Очистка раствора сульфата цинка от меди методом цементации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

           Кафедра металлургии цветных металлов

Лабораторная работа №1

По предмету:               Технологические процессы и производства                       .

На тему: «Очистка раствора сульфата цинка от меди методом цементации».

Выполнили: студенты группы АПМ-02                 /Матвеев Д. С./

                                                                                       (подпись)                                                                                             (Ф.И.О.)

                                                                                         /Мостовой Н. А./

                                                                                       (подпись)                                                                                             (Ф.И.О.)

                                                                                         /Паляницин А. С./

                                                                                       (подпись)                                                                                             (Ф.И.О.)

                                                                                          /Фролов А. Ф./

                                                                                       (подпись)                                                                                             (Ф.И.О.)

Проверил:                  доцент                       _______________       /Смирнов Ю.М./

                                                 (должность)                                              (подпись)                                   (Ф.И.О.)

Санкт-Петербург

2005

Цель работы:

Ознакомиться с основными закономерностями кинетики процесса цементации меди цинковым порошком.

Общие сведения:

Цементация- процесс вытеснения ионов одного металла из раствора другим металлом (цементатором). Процесс цементации по общепринятым в настоящее время представлениям имеет электрохимическую природу. Механизм цементации заключается в следующем. При погружении металла цементатора в раствор, содержащий ионы вытесняемого металла, на поверхности цементатора начинается электрохимическое взаимодействие, в результате которого образуются участки, покрытые вытесняемым металлом, катодные участки. Одновременно возникают анодные участки, где проте­кает обратный процесс - ионизация атомов металла-цементатора. Такое пространственное деление поверхности металла-цементатора на различные участки правомерно в связи с ее энергетической неод­нородностью, что может быть обусловлено наличием в металле примесей, дефектами в кристаллической решетке и др. Поскольку катодные и анодные участки соединены, электроны от анодных уча­стков перетекают к катодным (рис.1).

Рис.1. Схема процесса цементации.

Процесс цементации осуществляют обычно в несколько стадий в периодическом или непрерывном режиме. В качестве основных ап­паратов применяются баки с механическим перемешиванием, цементаторы с кипящим слоем и пульсационные колонны.

Исходные данные:

Объем раствора: 500мл

Исходная концентрация меди: 400 мг/л

Активность цинка: 90%

Избыток: 1,1 (10%)

Расчет:

Найдем теоретическое количество кристаллогидрата требуемое для получения  данной концентрации меди:

Определим экспериментально концентрацию меди при данном количестве кристаллогидрата:

Рассчитаем массу цинкового порошка, необходимую для выведения меди из раствора:

С учетом активности и избытка:

Далее мы отобрали несколько проб на 1-ой, 3-ей, 10-ой и 22-ой минуте, и вычислили концентрацию меди в растворе:

Таблица результатов:

График зависимости концентрации меди от времени: