Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологические расчеты в металлургии цветных металлов. Лабораторный практикум
.pdf
v – скорость движения ленты, м/с;
k – коэффициент заполнения ленты грузом (0,6–0,9).
Для расчета
*
b
– приведенная ширина ленты (b*= 0,9b – 0,05), м;
где
F применяют формулу
0, 25 ( ) tgFb
*2
(В.8)
b – номинальная ширина ленты (0,4…3,0 м);
– угол естественного откоса перемещаемого материала.
Максимально допустимые скорости лент известной ширины для
ленточных питателей представлены в табл. В.1 [18].
Таблица В.1
Максимально допустимые скорости для ленточных питателей (м/с)
Характеристика
груза
Пылевидный и
порошкообразный
сухой, пылящий
Зернистый и порошкообразный
Мелкокусковой
(менее 60 мм)
Легкий 1,6 2,0 2,5 3,15 4,0 4,0 5,0 5,0
Тяжелый – 1,6 2,0 2,5 3,15 3,15 4,0 –
400…500 650 800 1000 1200 1400
1,0 1,0 1,0 1,25 1,25 1,6 1,6 2,0
1,6 2,5 3,15 4,0 4,0 5,0 5,0 6,3
1,6 2,0 2,5 3,15 4,0 5,0 5,0 6,3
Ширина ленты, мм
1600…
1800
2000…
3000
61
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
Методики анализов растворов
Фотоколориметрическое определение вольфрама
1. Аликвоту (V1) отобрать в мерную колбу на 50 мл (V2), разбавить
водой до метки и тщательно перемешать. Отобрать из разбавленного
раствора 1 мл (
V3) в мерную колбу на 50 мл для анализа.
2. В колбу добавить растворы реактивов: 2 мл 20 %-ного раствора
NaOH; 2 мл 50 %-ного раствора KCNS; до 20 мл дистиллированной
воды; 20 мл раствора НCl (2:1); 8 капель 15 %-ного раствора TiCl
до метки НCl (2:1).
3
и
3. Раствору дать отстояться в течении 10 мин.
4. Измерить оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре (фильтр = 400 нм).
5. Определить содержание WO
где
D – оптическая плотность раствора;
в анализируемом растворе (г/л):
3
kDV
VV
13
2
,
C
WO
3
k – коэффициент пересчета D в массу (мг) WO3 в пробе (опреде-
ляется по колибровочному графику, построенному с использованием стандартного раствора WO
личество WO
соответствует 0,02…0,14 мг).
3
концентрацией 0,1 мг/мл; ко-
3
Определение меди в растворе
1. Анализируемый раствор (Vр) отобрать в мерную колбу емкостью 100 мл (
V
), разбавить дистиллированной водой до метки и
к
тщательно перемешать.
2. Аликвоту разбавленного раствора (А = 20 мл) отобрать в коническую колбу для титрования (250…300 мл), прибавить 5 мл 1М раствора H
и 10 мл тиоцианат-иодидного раствора (33 г NH4SCN +
2SO4
4 г KJ в 1 л раствора). При этом наблюдается бурное окрашивание
вследствие выделения иода.
3. Смесь сразу же титруют 0,02 М раствором тиосульфата натрия
(Na
). Когда основная часть иода будет оттитрована и окраска
2S2O3
станет светлее, прибавить 2…3 мл 0,2 %-ного раствора крахмала
62
(индикатор). Окраска раствора становится грязно-синей, тирование
продолжают до перехода синей окраски в бледно-лиловую.
4. Рассчитать концентрацию меди (г/л):
где
V – объем раствора тиосульфата натрия, пошедший на тит-
Na S O
22 3
CMr
2+
Cu
AV
CVV
NaSO NaSO к
22 3 22 3
(Cu)
,
р
рование, мл;
Mr(Cu) – молекулярная масса меди;
А – аликвота, мл.
Определение железа (Fe2+) в растворе
1. К 25 мл анализируемого раствора (А) добавить 10 мл 4 н. рас-
твора H
(или HCl) , 5 мл концентрированной H3PO4 и 6–8 капель
2SO4
0,2 %-ного раствора дифениламинсульфат натрия (или 1 %-ного рас-
твора дифениламина в концентрированной серной кислоте).
2. Титровать 0,1 н. раствором дихромата калия (K
2Cr2O7
) до пере-
хода окраски из зеленой в фиолетовую. В конце титрования зеленая
окраска усиливается, титрование при этом следует вести очень осторожно.
