Rafinacja ołowiu


Overview

Obliczenia
Porównanie
Pojemność kotłów


Sheet 1: Obliczenia

Skład początkowy: Ołów surowey
















Nazwa pierwiastka
Antymon Arsen Bizmut Cyna Cynk Miedź Ołów Srebro Złoto





Symbol pierwiastka
Sb As Bi Sn Zn Cu Pb Ag Au





Udział procentowy [%]
0,18 0,3 0,25 0,26 0,09 0,59 98 0,21 0,12





Udział masowy [kg]
1,8 3 2,5 2,6 0,9 5,9 980 2,1 1,2





















I ETAP: Usuwanie miedzi
















1. Odmiedziowanie segregacyjne















Na 1000kg ołowiu surowego przypada (masowo):



(procentowo)











Pb 980 kg
100%











Cu 5,9 kg
x% 0,602










































Z układu równowagii Cu- Pb odczytałem, że taki stop w po obniżeniu temp. z 550°C do 326°C będzie zawierał monotektyczną fazę ciekłą i czystą miedź.

































Znam, skład stopu Cu-Pb:



W układzie fazowym skład fazy ciekłej wygląda następująco











Pb 99,398 [%]

Pb 99,94 %








Cu 0,602 [%]

Cu 0,060000000000002 %























Ilość miedzi pozostałej w roztworze
















0,602 % 100%













0,060000000000002 % x% 9,97%




























Miedź wydzielona w postaci kryształów (procentowo)
















100% - 9,97% =
90,03%















100%





























Ilość wydzielonych kryształów (masowo)
















100 % 5,9













90,03 % x 5,31177




























Ilość miedzi pozostała w roztowrze (masowo)
















5,9 -5,31177 = 0,58823 kg



























Do szklirów oprócz miedzi i ołowiu przechodzi arsen i antymon
















Na 1000kg ołowiu surowego przypada (masowo):



(procentowo)











Pb 980 kg
100%











As 3 kg
x% 0,306 %
























Z układu równowagii As- Pb odczytałem, że taki stop w po obniżeniu temp. z 550°C do 326°C będzie zawierał fazę ciekłą i czysty ołów.

































Znam, skład stopu As-Pb:



W układzie fazowym skład fazy ciekłej wygląda następująco











Pb 99,694 [%]

Pb 25 %








As 0,306 [%]

As 75 %























Obliczam, ile As się wydzieli:
















99,694 Pb% - 0,306 As%











25 Pb% - 75 As%
As 3 kg
























100 As% = 3 As kg











75 As% = x As kg
x 2,250 As kg























Dodatkowo z arsenem wydzieli się ołów
















75 As % = 2,250 kg











25 Pb % = x kg
x 0,75 Pb kg























Ilość arsenu i ołowiu pozostała w roztworze (masowo)
















3 - 2,250 = 0,750 kg










980 - 0,75 = 979,25 kg



























Na 1000kg ołowiu surowego przypada (masowo):



(procentowo)











Pb 980 kg
100%











Sb 1,8 kg
x% 0,184 %
























Z układu równowagii Sb- Pb odczytałęm, że taki stop w po obnizeniu temp. z 550°C do 326°C będzie zawierał fazę ciekłą i czysty ołów.

































Znamy więc, skład stopu sb-Pb:



W układzie fazowym skład fazy ciekłej wygląda następująco











Pb 99,816 [%]

Pb 96 %








Sb 0,184 [%]

Sb 4 %























Obliczam, ile Sb się wydzieli:
















99,816 Pb% - 0,184 Sb%











96 Pb% - 4 Sb%
Sb 1,8 kg
























100 Sb% = 1,8 Sb kg











4 Sb% = x Sb kg
x 0,072 Sb kg























Dodatkowo z arsenem wydzieli się ołów
















4 Sb % = 0,072 kg











96 Pb % = x kg
x 1,728 Pb kg























Ilość arsenu i ołowiu pozostała w roztworze (masowo)
















1,8 - 0,072 = 1,728 kg










979,25 - 1,728 = 977,522 kg


























Głównym składnikiem szklirów jest ołów, ponieważ przy zdejmowaniu szklirów z powierzchni kąpieli dużymi dziurkowanymi łopatami, łopata zabiera razem z cząstkami stałymi dużo ołowiu,















którego część nie zdąży spłynąć z powrotem przez jej dziurkowane dno do kąpieli (8,973 kg).
































