«Kazzinc» АҚ Өскемен МК базасында «Special high grade» маркалы катодтық мырыш өндіру цехын жобалау

М_н –сутегінің молярлы массасы, г;

- судың молярлы массасы, г;

g_О –судағы оттегі мөлшері, кг;

M_О –оттегінің молярлы массасы, г.

 

 

Кесте 4 – 1 м³ бейтарап ерітіндінің рационалдық құрамы.

 

Компоненттер	Элементтер							Барлығы
	Zn	Mn	Fe	S	О	H	Басқалары	кг	%
ZnSO4 MnSO4 FeSO4 H2O басқалар	145	5	0.04	71,38 2,91 0,0229	142,77 5,82 0,0457 875,56	109,44	12	359,15 13,73 0,1086 985 12	26,2 2 1,00 0,01 71,9 0 0,87
барлығы								1369,988	100
кг %	145 10,58	5 0,36	0,04 0,003	74,312 5,42	1024,1957 74,779	109,44 7,988	12 0,87	1369,988 100	100

 

 

3.4.6  Шламның  құрамы мен шығымын есептеу

 

 

Есептеуді 100кг жүргіземіз.

Тәжірибе бойынша  шлам құрамы: Мn-25%, Рb-4%, Zn-4%, сондай-ақ Ag мен Au аз көлемде.

ZnSO₄ массасы: 

 

161 ZnSO₄ - 65 Zn

x кг ZnSO₄ - 4 кг Zn,

х=9,908 кг ZnSO₄.

Осы амалмен  басқа да шлам құраушылар салмағы  есептеледі:

РbО₂=4,618 кг,

 

МnО₂=39,55 кг.

 

Басқа шлам құраушылар 2,5% алынады, онда 100 кг шламдағы су мөлшері:

 

100-(9,908+4,618+39,55+2,5)=43,424кг.

 

1 былау өнімділігі:

 

Ρ_B=Ι×t×Κ_Ζn×η×Κ_мв×10^-6,   (3.25)

 

мұнда t – тәуліктегі сағат көлемі,сағ.

 

Р_в=22295×24×1,2193×0,9×0,98×10 =0,575 т/тәу.

 

1т катодтық  мырышқа 0,7 кг қорғасын кететінін  ескере отырып, тәулігіне бір  былауға кететін қорғасын мөлшері:

 

0,7×0,575=0,40 кг/тәу.

 

1 былаудағы  тәулігіне шлам шығымы:

 

(0,40×100)/4=10кг.

 

140былаудан тәулігіне  шлам алынады:

 

156×10=1560 кг.

 

1м³ ерітіндіден шлам шығыны:

 

10/5,592=1,788 кг.

 

Тәжірибе нәтижесі бойынша механикалық жоғалымдар мен ерітіндіде алюминийдің еруін есептей 1т катодтық мырышқа 0,48 кг алюминий шығындалады. Онда 1м³ шығын құрайды:

(0,48×100)/1000= 0,048 кг.

 

1 катод салмағы  12,6 кг, онда былаудағы барлық катод  салмағы:

 

12,6×31= 390,6 кг.

 

1 анод салмағы  72 кг, онда былаудағы барлық анод  салмағы:

 

32×72= 2304 кг.

 

1.922 кг-ға шламның бөліну құрамын есептеуді жүргіземіз. 1 м ерітіндіден шығымы:

ZnSO₄ массасы:

 

(9,908× 1,922)/100= 0,19 кг;

 

соның ішіндегі мырыш:

 

(0,19×65)/161= 0,077 кг Zn;

 

соның ішіндегі күкірт:

 

(0,19×32)/161= 0,038 кг S;

 

соның ішіндегі оттегі:

 

(0,19×64)/161= 0,075 кг  О.

 

Осыған сәйкес шламның басқа құраушыларының салмағын есептейміз: РbО₂ = 0,089 кг, соның ішінде Рb = 0,077 кг, O=0,012 кг; МnО₂= 0,76 кг, соның ішінде Мn = 0,48 кг, O = 0,28 кг; Н₂О = 0,835 кг, соның ішінде Н = 0,093 кг, O = 0,742 кг; басқалары = 0,048 кг.

