в) Раствор от переработки вторичного шеелита. С ним поступает ~5 % WO3 от поступившего с основным раствором, т.е. 6,2 кг. Концентрация WO3 в растворе 38 г/дм3.

б) Раствор от переработки остатка от аммиачного растворения технической вольфрамовой кислоты («кремневые отвалы»). С ним поступает ~5 % WO3 от поступившего с основным раствором, т.е.

124 0,05 = 6,2 кг

Концентрация WO₃ в этом растворе как у основного, т.е. 155 г/дм³.

Объем этого раствора:

= = 40

в) Раствор от переработки вторичного шеелита. С ним поступает ~5 % WO3 от поступившего с основным раствором, т.е. 6,2 кг. Концентрация WO3 в растворе 38 г/дм3.

Объем раствора:

= = 163,16

Всего поступает с возвратами:

WO₃ = 2,0 + 5,0 + 5,0 = 12,0 % или 2,48 + 6,2 + 6,2 = 14,88 кг

Ввиду того, что точное количество примесей в оборотах рассчитать невозможно, примем, что относительное количество их будет тем же, что и в основном растворе.

Плотности растворов находятся интерполяцией по следующим данным для производственных растворов:

Концентрация Плотность

WO₃, г/дм³ раствора, кг/дм³

246 1,27

230 1,26

214 1,22

172 1,19

104 1,12

15 1,014

4 1,00

Например, плотность раствора от переработки кремнемышьяковых отвалов составит (при концентрации в нем WO₃ 77,5 г/дм³):.

p = · + 1,014 = 1,088 кг/

Рассчитанный на основной раствор расход реагентов будем увеличивать на количество возвратов, т.е. на 12,0 %.

Плотность основного раствора и раствора «кремневых отвалов» одинакова:

ᵖ = · (155 – 104) + 1,12 = · 51 +1,12 = 1,172 кг/

Плотность раствора вторичного шеелита равна:

ᵖ = · (38 – 15) + 1,014 = · 23 +1,014 = 1,041 кг/ .

Таблица 1. Концентрации примесей и их массы в 800 дм³ раствора

№

пп

Компонент

спека

Содержание в спеке,

Концентрация соединения в растворе, г/дм³

Концентрация и масса примеси в 800 дм³ раствора

г/дм³

кг

Na₂WO₄ Na₂MoO₄ Na₃PO₄ Na₃AsO₄ Na₂SO₄ Na₂CO₃ Na₂O Na₂SiO₃ NaCl

25,21 0,03 0,10 0,06 1,15 3,00 0,11 0,54 0,11

196,436 0,234 0,779 0,468 8,961 23,376 0,857 4,208 0,857

WO₃=155 Mo=0,109 P= 0,147 As=0,169 8,961 23,376 NaOH=1,106 SiO₂=2,071 0,857

0,087 0,118 0,135 7,169 18,701 0,885 1,657 0,686

Примечание к таблице. Пересчет осуществляется следующим образом. Через концентрацию WO₃ в растворе рассчитаем концентрацию Na₂WO₄:

= · = · 155 = 196,436 г/

Дальнейший пересчет ведем через концентрацию вольфрамата натрия и процентное содержание в спеке вольфрамата натрия и соединения примеси. Например, концентрация молибдата натрия в растворе:

= · 196,436 = 0,234 г/

Аналогично находим концентрации других компонентов в растворе.

= 196,436 = 0,779 г/

= 196,436 = 0,468 г/

= 196,436 = 8,961 г/

= 196,436 = 23,376 г/

= 196,436 = 0,857 г/

= 196,436 = 4,208 г/

= 196,436 = 0,857 г/

Следует иметь в виду, что при выщелачивании спека фосфат и арсенат натрия переходят в кислые соли: Na₂HPO₄ и Na₂HAsO₄.

1.2.1 Очистка раствора от кремнекислоты

Для очистки от кремнекислоты нагретый до кипения раствор нейтрализуют соляной кислотой до остаточной концентрации щелочи 2 г/дм³. Остаток нейтрализуют хлористым аммонием, взятым в двухкратном количестве.

Согласно таблице 1 содержание щелочи NaOH составляет 1,106, что меньше 2 г/дм³, следовательно нейтрализация NaOH с кислотой не проводится, поэтому HCL расходуется на нейтрализацию соды.

На нейтрализацию соды (18,7 кг из таблицы 1) потребуется соляной кислоты по реакции:

+ 2HCL = 2NaCl + O +

HCL = · 18,7 = 12,86 кг.

Всего необходимо HCl:

HCl = 12,86 кг.

