Головна
Банківська справа  |  БЖД  |  Біографії  |  Біологія  |  Біохімія  |  Ботаніка та с/г  |  Будівництво  |  Військова кафедра  |  Географія  |  Геологія  |  Екологія  |  Економіка  |  Етика  |  Журналістика  |  Історія техніки  |  Історія  |  Комунікації  |  Кулінарія  |  Культурологія  |  Література  |  Маркетинг  |  Математика  |  Медицина  |  Менеджмент  |  Мистецтво  |  Моделювання  |  Музика  |  Наука і техніка  |  Педагогіка  |  Підприємництво  |  Політекономія  |  Промисловість  |  Психологія, педагогіка  |  Психологія  |  Радіоелектроніка  |  Реклама  |  Релігія  |  Різне  |  Сексологія  |  Соціологія  |  Спорт  |  Технологія  |  Транспорт  |  Фізика  |  Філософія  |  Фінанси  |  Фінансові науки  |  Хімія

Виробництво вольфрамового ангідриду розкриттям вольфрамового концентрату автоклавно-содовим вилуговуванням - Промисловість, виробництво

Курсова робота

Виробництво вольфрамового ангідриду розкриттям вольфрамового концентрату автоклавно-содовим вилуговуванням

Введення

1. автоклавного-содовий спосіб розкладання вольфрамових концентратів

1.1 Фізико-хімічні основи автоклавно-содового розкладання

1.2 Кінетика процесу автоклавного вилуговування

2. Практика автоклавно-содового процесу

3. Шляхи вдосконалення автоклавно-содового способу вилуговування

3.1 Регенерація або виведення надлишкової соди з автоклавних щелоков

3.2 Підвищення температури

3.3 Механічне активування

4. Отримання вольфрамового ангедріда

4.1 Переробка розчинів вольфрамату натрію

4.2 Очищення розчинів Na2WO4от домішок

4.2.1 Очищення від кремнію

4.2.2 Очищення від фторид-іонів

4.2.3 Очищення від молібдену

4.2.4 Очищення від Р і Аs

4.3 Отримання вольфрамової кислоти з розчинів вольфрамату натрію

4.4 Очищення технічної вольфрамової кислоти

4.5 Отримання WO3

5. Розрахунок спеціальної частини курсової роботи.

5.1 Завдання

5.2 Рішення

Висновок

Список літератури

Введення

Елемент вольфрам відкритий шведським хіміком Шеєле в 1781 рр. Вольфрам був відкритий при розкладанні кислотою мінералу "тунгстен" (важкий камінь), згодом названого шеелитом. У 1783 р було встановлено, що новий елемент входить до складу іншого мінералу - вольфраміту, і в цьому ж році вперше був отриманий порошок вольфраму відновленням триоксида вольфраму вуглецем. Вольфрам відноситься до тугоплавким металам. За зовнішнім виглядом схожий на сталь. Важкий щільність складає 19.3г. Тпл. = 3400 ° С, Ткип. = 5900 ° С.

Знайдено близько 15 мінералів вольфраму. Найбільш поширені - це вольфраміт і шеєліт.

Вольфраміт - (Fe, Mn) WO4, є изоморфную суміш вольфрамату заліза - FeWO4і вольфрамату марганцю - MnWO4. Якщо MnWO4 <20%, то мінерал називається ферберітом, коли MnWO4> 80% - гюбнерітом. Суміші, що лежать за складом між цими межами, називаються вольфрамітом. Вольфраміт - мінерал чорно-коричневого кольору, щільність 7,1?7,9 г / см3, слабомагнітен.

Шеєліт - CaWO4. Колір - білий, жовтий, сірий або бурий; НЕ магнітів, щільність 5,9?6,1 г / см3, часто містить домішки повелліта - CaMoO4.

До інших мінералів, які не мають промислового значення, належать:

По мінералогічному складу розрізняють два типи родовищ - вольфрамітових і шєєлітовиє. Основні родовища вольфрамових руд розташовані вздовж узбережжя Тихого океану, причому Азіатські родовища багатшими Американських.

У Росії з'ясовані і ведеться розробка родовищ в Забайкаллі, Амурської області, Західному Алтаї, Кавказі. Різні родовища мають різний склад.

Склад вольфраміту (Fe, Mn) WO4: 70?75% WO3, 7?14% FeO, ~ 14% MnO, 0,5?1,2% CaO, до 2,5% SiO2, 0,5% SnO2.

Склад шеелита CaWO4: 71,6?79,6% WO3, 19?20% CaO, до 7,6% MoO3, до 0,4% MgO та ін.

Способи збагачення: гравітація ступінь вилучення металу в концентрат вольфрамових руд 65-85%

Нa повітрі вольфрам стійкий. Помітне окислення металу настає при 400-500 С, при більш високих температурах відбувається швидке окислення. При 600-700 С пари води швидко окислюють метал.