3. Концентрацию Fe
2+
, г/л, рассчитать по формуле
1000
C
2+
Fe
V
5,585 ,
A
где V – объем израходованного на титрование, мл;
А – аликвота, мл.
63
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
Расчет материального баланса процесса спекания
вольфрамитового концентрата с содой
Задание
. Составить суточный материальный баланс процесса спе-
кания вольфрамитового концентрата.
Исходные данные для расчета:
1. Состав вольфрамитового концентрата, % масс.: 74,76 WO
0,12 Mo; 1,80 SiO
; 0,02 P; 0,04 As; 0,10 S; 9,10 Mn; 8,81 Fe.
2
3
2. Производительность цеха по концентрату Q = 1800 т/г. Число
рабочих дней в году n = 360.
3. Для расчета принять, что (Fe,Mn)WO
Ca
(PO4)3F – на 75%; MoS2 – на 95 %; FaAsS – на 75 %; SiO2 реагиру-
5
разлагается на 99,5 %;
4
ет на 60 %.
4. Состав шихты для спекания: концентрат, сода, селитра, отвалы от
выщелачивания. Содержание WO
в шихте – 22 %, содержание WO3 в
3
отвалах – 2 %. Расход селитры Y = 5 % от массы концентрата. Избыток
соды в шихте Z = 10 % от СНК для разложения вольфрамита.
5. Состав отвалов (хвостов) после выщелачивания, %масс.: 2 WO
48 Fe
; 50 Mn3O
2O3
4.
3
Пример расчета
Расчет минералогического состава вольфрамитового
концентрата
По данным минералогических исследований вольфрамитовый
концентрат содержит следующие минералы:
(Fe,Mn)WO
MoS
………………….. молибденит;
2
……………………. кварц;
SiO
2
………….. вольфрамит;
4
FеAsS …………………. арсенопирит;
Ca
(PO4)3F………………апатит.
5
Результаты расчета минералогического состава вольфрамитового
концентрата приведены в табл. Д.1.
;
;
64
Таблица Д.1
Минералогический состав вольфрамитового концентрата
Минерал Компонент, % Всего
(Fe,Mn)WO4 74,76 8,78 9,10 5,15 97,79
MoS2 0,12 0,08 0,20
SiO2 1,81 1,81
FeAsS 0,03 0,02 0,04 0,09
Ca5(PO4)3F
Итого 74,76 8,81 9,10 1,81 0,12 0,10 0,04 0,02 0,04 0,01 5,19 100
WO3 Fe Mn SiO2Mo S As P Ca F O
0,02 0,04 0,01 0,04 0,11
Расчет материального баланса процесса спекания
Суточная производительность по вольфрамитовому концентрату
составляет 1800/360 = 5 т.
Основные реакции протекающие при спекании вольфрамитового
концентрата с содой:
2FeWO
3MnWO
2NaNO
SiO
Ca
MoS
2FeAsS + 6NaNO
+ 2Na2CO3 + 0,5O2 = 2Na2WO4 + Fe2O3 + 2CO2; (Д.1)
4
+ 3Na2CO3 + 0,5O2 = 3Na2WO4 + Mn3O4 + 3CO2;
4
= Na2O + N2 + 2,5O2; (Д.3)
3
+ Na2O = Na2SiO3;
2
(PO4)3F + 5Na2O = 3Na3PO4 + 5CaO + NaF; (Д.5)
5
+ 2NaNO3 = Na2MoO4 + 2SO2 + N2; (Д.6)
2
= 2Na3AsO4 + Fe2O3 + 2SO2 + 3NO + 1,5N2. (Д.7)
3
(Д.2)
(Д.4)
Так как степень разложения вольфрамита в процессе спекания с
содой составляет по условию 99,5 %, то расход соды, кислорода и
количество продуктов по реакциям (Д.1) и (Д.2) составит:
2Fe 2Na
0,5O2 2Na2WO4 Fe2O3 2CO2
2CO3
112 212 16 588 160 88
0,995 5 0,0878 а б в г д
Отсюда а = 0,827 т Na
г = 0,624 т Fe
; д = 0,343 т CO2.
2O3
; б = 0,063 т O2; в = 2,294 т Na2WO4;
2CO3
3Mn 3Na2CO3 0,5O2 3Na2WO4 Mn3O4 3CO2
165 318 16 882 229 132
0,995 5 0,0910 а б в г д
Отсюда а = 0,873 т Na
; д = 0,362 т CO2.
