3 Расчетный раздел

3.1 Определение степени фторирования

Отношение твердой и жидкой фазы 1:2

Т.е. на 10 г руды идет 20 г БФА 10%. В 20 г 10% БФА содержится 2 г чистого БФА. Отсюда по уравнению реакции получим:

_{X 2 г}

SiO₂+3NH₄F·HF=(NH₄)₂SiF₆+2H₂O+NH₃

_{60 57}

Т.е. 0,7 г SiO₂ прореагировало с 2 г БФА.

Отсюда определим степень фторирования:

Принимаем степень фторирования α=10%.

3.2 Материальный баланс

3.2.1 Материальный баланс процесса фторирования (материальный баланс основного аппарата)

Материальный расчет основывается на законе сохране­ния материи, в данном случае - массы веществ, с учетом условий равновесия, определяемых термодинамикой процесса и ею макрокинетикой:

где		–	количества реагентов, поступающих в аппарат в единицу време­ни или за одну загрузку;
		–	количества реагентов, удаляемых из аппарата в единицу време­ни или за одну загрузку.

G_руды = 700000 т/год = 1917,8 т/сут

Руда поступает в аппарат в виде пульпы. Пройдя стадию измельчения, классификации и сгущения в пульпе находится 50% воды от массы руды.

Определим сколько воды в пульпе:

1917,8 т – 100%

Х – 50%

Отсюда

G_разб1 = 958,9 т/сут

В сухой руде C_SiO2 = 57,55%. Тогда получим:

Степень фторирования руды α = 10%. Тогда

Реакция, протекающая в аппарате:

SiO₂ + 3NH₄F·HF = (NH₄)₂SiF₆ + 2H₂O + NH₃

М 60 57 178 18 17

По реакции определим массы всех компонентов.

Определим массовый расход БФА (сухого):

Концентрация БФА С_БФА = 10%. Т.к. руда подается с водой и для того, чтобы в аппарате не было слишком много воды, мы приготовим раствор БФА более крепкий, чтоб та вода, которая подается с рудой разбавляла раствор БФА до нужной нам концентрации.

Рассчитаем массу воды необходимая для разбавления БФА до 10%:

Рассчитаем концентрацию БФА, которую можно получить при разбавлении этой водой:

Концентрация БФА С_БФА = 15%.

Определим массовый расход ГФСА:

Массовый расход аммиака:

Массовый расход воды (по реакции):

Массовый расход руды после реакции:

На основании расчета материальных потоков составим таблицу мате­риального баланса (таблица 9).

Таблица 9 – Материальный баланс процесса

Приход			Расход
Статьи прихода	т/сут			Статьи расхода		т/сут
Руда		1917,8		Руда*	1807,431
H2Oразб1		958,9		H2Oразб1	958,9
БФА		314,551		H2Oразб2	1872,06
H2Oразб2		1872,06		ГФСА	327,428
				NH3	31,271
				H2O(реакция)	66,22
Σ		5063,311		Σ	5063,311

Поскольку материальный баланс сошелся, значит, расчеты реакции были произведены, верно.

3.2.2 Материальный баланс процесса растворения

Реакция процесса:

(NH₄)₂SiF₆ + 4NH₄OH = SiO₂ + 6NH₄F + 2H₂O

М 178 35 60 37 18

Массовый расход NH₄OH (сухого):

С_NH4OH = 25%

Массовый расход воды для разбавления аммиака:

Массовый расход SiO₂:

Массовый расход NH₄F:

Массовый расход H₂O (реакция):

На основании расчета материальных потоков составим таблицу мате­риального баланса (таблица 10).

Таблица 10 – Материальный баланс процесса растворения

Приход			Расход
Статьи прихода	т/сут			Статьи расхода		т/сут
ГФСА		327,428		SiO2	110,36
NH4OH		257,52		NH4F	408,36
H2Oразб		772,56		H2O	66,22
				H2Oразб	772,56
Σ		1357,51		Σ	1357,51

Поскольку материальный баланс сошелся, значит, расчеты реакции были произведены, верно.