З азотом вольфрам - вище 20000С з утворенням нітридів, які за відсутності нітрірующего агента розкладаються при нагріванні до 700-8000С.

Твердий вуглець і углеродсодержащие гази при 1000-1200 ° С взаємодіють з вольфрамом з утворенням карбідів (WC, W2C,). Невеликі домішки карбідів в металі викликають їх крихкість і сильно знижують електропровідність. Фтор взаємодіє з вольфрамом при звичайній температурі. Хлор інтенсивно реагує при 800-10000С з утворенням летючих WC16 (температура кипіння 337 ° С відповідно). Пари йоду з вольфрамом і не реагують.

Пари сірки і селену, а також H2S і H2Se при температурі вище 400 ° С взаємодіють з металами, утворюючи діхалькогеніди WS2, WSe2.

Вольфрам на холоду практично стійкий проти дії соляної, сірчаної, азотної до плавиковою кислот будь-якої концентрації, а також царської горілки. При нагріванні до 80-1000С відбувається повільна корозія в перерахованих кислотах, крім плавикової. Метал швидко розчиняється в суміші азотної і плавикової кислот.

Вольфрам знаходить широке застосування в сучасній техніці у вигляді чистого металу і в сплавах, з яких найважливіші - леговані сталі, тверді сплави на основі карбіду вольфраму, зносостійкі, корозійно-стійкі та жароміцні сплави. До 50% видобутого вольфраму і використовують у чорній металургії для виробництва легованих сталей і чавунів. Вольфрамові стали застосовують головним чином як інструментальні. З них найважливіші - швидкорізальні сталі, до складу яких вводять,%: W 8-20; Сг 2-7; V 0-2,5; Зі 1-5; З 0,5-1,0. Крім швидкорізальних застосовують і інші інструментальні вольфрамові і хромовольфрамовие сталі (з вмістом 1-6% W, 0,4-2% Сг). Крім того, вольфрам входить до складу магнітних сталей.

Металеві вольфрам. Вольфрам у вигляді прутків, дроту, листа і різних кованих деталей застосовують у виробництві електроламп, радіоелектроніці та рентгенотехніці. Вольфрам - кращий матеріал для виготовлення ниток і спіралей в лампах розжарювання. Висока робоча температура (2200-2500 ° С) забезпечує високу світловіддачу, а мала швидкість випаровування - тривалий термін служби ниток. З вольфрамового дроту виготовляють катоди прямого напруження і сітки електронних генераторних ламп, катоди високовольтних випрямлячів, підігрівачі катодів непрямого напруження електронних приладів [1].

1. автоклавного-содовий спосіб розкладання вольфрамових концентратів 1.1 Фізико-хімічні основи автоклавно-содового розкладання

Автоклавно-содовий спосіб був запропонований в СРСР в 1932 р В.С. Сирокомскім н в подальшому детально розроблений І.М. Масленіцкім і співробітниками інституту "Механобр" стосовно до переробки шеелитових концентратів і промпродуктов [1]. В даний час спосіб широко використовують на вітчизняних заводах, а також в інших країнах (США, Японії, Великобританії, ФРН, Австрії).

Переваги автоклавно-содового розкладання вольфрамового сировини перед способом спікання полягають у виключенні пічного процесу, що передує вилуговування, і кілька меншому вмісті домішок (особливо фосфору і миш'яку) в вольфраматних розчинах. Крім того, спосіб застосовується до розтину не тільки стандартних концентратів, а й низькосортних промпродуктов і хвостів збагачення, що містять 4-5% WO3.

Процес розкладання шеелита розчинами соди заснований на обмінній реакції:

CaWO4 (тв) + Na2СО3 (розчин) > Na2WO4 (розчин) + СаСО3 (тв). (1)

З достатньою швидкістю і повнотою реакція протікає при великій витраті соди (250-300% від СНК) і температурах 200-225 ° С, що вимагає здійснення процесу в автоклавах. Високий витрата соди обумовлений відносно малими значеннями концентраційної константи рівноваги реакції розкладання Kс, яка зростає з підвищенням температури і залежить від содового еквівалента (відношення кількості молей соди до 1 молю CaW04), значно знижуючи в міру його збільшення (табл. 1). Таким чином, необхідність проведення процесу при 200-225 ° С (в автоклаві) визначається і термодинамічними показниками (більш високі значення константи рівноваги), і збільшенням швидкості взаємодії при підвищених температурах. Для повного вилучення вольфраму з шеелита в розчин при 200 ° С мінімальний содовий еквівалент повинен бути рівний 2,5, а при 225 ° С 2,0. Для реальних концентратів, що містять домішки інших мінералів, ця величина вище і залежить від вмісту в них W03 [2] .1.2 Кінетика процесу автоклавного вилуговування

Кінетика гетерогенної реакції розглянутого типу складається з ряду послідовних стадій: перенесення реагенту з обсягу розчину до поверхні твердої фази через прикордонний шар рідини; дифузії реагенту через шар твердого продукту реакції (шар СаСОз на частинках шеелита); хімічної реакції на поверхні шеелита; перенесення продукту реакції (Na2WO4) в об'єм розчину. Дослідження кінетики взаємодії шеелита (у формі пластинок з відомою поверхнею) з розчинами соди в інтервалі 150-200 ° С показали, що плівки СаСОз пористі і аж до товщини 110 мкм не впливають на швидкість процесу. Пористість плівки пояснюється тим, що молярний об'єм СаСОз менше молярного об'єму CaW04 (відношення молярних об'ємів одно 0,75). При інтенсивному перемішуванні взаємодія протікає в кінетичній області, енергія активації процесу E = 75-92, кДж / моль. Слід враховувати, що при недостатній інтенсивності перемішування (що має місце в горизонтальних обертових автоклавах) реалізується проміжний режим: швидкість процесу визначається і швидкістю підведення реагенту до поверхні, і швидкістю хімічної взаємодії.

Таблиця 1. Залежність Кс і ступеня вилучення вольфраму Е від температури і содового еквівалента Q

 t?c Q E, частки одиниць

 Кс t?c Q E, частки одиниць Kc

 90 1 0,316 0,46 225 0,75 0,495 1,56

 175 1 0.547 1.21 225 1 0.608 1.56

 200 1 0.586 1.45 225 1.5 0.899 1.49

 200 1 0.829 1.19 225 2.0 0.995 0.99

 200 1 0.979 0.96 225 1.0 0.634 1.85

 200 1 0.994 0.67 225 1.5 0.923 1.61

Приймаючи, що реакція першого порядку по реагенту, і враховуючи її оборотність, питому швидкість процесу в кінетичної області можна представити як:

I = K ([Na2CO3] - [Na2WO4] / Kc), (1.1)

де К-константа швидкості реакції; К.с-константа рівноваги; [Na2CO3і [Na2WO4] - концентрації соди і вольфрамату натрію в об'ємі розчину. [1]

Рис. 1 Залежність питомої швидкості реакції розкладання шеелита від молярного відношення концентрації Na2WO4 / Na2CO3в розчині при 175 ° С.

Як видно з рис.1, питома швидкість реакції зменшується приблизно обернено пропорційно зростанню відносини молярних концентрацій [Na2WO4]: [Na2СО3] в розчині, що відповідає рівнянню c змінної I.

Це обумовлює необхідність застосування значного "кінетичного" надлишку соди. З метою зниження витрати соди проводять двустадийному протитечійне вилуговування: хвости після першого вилуговування, що містять 15-20% WOз від початкової кількості, витравлюють, використовуючи великий надлишок соди. Одержуваний розчин, який є оборотним, надходить на першу стадію процесу. Однак витрата соди і в цьому випадку не нижче 250% від СНК.

Шєєлітовиє концентрати легше розкладаються розчинами соди в порівнянні з вольфрамітових. Додавання до автоклавної пульпу NaOH або СаО (що призводить до каустифікації соди) дозволяє знизити витрату соди.

Вміст домішок в щелоках автоклавно-содового процесу визначається взаємодією супутніх мінералів з розчинами соди при 200-225 ° С. У розчинах можуть бути присутніми домішки сполук Si, P, As, F, Mo, A1. Для окислення домішки молібденіту (з метою вилучення молібдену в вольфраматних розчин), а також видалення домішки миш'яку застосовують попередній випал вольфрамових концентратів при 650-700 ° С. Видалення флотореагентів в процесі випалу покращує показники автоклавно-содового розкладання внаслідок виключення спінювання пульп. У таблиці 2 наведено супутні компоненти шєєлітовиє концентрату, їх форма знаходження в концентраті і характер взаємодії з розчинами соди при вилуговування.

Таблиця 2. Характер взаємодії супутніх мінералів шеелитових концентратів з розчинами соди при 200-225 ° С

 Елемент Мінерал Характер взаємодії мінералу з розчинами соди З'єднання, пере-ходить в розчин

 Фосфор

 Апатит

 Са 5 (Р0 4) зF Частково реагує по обмінній реакції з утворенням фосфату і фториду натрію

 Na 2 HPО 4;

 (NaF)

