Помощь студентам в учебе
Выщелачивание сульфатного свинцового кека. Влияние температуры и концентрации кислоты
|
Реферат 2
ВВЕДЕНИЕ 5
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1. Описание и схема получения сульфатного свинцового кека в ПАО «ЧЦЗ» 7
1.1.1. Исходное сырье для получения вельц-окиси и свинцового кека 7
1.1.2. Производство вельц-окиси 7
1.1.3. Методы и типы технологий извлечения цинка и свинцового кека из
вельц-окислов 8
1.1.3.1. Технологические схемы выщелачивания вельц-окиси 9
1.1.3.2. Выщелачивание в ПАО «ЧЦЗ» 12
1.1.4. Технологическая схема и пути направления сульфатного свинцового
кека на дальнейшую переработку 14
1.2. Переработка свинецсодержащего вторичного сырья 16
1.2.1. Пирометаллургические методы переработки 16
1.2.2. Гидрометаллургические методы переработки 19
1.2.2.1. Солевое и кислотное выщелачивание 20
1.2.2.2. Щелочное и карбонатное выщелачивание 21
1.2.2.3. Выщелачивание в органических растворителях 23
1.3. Описание существующей технологии ПАО «ЧЦЗ» по переработке
сульфатного свинцового кека 25
1.3.1. Преимущества и недостатки технологии карбонизации 27
1.4. Технология производства свинца из карбонизированного кека
ПАО «ЧЦЗ» в ПСЦМ (филиал АО «Уралэлектромедь») 27
1.4.1. Плавка во вращающейся печи (короткобарабанной) 28
1.4.2. Рафинирование чернового свинца 29
1.4.2.1. Обезмеживание чернового свинца 30
1.4.2.2. Рафинирование свинца от мышьяка, сурьмы и олова 31
1.4.2.3. Обессеребрение свинца 31
1.4.2.4. Обезвисмучивание свинца 32
1.4.2.5. Качественное рафинирование свинца 33
1.5. Термодинамика растворов электролитов 33
1.5.1. Химический потенциал компонентов раствора 34
1.5.2. Термодинамические свойства реальных растворов 37
1.5.3. Коэффициенты активности электролитов и их определение 40
1.5.3.1. Активность электролитов 40
1.5.3.2. Методы определения коэффициентов активности 41
1.5.4. Расчет коэффициентов активности электролитов
1.5.4.1. Разбавленные растворы 42
1.5.5. Растворы с высокой концентрацией 46
1.5.5.1. Ассоциация ионов 46
1.5.6. Влияние гидратации ионов 47
1.5.7. Сопоставление коэффициентов активности электролитов различных
типов 48
2. Экспериментальная часть 51
2.1. Методика исследований 51
2.1.1. Порядок проведения эксперимента 51
2.1.2. Порядок обработки результатов 52
2.2. Изучение химического и фазового состава сульфатно-свинцового кека 5З
2.3. Изучение процесса выщелачивания 57
2.3.1. Влияние концентрации хлорида натрия 57
2.3.2. Влияние температуры выщелачивания свинца 62
2.4. Предварительный выбор оптимальных режимов выщелачивания 69
2.5. Предварительное описание технологической схемы 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
ПРИЛОЖЕНИЕ А - Предварительный материальный баланс
ВВЕДЕНИЕ 5
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 7
1.1. Описание и схема получения сульфатного свинцового кека в ПАО «ЧЦЗ» 7
1.1.1. Исходное сырье для получения вельц-окиси и свинцового кека 7
1.1.2. Производство вельц-окиси 7
1.1.3. Методы и типы технологий извлечения цинка и свинцового кека из
вельц-окислов 8
1.1.3.1. Технологические схемы выщелачивания вельц-окиси 9
1.1.3.2. Выщелачивание в ПАО «ЧЦЗ» 12
1.1.4. Технологическая схема и пути направления сульфатного свинцового
кека на дальнейшую переработку 14
1.2. Переработка свинецсодержащего вторичного сырья 16
1.2.1. Пирометаллургические методы переработки 16
1.2.2. Гидрометаллургические методы переработки 19
1.2.2.1. Солевое и кислотное выщелачивание 20
1.2.2.2. Щелочное и карбонатное выщелачивание 21
1.2.2.3. Выщелачивание в органических растворителях 23
1.3. Описание существующей технологии ПАО «ЧЦЗ» по переработке
сульфатного свинцового кека 25
1.3.1. Преимущества и недостатки технологии карбонизации 27
