трусики женские украина

На головну

 Вивчення та аналіз виробництва мідного купоросу - Хімія

Введення

Метою даного дипломного проекту є вивчення та аналіз виробництва мідного купоросу, заснованого на переробці відпрацьованого передавального електроліту цеху електролізу міді.

У ході роботи над дипломним проектом було зроблено аналіз роботи апарату розчинення (оксідізера) для розчинення гранульованої міді та отримання насичених розчинів сірчанокислої міді. В результаті використання великої кількості стисненого повітря і пари для розчинення міді в оксідізере, виникла необхідність внести зміни в технологічну схему, тобто провести заміну апарату розчинення на апарат колонного типу з метою зниження виходу міді в зашламленние гранули, зниження витрат енергоносіїв.

Протягом багатьох десятиліть цілями ВАТ «Уралелектромедь» є:

- Швидке отримання прибутку;

- Розширення частки підприємства на ринку;

- Підвищення якості та номенклатури продукції, що випускається;

- Розробка і впровадження ресурсо- та енергозберігаючих технологій

виробництва.

Зазначені напрями в результаті забезпечать економічну стійкість і конкурентоспроможність продукції ВАТ «Уралелектромедь» на російському і світовому рівні.

В даний час ВАТ «Уралелектромедь» є лідером на ринку збуту мідного купоросу.

Споживачами мідного купоросу є: фірма VISTHON TRADING CORPORATION LTD, Бему; фірма TRISTAR Marketing Associates Limited, Нідерланди, Китай, Молдова, місто Кишинів, Німеччина, Польща, Іспанія, Канада та інші.

Пропонований мідний купорос має великий попит на світовому ринку. Це продиктовано тим, що цей продукт є основною сировиною для отримання штучних волокон, органічних барвників, мінеральних фарб, використовується як добриво, як складова частина отрутохімікатів.

Розташування пропонованого виробництва в умовах ВАТ «Уралелектромедь» також дає ряд переваг:

По-перше виробництво мідного купоросу засноване на переробці відпрацьований-ного електроліту цеху електролізу міді та мідних гранул, тобто джерелами вихідної сировини є цехи, розташовані на території даного підприємства, що, в свою чергу, призводить до зниження витрат на транспортування, закуп сировини і т. д.

По-друге великий попит на мідний купорос пояснюється відсутністю товарів замінників, що робить пропонований продукт унікальним.

ВАТ «Уралелектромедь» дотримується наступної політики у відносинах з конкурентами: «Залучити споживача кращою якістю та помірною ціною» [1].

1. Огляд літературних джерел

Основною сировиною для отримання мідного купоросу служать сірчана кислота і мідь: мідний брухт або відходи металообробної промисловості - стружка, тирса і т. Д., А також відходи або напівпродукти металургії міді - білий матт і окис міді, ватержакетних пил, шлакові відходи, електролітні розчини медеелектролітних заводів, цементна мідь, яку видобувають із рудничних вод, з колчеданних недогарків та ін.

Важливим видом сировини для отримання солей міді є ватержакетних пил, що представляє собою тонкий порошок і містить 0,5 - 5% Cu у формі сульфіду та сульфату, 40 - 50% Fe, 3 - 6% Al2O3, 3 - 6% Zn, до 15 % S,

7 - 10% SiO2і ін. Перспективним видом сировини є шлакові відходи міделиварних заводів, що накопичуються протягом багатьох років у вигляді покидьків. Мідь у цих відходах міститься в окисної, сульфідної і силікатної формах, а також у формі металу і феритів. Зразковий склад шлакових відходів наступний:

2 - 7% Cu, 5 - 7% Fe2O3, 15 - 25% Al2O3, 45 - 50% SiO2, 1 - 5% CaO, 5 - 10% MgO, 1 - 3% S і 1 - 2% інших домішок.

Великим резервом сировини для виробництва солей міді є накопичуються маси огірків від випалу колчедану на сірчанокислотних заводах. У старих огірків від обпалення рядового колчедана міститься до 1,5% міді у вигляді CuSO4, CuSO3, CuO, Cu2S, CuS, CuFeS2. Необхідність вилучення сполук міді з огірків диктується умовами їх використання металургійної промисло - ністю як замінник залізної руди.

