🔍 Поиск работ

КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА СВИНЕЦСОДЕРЖАЩИХ ПРОМПРОДУКТОВ ВАКУУМНОЙ ДИСТИЛЛЯЦИЕЙ

Работа №102096

Тип работы

Авторефераты (РГБ)

Предмет

металлургия

Объем работы24
Год сдачи2019
Стоимость2000 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
115
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Статьи, опубликованные в рецензируемых научных журналах и изданиях, определённых ВАК


Для переработки свинецсодержащих промпродуктов и
полиметаллических сплавов широко используют однотипные процессы с идентичным физико-химическим обеспечением (выщелачивание, электролиз, обжиг, плавка), которые обладают существенными недостатками: высокий удельный расход реагентов и энергоносителей; необходимость обезвреживания образующихся стоков и электролитного шлама; токсичность электролита; потребность в квалифицированном персонале, большие капиталовложения и удельные финансовые затраты; необходимость развитой схемы приборного контроля и дистанционного управления; невысокая удельная производительность технологического оборудования; большие потери металлов (свинец, золото, серебро) и низкое качество очистки при пирометаллургическом рафинировании.
Для цветной металлургии на современном этапе промышленного производства высокосортной продукции определены следующие
приоритетные направления: необходимость теоретического обоснования и выполнение лабораторного цикла исследований; разработка, промышленное опробование и внедрение новых высокопроизводительных, экологически безопасных и экономичных технологий с получением товарных моноэлементных продуктов. Одновременно решается задача сокращения промышленных полигонов и отвалов предприятий отрасли.
Анализ современных технологических переделов в производстве свинца, сурьмы и олова показал, что по сравнению с распространенными способами разделения и рафинирования основных металлов от элементов - примесей технологически приемлемым и экономически целесообразным является вакуумная дистилляция полиметаллических сплавов и сопутствующих промпродуктов свинцового производства, позволяющая получить товарные моноэлементные продукты требуемого качества.
Степень разработанности темы исследования
Комплексный состав промпродуктов свинцового производства (/п-РЬ-Ац серебристая пена - СП; ЗЬ-РЬ-Зп материалы), требующих переработки, затрудняет извлечение основного металла. Схемы рафинирования свинца сложны и многостадийны, так как для свинца нет специфических химических реакций и фазовых переходов «твердое-жидкое- пар», позволяющих отделить его от нежелательных примесей, а применяемые методы избирательного рафинирования являются не вполне селективными.
Анализ современного состояния переработки полиметаллических сплавов позволяет сделать вывод о том, что в первую очередь необходимо сосредоточиться на решении следующих научных проблем:
- разработке и исследованию процесса вакуумной дистилляции применительно к переработке, в частности, свинецсодержащих полиметаллических техногенных продуктов и отходов;
- выявлению и идентификации параметров состояния, прогнозу состава готовой продукции процесса вакуумной дистилляции (моноэлементных концентратов) в зависимости от состава исходного сырья.
Цель работы
Научное обоснование, исследование и разработка технологии селективного выделения и концентрирования металлов и элементов- примесей из состава свинецсодержащих промпродуктов с получением товарного свинца и товарных продуктов сопутствующих элементов с использованием вакуумной дистилляции.
Задачи исследования:
- обоснование научных положений комплексной переработки полиметаллических сплавов и РЬ-2п-Ад-8Ь-8п-содержащих композиций с получением индивидуальных металлов и товарных моно- и полиэлементных продуктов методом вакуумной дистилляции исходных материалов;
- выявление основных физико-химических свойств и характеристик систем и продуктов пирометаллургической переработки РЬ-8Ь-8п сырья и полупродуктов; установление закономерностей возгонки исследуемых элементов в зависимости от состава исходных материалов, температуры и продолжительности процесса, степени разряжения и используемого оборудования;
- изучение кинетики испарения элементов; определение констант скорости и энергий активации процесса, коэффициентов разделения и активации компонентов сплавов; выполнение термодинамических расчетов энергии смешения; энтальпии и энтропии смешения на основании полученных экспериментальных результатов возгонки исследуемых компонентов; построение равновесных фазовых диаграмм «жидкость-пар» для систем РЬ - I, где I - примесь.
- совершенствование рафинирования чернового свинца, сурьмы и олова вакуумной дистилляцией посредством разработки технологических мероприятий по оптимизации процессов разделения основных металлов и селективного, либо коллективного выделения элементов-примесей из исходного сырья на основе индивидуальных свойств и характеристик исследованных компонентов;