 

Кесте 5 – Шламның рационалдық құрамы

 

Компо- ненттер	Элементтер							барлығы
	Zn	Pb	Mn	S	О	H	Басқалары	кг	%
ZnSO4	0,077			0,038	0,075			0,19	9,89

 

 

Кесте 5 - жалғасы

PbO2		0,077			0,012			0,089	4,63
MnO2			0,48		0,28			0,76	39,54
H2O					0,742	0,093		0,835	43,44
басқалар							0,048	0,048	2,5
Барлығы								1,922	100
кг	0,077	0,077	0,48	0,038	1,109	0,093	0,048	1,922
%	4,01	4,01	24,97	1,98	57,7	4,83		100

 

 

3.4.7 Буландыруға және себуге кеткен электролиттің шығынын есептеу

 

 

Электролиттің булану және шашырауға жоғалымын 1 м² булану айнасынан 1,25 кг/сағ. (тәжірибе бойынша)

былау 1,5893 м² аудандық аәнаға ие және сағатына жоғалтады:

 

1,25×1,4922=1,865 кг,

 

1,865/1,37=1,36 дм³.

 

Элекетролит компоненттерінің булануға және шашырауға жоғалымын есептейміз:

ZnSO₄ массасы: 

 

145 г Zn - 1 дм³

 

x г Zn- 1,45 дм³

 

х=210,25 г немесе 0,21 кг ZnSO₄;

 

161 Ζn-65Ζn

 

x кг Zn- 0,21 кг Zn

 

х-0,52 кг ZnSO₄;

 

 

соның ішіндегі күкірт: 

 

161 ZnSO₄ - 32 S

 

0,52 кг ZnSO₄ - x кг S

 

х = 0,103кг S;

 

соның ішіндегі оттегі: 

 

161 ZnSO₄ – n 64 О

 

0,52 кг ZnSO₄ – x кг O

 

х=0,207 кг О.

 

MnSO₄ массасы: 

 

13,73 г MnSO₄ - 1 дм³

 

x г MnSO₄-1,45 дм³

 

х=19,91 г немесе 0,02 кг MnSO₄;

 

соның ішіндегі марганец: 

 

151 MnSO₄ - 55 Mn

 

0,02 кг MnSO4 - x кг Mn

 

х=0,0073 кг Mn;

 

соның ішіндегі күкірт: 

 

151 MnSO₄ - 32 S

 

0,02 кг MnSO₄ - x кг S

 

Х=0,0042 кг S;

 

соның ішіндегі оттегі: 

 

151 MnSO₄ - 64 О

 

0,02 кг MnSO₄ - х кг О

 

х=0,0085кг О.

 

Электролиттің булану және шашырау кезінде басқа да компоненттерінің жоғалымы болады, бірақ олардың өте аз көлемде болуынан олар есептелмейді.

Шламмен мырыштың жоғалуы.

1 м³- тан сусыз шлам салмағы:

 

1,922-0,835=1,087 кг.

 

Шламдағы мырыш  мөлшері:

 

(1,087×0,077)/1,922=0,044 кг.

 

Шлам мен  шашырау арқылы мырыш жоғалымы:

 

0,044+0,21=0,254 кг.

 

Өнделген электролитте қалған мырыш:

 

50-0,254=49,746 кг.

 

Шламмен жоғалатын  марганец:

 

(1,087×0,48)/1,922=0,27 кг.

 

Өнделген электролитте қалған марганец:

 

5-(0,27+0,0073)=4,7227 кг.

 

Өнделген электролиттегі темір мөлшері:

 

0,04-0,003=0,037 кг,

 

мұнда 0,003-катодтық мырышқа өтетін темір салмағы, кг.

Мырыш, марганец, темір сульфат түрінде болады. Өнделген электролиттегі сульфаттар мен  құраушыларының салмағын табамыз.

 

ZnSO₄ массасы: 

 

161 ZnSO₄ - 65 Zn

 

x кг ZnSO₄ - 49,746 кг Zn

 

х=123,217 кг ZnSO₄;

 

соның ішіндегі күкірт: 

 

161 ZnSO₄ - 32 S

 

123,217 кг ZnSO₄ – x кг S

 

х=24,49 кг S;

 

соның ішіндегі оттегі: 

 

161 ZnSO₄ - 64 О

 

123,217 кг ZnSO₄- x кг O

 

х= 48,981 кг О.

 

Осылай табамыз: MnSO₄= 12,966 кг, соның ішінде S=2,748 кг, O= 5,4953 кг; FeSO₄= 0,1 кг, соның ішінде S = 0,02 кг, O = 0,043 кг.

