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:
; ; , (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:
(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; - 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:
(3)
(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.
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. 186 с.
Другие работы по теме:
Сплавы металлов
Окружающие нас металлические предметы редко состоят из чистых металлов. Только алюминиевые кастрюли или медная проволка имеют чистоту около 99,9%. В большинстве же других случаев люди имеют дело со сплавами. Так, различные виды железа и стали, содержат наряду с металлическими добавками незначительные количества углерода, которые оказывают решающее влияние на механическое и термическое поведение сплавов.
Бутадиеновые каучуки
Ивчин Алексей. 11”А” Бутадиеновые каучуки. Бутадиеновые каучуки, или дивиниловые каучуки, или полибутадиены являются полимерами 1,3-бутадиена.
Термодинамико-топологический анализ
При разработке технологии большая роль принадлежит блоку разделения реакционной смеси. В производствах органического и нефтехимического синтеза применяются все известные методы разделения многокомпонентных смесей на чистые компоненты или фракции.
Астат
АСТАТ (лат. Astatium), астатин, Аt - радиоактивный химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, атомный номер 85. Стабильных изотопов у астата нет; известно не менее 20 радиоактивных изотопов астата, из которых наиболее долгоживущий
Добыча золота методами геотехнологии
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КРАСНОЯРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И ЗОЛОТА РЕФЕРАТ НА ТЕМУ: «ДОБЫЧА ЗОЛОТА МЕТОДАМИ
Десульфуризация
Цель работы: определить степень десульфуризации при плавке огарка заданного состава; по степени десульфуризации рассчитать количество и состав штейна, который получится при плавке.
Получение чернового свинца
Получение. Осн. источник получения свинца-сульфидные полиметаллич. руды. Селективной флотацией из руд, содержащих 1-5% Рb, получают свинцовые и др. концентраты. Свинцовый концентрат обычно содержит 40-75% Рb, 5-10% Zn, до 5% Сu, а также благородные металлы и Bi. Ок. 90% свинца получают по технологии, включающей стадии: агломерирующий обжиг сульфидных концентратов, шахтная восстановит. плавка агломерата и рафинирование чернового свинца.
Выщелачивание цинкового огарка
Два способа получения металлического цинка: пирометаллургический и гидрометаллургический. Обжиг и классификация продуктов. Выщелачивание огарка для полного извлечения цинка. Аппараты для выщелачивания. Группы примесей и завершающая стадия – электролиз.
Необходимость переработки медного концентрата
Гидрометаллургические способы извлечения меди из потерянного и забалансового сырья, автоклавный способ, солевое выщелачивание, сульфатезация. Переработка смешанных руд по схеме: выщелачивание – цементация – флотация. Выбор технологической схемы.
Никель. Никелевые сплавы
Санкт-петербургский электротехнический колледж Доклад по электротехническому материаловедению на тему: Никелевые сплавы. Никель. Доклад разработали: Бобин И. Фроленков В. Шикунов И. Фролов М. Бутыленков И.
Влияние висмута на организм и жизнь человека
Висмут (лат. Bismuthum) – химический элемент V группы периодической системы Менделеева с атомным номером 83. Висмут это хрупкий, легкоплавкий металл серебристо-белого цвета с розовым оттенком.
Язвенная болезнь
Понятие язвенной болезни, ее сущность и особенности, первейшие признаки и жалобы, органы поражения и возможные последствия. Концепция этопатогенеза язвенной болезни, методика ее диагностирования, профилактики и лечения, перспективы полного выздоровления.
Язвенная болезнь
желудка Этиология и патогенез Этиология и патогенез заболевания до сих пор полностью не раскрыт. Полагают, что это мультифакториально обусловленное заболевание, предрасположенность к которому в значительной степени связана с наследственными факторами.
Теплота и электрический ток
Начиная с 1794 г. Вольта многократно проводил такой опыт: он помещал лягушку, препарированную по методу Гальвани, таким образом, чтобы ее задние лапки были опущены в воду одной банки, а спинка и позвоночный столб погружались в другую банку с водой.
Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока
Начало 19 столетия. Золотой век физики и электротехники. В 1834 году французский часовщик и естествоиспытатель Жан-Шарль Пельтье поместил каплю воды между электродами из висмута и сурьмы, а затем пропустил по цепи электрический ток. К своему изумлению, он увидел, что капля неожиданно замерзла.
Мировые ресурсы никеля
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И ГЕОФИЗИКИ Реферат НА ТЕМУ: «Мировые ресурсы никеля»
Авдонин Виктор Васильевич
(Кандидат геолого-минералогических наук (1968), доктор геолого-минералогических наук (1982). Профессор кафедры полезных ископаемых геологического факультета (1988).)
Месторождения золота
Характеристика золота как химического элемента, его главные физические и химические свойства, история его становления как всеобщей меры стоимости. Геохимические особенности золота, промышленные минералы и типы руд на территории современной России.
Добыча полезных ископаемых методом подземного выщелачивания
Основные сведения о методе подземного выщелачивания. Естественная деминерализация остаточных растворов. Добыча урана методом подземного выщелачивания. Получение металлов из забалансовых и потерянных руд из недр Земли. Факторы бактериального выщелачивания.
Серебро
Серебро (лат. Argentum), Ag, химический элемент I группы периодической системы Менделеева, атомный номер 47, атомная масса 107,8682.
Золото
Золото (лат. Aurum), Аu, химический элемент I группы периодической системы, атомный номер 79, атомная масса 196,9665.
Закономерности окисления расплавов на основе висмута
На основе систематизации экспериментальных данных проанализированы закономерности окисления расплавов на основе висмута. Показано, что решающее влияние на кинетику этого процесса оказывает состав формирующейся окалины.
Кенгуру санитары земли
Белянин И.М. 4144/1 Извлечение знаний из текста. Кенгуру – санитары земли Кенгуру это травоядное млекопитающее, одной из особенностей которого является способ движения прыжками. Свое название они получили, благодаря австралийским аборигенам. Отличается кенгуру небольших размеров передними лапами, зато превосходно развитыми нижними конечностями и массивным хвостом.