Skład szklirów:
[kg] [%]













Ołów 11,451 60













Miedź 5,312 27,83













Arsen 2,250 11,79













Antymon 0,072 0,38














Razem 100





























Skład ołowiu po odmiedziowaniu segregacyjnym
















Nazwa pierwiastka
Antymon Arsen Bizmut Cyna Cynk Miedź Ołów Srebro Złoto





Symbol pierwiastka
Sb As Bi Sn Zn Cu Pb Ag Au





Udział procentowy [%]
0,176162052777254 0,076459224295683 0,25486408098561 0,265058644225035 0,09175106915482 0,059944031847816 98,7393403098128 0,214085828027913 0,122334758873093 Razem




Udział masowy [kg]
1,728 0,750 2,5 2,6 0,9 0,588 968,549 2,1 1,2 980,915




















I ETAP: Usuwanie miedzi
















2. Odmiedziowanie siarką
































Siarczek miedziawy nie rozpuszcza się w Pb i w stanie stalym wypływa a powierzchnię , z której jest zdejmowany jako szlikry siarczkowe,















zawierające do 95% Pb i 3% Cu. Po odmiedziowaniu siarką zawartośc Cu w Pb zmniejsza się do 0,001%.































Siarkę do kąpieli dodaję w stosunku










Reakcje chemiczne:
Pb + S = PbS


1 kg S - 1000 kg Pb







Cu + PbS = CuS + Pb


x kg S - 968,549 kg Pb
x= 0,968549 kg S



PbS + 2Cu = Pb + Cu2S

















szlikry:

Mam daną ilość Cu ołowiu rafinowanego (wg normy)




Po etapie Ia skład Cu w ołowiu surowym wynosi:





PbS * CuS
Kamienie Pb

Cu 0,002



Cu 0,588

























Obliczam ile Cu przereagowało:


Obliczam wspólczynnik, mówiacy, ile razy dany pierwiastek jest lżejszy od Cu. Dzięki temu mogę ustalić wagę poszczególnych składnikow reakcji.












[kg] [unit]

pierwiastek [unit] Cu








Cu 0,588 68,55

Pb 207,2 0,33













S 32,07 2,14















razy lzejszy

























Pb [kg] + S [kg] = PbS [kg]











1,777 + 0,275 = 1,50




























Cu [kg] + PbS [kg] = CuS [kg] + Pb [kg]









0,194 + 0,68 = 0,285 + 0,587


























2Cu [kg] + PbS [kg] = Cu2S [kg] + Pb [kg]









0,388 + 1,35 = 0,57 + 1,17


























PbS [kg] + CuS [kg] = PbS * CuS [kg]









0,285 + 0,285 =
0,570



























PbS [kg] pocz. - PbS[kg] zużyte = PbS [kg]











2,03 - 0,28 = 1,747




























Skład szlikrów:



Wystarczy więc dodać:











[kg] [%]

S 0,638 [kg]








Cu 0,582 18

a nie:










S 0,638200017505471 20

S 0,969 [kg]








Pb 1,941 62













razem: 3,161 100





























Skład ołowiu po odmiedziowaniu segregacyjnym i odmiedziowaniu siarką
















Nazwa pierwiastka
Antymon Arsen Bizmut Cyna Cynk Miedź Ołów Srebro Złoto





Symbol pierwiastka
Sb As Bi Sn Zn Cu Pb Ag Au





Udział procentowy [%]
0,176616361549233 0,07665640692241 0,255521356408034 0,265742210664356 0,091987688306892 0,000600986230272 98,7955867994602 0,214637939382749 0,122650251075856 Razem




