1 ЗАДАНИЕ 4 ИВЛЕЧЕНИЕ ТАЛЛИЯ ИЗСЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ
1.1 Содержание задания
Задание 4. На основе приведённых ниже исходных данных рассчитать процесс экстракционного извлечения таллия из растворов переработки пылей свинцового производства.
1.1 Состав раствора
Таблица 1.1 – Состав сернокислого раствора
Вари-ант | Состав раствора, г/дм3 | Суточная производительность м3/сутки | |||||
Zn | Cd | Tl | In | Fe | H2SO4 | ||
1 | 70 | 8,0 | 0.58 | 0,07 | 0,02 | 22 | 130 |
1.1.2 Состав раствора, г/дм3: Zn - 65, Cd - 8,2, Tl - 0,35, In - 0,05, Fe - 0,01, H2SO4 – 18
1.1.3 Плотность раствора экстрагента 0,8 кг/дм3
1.1.4 Содержание Д2ЭГФК в керосине 20%
1.1.5 Извлечение индия в 99%
1.1.6 При экстракции индия отношение Vорг.: Vвод.= 1 : 30
1.1.7 Извлечение таллия:
- в процессе экстракции 95%
- в процессе реэкстракции 99%
- содержание таллия реэкстракте 30 г.
1.1.8 Извлечение кадмия при экстракции 0,5%
1.1.9 Производительность по раствору 150 м3/сут
1.1.10 Недостающие данные можно брать из примера расчёта
1.2 Пример выполнения задания
1.2.1Исходные данные
1.2.2.Состав раствора, г/дм3: Zn - 65, Cd - 8,2, Tl - 0,35, In - 0,05, Fe - 0,01, H2SO4 – 18
1.2.3 Плотность раствора экстрагента 0,8 кг/дм3
1.2.4 Содержание Д2ЭГФК в керосине 20%
1.2.5 Извлечение индия в 99%
1.2.6 При экстракции индия отношение Vорг.: Vвод.= 1 : 30
1.2.7Извлечение таллия:
- в процессе экстракции 95% (95-98%)
- в процессе реэкстракции 99% (99-99,5%)
- содержание таллия реэкстракте 30 г/дм3 (20-35 г/дм3 )
1.2.8 Извлечение кадмия при экстракции 0,5%
1.2.9 Производительность по раствору 150 м3/сут
Недостающие данные можно брать из примера расчёта
1.2.2 Технологические расчёты
1.2.2 1 Расчёт масс компонентов в перерабатываемом растворе.
За сутки отделение экстракции перерабатывает 150000 дм3 раствора. В нём содержится компонентов
кг
кг
кг
кг
кг
кг
1.2.2.2 Расчёт экстракции индия
В качестве экстрагента используется ди-2-этиленгексилфосфорная кислота (Д2ЭГФК) в керосине С учётом соотношения Vорг.: Vвод.= 1 : 30 объём экстрагента составит
дм3
Масса экстрагента оставит
кг
Поскольку в качестве экстрагента используется 20% раствор Д2ЭГФК в керосине, то масса Д2ЭГФК составит
кг
Масса керосина составит
кг
На экстракцию поступает 7,5 кг индия. С учётом извлечения индия в органическую вазу масса индия в эксртагенте составит
кг
Тогда масса органической фазы составит
кг
Плотность исходного раствора рассчитаем по концентрации в нём компонентов
с = 65 + 8,2 + 0,35 + 0,05 + 0,01 + 18 + 1000 = 1092 г/дм3 = 1,1 кг/дм3
Тогда масса раствора составит
кг
С учётом извлечения индия из раствора масса рафината составит
кг
По результатам расчетов составляем таблицу материального баланса экстракции индия.