Зазначені види сировини в основному переробляють в мідний купорос, який, крім безпосереднього вживання, служить також вихідним матеріалом для отримання всіх інших солей міді.

Способи виробництва мідного купоросу розрізняють головним чином за видами застосовуваного сировини:

а) з мідного брухту і відходів міді (стружки, висікання, дроту, тирси і т. п.) з окисленням міді киснем повітря, електролізом або розчином хлорного міді;

б) з окису міді, одержуваної з білого Матта;

в) з окису міді і сірчистого газу;

г) з окислених мідних руд, що містять незначну кількість міді, переробка яких на металеву мідь плавкою в печах є неекономічною;

д) з колчеданних недогарків та інших відходів;

е) з отбросних електролітних розчинів медеелектролітних заводів.

За кордоном основними виробниками мідного купоросу є Франція та Італія, де в якості сировини використовують головним чином мідний брухт і окислені руди. На відміну від цього в США використовують в основному електролітні Щолоков, з яких виробляють більше половини всіх солей і препаратів міді.

1.1 Виробництво мідного купоросу з мідного брухту

У відсутність окислювачів, зокрема кисню повітря, в розведеної сірчаної кислоти мідь практично не розчиняється. Вона з достатньою швидкістю розчиняється в гарячій концентрованої сірчаної кислоти, але здійснювати цей процес не раціонально, тому що при цьому половина затрачиваемой кислоти відновлюється до SO2, окислюючи мідь в окис міді, яка і розчиняється в сірчаної кислоти, утворюючи мідний купорос. Схема цього процесу може бути виражена наступними рівняннями реакцій:

Cu + H2SO4 = CuO + H2O + SO2 (1)

CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O (2)

Cu + 2 H2SO4 = CuSO4 + 2 H2O + SO2 (3)

З метою економії сірчаної кислоти окислювання міді виробляють киснем повітря одночасно з процесом «натравкі», тобто розчинення в сірчаної кислоти. Мідний лом попередньо переплавляють для рафінування (очищення від домішок Fe, Zn, Al, Pb і ін.) І надання йому форми, зручної для розчинення - пустотілих гранул, що володіють великою поверхнею, що прискорює розчинення в кислоті в 5 - 10 разів.

1.1.1 Очищення і грануляція мідного брухту

Чиста мідь плавиться при 10840С, а в присутності домішок - при більш низькій температурі. Домішки летючих металів і оксидів - металевий цинк, триокиси миш'яку і сурми - видаляються при нагріванні міді до її розплавлення. При розплавлюванні мідь окислюється до закису міді, стійкої вище 11000. Закис міді накопичується на поверхні розплавленої міді в твердому (до 12000С) і в рідкому (вище 12350С) вигляді і частково розчиняється в міді, а потім вступає у взаємодію з домішками, наприклад:

Cu2O + Fe = FeO + 2 Cu (4)

У міру витрачання розчиненої закису міді нові її кількості переходять з поверхні в розчин, і мідь піддається подальшому окисленню.

Утворені оксиди заліза, магнію, кальцію та інших металів не розчинні в міді і переходять в шлак, спливаючий на поверхню металу. Внаслідок взаємодії закису міді з деякими оксидами (наприклад, з окисом заліза з утворенням фериту міді) частина її також переходить в шлак і вміст у ньому Cu2O досягає 30-40%.

Після окислення, ошлакования домішок металів і видалення шлаку температуру в печі трохи знижують з метою окислення присутньої в міді полусерністой міді:

Cu2S + 2 Cu2O- 6 Сu + SO2 (5)

Ця реакція протікає бурхливо, і виділяється двоокис сірки захоплює бризки міді з утворенням «мідного дощу» («кипіння» маси).

У виробництві мідного купоросу подальше очищення міді не потрібно, а присутність в ній кисню і двоокису сірки необхідно для отримання пористих і пузирістие гранул. Розчинність газів в розплавленої міді зростає з підвищенням температури. У твердій міді, нагрітої навіть до температури плавлення, розчинність газів незначна. Процес гранулювання з отриманням пузирістие і пористої міді заснований на швидкому виділенні газів при раптовому охолодженні і затвердінні розплавленої міді. Це здійснюється виливанням її тонким струменем в холодну воду.

