Название: Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом
Вид работы: статья
Рубрика: Биология и химия
Размер файла: 23.07 Kb
Скачать файл: referat.me-22343.docx
Краткое описание работы: Исследован процесс выщелачивания висмута из сульфидного концентрата соляной кислотой. На основе полученной математической модели предложены оптимальные параметры процесса (концентрация кислоты, температура, время).
Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом
Асп. Свистунов И.Ю., проф. Алкацев М.И. Кафедра металлургии цветных металлов. Северо-Кавказский государственный технологический университет
Исследован процесс выщелачивания висмута из сульфидного концентрата соляной кислотой. На основе полученной математической модели предложены оптимальные параметры процесса (концентрация кислоты, температура, время).
Целью исследования было извлечение висмута из сульфидного многокомпонентного концентрата, являющегося побочным продуктом одной из флотационных фабрик, выщелачиванием растворами соляной кислоты. Содержание висмута в концентрате составляло 0,52 %.
Выщелачивание проводили в термостатированном бутылочном агитаторе, позволяющем вести процесс в гидродинамическом режиме с высокой степенью воспроизводимости. Температуру поддерживали с точностью 0,5°С. Висмут определяли в растворах колориметричесим способом по ГОСТ 14047,4-78 на колориметре фотоэлектрическом концентрационном КФК-2МП.
Экспериментальное исследование проводили с использованием методов планирования экстремальных экспериментов (план Бокса В3). План Бокса, хотя и не является полностью ортогональным, тем не менее обладает высокой степенью D–оптимальности (минимальный определитель ковариационной матрицы) и меньшим числом необходимых опытов по сравнению с другими планами [1].
Матрица планирования эксперимента и результаты опытов по извлечению висмута в раствор приведены в таблице, в которой безразмерные переменные (Xi) связаны с размерными величинами следующим образом:
;
;
, (1)
где K – концентрация соляной кислоты, г/л; t - температура, оС; t - время, ч.
Обработку экспериментальных данных проводили методом наменьших квадратов, а в качестве математической модели использовали полином второй степени.
В результате математической обработки экспериментальных данных и отсева статистически незначимых (при уровне значимости 0,05) данных получено следующее полное уравнение регрессии (1) с безразмерным масштабом независимых переменных:
(2)
Матрица планирования и результаты эксперимента
№ | X1 | X2 | X3 | HCl, г/л | t, oC | t, ч | eэксп, доли | eрасч, доли |
1 | -1 | -1 | -1 | 80 | 40 | 1 | 0,3185 | 0,3006 |
2 | +1 | -1 | -1 | 120 | 40 | 1 | 0,3046 | 0,3383 |
3 | -1 | +1 | -1 | 80 | 80 | 1 | 0,3500 | 0,4037 |
4 | +1 | +1 | -1 | 120 | 80 | 1 | 0,4454 | 0,4343 |
5 | -1 | -1 | +1 | 80 | 40 | 5 | 0,1771 | 0,1882 |
6 | +1 | -1 | +1 | 120 | 40 | 5 | 0,2915 | 0,2378 |
7 | -1 | +1 | +1 | 80 | 80 | 5 | 0,4938 | 0,4601 |
8 | +1 | +1 | +1 | 120 | 80 | 5 | 0,4846 | 0,5025 |
9 | -1 | 0 | 0 | 80 | 60 | 3 | 0,5423 | 0,5291 |
10 | +1 | 0 | 0 | 120 | 60 | 3 | 0,5561 | 0,5692 |
11 | 0 | -1 | 0 | 100 | 40 | 3 | 0,7423 | 0,7692 |
12 | 0 | +1 | 0 | 100 | 80 | 3 | 0,9800 | 0,9531 |
13 | 0 | 0 | -1 | 100 | 60 | 1 | 0,8700 | 0,8115 |
14 | 0 | 0 | +1 | 100 | 60 | 5 | 0,7310 | 0,7894 |
Были получены следующие статистики, позволяющие оценить адекватность уравнения (1): R2 = 0,9757; F = 12,67; F0,05; 13; 4 = 5,89; Sад = 0,066.
Здесь R2 – коэффициент детерминации; F- расчетное значение F-статистики; F0,05; 13; 4 – табличное значение критерия Фишера; - средняя ошибка аппроксимации.
В связи с тем что F > F0,05; 13; 4 , уравнение (2) признано адекватным экспериментальным данным с уровнем значимости 0,05.