Технической соляной кислоты с содержанием HCl 31,5 % (плотность 1,157 кг/дм³) необходимо:

= 40,83 кг или = 35,29 .

С учетом оборотов необходимо кислоты:

40,83 1,12 = 45,73 кг или 35,29 1,12 = 39,52 дм³.

Требуется хлористого аммония по реакции:

NaOH + CL = NaCl + OH

CL = · = 1,18 кг.

Практически берется удвоенное количество, т.е. 1,18 2 = 2,36 кг, а с учетом оборотов:

NH₄Cl = 2,36 1,12 =2,64 кг или 2,64/1,53 = 1,73 дм³,

где 1,53 – плотность твердого хлористого аммония, кг/дм³. Примем, что хлористый аммоний подается в твердом виде.

Количество образующегося осадка кремнекислоты с учетом оборотов:

= 1,657 · 1,12 = 2,41 кг или = 1,15 .

где 2,1 – плотность , кг/дм³.

Отстоявшийся раствор после охлаждения сливают в реактор для очистки от мышьяка и фосфора.

1.2.2. Очистка раствора от мышьяка и фосфора

Очистку проводят добавлением расчетного количества раствора магнезиальной смеси и аммиачной воды.

Очистка протекает по реакциям:

+ + OH + O = PO4 · 6 O + 2NaCL,

+ + OH + O = AsO4 · 6 O + 2NaCL

Расход хлорида магния:

= 95,21 · = 0,53 кг.

С учетом 50%-ного избытка и оборотов:

= 0,534 · 1,5 · 1,12 = 0,90 кг.

Раствора магнезиальной смеси (19 % MgCl₂, кг/дм³) необходимо:

= 4,74 кг или = 4,23 .

Образуется с учетом оборотов:

MgN ·6 O = · 0,118 · 1,12 = 1,05 кг или = 0,48

MgN As · 6 O = · 0,135 · 1,12 = 0,58 кг или = 0,25

где 2,2 и 2,32 – плотности соответственно аммонийно-магниевых фосфата и арсената.

Требуется аммиака по двум реакциям:

= 17,04 · = 0,10 кг.

С учетом оборотов необходимо аммиака:

= 0,10 · 1,12 = 0,11 кг.

Раствора аммиака (25 % NH₃, ) необходимо:

= 0,44 кг или = 0,49 .

Отстоявшийся раствор сливают на нутч-фильтр, после чего перекачивают на следующую операцию. При очистке до 2 % WO₃ от поступившего с основным раствором переходит в осадок в виде кислоты:

= · 2,48 = 2,67 кг или = 0,49 ,

где 5,5 – плотность вольфрамовой кислоты, кг/дм³.

H₂WO₄ 2,67 кг или 0,49 дм³

H₂SiO₃ 2,41 кг 1,15 дм³

MgNH₄PO₄∙6H₂O 1,05 кг 0,48 дм³

MgNH₄AsO₄∙6H₂O 0,58 кг 0,25 дм³

Итого 6,71 кг 2,37 дм³

На отмывку осадка расходуется пятикратное количество воды:

O = 6,71 5 = 33,55 кг.

При влажности 40 % осадок после промывки удерживает воды (влаги):

O = · 40 = 4,47 кг.

Безвозвратные потери на операции 0,1 % WO₃, т.е.:

124 0,1/100 = 0,124 кг.

Составляем материальный баланс операции (таблица 2). Ввиду малости осадка в пульпе отнесем безвозвратные потери на счет очищенного раствора.

Масса и объем потерь:

арсената, кг / дм³.

= · 0,124 = 1,15 кг,

= · 0,124 = 1,01 .

1.2.3. Очистка раствора от молибдена

Содержание молибдена в растворе от вольфрамового ангидрида составляет:

· 100 = 0,07 %,

что меньше 0,1 %. Следовательно, необходимость в очистке от молибдена отсутствует.

Таблица 2. Материальный баланс очистки раствора от кремнекислоты, фосфора и мышьяка
№	Поступает	Масса, кг	Объём, дм^3	Масса WO3, кг	№	Выходит	Масса, кг	Объём, дм^3	Масса WO3, кг

Очистка
	Основной раствор (ρ= 1,172 кг/дм^3)	937,60				Пульпа	1242,7	1081,1	138,88

