Глинозем. 1 производство глинозема 3 1 Расчет концентрации алюминатных растворов 3
 Скачать 66.25 Kb.
|
|
1 ПРОИЗВОДСТВО ГЛИНОЗЕМА 3 1.1 Расчет концентрации алюминатных растворов 3 1.2 Определение модуля алюминатного раствора 4 Содержание ВВЕДЕНИЕ Легкие металлы, помимо малой плотности, обладают общностью и других физико-химических свойств, которые объединяют их в технологическом отношении. Эти металлы характеризуются большой химической активностью; энергия образования их соединений с кислородом, галогенами, серой и углеродом очень велика; в ряду напряжений они занимают места наиболее электроотрицательных элементов. Будучи весьма электроотрицательными и расположенными в ряду напряжений выше водорода, легкие металлы не могут быть выделены электролизом водных растворов их солей. На катоде в этом случае выделяется водород и образуются гидраты оксидов металлов. Поэтому получить легкие металлы в свободном виде электролизом можно только из электролитов, не содержащих ионов водорода. Такими электролитами являются расплавленные соли, электролиз которых и служит, по существу, основным (а иногда и единственным) промышленным способом производства легких металлов. В электролите не должно содержаться заметных примесей элементов более электроположительных, чем легкие металлы; ионы этих примесей будут в первую очередь разряжаться на катоде, загрязняя получаемый металл. Требования высокой чистоты к исходным материалам, необходимым для получения легких металлов, обуславливают применение весьма сложной и разнообразной технологии их производства. Современный промышленны й способ получения алюминия основан на электролитическом разложении оксида алюминия (глинозема), растворенного в расплавленном криолите. Производство глинозема – в настоящее время крупная отрасль промышленности. Основную массу глинозема получают из бокситов по довольно сложным технологическим схемам. Технологические расчеты очень разнообразны и сложны. Современное производство магния основано на двух способах: электролитическом и термическом. Наиболее распространен в настоящее время электролитический способ, по которому магний получают электролизом расплавленных хлоридов магния в электролите, состоящем их трех-четырех компонентов (MgCl2; KCl; NaCl; CaCl2). Безводные хлориды магния, необходимые для электролиза, получают из соединений магния: магнезита (MgCO3), доломита (CaCO3∙MgCO3), карналлита (KCl·MgCl2∙6H2O) и бишофита (MgCl2∙6H2O). В методических указаниях приведены некоторые примеры технологических расчетов по производству глинозема из бокситов, расчетов основных технологических параметров электролиза магния. Варианты для самостоятельного решения указаны в конце каждого примера. 1 ПРОИЗВОДСТВО ГЛИНОЗЕМА1.1 Расчет концентрации алюминатных растворовПромышленные алюминатные растворы содержат окись натрия Na2O, окись алюминия Al2O3 и примеси в виде различных химических соединений, в которых присутствуют кремний, сера, фтор, железо, галлий, ванадий и другие элементы, а также органические вещества. Концентрацию отдельных компонентов в алюминатном растворе обычно выражают в граммах на литр раствора (г/л), реже - в процентах. Чтобы перейти от концентрации в граммах на литр к концентрации в процентах, необходимо знать плотность раствора. Обозначим концентрацию раствора через C, г/л, и плотность раствора через ρ, г/см3. Если в 1 см3 раствора содержится ρ г вещества, то в 1000см содержится С г вещества, т.е. С = ρ 1000г. Если а% - это а г в 100 г вещества, а С г/л – это С г в ρ 1000 г вещества, то  (1.1)Смеси алюминатных растворов с той или иной твердой фазой (пульпы) наряду с химическим составом характеризуются отношением жидко й и твердой фазой Ж:Т (по массе) или содержанием твердого в 1л пульпы (г/л). При известном Ж:Т легко найти содержание твердого в 1л пульпы. Обозначим содержание твердого в 1л пульпы через b г, а плотность ее через ρ г/см3. Следовательно в пульпе будет (1000 ρ-b)г жидкой фазы. Составив отношение Ж:Т в пульпе, найдем из него b, г/л:  b=  (1.2)Пример 1. Дан состав алюминатного раствора, г/л: 130 Al2O3, 151,5 Na2O  , 135 Na2Ok , 2,96 Sобщ, 0,46 SiO2. Плотность раствора 1,272г/см3. Найти процентный состав раствора. По соотношению (1.1) находим      Таблица 1 - Варианты к примеру 1
Пример 2. Определить содержание твердого в 1л пульпы, поступающей на автоклавное выщелачивание, если Ж:Т в пульпе 5,5, плотность пульпы 1,56 г/ см3 . Из соотношения (1-2) находим  1.2 Определение модуля алюминатного раствораМодулем алюминатного раствора называют молярное отношение концентраций Na2O и Al2O3 в растворе, т.е., иными словами, модуль показывает, сколько молей окиси натрия в растворе приходится на каждый моль окиси алюминия. Различают общий и каустический модули раствора. Общий модуль находится как молярное отношение концентраций титруемой щелочи и окиси алюминия, а каустический - как молярное отношение концентраций каустической щелочи и окиси алюминия:  (1.3) (1.4)где (Na2OT); (Na2Ok ); (Al2O3 ) – соответственно концентрация Na2OT, Na2Ok , Al2O3 в растворе, г/л или %; 102 и 62 – молекулярные массы Na2O и Al2O3 Загрязненность алюминатных растворов SiO2 характеризуется кремниевым модулем, под которым понимают отношение концентрации Al2O3 и SiO2 в растворе по массе. Чем выше кремниевый модуль, тем чище раствор  (1.5)где (SiO2) – концентрация SiO2 в растворе, г/л или %. Кремниевый модуль характеризует также количество боксита. Таблица 2 - Варианты к примеру 2
Пример 3. Найти общий, каустический и кремниевый модуль алюминатного раствора, состав которого приведен в примере 1. Из соотношений (2.1), (2.2) и (2.3) и находим    Таблица 3 - Варианты к примеру 3
Пример 4. Найти кремниевый модуль боксита, содержащего 53,5% Al2O3 и 4,4% SiO2.  Таблица 4 - Варианты к примеру 4  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