Таблица 1.2 - Материальный баланс процесса экстракции индия
Загружено | Получено | ||||
Наименование | Всего, кг | В нём индия, кг | Наименование | Всего, кг | В нём индия |
Раствор | 165000 | 7,5 | Экстракт | 4007, 43 | 7,43 |
Д2ЭГФК | 800 | - | Рафинат | 16499,57 | 0,07 |
Керосин | 3200 | - | |||
Итого | 169000 | 7,5 | 169000 | 7,50 |
1.2.2.3 Расчёт экстракции таллия
С учётом извлечения индия плотность индиевого рафината составит
с = 1,1 -0,05 = 1,05 кг/дм3
Тогда объём рафината составит
дм3
Концентрация таллия в растворе составит
г/дм3
Поскольку содержание таллия в экстрагенте составляет 30 г/дм3, обогащение в процессе реэкстракции составит
30/0.3 = 100 раз
Поскольку отношение в процессе реэкстракции составляет Vорг.: Vвод.= 10 : 1, то в процессе экстракции оно составит Vорг.: Vвод.= 1 : 10. Тогда объём экстрагента составит
дм3
В качестве экстрагента используем 50% аствор трибутилфосфата (ТБФ) в керосине с добавкой I2 в количестве 80 г/дм3 экстрагента.
Принимаем плотность экстрагента 0,8 кг/дм3. Тогда масса экстрагента ставит
кг
Масса добавленного йода составит
г = 1257,12 кг
Часть йода необходимо восстановить по реакции
I2 + Na2SO3 +H2O = Na2SO4 + 2HI
Рассчитаем количество Na2SO3 для восстановления 30% йода
кг
Сернистый натрий загружается в виде раствора с концентрацией Na2SO3 250 г/дм3.
Объём заливаемого раствора составит
дм3
Принимаем плотность раствора 1 кг/дм3. Тогда масса раствора сернистого натрия составит
кг
Содержание Tl в исходном растворе 0,35 г/дм3. Масса таллия в исходном растворе составит
кг
Извлечение талия в экстрагент составит
кг.
Останется таллия в рафинате
кг
Соэкстракцией кадмия пренебрегаем
Масса экстракта составит
кг
На основании выполненных расчётов составляем материальный баланс экстракции
Таблица 1.3 - Материальный баланс процесса экстракции таллия
Загружено | Получено | ||||
Наименование | Всего, кг | В нём индия, кг | Наименование | Всего, кг | В нём индия |
Раствор | 164992,57 | 7,5 | Экстракт | 13878,2 | 49,88 |
Раствор 50% р-р ТБФ в керосине | 12571,2 | - | Рафинат | 165691,61 | 2,62 |
I2 | 1257,12 | - | |||
Раствор Na2SO3 | 748,92 | 7,5 | |||
Итого | 179569,81 | 52,5 | Итого | 179569,81 | 52,5 |
1.2.2.4 Реэкстракция таллия
Принятая плотность органической фазы 0,8 кг/дм3. Тогда объём органической фазы составит
дм3
Принимаем соотношение органическая фаза : водная фаза = 10 : 1. В качестве реэкстрагента принимаем серную кислоту с концентрацией 250 г/дм3 H2SO4 с добавкой пероксида водорода в количестве 3% от массы органической фазы. Тогда объём реэкстрагента составит
.
Масса кислоты в реэкстрагенте составит
г = 607 кг
В пересчёте на концентрированную кислоту это составит
кг
Масса добавляемого пероксида водорода составит
кг
В пересчёте на концентрированный пероксид водорода это составит
кг
Принимаем плотность реэкстрагента 1,21 г/дм3. Тогда масса реэкстрагента составит
кг
Масса воды в реэкстрагенте составит
кг
Содержание таллия в экстракте составляет 49,88 кг. При извлечении 99% в реэкстракт перейдёт
кг
В органической фазе останется таллия
49,88 – 49,38 0,5 кг
Масса реэкстрактора составит
кг
Масса оставшегося экстракта (экстрагента) составит
13878,2 - 49,38 = 13828,82 кг
На основании выполненных расчётов составляем материальный баланс реэкстракции таллия
Таблица 1.4- Материальный баланс реэкстракции таллия
Загружено | Получено | ||||
Наименование | Всего, кг | В нём таллия, кг | Наименование | Всего, кг | В нём таллия, кг |
Экстракт | 13878,2 | 49,88 | Реэкстракт | 3536,31 | 49,38 |
Реэстрвгент | 632 | - | Экстрагент | 13828,82 | 0,5 |
H2SO4 (96%) | 1467,1 | - | |||
H2O2 | 1387,83 | 7 | |||
Итого | 173365,13 | 49,88 | Итого | 17365,13 | 49,88 |