	Раствор кремнемышьяковых отвалов (ρ=1,088 кг/дм^3)	34,82		2,48

	Раствор «кремневых» отвалов (ρ= 1,172 кг/дм^3)	46,88		6,2

	Раствор вторичного шеелита (ρ= 1,041кг/дм^3)	169,85	163,16	6,2

	Соляная кислота	45,73	39,52	-

	Аммоний хлористый	2,64	1,73	-

	Магнезиальная смесь	4,74	4,24	-

	Аммиак (25%-ный)	0,44	0,49	-

	Итого	1242,7	1081,1	138,88		Итого	1242,7	1081,1	138,88

Фильтрация и промывка
	Пульпа	1242,7	1081,1	138,88		Очищенный раствор	1263,92	1106,8	136,28

	Вода на промывку	33,55	33,55	-		Кремнемышьяковые отвалы, в том числе:	11,18	6,84	2,48

						твёрдое	6,71	2,37	2,48

						вода(влага)	4,47	4,47	-

						Потери механические	1,15	1,01	0,124

	Итого	1276,25	1114,65	138,88		Итого	1276,25	1114,65	138,88

Заключение

Согласно заданию на курсовую работу требывалось выполнить расчет очистки раствора вольфрамата натрия от примесей.

По заданному составу спека заданным объёмом и концентрацией основного раствора рассчитали концентрацию примесей и их массы в 800 объёме раствора.

На очистку кроме основного поступают оборотные растворы, рассчитали их массы, объёмы и плотности:

Раствор от переработки кремнемышьяковых отвалов составил 2,48 кг и 32 , а плотность 1,088 кг / .

Раствор от переработки остатка от аммиачного растворения технической вольфрамовой кислоты («кремневые отвалы») составил 6,2 кг и 40 , а плотность 1,172 кг / .

Раствор от переработки вторичного шеелита. С ним поступает ~5 % WO₃ от поступившего с основным раствором, т.е. 77,5 кг, объём которого равняется 163,16 , а плотность 1,041 кг / .

Найдём расход 31,5 % HCL, с учетом оборотов необходимо кислоты:

45,73 кг или 39,52 дм³

Рассчитали сколько требуется хлористого аммония и его количество составило 1,18 кг. Практически берется удвоенное количество, т.е. 2,36 кг, а с учетом оборотов: 2,64 кг или 1,73 дм³.

Количество образующегося осадка кремнекислоты с учетом оборотов составило: 2,41 кг или 1,15 .

Требуется хлорида магния: 0,53 кг, а с учётом 50-%ного избытка и оборотов 0,90 кг, раствора магнезиальной смеси (19 % MgCl₂) потребывалось: 4,74 кг или 4,23

Образуется с учетом оборотов:

MgN ·6 O = 1,05 кг или = 0,48

MgN As · 6 O = 0,58 кг или = 0,25

Количество аммиака, которое требуется равняется 0,10 кг

С учетом оборотов необходимо аммиака 0,11 кг, раствора аммиака (25 % ) необходимо: 0,44 кг или 0,49

При очистке до 2 % WO₃ переходит в осадок в виде кислоты равной 2,67 кг или 0,49

Нашли пятикратное количество воды на отмывку, которое равно 33,55 кг, а при влажности 40 % осадок после промывки удерживает воды 4,47 кг

Рассчитали безвозвратные потери на операции 0,1 % WO₃, т.е.:

124 0,1/100 = 0,124 кг.

Масса потерь составила 1,15 кг или 1,01 .

Составили таблицу материального баланса, в которой указывается, что масса очищенного раствора составила 1263,92 кг, объём 1106,8 , а масса = 136,28 кг.

Список литературы

1. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. – М.: Металлургия, 1991. – 432 с.

2. Зеликман А.Н., Меерсон Г.А. Металлургия редких металлов. – М.: Металлургия, 1973. – 608 с.

3. Еремин Н.И., НаумчикА.Н., Казаков В.Г. Процессы и аппараты глиноземного производства. М.: Металлургия, 1980. 360 с.

4. Романов А.С. Расчеты по металлургии редких металлов. Методическое пособие для курсового и дипломного проектирования. Орджоникидзе, 1970. 122 с.

5. Технологические расчеты по металлургии редких металлов[Электронный ресурс]: Учебно-методическое пособие для практических занятий по дисциплине «Металлургия вольфрама и молибдена». Для студентов, обучающихся по направлению подготовки 22.03.02 – «Металлургия», направленность «Металлургия цветных металлов». Квалификация выпускника бакалавр. Форма обучения очная и заочная / Сост.: В.М. Алкацева; Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет). – Электрон. текст. дан. (843 Кб). – Владикавказ: Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), 2019. Режим доступа: http://www.skgmi-gtu.ru/ru-ru/lib/resources/e-catalogues/ctl/DetailPublicationView/mid/3869?catalogID=4&publicationID=5d888744bc1f559ad4642ab5

⇐ Предыдущая 1 23