 Миш'як

 Арсенопірит

 FeAsS

 Скородить

 FeAs0 4

 Частково реагує з утворенням рас творимо тиосоли

 Реагує з утворенням арсенату нагрів

 Na 2 HAs0 4

 Na 2 HAs0 4

 Фтор

 Флюорит CaF 2

 Частково реагує

 За обмінній реакції NaF

 Кремній і алюміній Кварц, силікати, алюмосилікати

 Реагує з утворенням розчинних

 Силікатів і алюмінатів натрію

 Na 2 SiO 3,

 NaAl (OH) 4

 Молібден

 Молибденит

 MoS 2 Повелл

 СаМо0 4

 Не реагує при відсутності окислювача

 Реагує по обмінній реакції

-

 Na 2 Mo0 4

 Олово

 Каситерит SnO 2 Практично не реагує -

 Мідь

 Халькопирит

 CuFeS 2

 Частково реагує з утворенням нестійких комплексних аніонів Сu (СОз) 2

 Комплекс розкладається

 з виділенням

 Сu (ОН) 2

 Сурма

 Антимоніт

 Sb 2 S 3, Практично не реагує -

 Вісмут

 Вісмутіііт

 Bi 2 S 3 Те саме -

 Кальцій Кальцит СаСОз -

2. Практика автоклавно-содового процесу

Вилуговування проводять в автоклавах двох типів: вертикальних періодичної або безперервної дії з обігрівом і перемішуванням гострою парою і горизонтальних обертових періодичної дії з нагріванням пульпи гострою парою, і у вертикальних автоклавах з мішалками і глухим паром [3].

Автоклави виготовляють зі спеціальних нікелевих і звичайних вуглецевих сталей. На вітчизняних заводах 2-4 вертикальних автоклава ємністю 5 м3соедіняют в батарею, яка працює в безперервному режимі (рис. 2). Горизонтальні автоклави мають ємність 10 м3. Шєєлітовиє флотаційні концентрати зазвичай тонкодисперсні (~ 90% часток діаметром менше 0,07 мм) і безпосередньо надходять на приготування пульпи, тоді як вольфрамітових здебільшого до подрібнюють у кульових млинах, що працюють в замкнутому циклі з класифікатором. Приготовлена в змішувачі автоклавна пульпа, підігріта паром до 80-100 ° С, подається насосом в автоклави, в яких нагрівається до 220-225 ° С гострою парою (температура пара ~ 250 ° С, тиск 2,7 МПа), розбавлення пульпи внаслідок конденсації пара становить 30-40%. Концентрати та промпродукти обробляють при тж = 1: (3,5-4) і тривалості 4-5 год [2]. При безперервному режимі роботи тиск в автоклавах підтримується шляхом випуску пульпи через дросель (калібровану шайбу з твердого сплаву).

Пульпа з автоклавів надходить в самоіспарітель-апарат, що знаходиться під більш низьким абсолютним тиском, ніж автоклави (приблизно 0,15-0,25 МПа), в якому відбувається інтенсивне випаровування і внаслідок цього швидке охолодження пульпи. Утворений вторинний пар використовують для підігріву автоквлавной пульпи рис 2 [1].

Рис. 2 Схема автоклавної установки безперервної дії. 1-реактор підігріву, 2-насос, 3-автоклави, 4-дросель, 5-самоіспарітель, 6-збірка пульпи

З самоіспарітеля пульпа надходить в збірники і далі на фільтрацію на дискових вакуумних фільтрах або автоматичних фільтрпрессах.

При переробці деяких шеелитових концентратів (наприклад, Тирниаузскій) здійснення процесу у вертикальних автоклавах при безперервному режимі роботи важко внаслідок утворення міцних наростів на стінках труб для перетікання пульпи на першій стадії вилуговування [2]. У цьому випадку процес ведуть в періодичному режимі в горизонтальних обертових автоклавах.

При розкладанні шеелитових концентратів ступінь вилучення вольфраму в розчин досягає 98,6-99,5%, а вміст WO3в відвальних хвостах не перевищує 1% [4].

3. Шляхи вдосконалення автоклавно-содового способу вилуговування 3.1 Регенерація або виведення надлишкової соди з автоклавних щелоков

Основний недолік автоклавно-содового способу-велика витрата соди (260-400% від СНК). Висока концентрація надлишкової соди в розчинах (80- 130 г / л) тягне за собою підвищену витрату мінеральних кислот на нейтралізацію розчинів і, як наслідок, значну концентрацію солей в стічних водах. Приблизно 30-50% соди (залежно від вихідної її концентрації) можна виділити кристалізацією Na2CO3 * lOH2O, охолоджуючи шєєлітовиє лугу до 0 ° С. Оскільки сода виділяється з кристаллизационной водою, концентрація WO3в розчинах підвищується [4].

Інший шлях виведення надлишкової соди (який можна поєднувати з кристалізаційним) полягає у використанні електродіаліз з катионитового мембранами. У процесі електродіалізу іони натрію з вихідних вольфраматних щелоков, що знаходяться в анодних камерах, дифундують через катіонітові мембрани в катодні камери. На катоді відбувається розряд іонів водню (Н20 + е = 0,5; H2 + OH-), що призводить до утворення лугу. На аноді виділяється кисень переважно в результаті реакції Н2О - 2е = 0,5О2 + 2Н +.

Внаслідок зниження рН в аноліте спочатку утворюються бікарбонат-іони НСО3, а потім (при рН <8) виділяється CO3. He виключений також прямий розряд іонів НСОз на аноді з виділенням кисню і СОз: Крім того, при рН <; 8 утворюються полімерні вольфрамат-іони (W12O41і іншого складу).

Якщо виділяється вуглекислий газ пропускати через католіт, що містить NaOH, можна регенерувати соду [3].

Дослідження показали, що надходять в анодні камери лугу повинні бути попередньо нейтралізовані до рН == 8-9 з метою виділення основної кількості домішки кремнієвої кислоти (до змісту SiO20,3 г / л). Нейтралізацію можна проводити виведеним з діалізаторів анолітом, які мають рН = 7-7,5. Вихід по струму (у розрахунку на іони Na4-, що виводяться з розчину) знижується зі збільшенням концентрації NaOH. Тому катодні камери рекомендується живити розчинами соди, а образующуюся луг переводити в карбонат в скрубері, куди подається з анодних камер CO2.

За даними випробувань, на промислових щелоках вихід по струму в процесі діалізу становить 84-85% при витраті електроенергії на регенерацію 1 т соди 2800 кВт * год. Економічна ефективність електродіалізним способу регенерації соди очевидна. Різко скорочується не тільки витрата соди, а й соляної кислоти на нейтралізацію автоклавних щелоков, а також обсяг шкідливих скидів хлористих солей [2] .3.2 Підвищення температури

Залежно від інтенсивності перемішування взаємодія шеелита з розчинами соди протікає в кінетичному або проміжному (диффузионно-кінетичному) режимі. Природно, що один з можливих шляхів інтенсифікації розкладання концентратів-підвищення температури. У даному випадку зі збільшенням температури зростають не тільки швидкість процесу, а й константи рівноваги обмінних реакцій, що знижує мінімально необхідний надлишок соди. Дійсно, як показали дослідження, підвищення температури з 225 до 275-300 ° С призводить до різкого скорочення тривалості процесу і зниження витрати соди. Однак це вимагає використання автоклавів, розрахованих на тиск 7,0 7,5 МПа (70-75 ат), що пов'язано з істотними витратами і необхідністю забезпечити виробництво паром більш високих параметрів [3] .3.3 Механічне активування

Інший шлях інтенсифікації розкладання вольфрамових мінералів, вивчений в останні роки, полягає в попередньому їх механічному активировании з використанням енергонагруженних апаратів механічної дії типу відцентрових планетарних млинів, дезінтеграторів та ін. В таких апаратах поєднуються висока частота і сила ударів (Q = 20-100 м / с2і більше), що викликає в мінералах різні структурні порушення і внаслідок цього підвищення реакційної здатності [4].

Дослідженнями встановлено різке збільшення швидкості взаємодії активованих в відцентрової планетарної млині шеелитових і особливо вольфрамітових концентратів з розчинами соди в автоклавах, луги (для вольфраміту) і кислотами. Це дозволяє інтенсифікувати автоклавно-содове розкладання вольфрамових концентратів, скоротити витрати соди і в ряді випадків проводити процес в одну стадію. Останнє збільшує продуктивність автоклавів [4].

4. Отримання вольфрамового ангідриду 4.1 Переробка розчинів вольфрамату натрію

Розчини в, що містять 60-150 г / л WO3, з метою отримання триоксида вольфраму необхідної чистоти до теперішнього часу переробляють за традиційною схемою. Схема включає: очищення від домішок (Si, P, As, Fe, Mo); осадження штучного шеєліту, розкладання його кислотами з отриманням осаду технічної вольфрамової кислоти; розчинення вольфрамової кислоти в аміачної воді і виділення з розчинів паравольфрамат амонію методом випарки. Термічним розкладанням останнього отримують WO3.

Основний недолік цієї схеми її многостадийность, великі витрати реагентів, здійснення більшості операцій в періодичному режимі і тривалість деяких з них. У зв'язку з цим розроблені і вже застосовуються на деяких підприємствах схеми, в яких після очищення від домішок здійснюють конверсію розчину Na2W04в розчин (NH4) 2W04методом екстракції або іонного обміну. Це призводить до істотного скорочення схеми, оскільки виключаються операції, пов'язані з отриманням вольфрамової кислоти.

Нижче розглянуті основні переділи традиційної схеми і нові варіанти технології [2]. 4.2 Очищення розчинів Na2WO4от домішок 4.2.1 Очищення від кремнію

Розчини Na2WО4обично містять 1-3 г / л SiО2. Для забезпечення нормованого технічними умовами утримання домішки Si02в триоксидом вольфраму (не більше 0,05 або 0,1% залежно від призначення) необхідно знизити відношення SiO2: WОз в раствоере від 1-3 до приблизно 0,1-0,2% (т .е. приблизно до 0,1- 0,2 г / л). Найбільш поширений спосіб очищення від кремнію заснований на гидролитическом осадженні кремнієвої кислоти при нейтралізації розчинів до рН = 8-9:

Na2SiО3 + Н2О = H2SiO3 + 2NaOH. (2)

При кип'ятінні розчину кремнієва кислота коагулює і виділяється і формі об'ємистого осадка.4.2.2 Очищення від фторид-іонів