- создание технологических основ, обеспечивающих повышение прямого извлечения тугоплавких цветных и драгоценных металлов в металлическую фазу кубового остатка, сурьмы и цинка - в возгоны;
- математическое описание операции вакуумной дистилляции свинцового сырья и полиметаллических сплавов, её применение в процессе обучения технического персонала, а также при управлении и оптимизации усовершенствованной пирометаллургической технологии;
- технико-экономическая оценка разработанной технологии вакуумной дистилляции и вовлечения в действующее производство промпродуктов цветной металлургии, имеющих важное народно-хозяйственное значение.
Научная новизна и теоретическая значимость работы:
1. Для бинарных сплавов с трудно и легко возгоняемыми металлами
(Mei и Ме2, соответственно) Pb-Zn, Ag-Pb, Ag-Zn, Pb-Sb, Sn-Pb, Sn-Sb в интервале температур 823-1773 K рассчитаны давления насыщенного пара (р*, Па) Ме1/Ме2: (3,32.10-9-102,6) / (0,15-1,76.106). Высокие значения соотношений р*(Ме2) / р*(Ме1) = (1,09.1011-74,0) и коэффициентов
разделения 1одв(Ме2/МеД = 1,80-12,25 создают теоретические предпосылки для селективного выделения легко возгоняемых компонентов сплавов вакуумной дистилляцией, обогащающихся в газовой фазе (ДМе: > 1), а
трудно возгоняемых - в жидкой (вМе2 < 1).
2. На основе объемной модели молекулярного взаимодействия MIVM (Molecular interaction volume model) в интервалах температур 823-1773 К при содержании компонентов хМе = 0,01-0,99 в бинарных сплавах Pb-Zn, Ag-Pb, Ag-Zn, Pb-Sb, Ag-Sb, Sn-Sb рассчитаны коэффициенты активности (уМе) со значениями как меньше (3,77.10-4-0,999), так и больше единицы (1,002-1,47), что соответствует отрицательным и положительным отклонениям от идеальности.
3. Анализ построенных «Т-х» диаграмм исследованных бинарных сплавов показал, что содержание менее летучего компонента в газовой фазе (уМе1, мол. доля) при фиксированном давлении (Pg = 1,33-133 Па) возрастает при увеличении его содержания в сплаве (хМе1 = 0,99-0,9999 мол. доля) и росте температуры расплава (Tliq = 852-2134 К.): у(МеД = 1,5.10-8 -0,997.
4. Рассчитаны термодинамические параметры испарения компонентов тройных сплавов переменного состава при Т = 873-1673 К, например: Pb-Sb-Sn: -ÄGPb, кДж/моль = 13,8-29,0; -дбвъ = 2,6-29,0; -дбвп = 2,1-26,4.
5. Установлено, что процесс испарения металлов из тройного сплава, например Sb-Pb-Sn, при 823-1073 К соответствует реакции первого порядка, в частности, для xSb/pb/sn = 0,125/0,125/0,75 при Т = 973 К и Р = 13,3 Па lnvrSb = -7,2.10-7(S/V)t - 2,09; 1nwb = -2,56.10-7(S/V)t - 2,08; In^Sn = -1,44.10-9(S/V)t - 0,29. Значения кажущейся константы скорости первого порядка при возгонке металлов из расплава (£Ме, м.сек-1) возрастают для Sb, Pb, Sn в интервале 5,32.10-10-1,38.10-6.
6. Из анализа рассчитанных диаграмм тройных сплавов переменного состава, например Zn-Pb-Ag, следует, что содержание свинца и серебра в составе конденсата цинка (yZn > 0,9999 мол. доля) снижается с уменьшением исходного содержания этих металлов (хМе, мол. доля) в сплаве (xPb = 0,75-0,2; xAg = 0,09-0,03) и равновесной температуры (Tliq = 847-618 К) при падении давления (133-1,33 Па): yPb = 3,19.10-6-3,530-9, yAg = 1,03.10-11-0,340-16.
Практическая значимость работы:
1. Разработаны и апробированы в опытно-промышленном масштабе новые операции по комплексной экологически безопасной переработке полиметаллических сплавов и Pb-Zn-Ag-Sb-Sn-содержащих композиций, позволяющие:
- производить селективную возгонку исследованных компонентов с получением высокочистого свинца и индивидуальных моноэлементных товарных продуктов, пригодных для рекуперации в производстве металлов;
- в управляемом, экономически целесообразном режиме вакуумной дистилляции снизить антропогенную нагрузку на экосистемы Уральского промышленного региона.
2. Установлены регрессионные зависимости определяющих показателей (Yi) от величины параметров (Xj) вакуумной возгонки свинца и элементов-примесей из сложных по составу полиметаллических композиций для их использования при создании систем управления и автоматизации разработанной технологии по переработке свинецсодержащих промпродуктов.
3. Результаты опытно-промышленных испытаний по переработке поликомпонентного сырья использованы в качестве исходных данных при проектировании промышленной установки вакуумной дистилляции на ПСЦМ АО «Уралэлектромедь», с ожидаемым экономическим эффектом ~87 млн. руб/год при решении важной народно-хозяйственной задачи - переработка отходов производства и рост количества и ассортимента выпускаемой товарной продукции.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