Udział masowy [kg]
1,728 0,750 2,5 2,6 0,9 0,006 966,608 2,1 1,2 978,392




















II ETAP: Usuwanie cyny, arsenu i antymonu
















Rafinacja metodą Harrisa, przy użyciu za pomocą soli NaNO3, NaOH































Mam dany skład domieszek ołowiu rafinowanego (wg normy)










Reakcje chemiczne:
2Pb + O2 = 2PbO


Sn As Sb









PbO + Na2O= Na2PbO2


0,001 0,001 0,005









4PbO + 8NaOH = 4Na2PbO2 + 4H2O















2As + 5Na2PbO2 + 2H2O = 2Na3AsO4+4NaOH + 5Pb

Po I Etapie skład wyżej wymienionych domieszek wynosi:












Sn + 2Na2PbO2 + H2O = Na2SnO3+2NaOH + 2Pb


Sn As Sb









2Sb + 5Na2PbO2 + 2H2O = 2Na3SbO4+4NaOH + 5Pb


2,6 0,750 1,728





























Obliczam ile domieszk usunięto:
















[kg] [unit]













Sn 2,599 118,71













As 0,749 74,92













Sb 1,723 121,75















masa atm.













Obliczam wspólczynnik, mówiacy, ile razy dany pierwiastek jest lżejszy od Sn. Dzięki temu mogę ustalić wagę poszczególnych składnikow reakcji.


















































pierwiastek [unit] Sn

[kg]

[kg]

[kg]




Na 22,99 5
Na3AsO4 133,34
2As 0,749
As 0,3745




O 16 7
Na2SnO3 212,69
Sn 2,599
Sn 2,599




Pb 207,2 1
Na3SbO4 133,83
2Sb 1,723
Sb 0,8615




N 14,01 8













H 1,01 118













As 74,92 2













Sb 121,175 1















razy lzejszy






























5Pb + 2NaNO3 = Na2O + 5PbO + N2







83,60 + 13,70 = 5,00 + 90,00 + 2,30 kg






















Powstało: 5PbO 90,00 [kg]















































PbO + Na2O = Na2PbO2











52,50 + 14,60 = 67,10 kg



























4PbO + 8NaOH = 4Na2PbO2 + 4H2O









37,50 + 13,40 = 47,90 + 3,00 kg









































Powstało: Na2PbO2 67,10 kg oraz: H2O 3,00 kg









4Na2PbO2 47,90 kg













razem 115,00 kg






























2As + 5Na2PbO2 + 2H2O = 2Na3AsO4 + 4NaOH + 5Pb





0,75 + 47,90 + 1,20 = 12,50 + 5,40 + 30,90 [kg]





















Sn + 2Na2PbO2 + H2O = Na2SnO3 + 2NaOH + 2Pb





2,60 + 19,20 + 0,60 = 7,10 + 2,70 + 12,50 [kg]





















2Sb + 5Na2PbO2 + 2H2O = 2Na3SbO4 + 4NaOH + 5Pb





1,72 + 47,90 + 1,20 = 11,30 + 5,40 + 34,12 [kg]




















Pierwiastki wydzielone:


Dodajemy więc:













kg

NaNO3 13,70 kg









As 0,75

NaOH 13,40 kg









Sn 2,60














Sb 1,72














Na w całości














O w całości














H w całości






























Skład ołowiu po usunięciu antymonu, arsenu i cyny
















Nazwa pierwiastka
Antymon Arsen Bizmut Cyna Cynk Miedź Ołów Srebro Złoto





Symbol pierwiastka
Sb As Bi Sn Zn Cu Pb Ag Au





Udział procentowy [%]
0,000821925689698 0,000102740711212 0,256851778030748 0,000102740711212 0,092466640091069 0,000616444267274 99,3099933834982 0,215755493545828 0,123288853454759 Razem




