Вариант 13

1. Получение глинозема из нефелинового сырья. Ком­плексная переработка нефелинов способом спекания. Физико-химические основы процесса. Технологическая схема. Особен­ности аппаратурного оформления процессов.

2. Рассчитать количество нефелинового концентрата и известняка, необходимых для получения 1 т Al₂O₃ из всех со­ставляющих шихты (нефелин, известняк, зола топлива). Товар­ный выход принять равным 88 %. На 1 т Al₂O₃ расходуется 1,8 т угольной пыли при зольности 20 %. Присадка золы к спеку рав­на 40 %.

Исходные данные для расчета:

а) молярный состав шихты:

Na₂O+K₂O/Al₂O₃+Fe₂O₃= 0.97 CaO/SiO₂ = 2.0

б) химический состав продуктов (табл.4).

Таблица 4

Продукт	Na2O	Al2O3	K2O	Fe2O3	SiO2	CaO	Прочее
Нефелиновый концентрат	16,8	30,5	2,2	2,4	40,5	1,1	2,5
Известняк	-	0,5	-	-	3,0	52,0	44,5
Зола	2,0	21,0	0,2	6,8	59,0	4,0	7,0

3. В алюминиевом электролизёре нагрузкой 150 кА установлено 32 блочных анода обожжённого типа сечением 121*55 и высотой 50 см. Продукты сгорания анодов содержат, % объём.: 60 CO₂; 40 CO. Выход по току – 85%. Механическое разрушение анодов при работе равно 15% от расхода анодов на собственно электрохимический. Анодные огарки составляют 20% от первоначальной массы анодов. Кажущаяся плотность анодов 1,6 г/см³. Рассчитать срок службы анода и их удельный расход на 1 т алюминия, получаемого в ванне.

Литература [1-3].

Вариант 14

1. Оксиды и гидроксиды алюминия. Физико-химические свойства их, амфотерность алюминия. Характеристика α и γ рядов.

2. Определить количество поступающей на спекание шихты для получения I т глинозема при переработке боксита способом спекания.

Исходные данные (на 1 т глинозема) для расчета:

а) удельный расход боксита - 3500 кг;

б) удельный расход 95 % кальцинированной соды-230 кг;

в) количество белого шлама - 90 кг;

г) молярный состав шихты:

Na₂O/Al₂O₃+Fe₂O₃ = 1.02 CaO/SiO₂ = 2.0

д) химический состав продуктов (табл,5).

Таблица 5

Продукт	Na2O	Al2O3	Fe2O3	SiO2	CaO
Боксит	-	45.9	17.8	14.0	2.8
Известняк	-	-	-	-	54.3
Белый шлам	26.2	32.5	-	23.8	-

3. С каким средним напряжением на ванне должен работать алюминиевый электролизёр, чтобы удельный расход электроэнергии составил 15,8 кВт*ч/кг? Сила тока на электролизёре равна 160 кА, производительность – 1092 кг/сут.

Литература [1-3, 7].

Вариант 15

1. Технология производства угольных электродов. Под­готовка твердых угольных материалов: дробление, прокалива­ние, измельчение, классификация. Смешение твердых угольных материалов со связующими. Прессование электродов. Обжиг электродов. Аппаратура для осуществления этих процессов.

2. Определить необходимое количество декомпозеров, если суточный поток пульпы на декомпозицию составляет 11810 т алюминатного раствора с плотностью 1260 кг/м³ и 2795 т затравочного гидроксида алюминия с плотностью 2300 кг/м³. Рабочая емкость декомпозера 960 м³, к.и. 0,97, Про­должительность выкручивания - 70 ч.

В 11810т раствора, поступающего на выкручивание, со­держится 1218,5 т оксида алюминия. При выкручивании этого раствора 572,9 т оксида алюминия остаются в оборотном рас­творе; 7,3 т оксида алюминия теряются (при выкручивании, вы­парке, каустификации). Остальное количество глинозема выпа­дает в осадок в форме гидроксида алюминия. Определить выход глинозема, общий вес выделившегося в осадок гидроксида алюминия и затравочное отношение при декомпозиции.

3. При рафинировании алюминия в электролизёре АВЧ, работающем при силе тока 70 кА и выходе по току 96% в течение 2 суток, содержание алюминия в анодном сплаве уменьшилось с 50 до 40% масс. Найти массу исходного сплава.

Литература [1, 3, 5,6].

ВАРИАНТ 16

1. Характеристика криолито-глиноземных расплавов. Физико-химические свойства электролита. Строение криолит-глиноземных расплавов. Механизм электролиза. Катодный и анодный процессы при электролизе: растворение алюминия в электролите и анодный эффект.

2. Определить выход сухого красного шлама, химиче­ский выход Al₂O₃ и химические потери Na₂O, кг/т, Al₂O₃ при выщелачивании боксита, содержащего, % масс.; 52 Al₂O₃; 25 Fe₂O₃; 2,2 TiO₂ и 4 SiO₂. Принять, что кремнезем при выще­лачивании боксита связывается в гидроалюмосиликат натрия Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O; TiO₂ - в титанат натрия – Na₂O·3TiO₂·2.5H₂O; Fe₂O₃ - переходит из боксита в красный шлам в неиз­менном виде.