1.4. Технология производства свинца из карбонизированного кека
ПАО «ЧЦЗ» в ПСЦМ (филиал АО «Уралэлектромедь») 27
1.4.1. Плавка во вращающейся печи (короткобарабанной) 28
1.4.2. Рафинирование чернового свинца 29
1.4.2.1. Обезмеживание чернового свинца 30
1.4.2.2. Рафинирование свинца от мышьяка, сурьмы и олова 31
1.4.2.3. Обессеребрение свинца 31
1.4.2.4. Обезвисмучивание свинца 32
1.4.2.5. Качественное рафинирование свинца 33
1.5. Термодинамика растворов электролитов 33
1.5.1. Химический потенциал компонентов раствора 34
1.5.2. Термодинамические свойства реальных растворов 37
1.5.3. Коэффициенты активности электролитов и их определение 40
1.5.3.1. Активность электролитов 40
1.5.3.2. Методы определения коэффициентов активности 41
1.5.4. Расчет коэффициентов активности электролитов
1.5.4.1. Разбавленные растворы 42
1.5.5. Растворы с высокой концентрацией 46
1.5.5.1. Ассоциация ионов 46
1.5.6. Влияние гидратации ионов 47
1.5.7. Сопоставление коэффициентов активности электролитов различных
типов 48
2. Экспериментальная часть 51
2.1. Методика исследований 51
2.1.1. Порядок проведения эксперимента 51
2.1.2. Порядок обработки результатов 52
2.2. Изучение химического и фазового состава сульфатно-свинцового кека 5З
2.3. Изучение процесса выщелачивания 57
2.3.1. Влияние концентрации хлорида натрия 57
2.3.2. Влияние температуры выщелачивания свинца 62
2.4. Предварительный выбор оптимальных режимов выщелачивания 69
2.5. Предварительное описание технологической схемы 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 74
ПРИЛОЖЕНИЕ А - Предварительный материальный баланс
Мировое потребление свинца в настоящее время выросло с 3,4 млн т в 1965 году до 6,44 млн т в 2000 году по оценке Международной группы по изучению свинца и цинка (International Lead Zinc)
Study Group - ILZSG). При этом производство свинца из рудного сырья практически не росло (2,7 млн т в 1965 году и около 3 млн т в 2000 году). Цена свинца на Лондонской бирже металлов после пикового подъема до 840 долл./т в мае 1996 года (среднегодовая цена - 734 долл./т) снизилась до уровня 455 долл./т в 2000 году. Основными производителями и потребителями свинца являются США, Япония, Китай, Германия, Австралия, Великобритания, Канада, Мексика. Исходным сырьем для производства свинца служат руды и концентраты, в которых, кроме свинца и цинка, присутствуют также некоторые другие ценные металлы, такие, как золото, серебро, медь, олово, кадмий, мышьяк, сурьма, висмут и др. Все эти металлы обычно являются спутниками свинца и цинка в рудных полиметаллических месторождениях.
Задачей современной науки в свинцово-цинковой отрасли промышленности является изучение и разработка путей комплексного использования сырья с наибольшим экономическим эффектом.
Основными странами, производящими свинец в дальнем зарубежье, являются Китай, США (свыше 50 % от общего производства в этих странах), Германия, Великобритания, Япония, Франция, Австралия, Канада, Мексика, Италия, Бельгия, Испания, Южная Корея. Около 50 % свинца от общего выпуска в этих странах производится из вторичного сырья.
В странах СНГ основная доля свинца производится на заводах Республики Казахстан (АО «УК СЦК», АО «ЛПК», АО «ШСЗ»). В России производят свинец на заводе «Электроцинк» и ПО «Дальполиметалл», на Украине - на заводе «Укрцинк». Па свинцовых заводах АО «ЛПК» и «Укрцинк» перерабатывается вторичное свинцовое сырье, на остальных заводах шихта состоит в основном из рудного сырья. Кроме рудного сырья, в шихте свинцовых заводов АО «УК СЦК», АО «ШСЗ», «Электроцинк» содержатся полупродукты и отходы цинковых, медных и прочих производств, клинкер и шлак с отвалов, вторичное сырье и прочее.
