Реферати українською » Биология и химия » Вилучення вісмуту з сульфідних багатокомпонентних матеріалів гидрометаллургическим способом


Реферат Вилучення вісмуту з сульфідних багатокомпонентних матеріалів гидрометаллургическим способом

Асп. Свистунов І.Ю., проф. Алкацев М.И. Кафедра металургії кольорових металів. Північно-Кавказький державний технологічний університет

Исследован процес вилуговування вісмуту з сульфидного концентрату соляної кислотою. За підсумками отриманої математичну модель запропоновані оптимальні параметри процесу (концентрація кислоти, температура, час).

Метою дослідження було вилучення вісмуту з сульфидного многокомпонентного концентрату, що є побічним продуктом одній з флотационных фабрик, выщелачиванием розчинами соляної кислоти. Зміст вісмуту в концентраті становила 0,52 %.

Выщелачивание проводили в термостатированном пляшковому агитаторе, що дозволяє вести процес у гидродинамическом режимі з високим рівнем відтворюваності. Температуру підтримували з точністю 0,5 °С. Вісмут визначали в розчинах колориметричесим способом по ГОСТ 14047,4-78 на колориметре фотоэлектрическом концентраційному КФК-2МП.

Експериментальне дослідження проводили з методів планування екстремальних експериментів (план Бокса В3). План Бокса, хоча й є цілком ортогональным, тим щонайменше має високим рівнем D–оптимальности (мінімальний визначник ковариационной матриці) і меншою кількістю необхідних дослідів проти іншими планами [1].

Матриця планування експерименту, і результати дослідів із вилучення вісмуту в розчин наведені у таблиці, у якій безрозмірні перемінні (Xi) пов'язані з размерными величинами так:

; ; , (1)

де K – концентрація соляної кислоти, г/л; t - температура, оС; t - час, год.

Обробку експериментальних даних проводили методом наменьших квадратів, а ролі математичну модель використовували поліном другого ступеня.

Через війну математичного опрацювання експериментальних даних, і відсіву статистично незначущих (за 23-24-відсоткового рівня значимості 0,05) даних отримано таке повне рівняння регресії (1) з безрозмірним масштабом незалежних змінних:

 (2)

Матриця планування й одержують результати експерименту

X1 X2 X3 HCl, г/л t, oC t, год eэксп, частки eрасч, частки
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

Були отримані такі статистики, дозволяють оцінити адекватність рівняння (1): R2 = 0,9757; F = 12,67; F0,05; 13; 4 = 5,89; Sад = 0,066.

Тут R2 – коефіцієнт детермінації; F- розрахункове значення F-статистики; F0,05; 13; 4 – табличное значення критерію Фішера; - середня помилка апроксимації.

У зв'язку з тим, що F > F0,05; 13; 4 , рівняння (2) визнано адекватним експериментальним даним з рівнем значимості 0,05.

У рівнянні (2) коефіцієнти регресії b12 і b13 виявилися статистично незначущі за 23-24-відсоткового рівня значимості 0,05, у зв'язку з ніж було виключені, внаслідок отримали рівняння (3), що є також адекватним експериментальним даним (F = 19,02).

Після підстановки безрозмірних змінних (1) в рівняння (3) отримано скорочена рівняння регресії (4) з размерным масштабом незалежних змінних:

 (3)

 (4)

R2 = 0,9757; F = 19,02; F0,05; 13; 6 = 4,02; Sад = 0,054.

У зв'язку з тим, що F > F0,05; 13; 4 , рівняння (2) і (3) визнані адекватними експериментальним даним з рівнем значимості 0,05.

На малюнку виходячи з рівняння (2) показані графіки приватної залежності вилучення вісмуту в розчин від концентрації кислоти в розчині, температури і тривалості процесу вилуговування.

Приватні залежності вилучення вісмуту (e) від:

1 - концентрації соляної кислоти в розчині (Х1); 2 - температури розчину (Х2); 3 – тривалості вилуговування (X3). Xi наведені у безрозмірному масштабі відповідно до (1).

У цьому незалежні перемінні взято у безрозмірному масштабі і за варьировании однієї з них, інші взято на основному (нульовому) рівні.

Методом нелінійного програмування за умов обмежень на незалежні перемінні (+1 < Xi < -1), отримані такі значення змінних, які дозволяють одержати максимальне вилучення вісмуту:

emax = 0,9597 (95,97 %); HCl = 100,5 г/л; T = 74,6 оС; t = 3,1 год.

Отримані експериментальні дані перебувають у злагоді із літературними даними [2].

Укладання. Методом планування експерименту отримані рівняння регресії, котрі пов'язують вилучення вісмуту з концентрату выщелачиванием соляної кислотою. Знайдено оптимальні умови експерименту, які дозволяють одержати максимальне вилучення вісмуту.

Список літератури

Новік Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимізація процесів технології металів методами планування експериментів. М.: Машинобудування. Софія: Техніка, 1980. 304 з.

Металургія вісмуту / Полывянный І.Р., Абланова А.Д., Батырбекова С.А., Сысоев Л. Н. Алма-Ата: Наука, 1973. 186 з.

Схожі реферати:

Навігація