Сірки, що міститься в міді, звичайно недостатньо для утворення повних гранул. Тому в період «кипіння» розплаву в нього додають деяку кількість полусерністой міді або комовой сірки (1 - 1,5%). Утворюється при цьому двоокис сірки розчиняється в міді, а при її грануляції виділяється і роздуває краплі міді в пустотілі кульки з тонкими стінками.

1.1.2 Розчинення міді в сірчаної кислоти (натравка)

При взаємодії гранул міді з розведеним розчином сірчаної кислоти, що містить також сульфат міді, в присутності повітря, кисень повітря розчиняється в кислоті, дифундує до поверхні міді та окисляє її до закису міді:

4 Cu + O2 = 2 Cu2O (6)

Закис міді розчиняється в сірчаної кислоти:

Cu2O + H2SO4 = Cu2SO4 + H2O (7)

Утворений сульфат закису міді легко окислюється в сульфат окису міді:

2 Cu2SO4 + 2 Cu2SO4 + O2 = 4 CuSO4 + 2 (8)

Загальна швидкість процесу лімітується найбільш повільної його стадією - окисленням міді до закису міді. Це пояснюється малою розчинністю кисню і повільної його дифузією до поверхні гранул міді. Процес значно прискорюється, коли в розчині вже присутня мідний купорос.

Підвищення температури, як і в інших випадках, прискорює хімічні реакції, але викликає зменшення розчинності кисню, що уповільнює окислення. Тому в натравочной башті підтримують температуру не вище 80-850С. При цьому на окислення міді використовується приблизно ? кисню, що надходить у вежу з повітрям, витрата якого складає близько 1000 нм3на 1 тонну мідного купоросу.

Розчинність кисню зменшується із зростанням концентрації CuSO4в розчині. Тому при підвищенні концентрації CuSO4скорость розчинення міді спочатку збільшується за рахунок каталітичного дії CuSO4, а потім зменшується внаслідок нестачі кисню. Максимум швидкості розчинення спостерігається при концентрації 120 м / л CuSO4 (для розчину, що містить ~ 110 г. / л H2SO4). Але навіть при вмісті в розчині 300 м / л CuSO4скорость розчинення міді в 1,6 рази більше, ніж за відсутності мідного купоросу. Зі збільшенням концентрації сірчаної кислоти розчинність кисню в ній зменшується, але посилюються її окисні властивості. Тому підвищення кислотності розчину викликає не дуже велике зменшення швидкості розчинення міді - всього на 10% при підвищенні концентрації H2SO4с 2,5 до 20%. Розчинення міді значно прискорюється в присутності в розчині іонів заліза внаслідок деполяризації

4 Fe2 ++ O2 + 4 H + = 4 Fe3 ++ 2 H2O (9)

2 Cu + 4Fe3 + = 2 Cu2 ++ 4 Fe2 + (10)

Іони Fe2 + знову окислюються в Fe3 + і служать, таким чином, каталізатором процесу. Частка растворяющейся міді під дією іонів Fe3 + в розчині, що містить ~ 110 г. / л H2SO4, 60 р / л CuSO4і 20 - 22 м / л FeSO4, становить близько 60% від усієї кількості міді, що перейшла в розчин.

Іони заліза потрапляють в циркулюючий при розчиненні міді розчин із сірчаною кислотою і внаслідок розчинення що залишилися в міді домішок. Вміст сульфатів заліза в розчині безупинно зростає і досягає іноді

70 р / л і більше. Внаслідок цього при кристалізації мідного купоросу виділяється також і сульфат заліза, що забруднює продукт. Тому, коли концентрація заліза в розчині стає настільки великою, що створюється небезпека отримання нестандартного за вмістом заліза мідного купоросу, розчин повністю виводять з обігу.

Істотним є забезпечення рівномірного зрошення (змочування) гранул міді розчином. У місцях, погано зрошуваних кислотою, що утворилася окісна плівка розчиняється не повністю, внаслідок малої своєї розчинності кристалізується з розчину і цементує при цьому гранули і шлам.