Udział masowy [kg]
0,008 0,001 2,5 0,001 0,9 0,006 966,608 2,1 1,2 973,324




















III ETAP: Usuwanie srebra i złota
















Proces odsrebrzania cynkiem Metodą Parkessa
















































Mam dany skład domieszek ołowiu rafinowanego (wg normy)
















Ag Au














0,002 0,001 kg





























Po II Etapie skład wyżej wymienionych domieszek wynosił
















Ag Au














2,1 1,2 kg












Obliczam ile domieszk usunięto:
















[kg] [unit]













Ag 2,098 107,87













Au 1,199 196,97















masa.atm.






























Obliczam wspólczynnik, mówiacy nam, ile razy dany pierwiastek jest lżejszy od Ag. Dzięki temu mogę ustalić wagę poszczególnych składnikow reakcji.















pierwiastek [unit] Ag













Au 196,97 0,5













Zn 65,39 1,6






























Srebro: Po obniżeniu temperarury powstaje piana srebra.















Zn z Ag tworzy związki o temp. topn. wyższej niż ołów. Tworzą się związki międzymetaliczne i "wyciągają" z Pb Srebro i Złoto.
































3Ag + 3Zn = Ag3Zn3











1,26 + 0,76 = 2,02




























2Ag + 5Zn = Ag2Zn5











0,84 + 1,27 = 2,11



























Złóto
















Au + Zn = AuZn











0,24 + 0,15 = 0,39




























Au + 3Zn = AuZn3











0,24 + 0,44 = 0,68




























3Au + 5Zn = Au3Zn5











0,72 + 0,73 = 1,45




























Na podstawie powyższych reakcji obliczam zużycie Zn.















Zn 3,34 kg













Ponieważ Zn może się utleniać, a także wchodzić w reakcjie z innymi pierwiastkami, dodaję więcej Zn.(wiem, że zawartość Zn w Pb wzrośnie do 0,58%)
































Zawartość Zn przed procesem:


Zawartość Zn po procesie odsrebrzania:




























skład Pb surowego Zn


skład Pb surowego Zn









973,32 0,900 kg

973,32 x kg








100 0,092 %

100 0,58 %
x 5,65 Zn kg





















Obliczam ogólne zużycie Zn.















Zn 8,99 kg






























Proces odsrebrzania podzielony jest na 3 części, w których odpowiednio dodaje się różne zawartości Zn.
















Zn [ułamkowo] Zn [liczbowo] Zn [kg]












Część I 2/3 0,67 5,99












Część II 1/4 0,25 2,25












Część III 1/12 0,08 0,75 Jeśli mamy dużą zawartość Ag w roztworze.



























Część I Piana, w której usuwa się 100% złota i 70% srebra.
































Dodaję 5,99 Zn [kg]












Srebro:








































100 % = 2,10 Ag kg




3Ag + 3Zn = Ag3Zn3

70 % = x Ag kg




0,08 + 0,05 = 0,13 kg

















x = 1,47 Ag [kg]





2Ag + 5Zn = Ag2Zn5











0,06 + 0,08 = 0,14 kg
5 Ag = 0,14 kg











3 Ag = 0,08 kg



Złoto :






2 Ag = 0,06 kg




Au + Zn = AuZn

1 Ag = 0,03 kg




0,24 + 0,15 = 0,39 kg



























Au + 3Zn = AuZn3











0,24 + 0,44 = 0,68 kg



























3Au + 5Zn = Au3Zn5











0,72 + 0,73 = 1,45 kg











































Część II Piana, w której znajduje się pozostałe 30% srebra.
































