2. Задачи исследования.

Исследование влияния технологических параметров – концентрация исходного раствора, количество затравки, температуры процесса осаждения методом гидролиза водных растворов солей (декомпозиции) на примере разложения алюминатов на степень извлечения алюминия из раствора и кинетику процесса

Рисунок 2. Диаграмма равновесных состояний системы Na₂O-Al₂O₃-H₂O

3. Методика исследования.

3.1 Описание экспериментальной установки.

Какой-либо специальной установки для проведения декомпозиции не требуется. Необходимо только закрытые емкости объемом достаточным для переработки определенного количества раствора. В емкости помещаются алюминатный раствор и затравка.

Рисунок 3 Влияние показателей декомпозиции на степень извлечения алюминия из раствора в осадок РЗ (расход затравки) РЗ1 > РЗ2 > РЗ3

3.2 Порядок выполнения работы.

1. Залить свежеприготовленные алюминатные растворы с различной концентрацией алюмината натрия в емкости. Сделать три группы емкостей. В каждой из групп 3-4 емкости с одинаковой концентрацией алюмината натрия

2. По заданию преподавателя разбавить алюминатный раствор дистиллированной водой определенного объема

3. Поместить в емкости с растворами затравку кристаллической гидроокиси алюминия. В группе емкостей в каждую из емкостей поместить различное удельное количество затравку (1, 2, 3, 4 грамма затравки на литр раствора)

4. Каждые 10 часов замерять толщину осадка на дне каждой емкости. Определить время максимального осаждения алюминия из раствора как момент времени, в который прекращается увеличение массы осадка.

5. После того как толщина осадка в каждой конкретной емкости стабилизируется произвести декантацию раствора (слить прозрачный раствор над осадком). Полученную пульпу отфильтровать через обесзоленный бумажный фильтр. Осадок после фильтрации высушить в муфельной печи при температуре 1200⁰С в течении 0,5 часа, охладить, взвесить и подготовить пробу на химический анализ на содержание Al₂O₃ и SiO₂

6. Записать исходные данные и результаты экспериментов в таблицу 1.

Таблица 1 Влияния параметров декомпозиции на показатели процесса

Результаты наблюдений			Условия декомпозиции			Результаты опыта
Время, час	Толщина осадка, мм	Масса осадка, грамм	Разбавление р-ра	Уд. расход затравки, г/л	Al2O3 р-р, г/л	Al2O3 глинозем, %	X Al2O3, %	X SiO2, %

4. Обработка экспериментальных данных, содержание отчета

1. Рассчитать количество оксида алюминия и оксида кремния во взятом объеме алюминатного раствора по формулам:

G (Al₂O₃)_р-р = (Al₂O_{3 р-р}, г/л *V_р-р) / 100 % (11)

G (SiO₂)_р-р = (SiO_{2 р-р}, г/л * V_р-р) / 100 % (12)

2. Рассчитать степень разбавления раствора по формуле:

Разбавление, % = ((V_р-ра + V_вода) / V_р-ра) * 100% (13)

где: V_р-ра – объем алюминатного раствора, мл

V_вода – объем дистиллированной воды для разбавления, мл

3. Ориентировочно рассчитать массу осадка в каждый момент времени, принимая, что конечная масса осадка, найденная точным взвешиванием соответствует конечной толщине осадка. Например, конечная масса осадка через 50 часов декомпозиции - 20 грамм и его высота – 12 мм. Через 10 часов высота осадка – 8 мм. Следовательно, исходя из пропорции масса осадка – 20*8/12 = 13,33 грамм.

4. Рассчитать количество оксида алюминия и оксида кремния в полученном после декомпозиции глиноземе по формулам:

G (Al₂O₃)_{глинозем} = (Al₂O_{3 глинозем}, % * G _{глинозем}) / 100 % (14)

G (SiO₂)_{глинозем} = (SiO_{2 глинозем}, % * G _{глинозем}) / 100 % (15)

5. Рассчитать степень извлечения оксида алюминия и оксида кремния в глинозем по формулам:

X _Al2O3 = (G (Al₂O₃)_{глинозем} / G (Al₂O₃)_р-р) * 100 % (16)

X _SiO2 = (G (SiO₂)_{глинозем} / G (SiO₂)_р-р) * 100 % (17)

6. Используя математический пакет корреляционно-регрессионного анализа построить математическую модель процесса декомпозиции как зависимость вида X _Al2O3 = f (Al₂O_{3 р-р}, г/л, разбавление) Время максимального осаждения алюминия из раствора = f (Al₂O_{3 р-р}, г/л, разбавление, количество затравки). Построить графики вида приведенного на рисунке 3.

Контрольные вопросы:

1. Что такое процесс декомпозиции ?

2. Опишите технологическую схему декомпозиции ?

3. Запишите химические реакции, протекающие при декомпозиции.

4. Какие факторы влияют на показатели процесса ?

5. Запишите общую реакцию гидролиза по катиону.

6. Запишите общую реакцию гидролиза по аниону.

7. Что такое степень гидролиза ?

8. Как рассчитать степень гидролиза ?

9. Опишите цикл Байера ?

10. Как рассчитать выход глинозема при декомпозиции ?

11. Как рассчитать степень разбавления алюминатного раствора ?

12. Влияет ли количество затравки на степень извлечения алюминия из раствора ?

13. Какие закономерности были получены в ходе работы ?

Зобнин Николай Николаевич

Шевко Виктор Михайлович

Колесников Александр Сергеевич

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу

«Теория металлургических процессов»

Подписано в печать «____»________ 20__г.

(число.месяц.год)

Формат бумаги 15^x21 1/16

Бумага типографская. Печать офсетная. Объем 9,16 п.л.

Тираж 100 экз. Заказ № …….*

© Издание Южно-Казахстанского государственного университета

им. М.Ауезова

Издательский центр ЮКГУ им. М.Ауэзова, г. Шымкент, пр. Тауке хана, 5

83