Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом

4998
знаков
1
таблица
1
изображение

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:

Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом; Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом; Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом, (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:

Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом (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; Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом - 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:

Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом (3)

Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом (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.

Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом

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. 18


Информация о работе «Извлечение висмута из сульфидных многокомпонентных материалов гидрометаллургическим способом»
Раздел: Биология и химия
Количество знаков с пробелами: 4998
Количество таблиц: 1
Количество изображений: 1

Похожие работы

Скачать
111606
0
0

... — отхода при обжиге цинковых концентратов. Сернокислотное производство имеют в своем составе комбинат «Электроцинк» (Владикавказ) и другие предприятия. Отраслью, дополняющей комплекс Северо-Кавказского экономического района, является угольная промышленность, хотя из-за высокой себестоимости добычи, медленного роста производительности труда, падения фондоотдачи эффективность ее снижается. Главный ...

Скачать
399022
0
36

... они брали ту самую "чистую" медь, почему соединили ее именно с оловом, а не с каким-нибудь другим металлом, в каких месторождениях встречается в природе медь, в каких именно химических соединениях, где эти месторождения расположены и насколько легко было древним людям ее вырабатывать и переплавлять? Очень странно, что кабинетные историки совершенно не утруждают себя подобными вопросами. А, ведь, ...

Скачать
62700
6
0

... другое соотношение входящих в состав примесей железа и кремния. Буква Е в марке АЕ означает, что алюминий данной марки предназнача­ется для производства электропроводов. Дополнительным требованием к свойствам алюминия является низкое электросопротивление, которое для проволоки, изготовленной из него, должно быть не более 0.0280 ом мм м при 20 C. Алюминий применяют для производства из него изделий ...

0 комментариев


Наверх