Mn
3O4
; б = 0,044 т O2; в = 2,420 т Na2WO4; г = 0,629 т
2CO3
65
Для протекания реакций (Д.1) и (Д.2) необходимо 0,107 т O2, ко-
торый образуется при разложении селитры по реакции (Д.3):
2NaNO
170 62 28 80
а б в 0,107
Отсюда а = 0,227 т NaNO
(Д.2); б = 0,083 т Na
Na2O N
3
2
расходуется на протекание реакций (Д.1) и
O; в = 0,037 т N2.
2
3
2,5O2
Так как степень реагирования кварца в процессе спекания с содой
составляет по условию 60 %, то расход Na
O и количество Na2SiO3,
2
образующегося по реакции (Д.4) составит:
SiO
2
60 62 122
0,6 5 0,0181 а б
Отсюда а = 0,056 т Na
Na2O Na2SiO
O; б = 0,1098 т Na2SiO3.
2
3
По условию степень разложения Ca
(PO4)3F составляет 75 %, сле-
5
довательно по реакции (Д.5) расходуется следующее количество
Na
O и образуется продуктов:
2
Ca5(PO4)3F 5Na2O 3Na3PO4 CaO NaF
504 310 492 280 42
0,75 5 0,0011 а б в г
Отсюда а = 0,003 т Na
O; б = 0,004 т Na3PO4; в = 0,0,002 т CaO;
2
г = 0,0003 т NaF.
Так как степень разложения молибденита в процессе спекания составляет по условию 99,5 %, то расход селитры и количество продуктов по реакции (Д.6) составит:
MoS
2
160 170 206 128 28
0,995 5 0,002 а б в г
Отсюда а = 0,011 т NaNO
г = 0,002 т N
.
2
2NaNO
Na2MoO
3
; б = 0,013 т Na2MoO4; в = 0,008 т SO2;
3
2SO
4
2
N
2
Так как степень разложения арсенопирита в процессе спекания
составляет по условию 75 %, то расход селитры и количество продуктов по реакции (Д.7) составит:
66
2FeAsS 6NaNO
2Na3AsO4 Fe2O3 2SO2 3NO 1,5N
3
2
326 510 370 160 128 90 42
0,75 5 0,0009 а б в г д е
Отсюда а = 0,005 т NaNO
г = 0,001 т SO
: д = 0,000 т NO; е = 0,0001 т N2.
2
; б = 0,004 т Na3AsO4; в = 0,002 т Fe2O3;
3
По условию расход селитры составляет 5 % от массы концентрата, т.е. 0,25 т, в соответствии с приведенными выше расчетами избыточное количество NaNO
в шихте составит 0,007 т. При спекании
3
это избыточное количество селитры будет разлагаться по реакции
(Д.3), тогда количество продуктов реакции составит:
2NaNO
170 62 28 80
0,007 а´ б´ в´
Отсюда а´ = 0,003 т Na
3
Na2O N
2,5O2
2
O; б´ = 0,001 т N2; в´ = 0,003 т О2.
2
На основании проведенных расчетов расход соды на 5 т вольфрамитового концентрат по реакциям составляет 1,700 т с учетом избытка 1,870 т Na
2CO3
.
Таким образом, масса шихты составит:
М
Так как содержание WO
шихты
= М
к-та
+ М
соды
+ М
ММ
+ М
селитры
в шихте 22 %, а в отвалах 2 %, то
3
к-тотвал
WO WO
33
М
шихты
= 5,00 + 1,870 + 0,250 + Х.
отвалов
0, 22
.
Следовательно, 5 0,7476 + 0,02Х = 0,22(7,12 + Х), тогда количе-
ство отвалов в шихте составит 10,855 т.
Обобщая проведенные расчеты, составляем материальный баланс
процесса спекания вольфрамитового концентрата с содой (табл. Д.2).
67
Таблица Д.2
Материальный баланс процесса спекания вольфрамитового концентрат с содой
Загружено Получено
Материал Масса, т Материал Масса, т
1. Шихта,
в том числе:
–концентрат:
(Fe,Mn)WO
…………….
MoS
2
SiO
…………….
2
FеAsS…………...
Ca5(PO4)3F……..
– селитра (NaNO
– сода (Na
2CO3
– отвалы:
WO3……………
Fe
…………..
2O3
…………
Mn
3O4
……
4
)
3
)
17,98
5,00
4,89
0,01
0,09
0,0045
0,0055
0,25
1,87
10,86
0,22
5,21
5,43
1. Спек,
в том числе:
Na2WO4…………
Na
2
Na
3
Na
3PO4
CaO ……………
NaF…………….