В уравнении (2) коэффициенты регрессии b12 и b13 оказались статистически незначимыми при уровне значимости 0,05, в связи с чем были исключены, в результате было получено уравнение (3), являющееся также адекватным экспериментальным данным (F = 19,02).
После подстановки безразмерных переменных (1) в уравнение (3) получено сокращенное уравнение регрессии (4) с размерным масштабом независимых переменных:
(3)
(4)
R2 = 0,9757; F = 19,02; F0,05; 13; 6 = 4,02; Sад = 0,054.
В связи с тем что F > F0,05; 13; 4 , уравнения (2) и (3) признаны адекватными экспериментальным данным с уровнем значимости 0,05.
На рисунке на основании уравнения (2) показаны графики частной зависимости извлечения висмута в раствор от концентрации кислоты в растворе, температуры и длительности процесса выщелачивания.
Частные зависимости извлечения висмута (e) от:
1 - концентрации соляной кислоты в растворе (Х1); 2 - температуры раствора (Х2); 3 – длительности выщелачивания (X3). Xi приведены в безразмерном масштабе в соответствии с (1).
При этом независимые переменные взяты в безразмерном масштабе и при варьировании одного из них, остальные взяты на основном (нулевом) уровне.
Методом нелинейного программирования в условиях ограничений на независимые переменные (+1 < Xi < -1), получены следующие значения переменных, позволяющие получить максимальное извлечение висмута:
emax = 0,9597 (95,97 %); HCl = 100,5 г/л; T = 74,6 оС; t = 3,1 ч.
Полученные экспериментальные данные находятся в согласии с литературными данными [2].
Заключение. Методом планирования эксперимента получены уравнения регрессии, связывающие извлечение висмута из концентрата выщелачиванием соляной кислотой. Найдены оптимальные условия эксперимента, позволяющие получить максимальное извлечение висмута.
Список литературы
Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение. София: Техника, 1980. 304 с.
Металлургия висмута / Полывянный И.Р., Абланова А.Д., Батырбекова С.А., Сысоев Л.Н. Алма-Ата: Наука, 1973. 186 с.
Похожие работы
-
Извлечение цинка и марганца из сточных вод промышленных предприятий
Проведены исследования по извлечению ионов цинка и марганца из водных растворов смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина. Показана возможность совместного и селективного извлечения указанных ионов из водных растворов.
-
Антропогенный круговорот вещества. Ресурсный цикл
Человек интенсивно трансформирует процессы круговорота всех химических элементов не только на локальном, но и биосферном уровне. Человечество - это часть биосферы (с его производством).
-
Моделирование процесса кислотного травления цинка в присутствии ингибиторов
При изготовлении клише в полиграфии используется размерное травление цинковых пластин, причем особенно важно исключить подтравливание под очко печатного элемента, обеспечив селективную защиту с помощью ингибирующих добавок.
-
О происхождении “высокотемпературных” осцилляций кинетических коэффициентов в висмуте и полуметаллических сплавах на его основе
Рассмотрен квантовый кинетический эффект, наблюдаемый вплоть до температур, близких к температуре кипения жидкого азота («высокотемпературные осцилляции»). Обсуждаются альтернативные модели, объясняющие происхождение эффекта.
-
Получение пространственно упорядоченных пироуглеродных структур водородным восстановлением тетрахлорида углерода
В настоящее время особую актуальность приобретают разработка и производство новых конструкционных и функциональных углеродных материалов, в частности высокотемпературных, беспористых микро-и нанокристаллических материалов.
-
Абсорбция триоксида серы
Последняя стадия производства серной кислоты. Уравнения химических реакций. Использование в качестве поглотителя менее концентрированной серной кислоты.
-
Проведение хроматографического анализа в условиях не полностью разделенных пиков
При проведении хроматографического анализа часто встречаются случаи, в которых пики не полностью разделены, что оказывает влияние на точность проведения анализа.
-
Закономерности окисления расплавов на основе висмута
На основе систематизации экспериментальных данных проанализированы закономерности окисления расплавов на основе висмута. Показано, что решающее влияние на кинетику этого процесса оказывает состав формирующейся окалины.
-
Солянокислотное растворение металлооксидных пленок, осажденных на углеродной поверхности
Использование углеродных сорбентов для извлечения растворимых в воде неорганических веществ относится к дорогостоящим, сложным, но уже традиционным технологиям очистки питьевой и сточных вод.
-
Исследование условий синтеза германатов-висмута (III) в неводных растворителях
Уровень развития химии на современном этапе во многом определяется экспериментальными достижениями в синтезе новых веществ и материалов с заданными свойствами.