При високому вмісті флюориту у вихідному концентраті зміст фторид-іонів досягає 5 г / л. Розчини очищають від фторид-іонів осадженням фторидом магнію з нейтралізованого розчину, в який додають MgCl2. Очищення від фтору можна поєднувати з гідролітичним виділенням кремнієвої кислоти [1] .4.2.3 Очищення від молібдену

Розчини вольфрамату натрію необхідно очищати від молібдену в тому випадку, якщо його вміст перевищує 0,1% від вмісту WО3 (т.е. 0,1-0,2 г / л). При концентрації молібдену 5-10 г / л (наприклад, при переробці шеелітом-повеллітових Тирнов-Аузскіх концентратів) виділення молібдену набуває особливого значення, оскільки має на меті одержання молібденового хімічного концентрату.

Найпоширеніший спосіб полягає в осадженні з розчину малорастворимого трисульфіду молібдену MoS3

Відомо, що при додаванні в розчини вольфрамату або молібдату натрію сірчистого натрію утворюються сульфосолі Na2ЕS4ілі оксосульфосолі [4]:

Na2Е04 + 4NaHS = Na2ЕS4 + 4NaOH (3)

Константа рівноваги реакції (3) для Na2MoO4значітельно більше, ніж для Na2WO4г / л). Тому, якщо в розчин додано кількість Na2S, достатнє лише для взаємодії з Na2MoО4 (з невеликим надлишком), то переважно утворюється сульфосолей молібдену. При подальшому підкисленні розчину до рН = 2,5-3,0 сульфосолей руйнується з виділенням трисульфіду молібдену:

Na2MoS4 + 2HCI = MoS3 + 2NaCl + H2S. (4)

Оксосульфосолі розкладаються з виділенням оксосульфідов (наприклад, MoS; та ін.). Разом з трисульфід молібдену соосаджуються деяку кількість трисульфіду вольфраму. Розчиненням сульфидного осаду в розчині соди і повторним осадженням трисульфіду молібдену отримують молібденовий концентрат із вмістом WO3, не більше 2% при втраті вольфраму 0,3-0,5% від початкової кількості.

Після часткового окисного випалу осаду трисульфіду молібдену (при 450-500 ° С) отримують молібденовий хімічний концентрат із вмістом 50-52% молібдену. Недолік способу осадження молібдену у складі трисульфіду це виділення сіро водню [1] .4.2.4 Очищення від Р і Аs

Очищення ведуть при спіканні з Na3PO4. У Вольфрамат Р і Аs знаходяться у вигляді Na2HPO4і Na2AsO4. Додають MgCl2і Nh4OH:

Na2HPO4 + MgCl2 + Nh4OH = Mg (NH4) PO4 + NaCl + H2O (5)

Na2AsO4 + MgCl2 + Nh4OH = Mg (NH4) AsO4 + NaCl + H2O (6)

Mg (NH4) PO4 + H2O = MgH2PO4 + Nh4OH (7)

Mg (NH4) AsO4 + H2O = MgHAsO4 + Nh4OH (8)

Отримувані солі MgH2PO4і MgHAsO4растворімие. Щоб збільшити швидкість реакції потрібен надлишок аміаку. У розчин додають Nh4Сl щоб не допустити утворення гідроксиду магнію [2] .4.3 Отримання вольфрамової кислоти з розчинів вольфрамату натрію

Вольфрамову кислоту можна безпосередньо виділити з розчину вольфрамату натрію соляної або азотної кислотами.

Na2WО4 + 2HCl = H2WO4 + NaCl (9)

Однак цей спосіб застосовують рідко внаслідок труднощів відмивання опадів від іонів натрію, вміст яких в триоксид вольфраму лімітовано.

Здебільшого спочатку з розчину осаджують вольфрамат кальцію, який потім розкладають кислотами. Вольфрамат кальцію беруть в облогу, додаючи в нагрітий до 80-90 С розчин вольфрамату натрію розчин СаС12; при залишковій лужності розчину 0,3-0,7%. При цьому випадає білий дрібнокристалічний легко відстоювати осад, в маточне розчині залишаються іони натрію, що забезпечує низький їх вміст у вольфрамової кислоти. З розчину осідає 99-99,5% W, маткові розчини містять 0,05-0,07 г / л W03. Відмитий водою осад CaWO4в вигляді пасти або пульпи надходить на розкладання соляною кислотою при нагріванні до 90 ° С:

CaWO4 + 2HCI = H2WO4 + CaCl2. (10)

При розкладанні підтримують високу кінцеву кислотність пульпи (90-100 г / л НС1), що забезпечує відділення вольфрамової кислоти від домішок сполук фосфору, миш'яку і частково молібдену (молібденова кислота розчиняється в соляній кислоті). Опади вольфрамової кислоти вимагають ретельної відмивання від домішок (особливо від солей кальцію) [3] .4.4 Очищення технічної вольфрамової кислоти

Технічна вольфрамовая кислота отримана вище описаним способом містить 0,2 -0.3% домішок. Основна домішка кремній. В результаті прожарювання кислоти при Т = 500 - 600 отримують триоксид вольфраму, придатний для виробництва твердих сплавів на основі карбіду вольфраму. Для виробництва вольфраму необхідний триоксид більш високої чистоти.

