Расчет материального баланса процесса разложения германиевого концентрата, страница 8

1)  Извлечение GeO₂ при гидролизе 95 %.

2)  Извлечение GeO₂ при промывке ионоочищенной водой и спиртом 99,5 %.

3)  Извлечение GeO₂ при сушке 99,99 %.

Расчёт количества GeO₂, получаемого из 38,23 кг/сут GeCl₄ ректификата:

                              38,23             X₁                X₂                              

                            GeCl₄ + 2H₂O ® GeO₂ + 4HCl                             (2.19)

                             214,39          36,00           104,59        145,80         

Находим количество воды, необходимое для протекания реакции:

X₁ = 38,23· 36,00 / 214,39 = 6,42 кг,

В результате гидролиза образуется GeO₂:

X₂ = 38,23 · 104,59 / 214,39 = 18,65 кг,

Учитывая потери при гидролизе 5 % GeO₂ будет:

18,65 – 18,65 · 0,05 = 17,72 кг.

Так как в результате гидролиза образуется гидротированный диоксид (GeO₂·nH₂O) необходимо поддерживать постоянную кислотность в гидролизёре 5N. Для нормального ведения процесса, в этом случае соотношение GeCl₄:H₂O_(и.о.) = 1:7.

Тогда расход ионоочищенной воды составит:

38,23 / 1,86 = 20,66  л GeCl₄,

где  1,86 – плотность GeCl₄ кг/м³.

Учитывая соотношение GeCl₄:H₂O_(и.о) = 1:7, количество воды будет:

20,66 · 7 = 144,62 л или 144,62 кг;

Количество воды, требуемое для поддержания кислотности 5N:

144,62 – 6,42 = 138,2 кг.

Количество образовавшейся в результате гидролиза HCl:

X₃ = 38,23 · 145,80 / 214,39 = 25,99 кг,

Учитывая потери при промывке  водой и спиртом 0,5 % GeO₂, получим:

17,72 – 17,72 · 0,005 = 17,63 кг.

Учитывая потери после операции сушки 0,01 %, имеем на часовую производительность:

17,63 – 17,63 · 0,00001 = 17,63 кг GeO₂.

Потери GeO_2­ составят:

18,65 – 17,63 = 1,02 кг.

Материальный баланс процесса гидролиза представлен в таблице 2.10.

Таблица 2.10 – Материальный баланс процесса гидролиза, кг/сут.

Загружено	кг	Получено	кг
GeCl4 (ректификат) H2O	38,23 144,62	Пульпа, в ней: GeO2 Растворённый GeO2 HCl H2O	17,63 1,02 25,99 138,2
Итого	182,85	Итого	182,85

2.1.6 Расчет материального баланса процесса восстановления

Исходное сырьё – диоксид германия, полученный в результате гидролиза. Содержание примесей в диоксиде германия представлено в таблице 2.11[12].

Таблица 2.11 - Содержание примесей в диоксиде германия, %:

Количество диоксида германия поступающего на восстановление составляет 17,63 кг/сут.

Принимаем, что восстановление протекает в одну стадию, тогда

                                                         17,63           X₁             X₂           X₃             

                                     GeO₂ + 2H₂ ® Ge + 2H₂O                           (2.20)

                                                         104,59        4,00         72,59      36,00

Количество H₂: X₁ = 17,63 · 4,00 / 104,59 = 0,6743 кг/сут.

Количество Ge: X₂ = 17,63 · 72,59 / 104,59 = 12,23 кг/час.

Количество выделившейся воды: X₃ = 17,63 · 36,00 / 104,59 =

= 6,0683 кг/час.

Материальный баланс процесса восстановления представлен в таблице 2.12.

Таблица 2.12 – Материальный баланс процесса восстановления GeO₂ водородом, кг/сут.

Итоговый суточный и годовой балансы представлены в таблицах 2.13 и 2.14.

Таблица  2.13 – Суточный баланс процесса переработки германиевого концентрата