Свинец в различных отраслях народного хозяйства применяется как в виде чистого металла, так и в виде сплавов его с другими металлами. Мягкий свинец весьма широкое применение получил в
электротехнической отрасли промышленности, в которой он потребляется, главным образом, при изготовлении аккумуляторов, электро-кабелей и плавких предохранителей. Кроме того, металлический свинец применяется в виде труб и листов, употребляемых в химической промышленности при изготовлении кислотостойкой аппаратуры и кислотопроводов, а также пробирном анализе. В виде сплавов с другими металлами свинец применяется во многих отраслях промышленности при изготовлении различных марок баббитов или их заменителей, припоев и прочее. Из сплавов свинца с сурьмой, оловом или заменителем последнего изготовляется типографский сплав (гарт). В виде специальных сплавов свинец идет для заполнения оболочек обычных пуль, а также для изготовления охотничьей дроби. Используя способность свинца сплавляться с другими металлами, можно получить сплав с низкими температурами плавления. Так, например, определенное соотношение компонентов висмута, олова, свинца и кадмия дает сплав с температурой плавления от 60 до 300°С.
Свинец обладает способностью не пропускать а, 0, у, рентгеновские лучи.
Свинец применяется как антидетонатор в этилированном бензине. Как химическое соединение с другими элементами, свинец применяется главным образом в виде красок. Так, например, основная углекислая соль свинца, одна или в смеси с оксидом цинка, известна как свинцовые белила - краска, применяемая при внутренней отделке помещений. Свинцовый сурик (Pb3O4) - краска для слесарных работ и покраски железных крыш. Глет (PbO) употребляется в пробирных лабораториях, в резиновом, стекольном и других производствах. Уксусно-кислый свинец (Pb(CH3COO)2) применяется в медицине (так называемая свинцовая примочка).
Значительное потребление свинца приходится на свинцово-кислотные аккумуляторы (на их изготовление в индустриально развитых странах расходуется от 55 до 85 % потребляемого свинца), в которых свинец применяется в виде глета и сульфата и сплавов с добавлением сурьмы, кальция или олова. Другими областями потребления являются производство пигментов и других соединений (10 %), проката (5 %), сплавов (4 %), боеприпасов (3 %), кабельных оболочек (3 %). Потребление свинца для присадок к бензину снизилось до1%.
Study Group - ILZSG). При этом производство свинца из рудного сырья практически не росло (2,7 млн т в 1965 году и около 3 млн т в 2000 году). Цена свинца на Лондонской бирже металлов после пикового подъема до 840 долл./т в мае 1996 года (среднегодовая цена - 734 долл./т) снизилась до уровня 455 долл./т в 2000 году. Основными производителями и потребителями свинца являются США, Япония, Китай, Германия, Австралия, Великобритания, Канада, Мексика. Исходным сырьем для производства свинца служат руды и концентраты, в которых, кроме свинца и цинка, присутствуют также некоторые другие ценные металлы, такие, как золото, серебро, медь, олово, кадмий, мышьяк, сурьма, висмут и др. Все эти металлы обычно являются спутниками свинца и цинка в рудных полиметаллических месторождениях.
Задачей современной науки в свинцово-цинковой отрасли промышленности является изучение и разработка путей комплексного использования сырья с наибольшим экономическим эффектом.
Основными странами, производящими свинец в дальнем зарубежье, являются Китай, США (свыше 50 % от общего производства в этих странах), Германия, Великобритания, Япония, Франция, Австралия, Канада, Мексика, Италия, Бельгия, Испания, Южная Корея. Около 50 % свинца от общего выпуска в этих странах производится из вторичного сырья.
В странах СНГ основная доля свинца производится на заводах Республики Казахстан (АО «УК СЦК», АО «ЛПК», АО «ШСЗ»). В России производят свинец на заводе «Электроцинк» и ПО «Дальполиметалл», на Украине - на заводе «Укрцинк». Па свинцовых заводах АО «ЛПК» и «Укрцинк» перерабатывается вторичное свинцовое сырье, на остальных заводах шихта состоит в основном из рудного сырья. Кроме рудного сырья, в шихте свинцовых заводов АО «УК СЦК», АО «ШСЗ», «Электроцинк» содержатся полупродукты и отходы цинковых, медных и прочих производств, клинкер и шлак с отвалов, вторичное сырье и прочее.