Часто використовують Амиачная спосіб очищення вольфрамової кислоти. Вона легко розчиняється в амиачной воді, при цьому велика частина домішок осідає в осад, але розчин може містити домішка молібдену, солі лужних металів. З Амиачная розчину виділяють ПВА в результаті випарювання і охолодження. Що залишився вольфрам з розчину осаджують у вигляді CaWO4і H2WO4. Ці сполуки повертають вгору схеми, CaWO4отправляют на операцію розкладання осаду CaWO4, а H2WO4отправляют на стадію розчинення в аміаку технічної вольфрамової кислоти [2] .4.5 Отримання WO3

Триоксид вольфраму одержують термічним прокаливанием ПВА і вольфрамової кислоти:

(NH4) 10H2W12O42 * 4H2O = 12WO3 + 10NH3 + 10H2O (11)

H2WO4 = WO3 + H2O (12)

H2WO4 (при 500 ° С повністю втрачає воду), 5 (NH4) 2OY12WO3YnH2O (> 250 ° С розкладається без остачі)

Температура прожарювання ПВА Т = 500 - 850?С. Вольфрамову кислоту прокаливают при 750?850 ° С в барабанної обертової електропечі. Вона являє собою трубу з нержавіючої жароміцної сталі (довжиною ~ 2,5 м), яку поміщають в нагрівальну камеру (піч). Піч нахилена на 2?3 ° до горизонту. Нахил печі і обертання обумовлюють перемішування і переміщення матеріалу по гвинтовій лінії. Заповнення печі матеріалом становить 8?15%. Завантаження проводиться шнековим живильником. Труба обертається від електродвигуна. До вигрузочного отвору прикріплено барабанне сито з отворами 1,2?3 мм. Для отримання вольфраму важлива величина частинок WO3. Вона залежить від умов отримання кислоти і від температури прожарювання. Величина часток або зернистість будь-якого порошку побічно характеризується величиною насипної ваги (вага в грамах, одиниці об'єму вільно насипаного порошку) [4].

5. Розрахунок спеціальної частини курсової роботи 5.1 Завдання

На підприємстві отримують на добу 100 м3автоклавних щелоков. Розрахувати добовий витрата соляної кислоти (30% - ой) для неітролізаціі розчинів і кол-во виділяється сірководню при осадженні молібдену з розчину у вигляді трисульфіду (MoS3).

Склад автоклавних щелоков: г / л;

Na2WO3- 100; Mo - 5 (у вигляді Na2MoO4);

Na2CO3- 80; SiO2- 2 (у вигляді Na2SiO3) 5.2 Рішення

Розрахуємо кількість речовин знаходяться в 100 м3автоклавних щелоков, т.к 100 м3 = 100000 л то:

Na2WO4будет: 100 г / л * 100000 л = 10000 кг;

Na2CO3будет: 80 г / л * 100000 л = 8000 кг;

Na2SiO3: тому SiO2- 2 г / л

в перещёте на Na2SiO3будет:

Na2SiO3 = m (SiO2) * M (Na2SiO3) / M (SiO2) = 2 * 122/60 = 4,066 г / л,

Na2SiO3в 100 м3будет: 4,066 г / л * 100000 л = 406,66 кг;

Na2MoO4: тому Mo - 5 г / л

в перещёте на Na2MoO4будет:

Na2MoO4 = m (Mo) * M (Na2MoO4) / M (Mo) = 5 * 206/96 = 10,73 г / л,

Na2MoO4в 100 м3будет: 10,73 г / л * 100000 л = 1073кг.

Розрахуємо кількість утворився Na2MoS4по реакції:

x = (1073 * 270) / 206 = 1406,36 кг;

y = (1073 * 4 * 56) / 206 = 1166,757 кг;

z = (1073 * 4 * 40) / 206 = 833,4 кг.

Розрахуємо кількість HCI для неітролізаціі розчину і осадження MoS3і кол-во виділяється H2S:

x2 = (1406,36 * 2 * 36) / 270 = 375,03 кг;

y2 = (1406,36 * 34) / 270 = 177,097 кг;

x3 = (10000 * 2 * 36) / 293,85 = 2450,23 кг;

x4 = (8000 * 2 * 36) / 106 = 5433,96 кг;

x5 = (406,66 * 2 * 36) / 122 = 239,99 кг;

x6 = (833,4 * 36) / 40 = 750,06 кг.

