Расчет материального баланса процесса разложения германиевого концентрата, страница 4

10. Рассчитаем количество продуктов, образующихся при разложении хлорида свинца серной кислотой:

                                           0,41                X₃₁                 X₃₂                 X₃₃

                            PbCl₂ + H₂SO₄ ® PbSO₄ + 2HCl                          (2.10)

                                            278,09           98,06            303,25          2·36,45

X₃₁ = m_PbCl2 · М_H2SO4 / М_PbCl2 = 0,41 · 98,06 / 278,09 = 0,14 кг

X₃₂ = m_PbCl2 · М_PbSO4 / М_PbCl2 = 0,41 · 303,25 / 278,09 = 0,45 кг

X₃₃ = m_PbCl2 · 2М_HCl / М_PbCl2 = 0,41 · 2 · 36,45 / 278,09 = 0,11 кг

11. Для перевода Fe(II) в Fe(III) на операцию разложения в кислую пульпу вводят газообразный хлор. Расчитаем необходимое количество хлора, а также количество продуктов, образующих при окислении:

                                                            1,4              X₃₄              X₃₅

2FeCl₂ + Cl₂ ® 2FeCl₃                         (2.11)

 2·126,75      70,90         2·162,20

X₃₄ = m_FeCl2 · A_Cl2 / 2М_FeCl2 = 1,4 · 70,90 / 2 · 126,75 = 0,39 кг

X₃₅ = m_FeCl2 · 2M_FeCl3 / 2М_FeCl2 = 1,4 · 2 · 162,20 / 2 · 126,75 = 1,79 кг

12. Для перевода As(III) в As(V) на операцию разложения в кислую пульпу вводят газообразный хлор. Расчитаем необходимое количество хлора, а также количество продуктов, образующих при окислении:

                             11,51         X₃₆           X₃₇                  X₃₈                  X₃₉

AsCl₃ + Cl₂ + 4H₂O ® H₃AsO₄ + 5HCl                  (2.12)

  181,27      70,90      4·18,00            141,92            5·36,45

X₃₆ = m_AsCl3 · A_Cl2 / М_AsCl3 = 11,51 · 70,90 / 181,27 = 4,5 кг

X₃₇ = m_AsCl3 · 4M_H2O / М_AsCl3 = 11,51 · 4 · 18,00 / 181,27 = 4,57 кг

X₃₈ = m_AsCl3 · M_H3AsO4 / М_AsCl3 = 11,51 · 141,92 / 181,27 = 9,01 кг

X₃₉ = m_AsCl3 · 5M_HCl / М_AsCl3 = 11,51 · 5 · 36,45 / 181,27 = 11,57 кг

13. Рассчитаем количество продуктов, образующихся при разложении сульфата кальция соляной кислотой:

                                            13,42             X₄₀               X₄₁             X₄₂        

CaSO₄ + 2HCl ® CaCl₂ + H₂SO₄                  (2.13)

                                            136,14        2·36,45         110,98          98,06    

X₄₀ = m_CaSO4 · 2M_HCl / М_CaSO4 = 13,42 · 2 · 36,45 / 136,14 = 7,19 кг

X₄₁ = m_CaSO4 · M_CaCl2 / М_CaSO4 = 13,42 · 110,98 / 136,14 = 10,94 кг

X₄₂ = m_CaSO4 · M_H2SO4 / М_CaSO4 = 13,42 · 98,06 / 136,14 = 9,67 кг

По практическим данным SiO₂ с соляной кислотой не реагирует, переходит в кислую пульпу.

Содержание Ge в полученном конденсате при извлечении его на 99 % составит:

13,54 · 0,99 = 13,4 кг

Потери Ge с кислыми сливами составят: 100 – 99 = 1 %. Тогда количество Ge в кислых сливах составит:

                                       13,54 · 0,01 = 0,14 кг

Количество получившегося GeCl₄ по реакциям будет равно:

S_GeCl4 = X₂ + X₅ + X₉ + X₁₃ =  32,45 + 1,58 + 3,16 + 2,37 = 39,56 кг

Так как в конденсате содержание тетрахлорида германия составляет 99,35 %, то количество конденсата будет:

  39,56 – 99,35%

                                            Y₁ – 100%              

Y₁ = 39,82 кг

Общий расход HCl составит:

S_HCl = X₁ + X₄ + X₈ + X₁₂ + X₁₆ + X₁₉ + X₂₂ + X₂₅ + X₂₈ – X₃₃ – X₃₉ + X₄₀ = 22,07 + 1,61 + 3,23 + 2,42 + 13,69 + 34,25 + 6,94 + 6,49 + 0,11 – 0,11 – 11,57 +  + 7,19 = 86,32 кг

V = 86,32 / 1,16 = 74,41 л,

где 1,16 – плотность 31,5 %-й HCl, которая используется при разложении.

Масса H₂O в HCl_(31,5%) составит:

 86,32 – 31,5 %

                                           Y₂ – 68,5 %

Y₂ = 187,71 кг

Общая масса 31,5 %-й HCl составит:

Y₃ = 86,32 + 187,71 = 274,03 кг

По данным практики соляной кислоты для вскрытия концентрата загружается с избытком, на 300 кг концентрата – 1300 л 31,5%-й соляной кислоты. На расчетную производительность 100 кг соляной кислоты необходимо:

1300 л HCl на 300 кг концентрата

   Y₄ л HCl на 100 кг концентрата

Y₄ = 433,33 л HCl или 433,33 · 1,16 = 502,66 кг

Общий расход H₂SO₄ составит:

S_H2SO4= X₃₁ = 0,14 кг

V = 0,14 / 1,84 = 0,08 л,

где 1,84 – плотность 96 %-й H₂SO₄, которая используется при разложении.