Dodaję 2,25 Zn [kg]












Srebro:























100 % = 2,10 Ag kg











30 % = x Ag kg




3Ag + 3Zn = Ag3Zn3











0,04 + 0,02 = 0,06 kg
x = 0,63 Ag kg






















2Ag + 5Zn = Ag2Zn5

5 Ag = 0,06 kg




0,02 + 0,04 = 0,06 kg
3 Ag = 0,04 kg











2 Ag = 0,02 kg



Ilość Zn dodana do Pb:

8,24 kg


1 Ag = 0,01 kg



Ilość Zn zużyta:

1,50 kg











Ilość Zn pozostała w ołowiu po procesie:

6,74 kg











Piana zawiera:















Ag 0,198 [kg]













Au 1,199 [kg]






























Skład ołowiu po usunięciu srebra i złota
















Nazwa pierwiastka
Antymon Arsen Bizmut Cyna Cynk Miedź Ołów Srebro Złoto





Symbol pierwiastka
Sb As Bi Sn Zn Cu Pb Ag Au





Udział procentowy [%]
0,000819783843495 0,000102472980437 0,256182451092208 0,000102472980437 0,690667888144594 0,000614837882621 99,0512026741349 0,000204945960874 0,000102472980437 Razem




Udział masowy [kg]
0,008 0,001 2,5 0,001 6,74 0,006 966,608 0,002 0,001 975,867





































IV ETAP: Usuwanie cynku
















Przy użyciu soli NaOH


























Reakcje chemiczne
Zn + 2NaOH = Na2O*ZnO + H2


Mam dany skład Zn w ołowiu rafinowanego (wg normy)
















Zn















0,002 kg






























Po III Etapie skład wyżej wymienionych domieszek wynosił
















Zn















6,74 kg






























Obliczay ile domieszk usunięto:

















[kg] [unit]













Zn 6,74 65,39





























Obliczam wspólczynnik, mówiacy nam, ile razy dany pierwiastek jest lżejszy od Zn. Dzięki temu mogę ustalić wagę poszczególnych składnikow reakcji.















pierwiastek [unit] Zn














Na 22,99 2,8













O 16,00 4,1













H 1,01 64,7





























Reakcja zachodząca w procesie:

































Zn + 2NaOH = Na2O*ZnO + H2









6,738 + 8,243 = 14,773 + 0,208 kg
























Powstałe związki, które się wydzielą, mają skład:
















kg














Zn 6,738














Na w całości














O w całości














H w całości































Należy dodać: NaOH 8,243 kg




























Skład ołowiu po usunięciu cynku
















Nazwa pierwiastka
Antymon Arsen Bizmut Cyna Cynk Miedź Ołów Srebro Złoto





Symbol pierwiastka
Sb As Bi Sn Zn Cu Pb Ag Au





Udział procentowy [%]
0,000825483501164 0,000103185437646 0,25796359411389 0,000103185437646 0,000206370875291 0,000619112625873 99,7398695116956 0,000206370875291 0,000103185437646 Razem




Udział masowy [kg]
0,008 0,001 2,5 0,001 0,002 0,006 966,608 0,002 0,001 969,129




















V ETAP: Usuwanie bizmutu
















Przy użyciu Ca i Mg
































Mam dany skład Zn w ołowiu rafinowanego 99,97 (wg normy)















Bi















0,02 kg














Po etapie III skład tych domieszek w ołowiu surowym wynosi:















Bi















2,5 kg














Obliczam ile domieszk usunięto:
















kg [unit]













Bi 2,48 208,98






























Obliczam wspólczynnik, mówiacy nam, ile razy dany pierwiastek jest lżejszy od Bi. Dzięki temu mogę ustalić wagę poszczególnych składnikow reakcji.















pierwiastek [unit] Bi
Bi











Mg 24,31 8,6
0,49











Ca 40,08 5,2






























Reakcje zachodzące w procesie:















2Bi + 3Ca = Bi2Ca3











0,98 + 0,28 = 1,262 kg



























3Bi + Ca = Bi3Ca











1,47 + 0,094 = 1,564 kg



























6Mg + 3Bi3Ca = Bi2Ca3 + 2Bi2Mg3









0,113 + 1,548 = 0,416 + 0,760 kg

























Ilość dodanych zwiazków:















Ca 0,40 kg













Mg 0,80 kg













Ca i Mg usuwa się w całości poprzez dodanie NaOH.