Свинец в различных отраслях народного хозяйства применяется как в виде чистого металла, так и в виде сплавов его с другими металлами. Мягкий свинец весьма широкое применение получил в
электротехнической отрасли промышленности, в которой он потребляется, главным образом, при изготовлении аккумуляторов, электро-кабелей и плавких предохранителей. Кроме того, металлический свинец применяется в виде труб и листов, употребляемых в химической промышленности при изготовлении кислотостойкой аппаратуры и кислотопроводов, а также пробирном анализе. В виде сплавов с другими металлами свинец применяется во многих отраслях промышленности при изготовлении различных марок баббитов или их заменителей, припоев и прочее. Из сплавов свинца с сурьмой, оловом или заменителем последнего изготовляется типографский сплав (гарт). В виде специальных сплавов свинец идет для заполнения оболочек обычных пуль, а также для изготовления охотничьей дроби. Используя способность свинца сплавляться с другими металлами, можно получить сплав с низкими температурами плавления. Так, например, определенное соотношение компонентов висмута, олова, свинца и кадмия дает сплав с температурой плавления от 60 до 300°С.
Свинец обладает способностью не пропускать а, 0, у, рентгеновские лучи.
Свинец применяется как антидетонатор в этилированном бензине. Как химическое соединение с другими элементами, свинец применяется главным образом в виде красок. Так, например, основная углекислая соль свинца, одна или в смеси с оксидом цинка, известна как свинцовые белила - краска, применяемая при внутренней отделке помещений. Свинцовый сурик (Pb3O4) - краска для слесарных работ и покраски железных крыш. Глет (PbO) употребляется в пробирных лабораториях, в резиновом, стекольном и других производствах. Уксусно-кислый свинец (Pb(CH3COO)2) применяется в медицине (так называемая свинцовая примочка).
Значительное потребление свинца приходится на свинцово-кислотные аккумуляторы (на их изготовление в индустриально развитых странах расходуется от 55 до 85 % потребляемого свинца), в которых свинец применяется в виде глета и сульфата и сплавов с добавлением сурьмы, кальция или олова. Другими областями потребления являются производство пигментов и других соединений (10 %), проката (5 %), сплавов (4 %), боеприпасов (3 %), кабельных оболочек (3 %). Потребление свинца для присадок к бензину снизилось до1%.
В работе выполнено комплексное изучение методов солевого выщелачивания сульфатно-свинцового кека при изменении технологических параметров: концентрации соли NaCl и температуры выщелачивания.
Были решены следующие задачи:
1) по результатам литературного обзора систематизированы и проанализированы существующие методы и технологии переработки сульфатно-свинцового продукта;
2) экспериментально определены химический и фазовый составы исходных материалов;
3) выполнены экспериментальные исследования влияния технологических параметров на результаты процесса выщелачивания;
4) выбраны оптимальные режимы процесса:
- соотношение твердое/жидкое - 50 г кека на 1 л раствора;
- концентрация хлорида натрия - 250 г/л;
- температура выщелачивания - 80-90 °С;
- длительность выщелачивания от 60 минут (возможно до 2 часов).
Результаты работы можно использовать для корректировки и модернизации технологии солевого выщелачивания сульфатно-свинцового кека.
Были решены следующие задачи:
1) по результатам литературного обзора систематизированы и проанализированы существующие методы и технологии переработки сульфатно-свинцового продукта;
2) экспериментально определены химический и фазовый составы исходных материалов;
3) выполнены экспериментальные исследования влияния технологических параметров на результаты процесса выщелачивания;
4) выбраны оптимальные режимы процесса:
- соотношение твердое/жидкое - 50 г кека на 1 л раствора;
- концентрация хлорида натрия - 250 г/л;
- температура выщелачивания - 80-90 °С;
- длительность выщелачивания от 60 минут (возможно до 2 часов).
Результаты работы можно использовать для корректировки и модернизации технологии солевого выщелачивания сульфатно-свинцового кека.