1.1.3 Виробництво мідного купоросу з мідного брухту

Виробництво мідного купоросу з мідного брухту ділиться на три стадії:

1) отримання гранульованої міді; 2) отримання розчину сульфату міді;

3) кристалізація та сушка мідного купоросу.

Отримання гранульованої міді

Мідний лом («важку» мідь) плавлять в медеплавильной печі. Дріт, стружку, висікання і т. П. («Легку» мідь) перед подачею в піч брекетіруют. Плавку брухту ведуть зазвичай в полум'яних печах з вогнетривкої шамотної цегли, опалювальних мазутом.

Плавка міді в печі триває, в залежності від кількості домішок, 4,5 - 6 годин. Після видалення шлаку в «киплячу» мідь закидають сірку, потім її випускають тонким струменем в воду, яка знаходиться в грануліровочном басейні. Він являє собою бетонований яму, висотою 1,6 м і діаметром 2,5 м.

У басейн поміщають сталеву кошик з дірчастими стінками заввишки 1 м і діаметром 1,6 м; в останній збираються гранули. При підйомі кошики з гранульованої міддю вода стікає через отвори в стінках кошика. Утворені гранули мають діаметр 5 - 15 мм. Вага 1 л гранул не повинен перевищувати

2 кг. 1 кг таких гранул має поверхню до 1500 см2.

Отримання розчину сульфату міді

Гранульовану мідь завантажують в натравочную вежу, висотою близько 6 м, діаметром 2,5 м. Вежа виготовлена ??з листової сталі, всередині футерована кислототривким цеглою і діабазовими плитками. На висоті 0,5 - 0,9 м від дна в башті є помилкове днище, яке лежить на колосникових решітці із сталевих балок, опаять свинцем. На хибному днище знаходиться шар міді, висоту якого підтримують періодичними завантаженнями на рівні 0,25 м від кришки вежі. Під кришкою поміщена турбинка, за допомогою якої мідь безперервно зрошується сумішшю сірчаної кислоти з маточним розчином. Кількість що знаходиться у вежі міді становить 22 - 28 т.

У вежі відбувається одночасно окислення і розчинення міді. Ці процеси йдуть з виділенням тепла, достатнім для підвищення температури до необхідного рівня, тобто до 70 - 850С. Для окислення міді в башту під колосникові грати вдувають повітря в суміші з парою. Пар подають для нагрівання повітря. Вдування холодного повітря викликало б охолодження лугу і виділення з нього кристалів мідного купоросу, що призвело б до закрісталлізовиванію нижнього шару гранульованої міді. Подачею пара регулюють і температуру у вежі. Уходящая з неї паро-повітряна суміш викидається в атмосферу. З 1 м3натравочной вежі можна отримати на добу більше 1,3 т. Мідного купоросу.

Зрошує луг має температуру 55 - 600С і містить 20 - 30% CuSO4 - 5 H2O, і 12 - 19% вільної H2SO4. Оптимальна щільність зрошення натравочной вежі, рівна 1,5 - 2,1 м3 / (м2 - год), забезпечує утворення на поверхні мідних гранул дуже тонкою рідинної плівки, через яку кисень дифундує до міді з достатньою швидкістю. При більшій щільності зрошення [4 - 5 м3 (м2 - год)] відбувається зниження продуктивності вежі, яке відбувається після короткочасного її зростання, вежа як би «вимивається».

Випливає з натравочной вежі гарячий луг (74 - 760С) являє собою майже насичений розчин мідного купоросу - він містить 42-49% CuSO4 - 5 H2O і 4 - 6% вільної H2SO4. Цей луг подають відцентровим насосом з хромонікелевої сталі в обертовий кристалізатор безперервної дії з повітряним охолодженням розчину. Суміш кристалів мідного купоросу з маточним розчином через збірник з мішалкою надходить в центрифугу з нержавіючої сталі, де кристали, віджаті від маточного розчину, промиваються водою. На центрифугування надходить пульпа із співвідношенням Т: Ж від 1: 2 до 1: 1,5. Отфуговать продукт, що містить 4 - 6% вологи і 0,15 - 0,2% кислоти, висушують в барабанній сушарці повітрям при 90-1000С. Маточний розчин і

Повний текст реферату

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка