Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства Васеха Михаил Викторович

Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства
<
Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Васеха Михаил Викторович. Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства : Дис. ... канд. техн. наук : 02.00.01 Апатиты, 2006 131 с. РГБ ОД, 61:06-5/2106

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Литературный обзор 7

Глава II. Экспериментальная часть 27

2.1. Предмет исследования 27

2.2.Объекты исследования 27

2.3. Реактивы и оборудование 31

2.4. Методы исследования 32

2.4.1. Методы аналитического контроля 32

2.4.2. Методы исследования многокомпонентной системы с малорастворимым осадком 34

2.4.3. Методы определения дисперсности пигментного оксида железа(Ш) 39

2.4.4. Установление механизма Red-Ox процесса в системе Fe(OH)3(H2S04)-Na2SO^H20 40

2.5. Математическое планирование эксперимента 40

2.6, Определение скорости фильтрования 43

Глава III. Термодинамический анализ возможных химических процессов в системе Fe(OH)3(H2SO - Na2S03 - Н20 44

3.1. Изучение гидроксосоединений железа(Ш) 44

3.2. Расчет термодинамической растворимости составляющих железистого кека 46

3.3. Термодинамическая оценка взаимодействия сульфита натрия с гидроксидом железа(Ш) 49

Глава IV. Система Fe(OH)i(H2SO^-Na2SOrii20 как основа сульфитной конверсии железистого кека 58

4.1. Визуализация изображения системы Fe(OH)3(H2S04) -Na2S03 - Н20 59

4.2. Механизм химических взаимодействий в системе Fe(OH)3(H2S04) - Na2S03 - Н20

4.3. Изучение растворимости сульфита железа(П) 65

4.3.1. Определение произведения растворимости методом остаточных концентраций И.В.Тананаева 66

4.3.2. Определение растворимости методом прямой кондуктометрии 68

4.3.3. Определение произведения растворимости изотермическим методом 71

4.4. Исследование сульфита железа(П) 76

4.5. Установление оптимальных условий рационального ведения процесса сульфитизации гидроксида железа(Ш) 77

Глава V. Технология сульфитной конверсии железистого кека 80

5.1. Пептизация 83

5.2 Сернокислотная репульпация 89

5.3. Сульфитизация 90

5.4. Термогидролиз 92

5.5. Фильтрация и промывка 93

5.6. Термообработка 96

5.7. Регенерация сульфита натрия 99

5.8. Материальный баланс цветных металлов в технологической схеме 101

5.9. Осаждение цветных металлов содой 101

5.10. Технологическая схема сульфитной конверсии железистого кека 103

5.11. Экономическая оценка сульфитной технологии 105

Общие выводы 109

Список использованных источников 115

Приложения 124

Введение к работе

Актуальность работы.

Необходимость переработки промышленных отходов медно-никелевой подотрасли - железистых кеков в пигментный оксид железа(Ш) с попутным извлечением и возвратом цветных металлов в производственный цикл обуславливает актуальность исследования.

Особый интерес представляет собой использование сернистых солей, в частности сульфита натрия, как продукта утилизации отходящего диоксида серы, в качестве реагента-восстановителя, позволяющего осуществить конверсию гидроксида железа(Ш).

Рациональным является использование пептизатора для разрушения мицеллярной аморфной структуры железистого кека, что дает возможность более полно переводить ионы цветных металлов в раствор и осуществлять восстановление железа(Ш) по безавтоклавному способу.

Выпуск товарного продукта из отходов позволит снизить антропогенное воздействие на окружающую среду, получить дополнительный экономический эффект и дать народному хозяйству железосодержащие пигменты. Попутное извлечение цветных металлов из отвального железистого кека и их возврат в производственный цикл уменьшат потерю никеля, кобальта и меди, осаждающихся совместно с гидроксидом железа(Ш).

Работа выполнялась в Мурманском государственном техническом университете на кафедре химии и в Институте химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН.

Цель работы.

Физико-химическое исследование системы Fe(OH)3(H2S04)-Na2S0320 как базы для разработки малотходной технологии конверсии железистого кека, включающее установление механизма протекающих в ней

химических процессов, определение растворимости сульфита железа(П), обоснование условий основных технологических операций для выделения прекурсора пигментного оксида железа(Ш).

Научная новизна.

Проведено физико-химическое исследование системы Fe(OH)s(H2S04) -Na2S0320 с выяснением степени восстановления железа(Ш) и осаждения FeSO?2,75Н20.

Предложен способ графического представления многокомпонентных гетерогенных систем путем сочетания на плоской диаграмме изолиний, описывающих Red-Ox процессы совместно с отношением компонентов.

С помощью визуализированного изображения системы Fe(OH)3(H2S04) - Na2S03 - Н20 путем сочетания изолиний - изоредукт и изорелят -установлен механизм химических процессов, протекающих при сульфитной конверсии железистого кека.

Определено произведение растворимости сульфита железа(П) в температурном интервале 298-328 К, рассчитаны термодинамические функции процесса его диссоциации. На основании зависимости К* (FeS03) -рН; pS032' определена область существования осадка сульфита железа(П). Рассчитана диаграмма зависимости «Е - рН» процесса сульфитизации и экспериментально подтверждена область осаждения FeSOy2,75H2Ot образующегося при восстановлении Fe(IIJ) сульфитом натрия.

Установлен механизм термогидролитического разложения дитионата натрия с диспропорционированием и отгонкой 75% серы в виде диоксида.

Выполнена термодинамическая оценка процесса восстановления железистого кека и определены оптимальные условия проведения основных технологических операций.

Разработана технология сульфитной конверсии железистого кека с использованием оборотного сульфита натрия, получаемого при утилизации диоксида серы.

Практическая значимость работы.

Предложена технология сульфитной конверсии железистого кека с выделением прекурсора пигментного оксида железа(Ш).

Показано влияние пептизатора на процесс извлечения цветных металлов из железистого кека и установлено, что образующийся при пептизации золь гидроксида железа(Ш) после сернокислотной активации способен восстанавливаться сульфитом натрия без применения автоклава.

Определены оптимальные условия основных технологических операций конверсии железистого кека в малорастворимый сульфит, служащий прекурсором для получения пигментного оксида железа(Ш).

Основные положения, выносимые на защиту.

Результаты исследования в системе Fe(OH)3(H2S04)-Na2S03-H20 окислительно-восстановительных процессов, происходящих совместно с осаждением сульфита железа(П).

Метод визуализации информации в сложных гетерогенных системах, основанный на совмещении количественных характеристик различных по природе физико-химических процессов в виде изолиний.

Механизм разложения дитионата натрия при проведении термогидролиза с диспропорционированием и регенерацией 75% серы в виде сульфита натрия.

Технологическая схема переработки железистого кека медно-никелевого производства с получением прекурсора пигментного оксида железа(Ш) и возвратом соосажденных цветных металлов в производственный цикл.

Методы исследования многокомпонентной системы с малорастворимым осадком

Определение количественного содержания элементов проводили в соответствии со следующими методиками: Содержание железа(Ш) определяли спектрофотометрическим методом с сульфосалициловой кислотой в кислой среде при длине волны X = 510 нм [26]. Суммарное содержание железа(П) и железа(Ш) определяли спектрофотометрическим методом с сульфосалициловой кислотой в щелочной среде при длине волны X = 416 нм. Содержание железа(П) определяли по разности концентраций в кислой и щелочной средах, а так же бихроматометрически с дифениламином [68]. Определение содержания никеля проводилось спектрофотометрическим методом с диметилглиоксимом по ГОСТ 12352-82. Ионы меди(И) при массовой доле 0,1 - 0,5 % определяли в виде аммиачного комплекса по ГОСТ 22536.8-87. При содержании менее 0,1 %, поводилось спектрофотометрическое определение с помощью диэтилдитиокарбамата свинца [69]. Количественное определение кобальта проводилось с нитрозо-Р-солью (1-нитрозо-2-нафтол-3,6 дисульфокислоты) фотометрическим методом по ГОСТ 12353-78. Определение кобальта при высоком содержании никеля, меди, железа проводили потенциометрическим титрованием калием железосинеродистым с использованием платинового электрода по ГОСТ 12353-78. Определение концентрации ионов водорода и электродных потенциалов проводили методом прямой потенциометрии с использованием иономера И-135. Сопротивление водного раствора сульфита железа при установлении растворимости определяли методом прямой кондуктометрии с использованием устройства «Измеритель RCL Р5030» и кондуктометрическои ячейки с угольными электродами и отверстиями для ввода и вывода инертного газа [70]. Сульфит-ион в растворе определяли объемным йодометрическим методом [11]. Суммарное содержание серы определяли методом спекания пробы со смесью оксида цинка и карбоната натрия с последующей нейтрализацией раствора и выщелачиванием спёка. Количественное определение серы проводилось гравиметрически в виде сульфата бария [71, 72]. Хлорид-ион в водном растворе определили потенциометрическим титрованием с использованием нитрата серебра [73, 74]. Определение основных характеристик красного железоокисного пигмента, таких как массовая доля воды, водорастворимых и летучих веществ, плотность, среда водной вытяжки, и др. проводили в соответствии с ГОСТ 21119.1-75-21119.9-75. Определение химического состава железистого кека и красного железооксидного пигмента проводили следующим образом: навеску, взятую на аналитических весах, растворяли при нагревании в соляной кислоте (1:1) до полного растворения. После охлаждения раствор доводили до метки и проводили анализ методами указанными выше. Влажность железистого кека определяли по разности масс до и после высушивания при 95 - 100С. Содержание примеси мышьяка определяли методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (АЭмС ИНП) по длине волны мышьяка 193 нм на приборе Plasma — 400 фирмы Perkin Elmer. Содержание примесей цинка, кадмия, олова, сурьмы, свинца и висмута устанавливали полуколичественным спектральным анализом на приборе СП-28. Метод остаточных концентраций И.В. Тананаева Данный метод применяется при изучении гетерогенных систем типа MXq - Bp.kHkL - Н2О, где MXq - соль многовалентного металла и Bp_kHkL -многоосновная кислота или ее соль [75, 76, 77]. Изучение таких систем начинают с приготовления изомолярного ряда смесей определенного состава. Для этого берут точные объемы исходных растворов MXq и Bp.kHkL с известной концентрацией, выдерживают при определённой температуре и вливают раствор, содержащий лиганд, в раствор соли многовалентного металла. Допускается так же приготовление смесей из веществ, взятых в твердом состоянии по навеске. При исследовании готовили изомолярный ряд с постоянной концентрацией соли многовалентного металла и переменной концентрацией соединения лиганда или ряд постоянной концентрацией соединения лиганда и переменной концентрацией соли многовалентного металла.

После приготовления, смеси выдерживали при постоянном перемешивании до состояния равновесия, которое позволяет получать воспроизводимые результаты при строго фиксированной температуре. Затем разделяли твердую и жидкую фазы, в растворе определяли рН и остаточные концентрации всех ионов. Содержание ионов в осадке находили по формуле:

Термодинамическая оценка взаимодействия сульфита натрия с гидроксидом железа(Ш)

Система Fe(OH)3(H2S04)-Na2SOs-H20 представляет собой интерес как с научной, так и с практической точки зрения. В литературе отсутствуют данные по ее исследованию, нет единого мнения относительно механизма взаимодействия сульфита натрия с гидроксидом железа(Ш), состава и условий образования твердой фазы — сульфита железа(П). Вместе с тем эта информация представляет собой интерес для разработки технологии сульфитной конверсии железистого кека.

Исследование системы осложняется ввиду того, что в ней одновременно протекают различные по природе взаимодействия, что требует использования комплексного подхода к изучению, который в данной работе реализован посредством визуализации информации по методике, предложенной в монографии [93].

Выбор базовых уровней и интервалов варьирования основных физико-химических параметров проводился исходя из термодинамического анализа возможных химических взаимодействий.

При составлении системы Fe(OH)s(H2S04)-Na2S03-H20 в качестве компонента Fe(OH)3 использовали железистый кек, доведенный до состояния лиозоля обработкой пептизатором и серной кислотой. Хлорид железа(Ш) добавляли к кеку при м.о. FeCl3/Fe(OH)3, равном 0,03:1. Серную кислоту вводили до постоянного м.о. H2S04/Fe(OH)3, равного 0,64:1. Приведенные отношения пептизатора и серной кислоты к гидроксиду железа(Ш) получены из серии опытов, где установлены минимальные количества FeCl3 и H2SO4, при которых происходит полное восстановление Fe(IlI). Дальнейшее увеличение этих параметров не оказывает существенного влияния на время и полноту растворения железистого кека.

Изучение системы проводили при 25С. Гидроксид железа(Ш) добавляли к раствору сульфита натрия, полученного растворением кристаллического, марки х.ч. в дистиллированной воде. Смесь перемешивали и выдерживали до полной конверсии Fe(OH)3 и выпадения в осадок сульфита железа(П). Большое значение имеет последовательность введения компонентов. Добавление Na2S03 к лиозолю гидроксида железа(Ш) при формировании системы неосуществимо по причине обильного выделения SO2.

Система строилась по восьми разрезам в диапазоне концентраций исходного раствора сульфита натрия от 0,5 моль/л до состояния насыщения (2,17 моль/л) с концентрационным интервалом 0,25 моль/л. Введение лиозоля гидроксида железа(Ш) в раствор сульфита натрия сопровождалось фиксированием рН суспензии в диапазоне 3,6-1,8 с интервалом 0,2 единицы. Каждый из восьми разрезов включал 10 точек, соответствующих определенному значению рН. На каждом разрезе установлено содержание Fe(III) до и после сульфитизации, концентрации серной кислоты и сульфита натрия в жидкой фазе пульпы.

Графическое представление системы выполнено на основании экспериментальных результатов (Приложение 1) посредством построения изолиний для процессов окисления-восстановления и осаждения сульфита железа(П).

Метод изображения состоит в том, что на плоской диаграмме в декартовой системе координат строятся по разрезам в зависимости от содержания всех компонентов — ИагБОз (восстановитель и осадитель), Ре(ОН)з (объект взаимодействия) и H2S04 (активатор процесса) - проекции двух типов поверхностей, представляемые горизонталями, являющимися, с одной стороны, изоредуктами по степени перехода Fe3+ в Fe2+, а, с другой, изорелятами по отношению к исходному їїе(ОН)з.

Ход изоредукт - линий равных степеней восстановления Fe(III) (рис. 4.1.) показывает, что доля восстановленного Fe(II) возрастает с увеличением концентрации сульфита натрия и уменьшением концентрации Fe(III) в пульпе и позволяет определить количественный переход компонентов в Red-Ox процессе Fe /Fe . В исследуемом концентрационном диапазоне образуется одна твердая фаза, состав которой описывается формулой FeS03 2,75H20. В целях определения полноты осаждения восстановленного железа, проведено исследование растворимости сульфита железа(П) в воде при 25С тремя методами: прямой кондуктометрии, остаточных концентраций и изотермическим. Для выполнения исследования был синтезирован образец сульфита железа(Н) из растворов сульфита натрия и хлорида железа(П) с молярными концентрациями 0,5 моль/дм3. Для приготовления растворов использовался обезгаженный бидистиллят (удельная электрическая проводимость а= 1,453-10" Ом" см" ), Для установления равновесия и структурирования осадка раствор выдерживали в атмосфере гелия 9 суток. Далее осадок промывали до отрицательной реакции на хлорид-ион, отфильтровывали под вакуумом в инертной атмосфере, стабилизировали этанолом и высушивали при 105 С. Определение растворимости сульфита железа(П) проводилось с построением изомолярной серии с постоянной молярной долей железа(Н) и переменной сульфита. После установления равновесия жидкая фаза отделялась от осадков и анализировалась. Результаты исследования (Приложение 3) показывают, что осадок, отвечающий формуле FeS03, образуется в кислой среде при значении рН 5,00 и одинаковых равновесных концентрациях ионов. Ионная сила раствора при данном значении рН с молярной долей сульфита 0,5 имеет значение 0,28.

Определение произведения растворимости изотермическим методом

Предлагаемая технология переработки железистого кека базируется на физико-химических закономерностях, установленных при исследовании системы Fe(OH)3(H2S04)-Na2S04-H20 с учетом следующих аспектов: экономическая целесообразность, которая достигается использованием дешевых реагентов, отсутствием побочных отвальных продуктов, снижением потерь ценных компонентов, внедрением имеющегося на производстве технологического оборудования, получением качественного товарного продукта; - экологическая безопасность, которая обеспечивается при создании замкнутых технологических циклов. - учет физико-химических параметров перерабатываемого сырья.

В настоящее время железистый кек на ОАО «Комбинат Североникель» не перерабатывают. Он выводится из технологического цикла как отвальный продукт согласно схеме (Рис 5.1.). Никелевый анолит с высоким содержанием серной кислоты нейтрализуют карбонатом никеля до рН 3,6-3,9 при постоянном пропускании кислорода. При повышении рН происходит совместное окисление и гидролитическое осаждение железа, содержащегося в анолите. Для полного перевода железа из раствора в осадок пульпу нагревают и проводят термовыдержку с последующим отделением осадка. При железоочистке в среднем получают 160 кг железистого кека с влажностью 50% из 35 тонн никелевого анолита. Скорость фильтрации кека составляет 0,4 м /м час. С целью уменьшения потерь цветных металлов первичный железистый кек подвергают сначала сернокислотной, а затем дважды водной репульпации с последующей фильтрацией. Промытый осадок сбрасывают в отвал.

Для выбора исходного материала при разработке сульфитной технологии были проведены предварительные эксперименты с тремя видами кека: первичным, после первой стадии репульпации и отвальным.

Отвальный железистый кек из-за сернокислотной промывки частично раскристаллизован с образованием ге тита FeO(OH), что видно из его рентгенофаммы (Приложение 7). При этом изменена структура частиц по сравнению с первоначальной, поэтому его переработка требует больших затрат пептизатора и времени. Ввиду низкого содержания цветных металлов в отвальном кеке его конверсия не позволяет получить значительного экономического эффекта. Кроме того, в результате сульфитной переработки отвального кека получается пигментный материал с более крупными частицами.

Использование кека после первой стадии репульпации также нецелесообразно с точки зрения возврата цветных металлов, т.к. их большая часть отделена при репульпации с последующей фильтрацией. С точки зрении содержания примесей при обработке железистого кека происходит их накопление вследствие использования промывной серной кислоты. Это прежде всего относится к мышьяку, содержание которого в первичном кеке в расчете на сухой составляет 0,10%(мас), в кеке после первой стадии репульпации - 0,16%, а в отвальном - 0,26%.

Первичный железистый кек аморфен. Он не подвергается воздействию сернокислотного раствора при репульпации, поэтому легко и быстро переходит в состояние лиозоля с минимальными затратами пептизатора. Его использование в качестве исходного материала при разработке сульфитной технологии позволяет сократить целый ряд репульпации и промывок, существующих в настоящее время. Поэтому при проведении лабораторных исследований и балансовых экспериментов использовался первичный железистый кек.

Предлагаемая технология сульфитной конверсии железистого кека базируется на результатах исследования системы Fe(OH)i(H2S04)-Na2SOr-Н2О и состоит из следующих стадий: пептизация гидроксида железа(Ш) солянокислым раствором хлорида железа(Ш); репульпация в сернокислом растворе, проводимая с целью активации пульпы; сульфитизация, сопровождающаяся восстановлением Fe(III) до Fe(II) с получением сульфита желза(П); термогидролиз пульпы сульфита железа(Н) с попутной отгонкой SO2; фильтрация и промывка с возвратом в виде раствора тяжелых цветных металлов, содержащихся в исходном железистом кеке; термообработка гидратированного осадка оксида железа(П), приводящая к получению прекурсора товарного продукта — красного железооксидного пигмента. Процесс пептизации или дезагрегации известен давно и изучен достаточно полно, однако при переработке железистых кеков, которые образованы аморфным гидроксидом железа(Ш), он до сих пор не применялся. При действии веществ-пептизаторов коагулят (коагель) Fe(OH)3 расщепляется на первичные частицы и переходит в состояние лиозоля за счет адсорбции ионов пептизатора на поверхности коллоидных частиц осадка. Для пептизации осадка не требуется, чтобы вся его поверхность была покрыта слоем адсорбированного пептизатора; достаточно, чтобы пептизатором было покрыто 10 - 25 % площади пептизируемого осадка. Из всех известных пептизаторов самым дешевым является хлорид натрия. Механизм его воздействия на осадок можно рассматривать как непосредственную пептизацию, которая заключается в адсорбции ионов пептизатора поверхностью коллоидной массы.

Технологическая схема сульфитной конверсии железистого кека

На основании материальных балансов для каждой стадии процесса произведена экономическая оценка предлагаемой сульфитной технологии в сопоставлении с действующей в расчете на 1 тонну производимого никеля.

Основные статьи расхода связаны с затратами на материалы. По действующей технологии тратится 50 кг серной кислоты для получения промывочных сернокислых растворов; 200 кг соды, использующейся для нейтрализации оборотного фильтрата с осаждением цветных металлов в виде карбонатов, Отдельную статью расходов составляет складирование отвального железистого кека. В итоге затрачивается 1061 рубль. В сульфитной технологии используется 57 кг серной кислоты, которая вводится на стадии сернокислотной активации и при термогидролизе; 123 кг соды, используемой при утилизации диоксида серы и осаждении цветных металлов в виде карбонатов; 1 кг соляной кислоты для приготовления пептизатора. В итоге затрачивается 727 рублей.

Статьи дохода по существующей технологии связаны с возвратом цветных металлов в производственный цикл. При этом возвращается (кг) : Ni-6,2; Cu-1,6; Со-0,03, что соответствует дохода в 1214 рублей при оценке стоимости цветных металлов в 50% от рыночной. В предлагаемой технологии доход определяется как возвратом цветных металлов (кг): Ni-6,3; Cu-1,5; Со-0,03, что в денежном выражении соответствует в 1225 рублям, так и оценкой товарного продукта: 36 кг - по цене 75% от рыночной - 810 рублей.

По сульфитной технологии расход в денежном выражении меньше по сравнению с действующей на: 1061 - 727 = 334 рубля, а доход больше на: (1225 - 1214) + 810 = 821 рубль. В целом экономическая эффективность предлагаемой технологии выше на 1155 рублей в расчете на 1 тонну производимого никеля. 1. Проведено физико-химическое исследование системы Fe(OH)3(H2S04-Nct2S03-H20, включающее установление механизма окислительно-восстановительных процессов, происходящих совместно с осаждением сульфита железа(П). 2. Предложен способ графического представления многокомпонентных гетерогенных систем путем сочетания на плоскости изолиний: изоредукт, описывающих Red-Ox процесс, и изорелят, соответствующих отношению реагирующих компонентов. 3. На основании визуализированного изображения системы Fe(OH)3(H2S04)-Na2S03-H20 установлено соотношение реагирующих компонентов и показано, что сульфитизация протекает при взаимодействии трех молекул NCI2SO3 с одной молекулой Fe(OH)3. 4. На основании зависимости Kg (FeSO - рН; р50з определена область существования осадка сульфита железа(П). Рассчитана и экспериментально подтверждена область осаждения ионов Fe2+ в присутствии сульфита натрия. 5. Установлено, что в исследуемой системе твердая фаза представляет собой соединение, соответствующее формуле FeSOs -2,75Н20, а в жидкой фазе как продукт Red-Ox процесса содержится дитионат натрия Na2S206, в котором сера имеет валентность 4,5. 6. Для сульфита железа(П) определены значения растворимости в температурном интервале 298 - 328 К и рассчитаны термодинамические функции процесса его диссоциации, а для дитионата натрия установлен механизм термогидролитического диспропорционирования серы с восстановлением и отгонкой 75% содержащейся в нем серы в виде диоксида с окислением 25% до сульфата. 7. Проведена термодинамическая оценка процесса восстановления железистого кека, на основании которой определены оптимальные условия проведения процесса сульфитизации и рассчитана диаграмма зависимости E=f(pH). 8. Установлено, что в результате пептизации образуется золь гидроксида железа(Ш), который восстанавливается сульфитом натрия при стандартных условиях и не требует автоклавного режима. Показано влияние пептизатора на процесс извлечения ионов цветных металлов из железистого кека. 9. Определены оптимальные условия основных технологических операций конверсии железистого кека в малорастворимый сульфит, служащий прекурсором для выделения пигментного оксида железа(Ш). 10. Предложены уравнения материальных балансов для каждой стадии сульфитной технологии. Произведен расчет масс компонентов, участвующих в химических взаимодействиях. 11. Разработана технологическая схема переработки железистого кека медно-никелевого производства с получением прекурсора пигментного оксида железа(Ш) и возвратом соосажденных цветных металлов в производственный цикл. 12. Рассчитана экономическая эффективность сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства. Предполагаемый экономический эффект от внедрения составляет около 1155 руб на 1 тонну производимого никеля.

Похожие диссертации на Физико-химическое обоснование и разработка сульфитной конверсии железистого кека медно-никелевого производства