1 м³ өнделген электролиттегі күкіртқышқылының салмағы:

 

(145-49,746)×98/65=143,614 кг;

 

соның ішіндегі сутегі: 

 

98 H₂SO₄ - 2 H

 

143,614 кг H₂SO₄- x кг H

 

х=2,931 кг H;

 

соның ішіндегі күкірт: 

 

98 H₂SO₄ - 32 S

 

143,614 кг H₂SO₄ - x кг S

 

х=46,894 кг S;

 

соның ішіндегі оттегі: 

 

98 H₂SO₄ - 64 О

 

143,614 кг H₂SO₄ - x кг

 

х = 93,789 кг О.

 

1 м³ өнделген электролиттегі басқалар салмағы:

 

12-(0,048+0,002)=11,95 кг,

 

мұнда 0,048-шламдағы басқалар салмағы, кг;

 0,002-катодтық мырыштағы басқалар салмағы, кг. 

Өнделген электролиттегі су мөлшерін анықтаймыз.

Бейтарап ерітіндідегі сумен байланысқан оттегінің  салмақтық концентрациясы 875,56 кг/м³, ал өнделген электролитте:

 

1024,1957-(0,627 + 0,207 + 0,0085 + 0,043 + 48,981 + 5,4953 + 93,789 + 23,3846) = 851,6603 кг.

 

мұнда 1024,1957 - 1 м³ бейтарап электролиттегі оттегі салмағы, кг;

 0,627 – шламдағы оттегі мөлшері және ол былай анықталады:

(1,087× 1,109)/1,922=0,627 кг,

 

мұнда 1,087 – сусыз шлам салмағы, кг;

 1,109 – сулы шламдағы оттегі салмағы, кг;

 1,922 – сулы шлам салмағы, кг;

 0,207 - ZnSO₄ булануға және шашырауға жоғалған оттегі салмағы,       

             кг;

 0,0085 - MnSO₄, булануға және шашырауға жоғалған оттегі

              салмағы, кг;

 0,0043 – өнделген электролит құрамында FeSO₄-тегі оттегі

      салмағы, кг;

 48,981 - өнделген электролит құрамында ZnSO₄ -тегі оттегі

      салмағы, кг;

5,4953 – өнделген  электролит құрамында МnSО₄-тегі оттегі

               салмағы, кг;

 93,789 – өнделген электролит құрамында Н₂SО₄-тегі оттегі

               салмағы, кг;

 23,3846 – электролиз кезінде анодта бөлінген оттегі салмағы және ол реакция бойынша анықталады:

 

ZnSO₄ + H₂O = Zn + H₂SO₄ + 0,5O₂,             (20)

 

65 Zn- 16 О

 

95 кг Zn -х кг О

 

х=23,3846кг.

 

Ол келесі су салмағына сәйкес келеді:

 

18Н₂О-16 О

 

x кг H₂O - 851,6603 кг О

 

х=958,12 кг H₂O;

 

соның ішінде сутегі: 

18 H₂O - 2 H

 

958,12 кг H₂O-х кг H

 

х=106,4597 кг H.

Алынған мәндерді кесте 6 енгіземіз. 

Кесте 6 – 1м³ ерітінді электролизінің материалдық балансы

 

Компоненттер		Электролизге  түсті, кг			Барлық түсті, кг	Электролизден кейін 1 шығу, кг								Барлығы, кг
Эле- мент	Байлау, кг	Ерітіндімен	Анодпен	катодпен		O2	H2	Zn катодта	Ерітінді жоғалымы	Шлам	Мехжоғалымдары	Электродтар қалдығы	Өнделген электр олит
Zn		145			145			95	0,21	0,044			49,746	145
Cd		0,0025			0,0025								0,0025	0,0025
Fe		0,04			0,04			0,003					0,037	0,04
S	0,0327	74,3129			74,3129				0,107	0,021			74,312	74,3129
0		1024,1957			1024,1957	23,384			0,215	0,627			999,96	1024,1957
H	-0,0327	109,44			109,44		0,029			0,053			109,39	109,44
Mn		5			5				0,007	0,27			4,7227	5
Pb			2448		2448			0,05		0,044		2447,9		2448
Al				415,8	415,8						0,05	415,75		415,8
басқ		12			12			0,002		0,048			11,95	12
барл,кг	0	1369,9911	2448	415,8	4233,7911	23,384	0,029	95,05	0,54	1,107	0,05	286,65	1249,9 695	4233,7911