Na
2
Na
2CO3(изб)
Na
2
(Fe,Mn)WO
MoS
SiO
FеAsS…………...
Ca5(PO4)3F……..
Fe
2O3
Mn
3O4
WO
MoO4………..
AsO4………..
…………
SiO3…………
……..
O……………
……
4
…………….
2
…………….
2
…………..
…………
……………
3
17,22
4,714
0,013
0,004
0,004
0,002
0,000
0,110
0,170
0,027
0,025
0,000
0,036
0,001
0,001
5,836
6,059
0,220
2. Газы,
в том числе:
СО2……………
N
……………..
2
SO
2
NO…………….
O2……………..
…………….
0,76
0,705
0,040
0,009
–
0,003
Итого 17,98 Итого 17,98
68
Библиографический список
1. Баимбетов Б.С. Процессы обжига и плавки в металлургии тяже-
лых цветных металлов. – Алматы: КазНТУ, 1998. – 158 с.
2. Борисенко Н.И. Лабораторный практикум учебного курса «Ин-
струментальные твердые сплавы» – URL:
http://www.studmed.ru/docs/document18670/cc1 (Дата обращени 10.1.15 г.).
3. Весовое дозирование зернистых материалов. / С.В. Першина,
А.В. Каталымов, В.Г. Однолько, В.Ф. Першин – М.: Машиностроение, 2009. – 260 с.
4. Зеликман А.Н. Металлу
ргия тугоплавких редких металлов. –
М.: Металлургия, 1986. – 440 с.
5. Вальков А.В. Использование атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой для изучения процессов разделения химических элементов, применяемых в атомной энергетике:
Лаб. практикум. – М.: МИФИ, 2008. – 40 с.
6. Экстракционное извлечение и рафинирование растворов сульфата меди / К.К. Мамырбаева, Г.Д. Гу
С.Д. Оразымбетова // Вестник КазНТУ. 2013. № 1(95). С.183–187.
сейнова, В.А. Луганов,
7. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы
химической технологии. – 3-е изд., перераб. и доп.). – Л.: Химия,
1982. – 288 с.
8. Баландин С.М Фильтрование грубодисперсных материалов. –
М.: Недра, 1988. – 104 с.
9. Протодьяконов И.О., Чесноков Ю.Г. Гидромеханические осно-
вы процессов химической технологии: Учеб. пособие для вузов. – Л.:
Химия, 1987. – 360 с.
10. Витков Г.А., Шерстнев С.Н. К р
асчету фильтрации и конвек-
тивного тепломассообмена в пористых средах // Деп. в ВИНИТИ
31.04.84 № 602-84 ДЕП (РЖ «Механика». 1984. № 5. 5Г320 ДЕП).
11. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической
технологии. – М.: Альянс. 2008. – 750 с.
12. Бауман А.В. Сгущение и водооборот. Комплексные решения. –
URL: http://gmexp.ru/netcat_files/multifile/2382/Bauman_.pdf (Дата об-
ращения 10.11.15).
13. Новый справ
очник химика и технолога. Процессы и аппараты
химических технологий. – СПб.: «Мир и Семья», 2006. – Ч. II. – 916 с.
69
14. Антипин А.Я. Применение геометрической прогрессии к ре-
шению задачи о промывке осадка. – URL: www.volpi.ru (Дата обращения 11.11.15).
15. Егорова Л.А., Мишенина Л.Н., Галанов С.А. Лабораторный
практикум по общей химической технологии: Учеб. пособие. –
Томск: Изд-во Дома ТГУ, 2013. – 43 с.
16. Емкости для сыпучих грузов в транспортно-грузовых системах / И.В. Горюшинский и др. / Под общ. ред. И.В. Горюшинского:
Учеб. пособие. – Самара: СамГАПС, 2003
. – 232с.
17. Разговоров П.Б., Горшков В.К. Технологическое оборудование: Учеб. пособие. – Иваново: Ивановский ГХТУ, 2009. – 48 с.
18. Притыкин Д.П. Механическое оборудование заводов цветной металлургии. Ч. 1. – М.: Металлургия, 1988. – 392 с.
19. Емкости для сыпучих грузов в транспортно-грузовых систе-
мах / И.В. Горюшинский и др. / Под общ. ред. И.В. Горюшинского. –
Самара: Сам
ГАПС, 2003. – 232 с.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]