1. Королев А. А. Фазовые равновесия в системе Pb-Ag при пирометаллургической возгонке / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Металлургия». - 2017. - № 2. - С. 22-33 (0,70 п.л./0,35 п.л.).
2. Королев А. А. Переработка серебристой пены вакуумной дистилляцией / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев, Е. С. Филатов // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. - 2017. - № 4. - С. 21-29 (0,52 п.л./ 0,26 п.л.) (Scopus, Chemical Abstracts).
3. Королев А. А. Фазовые равновесия для Pb-Zn-Аg сплава при вакуумной дистилляции / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Расплавы. - 2017. - № 5. - С. 435-450 (1,0 п.л./0,5 п.л.) (Scopus).
4. Королев А. А. Равновесные системы «газ-жидкость» для сплава Pb- Sb при вакуумной дистилляции / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. «Машиностроение, материаловедение». - 2017. - № 3. - С. 75-99 (1,45 п.л./0,72 п.л.).
5. Королев А. А. Равновесные системы газ-жидкость для сплава Sb-Ag при вакуумной дистилляции / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Обработка металлов (Технология. Оборудование. Инструменты). - 2017. - Т. 77. - № 4. - С. 68-83 (1,45 п.л./0,72 п.л.).
6. Королев А.А. Кинетика испарения металлов из Zn-Pb-Ag сплава при вакуумной перегонке / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Известия Волгоградского государственного технического университета . - 2017. - № 10 (205). - С. 146-152 (0,48 п.л./0,24 п.л.).
7. Королев А. А. Кинетика испарения металлов из Sb-Pb-Ag сплава при вакуумной перегонке / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Вестник Южно-Уральского государственного университете. Серия «Металлургия». - 2017. - Т. 17. - № 4. - С. 101-109 (0,52 п.л./0,26 п.л.).
8. Королев А. А. Фазовые равновесия в системе Pb-Zn при вакуумной дистилляции / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2017. - Т. 15. - № 4. - С. 19-30 (0,78 п.л./0,39 п.л.).
9. Королев А. А. Кинетика испарения металлов из Sb-Pb-Sn сплава при вакуумной перегонке / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. «Машиностроение, материаловедение». - 2017. - Т. 19. - № 4. - С. 61-74 (0,8 п.л./0,4 п.л.).
10. Королев А. А. Переработка сурьмянисто-оловянных концентратов вакуумной дистилляцией / А. А. Королев, Г. И. Мальцев, К. Л. Тимофеев, В. Г. Лобанов // Обработка металлов (Технология. Оборудование. Инструменты). - 2018. - Т. 20. - № 1. - С. 6-21 (1,04 п.л./0,52 п.л.).
11. Королев А. А. Фазовые равновесия для Pb-Sb-Sn сплава при вакуумной дистилляции / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Технические науки». - 2018. - № 1(57). - С. 128-141 (0,86 п.л./0,43 п.л.).
12. Королев А. А. Переработка Zn-Pb-Ag сплавов вакуумной дистилляцией / А. А. Королев, Г. И. Мальцев, К. Л. Тимофеев, В. Г. Лобанов, Е. С. Филатов, В. М. Ивенко // Расплавы. - 2018. - № 2(1). - С. 235-246 (0,74 п.л./0,37 п.л.).