Skład końcowy: Ołów rafinowany
















Nazwa pierwiastka
Antymon Arsen Bizmut Cyna Cynk Miedź Ołów Srebro Złoto





Symbol pierwiastka
Sb As Bi Sn Zn Cu Pb Ag Au





Udział procentowy [%]
0,000827601332024 0,000103450166503 0,002069003330061 0,000103450166503 0,000206900333006 0,000620700999018 99,9957585431734 0,000206900333006 0,000103450166503 Razem




Udział masowy [kg]
0,008 0,001 0,02 0,001 0,002 0,006 966,608 0,002 0,001 966,649




Sheet 2: Porównanie

Skład początkowy: Ołów surowey












Nazwa pierwiastka
Antymon Arsen Bizmut Cyna Cynk Miedź Ołów Srebro Złoto

Symbol pierwiastka
Sb As Bi Sn Zn Cu Pb Ag Au

Udział procentowy [%]
0,18 0,3 0,25 0,26 0,09 0,59 98 0,21 0,12 Razem

Udział masowy [kg]
1,8 3 2,5 2,6 0,9 5,9 980 2,1 1,2 1000


























Skład końcowy: Ołów rafinowany












Nazwa pierwiastka
Antymon Arsen Bizmut Cyna Cynk Miedź Ołów Srebro Złoto

Symbol pierwiastka
Sb As Bi Sn Zn Cu Pb Ag Au

Udział procentowy [%]
0,000827601332024 0,000103450166503 0,002069003330061 0,000103450166503 0,000206900333006 0,000620700999018 99,9957585431734 0,000206900333006 0,000103450166503 Razem

Udział masowy [kg]
0,008 0,001 0,02 0,001 0,002 0,006 966,608 0,002 0,001 966,649


























Czystość ołowiu rafinowanego:

99,9957585431734 %








Sheet 3: Pojemność kotłów

POJEMNOŚĆ KOTŁÓW





















































Ogólne zapotrzebowanie na surowiec
















1000,000 - 966,649














x - 20000,000
x= 20690,033 [t] -potrzebna ilość ołowiu surowego do procesu rafinacji aby uzysk był na poziomie 20000 ton/rok ołowiu rafinowanego













































Zdolność produkcyjna rafinerii:



20000,000 ton/rok










Ilość dni w roku w czasie których rafineria działa



320,000 (uwzględniam przerwy w działaniu, spowodowane: przerwami okolicznościowymi, konserwacją i remontami w obrębie rafinerii)










Ilość produkcji na 1 dzień



62,500 Ton/dzien










Sprawność procesu:



96,665 %




























Pojemność kotła (x):



96,665 62,500















100,000 x X= 64,656 ton














W związku z tym w rafineri użyte zostaną kotły o pojemności 75t









Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Rafinacja ołowiu metodą ługową (metoda Harrisa), Metalurgia
Rafinacja ołowiu metodą ługową Harrisa
Wchłanianie ołowiu(5)
Synteza jodku ołowiu sprawozdanie
Sprawko Wytop ołowiu ze szlamu z rozbiórki akumulatorów, Recykling metali AGH ZiP
Ołowiu (II, IV) tlenek
Ołowiu (IV) tlenek
Ołowiu (II) siarczan
Ołowiu (II) octan 3 hydrat
Badanie absorbcji energii promieniowania g w miedzi i w ołowiu, POLITECHNIKA CZ˙STOCHOWSKA
1. Wytrącanie osadu i krystalizacja. Synteza jodku ołowiu(II)
Czynniki powodujące ponowne uwalnianie ołowiu z kości
MECHANIZACJA PROCESU RAFINACJI CIEKŁYCH STOPÓW
1 Wytrącanie osadu i krystalizacja Synteza jodku ołowiu(II)id 8744
Działanie ołowiu na organizm dziecka i człowieka dorosłego
Wydalanie ołowiu z organizmu

więcej podobnych podstron