Порядок выполнения работы

1. Исследуемый материал рассеять по классам, размер частиц каждого класса должен удовлетворять допустимой степени полидисперсности формулы (10, 11, табл.1).

2. Предварительно взвешенное количество материала определенного класса поместить на сетку (решетку) аппарата и замерить высоту неподвижного слоя и диаметр трубы (рис.1).

3. Регулируя скорость, начать подачу ожижающего агента, замерить нижнюю и верхнюю критические скорости.

4. Провести расчеты по определению перепада давления Р, значений критических скоростей псевдоожижения и , порозности слоя , максимального числа псевдоожижения W_max и относительного расширения слоя R (табл.2).

5. Сопоставить расчетные и экспериментальные данные и объяснить имеющиеся отклонения реальной псевдоожиженной системы от идеальной.

Таблица 2

№ п/п	Размер зерен фракции (класса), см	Вес фракции, г	Dmax	Р, мм в.ст.	, см/с	, см/с

Литература

1. Погорелый А.Д. Фрагменты конспекта лекций по теории металлургических процессов. 1973, с. 43-52.

2. Гальперин Н.И., Айнштейн Б.Г. Псевдоожижение. 1968, с. 4-19.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Исследование закономерностей извлечения молибдена из бедных растворов с помощью анионита ан-1

1. Краткие сведения о сущности способа ионного обмена и ионообменной технологии

Сущность способа ионного обмена состоит в том, что твердое нерастворимое вещество – ионит реагирует с раствором, поглощая из него определенные ионы в обмен на другие ионы, входящие в состав ионита. Ионный обмен происходит в эквивалентных количествах и подчиняется закону действующих масс.

Технология ионного обмена включает:

1. стадию поглощения ионитом из раствора извлекаемого иона, которую принято называть сорбцией, независимо от действительного механизма процесса;

2. стадию вымывания или элюации поглощенного иона с ионита в раствор.

Кроме этих двух основных стадий имеются стадии подготовки, промывки и регенерации ионита.

Целью ионообменного процесса является либо концентрирование раствора, либо очистки извлекаемого металла от примесей или разделение близких по свойствам элементов.

В настоящее время в качестве ионитов применяют главным образом органические синтетические вещества – ионообменные смолы. Ионообменная смола состоит из каркаса (матрицы), представляющего собой высокополимерную пространственную сетку углеводородных цепей различного состава (например, сополимер полистирола и дивинилбензола), в который введены и с которыми химически связаны ионогенные группы (например, SO₃H), состоящие из фиксированных ионов и противоионов Н⁺, способных к обмену с ионами раствора.

Ионогенная группа в целом электронейтральна, а фиксированные ионы несут заряд, в зависимости от знака которого иониты разделяются на катиониты и аниониты, способные к обмену катионов или анионов раствора.

В качестве фиксированных ионов наиболее распространены следующие:

у катионитов – , , ,

у анионитов – , , N⁺, S⁺

В зависимости от степени диссоциации ионогенных групп на фиксированные ионы и противоионы, способные к обмену, катиониты разделяются на сильно-, средне- и слабокислотные, а аниониты – на сильно-, средне- и слабоосновные.

Сильноосновные м сильнокислотные иониты содержат полностью диссоциированные группы и осуществляют обмен в широком интервале значений рН.

Если ионит содержит не одну, а две, а иногда и три ионогенные группы, его называют полифункциональным в отличие от многофункционального, содержащего лишь одну ионогенную группу.

В отечественной промышленности широкое применение имеет сильнокислотный катионит марки КУ-2, представляющий собой ионофункциональный сополимер полистирола и дивинилбензола, содержащий сульфогруппу SO₃H, полностью диссоциированную на ионы и Н⁺.

Из анионитов широкое промышленное применение в отечественной практике имеют несколько, среди них сильноосновной монофункциональный анионит марки АВ-17, содержащий ионогенные группы – (CH₃)₃OH, и слабоосновной функциональный анионит марки АН-1, содержащий первичные и вторичные аминогруппы и триазиновые кольца.

В процессе ионного обмена иониты проявляют селективность, т.е. предпочтительное поглощение одних ионов перед другими при совместном их присутствии в растворе, основанную на различном «сродстве» ионов к смоле. На основании экспериментальных работ установлены последовательности поглощения катионов и анионов различными ионитами.

В производстве способ ионного обмена осуществляют в статистических или динамических условиях. Последнее более распространено и осуществляется путем пропускания раствора с определенной скоростью через колонну, заполненную ионитом. В этом случае сначала насыщаются верхние слои ионита, а затем постепенно нижние. При работе в динамических условиях различают полную обменную емкость ионита (ПОЕ) – количества вещества, поглощенного из раствора единицей веса ионита при полном насыщении смолы, и рабочую обменную емкость (РОЕ) – количество вещества, поглощенного смолой из раствора до момента «проскока», т.е. появления поглощаемого иона в фильтрате.

Емкость ионита обычно определяют по выходным кривым сорбции (кривым поглощения), которые выражают зависимость концентрации извлекаемого иона в фильтрате от количества пропущенного раствора.

Процесс элюации характеризуется выходными кривыми элюации (кривыми вымывания), выражающими зависимость концентрации вымываемого иона в фильтрате (элюате) от количества пропущенного раствора (элюента). Оптимальные условия поглощения и элюации ионов разрабатывают экспериментально.

В молибденовой промышленности метод ионного обмена применяется для извлечения молибдена из различных маточных растворов и промывных вод производства молибдата аммония и молибдата кальция, растворов, получаемых при выщелачивании бедного сырья, а также для извлечения молибдена из рудных вод.

Растворы содержат, как правило, от 0,5 до 5 г/м молибдена и значительное количество ионов , или . Для извлечения молибдена наибольшее распространение в отечественной промышленности получил анионит АН-1 в или – форме, полная обменная емкость которого по молибдену составляет 21-23% при сорбции из растворов рН = 3. Эффективное извлечение молибдена со смолы АН-1 осуществляется раствором аммиака.