Знайдемо загальна витрата соляної кислоти на неітролізацію:

m (HCI) = x2 + x3 + x4 + x5 + x6 = 239,99 + 5433,96 + 2450,23 + 375,03 + 750,06 = 9249,27 кг;

m (HCI - 30% -ої) = 9249,27 / 0,3 = 30830,9 кг.

Відповідь: На нейтралізацію 100 м3автоклавних щелоков буде потрібно 30830,9 кг соляної кислоти (30% - ой) і при цьому виділиться 177,097 кг сірководню.

Висновок

Автоклавное вилуговування є найбільш інтенсивним варіантом розтину різноманітного виду мінеральної сировини і напівпродуктів. Особливо для розтину шеелитових концентратів цей спосіб особливо ефективний і найбільш застосуємо у виробництві. Це досягається за рахунок використання підвищених температур (400-600 К), тисків реакційного газу (0,2-0,15МПа). Оскільки процес здійснюється в герметичній апаратурі, це і найбільш екологічно оптимальний варіант вилуговування, що забезпечує ефективне використання теплоносія і реакційного газу. Але використовувана для цього процесу апаратура дорога і складна в експлуатації. Так само до недоліків процесу слід віднести велика витрата Na2СО3, висока концентрація надлишкової Na2СО3влечет за собою підвищену витрату кислот на нейтралізацію розчинів і відповідно великі затрати на утилізацію розчинів. Можливий велика витрата пара, це вирішується за допомогою теплоізоляції, теплообмінника.

Список літератури

1) Зелікман О.М., Нікітіна Л.С. Вольфрам: Підручник для студентів вузів.- М .: Металлургиздат, 1978. - 272с.

2) Зелікман А.Н., Коршунов Б.Г. Металургія рідкісних металів: Підручник для вузів. - 2-е видання М .: Металургія, 1991.- 432с.

3) Зелікман А.Н. Металургія тугоплавких металів .: Підручник для студентів вузів. - М .: Металлургізд, 1986.- 395с.

4) Конецкий Ч.В. Структура і властивості тугоплавких металів: Підручник для студентів вузів. - М .: Металургія, 1974.- 206с.
Проектування спеціального верстатного пристрою для встановлення фланця
Курсова робота по дисципліні "Технологічна оснастка" ТЕМА: "Проектування спеціального верстатного пристрою для встановлення фланця" Вступ Інтенсивний розвиток виробництва у машинобудуванні нерозривно пов'язаний з технічним переоснащенням і модернізацією засобів

Проектування механічної дільниці для обробки деталі
Міністерство освіти і науки України Житомирський державний технологічний університет Кафедра ТМ і КТС Група МС-112 Курсовий проект з дисципліни «Механоскладальні дільниці та цехи» ТЕМА: «Проектування механічної дільниці для обробки деталі Корпус» Житомир Зміст 1. Завдання

Проектування верстатних пристосувань
Міністерство освіти і науки України Сумський державний університет Технологія машинобудування Обов'язкове домашнє завдання з дисципліни: «Проектування верстатних пристосувань» Виконав: куманці А.О. № заліковки 03010058 Студент гр. ТМ-31 Перевірив: Кушніров П.В. Суми 2007 Зміст Вступ 1.Обоснованіе

Проектування спеціального інструменту
Курсовий проект по РІ і ІОАП на тему: Проектування спеціального інструменту Зміст Завдання. 2 Зміст. 3 1 ПРОЕКТУВАННЯ фасонного тангенціальних різців .. 5 2 ПРОЕКТУВАННЯ ТА РОЗРАХУНОК черв'ячних фрез з прямокутними Шліци .. 9 3 ПРОЕКТУВАННЯ ТА РОЗРАХУНОК фасонного Протяжка ПРАЦЮЮЧОЇ по генераторному

Проектування редуктора
Зміст 1. Вибір електродвигуна. 3 1.1 Загальний коефіцієнт корисної дії. 3 1.2 Потужність електродвигуна (попередня) 3 1.3 Частота обертання. 4 1.4 Знайдемо передавальні числа ступенів. 4 2. Визначення потужності, частоти обертання і крутного моменту валів редуктора 5 2.1 Визначимо потужності.

Проектування і розробка моделі жіночої сукні
Міністерство освіти Російської Федерації Санкт-Петербурзький університет технології та дизайну Кафедра КіТШІ Допускається до захисту: Дата: _ Підпис: _ Курсова робота Дисципліна: Конструювання одягу Тема: Проектування і розробка моделі жіночої сукні Санкт-Петербург 2009 Введення Вдосконалення

Проектування та дослідження механізму хитного конвеєра
БЄЛГОРОДСЬКА ДЕРЖАВНА СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКА АКАДЕМІЯ Інженерний факультет Кафедра загальнотехнічних дисциплін Розрахунково-пояснювальна записка До курсового проекту з ТММ на тему: «Проектування та дослідження механізму хитного конвеєра» Завдання 16 Варіант Виконав студент: інженерного факультету

© 2014-2022  8ref.com - українські реферати