13. Королев А. А. Фазовые равновесия для сплава Pb-Sb-Ag при вакуумной дистилляции / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Металлы. - 2018. - № 3. - С. 57-67 (0,7 п.л./0,35 п.л.) (Scopus).
14. Королев А. А. Равновесные фазовые диаграммы сплава Zn-Ag / А. А. Королев, Г. И. Мальцев, К. Л. Тимофеев, В. Г. Лобанов // Обработка металлов (Технология. Оборудование. Инструменты). - 2018. - Т. 20. - № 3. - С. 72-84 (0,86 п.л./0,43 п.л.).
15. Королев А. А. Переработка сплава Sb-Pb-Ag методом дистилляции / А. А. Королев, Г. И. Мальцев, К. Л. Тимофеев, В. Г. Лобанов // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. - 2018. - № 6. - С. 20-30 (0,68 п.л./0,34 п.л.) (Scopus, Chemical Abstracts).
Монография:
16. Королев Алексей. Вакуумная дистилляция полиметаллических сплавов / Алексей Королев, Геннадий Мальцев, Сергей Краюхин. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing Gmbx & Co. KG. ISBN: 978-620-2-06977-9. - 2017. - 241 с (17,32 п.л./8,66 п.л.).
Другие публикации:
17. Королев А. А. Прогнозирование состава продуктов при возгонке Pb-Zn-Ag сплава / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Материалы VII Уральского горнопромышленного форума «Инновационные технологии обогащения минерального и техногенного сырья» - Екатеринбург: УГГУ, 2017. - С. 104-111 (0,52 п.л./0,26 п.л.).
18. Королев А. А. Переработка свинецсодержащих сплавов возгонкой /
А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Труды III Международной научно-технической конференции «Пром-Инжиниринг». 2017 - Санкт-
Петербург: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра
Великого, 2017 - С. 1-5 (0,26 п.л./0,13 п.л.).
19. Королев А. А. Расчет фазовых равновесий «жидкость-газ» сплава РЬ-Ад при вакуумной дистилляции / А. А. Королев, С. А. Краюхин, Г. И. Мальцев // Труды Конгресса с международным участием и Конференции молодых ученых «Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований», V Форума «Уральский рынок лома, промышленных и коммунальных отходов». - Екатеринбург: УрО РАН, 2017. - С. 360-365 (0,42 п.л./0,21 п.л.).
20. Королев А. А. Переработка концентрата сурьмяно-оловянного вакуумной дистилляцией / А. А. Королев, К. Л. Тимофеев, Г. И. Мальцев // Сборник «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья». Материалы XXIII Международной научно-технической конференции, проводимой в рамках XVI Уральской горнопромышленной декады. - Екатеринбург: УГГУ, 2018. - С. 168-174 (0,52 п.л./0,26 п.л.).
21. Королев А. А. Разделение металлов в системе РЬ-Ад при пирометаллургической возгонке / А. А. Королев, Г. И. Мальцев, К. Л. Тимофеев // Металлургия цветных металлов. Материалы IV международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения С. И. Кузнецова, 30 ноября-01 декабря 2018 г. - Екатеринбург: УрФУ, 2018. - С. 114-118 (0,34 п.л./0,17 п.л.).

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.




©2026 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.