяя ее по барабану, пересыпаясь с лопасти на лопасть и высушиваются под действием горячего воздуха (непрямой нагрев) или смеси воздуха с топочными газами (прямой нагрев), который забирается из теплогенератора через барабан с помощью вентилятора путем создания разряжения внутри барабана или из за перепада температуры. Высушенный материал удаляется через разгрузочную камеру. 2.6 Выбор насосов, компрессоров и воздуходувок Воздуходувки для процесса ферментации идут в комплекте с рабочим аппаратом. Произведем выбор насосов для перекачивания культуральной жидкости и раствора выщелачивания данного технологического процесса. Насосы выбираются по каталогу [37], исходя из свойств перекачиваемой жидкости и заданной производительности. Выбирать насос нужно тщательно, так как правильный выбор характеризуется надёжностью, эффективностью работы технологической системы. Активные химические вещества, способные разъедать металлы и другие поверхности, поэтому для их передачи с напором лучше всего использовать специализированные химические насосы, соединения которого прочно защищены от воздействия кислот и щелочей. Насосы, которые в основе своей работы используют центробежную силу, создаваемую движением лопастей, способны перекачивать более вязкие и плотные жидкости. В таблице 2.6.1 приведены основные технические характеристики выбранных насосов. Таблица 2.6.1 – Характеристики выбранных насосов
3 Экономический раздел Целью экономического раздела выпускной бакалаврской работы является расчет бизнес-плана установки для выщелачивания минерального концентрата. Бизнес-план - это программа осуществления бизнес- операций, действий фирмы, содержащая сведения о фирме, товаре, его производстве, рынках сбыта, маркетинге, организации операций и их эффективности. Основная цель разработки бизнес-плана - подробно описать предполагаемую деятельность компании на планируемый период, связанную с разработкой новых товаров и услуг, определить основные финансовые показатели на последующий период (5 лет) с учетом уровня спроса целевого рынка, произвести оценку имеющихся ресурсов и определить потребности в дополнительном внешнем финансировании [39]. 3.1 Резюме Инициатор проекта – ООО «Башкирская медь». Полное название: Общество с ограниченной ответственностью «Башкирская медь». Сфера деятельности: цветная металлургия - добыча и переработка медесодержащих руд, производство медного и цинкового концентрата [38]. Цель проекта: внедрение современных технологий по биовыщелачиванию минерального сырья; обеспечение внутреннего рынка РФ медно-цинковым концентратом для улучшения жизни населения; снижение экологического ущерба в сравнении с традиционными процессами выщелачивания; получение прибыли, достаточной для погашения заемных средств и накопления чистой прибыли для дальнейшего развития производства. Мощность проектируемой установки 600 тонн меди из медно-цинкового концентрата марки К5. Среднесписочная численность персонала: 48 человек. Основным сырьем для производства является переработка медно- цинкового концентрата. Отпускная цена цеха 74,28886 тыс. руб. за 1 т медно-цинкового концентрата. Данная стоимость гораздо ниже той цены, которая сейчас установлена на данный вид продукции. В среднем уровень цен на медный концентрат колеблется в пределах 150 - 220 тыс. руб и выше (в зависимости от процентного содержания меди и цинка). Однако в данной стоимости не учтены расходы на добычу, дробление и доставку исходной руды до цеха и дальнейшие затраты на ее сбыт. Данная себестоимость продукции была рассчитана с учетом затрат конкретно в данном цехе. Потребителями выпускаемой предприятием продукции являются крупные химико-металлургические предприятия Урала, Северного Кавказа и других регионов России для получения сплавов цветных металлов. Необходимый капитал для реализации данного бизнес- плана составляет 24 000 тыс. рублей. Для расчета эффективности проекта горизонт расчета установлен на уровне 5 лет. В расчетах основных показателей проекта принят шаг 1 год. По полученным значениям показателей можно сделать вывод о эффективности установки по биовыщелачиванию минерального сырья: чистый дисконтированный доход за 5 лет составит около 64 874 тыс. рублей (ЧДД ≥ 0), простой срок окупаемости составил 1 год 6 месяцев, дисконтированный срок окупаемости составит 2 года 11 месяцев, ИД больше 1, ВНД равна 55 %, что выше ставки дисконта (23%). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||