3. Масса расплава NaF+AlF₃ – 1500 кг, криолитовое отношение (к.о.) равно 2,2. Сколько нужно добавить и какой соли, чтобы к.о. стало равным 2,8?

Литература [1, 3, 6].

ВАРИАНТ 17

1. Основные параметры процесса электролиза криолито-глиноземных расплавов. Выход металла по току и по энергии, удельный расход электроэнергии. Влияние различных факторов на выход алюминия по току и по энергии, на удельный расход электроэнергии.

2. Рассчитать количество известняка и соды на 1 т нефелиновой руды для приготовления насыщенной шихты, характеризующейся следующими молекулярными отношениями компонентов:

Na₂O+K₂O/Al₂O₃+Fe₂O₃ = 1.0 CaO/SiO₂ = 2.0

Определить выход шихты и спёка на 1 т нефелиновой руды и на 1 т глинозёма.

Исходные данные для расчёта:

1) химический состав продуктов (табл.6)

Таблица 6

Продукт	Na2O	Al2O3	K2O	Fe2O3	SiO2	CaO	п.п.п.	Прочее
Нефелиновая руда	11,1	27,2	2,9	4,6	40,1	6,8	3,8	3,5
Известняк	-	0,5	-	-	2,2	52,9	41,6	2,8

2) сода дозируется в виде 100 % Na₂CO₃;

3) товарный выход глинозема из составляющих шихты принять равным 87 %.

3. Электролит для получения алюминия содержит: глинозём 5% масс., CaF₂ – 5% масс., криолит и AlF₃ криолитовое отношение равно 2,7. После электролиза концентрация глинозёма снизилась на 1 % масс., содержание AlF₃ за счёт его испарения уменьшилось на 2 % масс. Сколько нужно добавить AlF₃, чтобы к.о. стало равным 2,6? Сколько нужно добавить глинозёма до его исходного количества?

ВАРИАНТ 18

1. Рафинирование алюминия. Качество алюминия. Ра­финирование хлором и переплавкой. Электролитическое рафи­нирование. Получение особо чистого алюминия.

2. Рассчитать состав алюминатного раствора, получае­мого после выщелачивания боксита следующего состава (в пе­ресчете на сухое вещество), % масс.: 52,8 Al₂O₃; 21,5 Fe₂O₃; 7,2 SiO₂; 2,6 ТiO₂ ; 2,1СаО. Влажность боксита равна 7,3 %. Хи­мический выход Al₂O₃ равен 91,8 %. Состав оборотного рас­твора, г/дм³ : 300 Na₂O_к; 129,9 Al₂O₃ . Плотность раствора -1410кг/м³; Ж:Т=5,3.

3. В алюминиевом электролизёре содержание смеси NaF+AlF₃ с криолитовым отношением (к.о.) 2,1 равно 82% мол., CaF₂ – 5% мол., MgF₂ - 3% мол., остальное – глинозём. Вес электролита – 2,7 т. Сколько нужно добавить NaF, чтобы к.о. стало 2,5?

Литература [1, 3, 6, 14].

ВАРИАНТ 19

1. Характеристика криолито-глиноземных расплавов. Физико-химические свойства электролита. Строение криолит-глиноземных расплавов. Механизм электролиза. Катодный и анодный процессы при электролизе: растворение алюминия в электролите и анодный эффект.

2. Определить выход сухого красного шлама, химиче­ский выход Al₂O₃ и химические потери Na₂O, кг/т, Al₂O₃ при выщелачивании боксита, содержащего, % масс.; 52 Al₂O₃; 25 Fe₂O₃; 2,2 TiO₂ и 4 SiO₂. Принять, что кремнезем при выще­лачивании боксита связывается в гидроалюмосиликат натрия Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O; TiO₂ - в титанат натрия – Na₂O·3TiO₂·2.5H₂O; Fe₂O₃ - переходит из боксита в красный шлам в неиз­менном виде.

3. Электролит рафинировочного электролизёра имеет состав, % масс.: 58 BaCl₂; 42 AlF₃+ NaF, криолитовое отношение (к.о.) равно 2,3. Определить количество NaF и BaCl₂, которое нужно добавить, чтобы к.о. 2,5, а концентрация BaCl₂ – 60% масс. Масса исходного расплава – 5 т.

Литература [1,3,6]

ВАРИАНТ 20

1 . Конструкция современных алюминиевых электролизе­ров. Ванны с самообжигающимися и обожженными анодами. Непрерывные самообжигающиеся аноды с боковым и верхним токоподводами. Новые направления в конструировании элек­тролизеров.

2. Рассчитать % концентрацию Na₂O_к и Na₂O_у в алюминатном растворе плотностью 1140 кг/м³, содержащем 35 г/дм³ Na₂O_у и 160 г/дм³ Na₂O_к, если 3 дм³ этого раствора добавлено 40 г NaOH. Определить каустический модуль.

3. Количество хлора, получаемого в натриевом электролизёре, работающем при силе тока 160 кА, составило 18 т. Определить время, в течение которого оно было получено, если выход по току равен 84%?

Литература [1, 8-10, 12, 13]