Получение хлорида бария
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
личества хлорида бария необходимо взять Ba SO4:
m(BaSO4)=838,95*233,4/208,3=940,04 кг
С учетом степени использования при плавке в печь необходимо загрузить BaSO4
m(BaSO4)=940,04/0,95=989,52 кг
При содержании BaSO4 в сухом барите 90% сухого барита требуется
m(BaSO4)=989,52/0,9=1099,47 кг
) Количество подаваемого кокса.
Кокс идет на восстановление BaSO4 и Fe2O3
m(BaSO4)=1099,47*09=989,52 кг
,47
1) BaSO4 + 4C = BaS + 4CO
233,4 12
m(С)=989,52*4*12/233,4=203,50 кг
,66
3) 2Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2
159,7 12 55,85
m(Fe2O3)=1099,47*0,015=16,49 кг
m(С)=16,49*3*12/(159,7*2)=1,86 кг
Таким образом, на реакции требуется 203,50+1,86=205,36 кг углерода.
С - 80%, следовательно, кокса требуется:
m(кокса)=205,36/0,8=256,70 кг
Часть кокса в количестве 10% от 305,98 - подвергается в печи сухой перегонке, другая такая же часть остается в плаве непрореагировавшей. Следовательно, в печь необходимо подать кокса:
,70*100/(100-10-10)=320,88 кг
) Расход плава хлористого кальция:
BaS + CaCl2 = BaCl2 + CaS
111208,3
По реакции (2) для синтеза BaCl2 надо израсходовать CaCl2
m=838,95*111,0/208,3=447,06 кг
Необходимый избыток CaCl2 составляет 5%. Отсюда в печь подается
,06*1,05=460,47 кг/ч CaCl2 или 460,47/0,65=708,42 кг плава,
с которым поступает 708,42-460,47=247,95 кг воды.
Расход.
) Непрореагировавшего барита:
,47 - 940,04=159,43 кг,
в том числе: 989,52 - 940,04 = 49,48 BaSO4
) Остаток CaCl2:
,47 - 447,06 = 13,41 кг
) Образуется BaCl2 (по условию) = 838,95 кг
4) Получается CaS:
838,95
BaS + CaCl2 = BaCl2 + CaS
,3 72,1(CaS) =838,95*72,1/208,3=290,39
) Выделяется CО:
BaSO4 + 4C+ CaCl2 = BaCl2 + CaS + 4CO
6) Выделяется CO2:
19,66
Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2
44
m(CО2)=16,49*3*44/(2*159,7)=6,81 кг
) Выделяется Fe:
19,66
Fe2O3 + 3C = 4Fe + 3CO2
m(Fe)=16,49*55,85*4/(2*159,7)=11,53 кг
8) Выделяется Н2О:
содержание влаги в барите:
,47*0,03=32,98 кг
содержание воды в плаве: 247,95 кг
содержание воды в коксе: 320,88*0,032=10,27 кг
m(Н2О)=296,01 кг
Продукты сухой перегонки: 256,7*0,1=25,67 кг
m(BaS)=838,95*169,4/208,3=682,28 кг
в реакции не вступает 3% BaS, следовательно:
,28*0,03=20,47 кг
Таблица 3. Материальный баланс стадии прокаливания
ПРИХОДРАСХОДСтатьи приходаКоличество, кгСтатьи расходаКоличество, кгпотоккомпонентпотоккомпонент1. Барит, в том числе BaSO4 SiO2 Fe2O3 H2O Al2O3 СaO MgO1099,47 989,52 27,49 16,49 32,98 16,49 10,99 5,501. Плав после прокаливания, в том числе BaCl2 SiO2 Fe CaO CaS CaCl2 Al2O3 кокс зола MgO BaS BaSO41342,46 838,59 27,49 11,53 11,99 290,39 26,64 16,49 25,67 32,09 5,50 20,47 49,482. Плав хлористого кальция, в том числе CaCl2 H2O722,17 469,41 252,762. Продукты сухой перегонки25,6725,673. Отходящие газы, в том числе СО2 СО H2O749,10 6,81 451,09 291,23. Кокс, в том числе сухой кокс H2O зола320,88 278,52 10,27 32,09ИТОГО2142,522142,52ИТОГО2130,982130,98
Дисбаланс: [(2142,52-2130,98)/ 2130,98]*100%=0,54%
ДРОБЛЕНИЕ
Потери на дробление составляют 1,5%.
Масса плава после дробления: 1342,46*0,985=1322,32 кг
Механические потери: 1342,46*0,015=20,14 кг
Таблица 4. Материальный баланс стадии дробления
ПРИХОДРАСХОДСтатьи приходаКоличество, кгСтатьи расходаКоличество, кгпотоккомпонентпотоккомпонент1. Плав после прокаливания, в том числе BaCl2 SiO2 Fe CaO CaS CaCl2 Al2O3 кокс зола MgO BaS BaSO41342,46 838,95 27,49 11,53 10,99 290,39 13,41 16,49 25,67 32,09 5,5 20,47 49,481. Плав после дробления, в том числе BaCl2 SiO2 Fe CaO CaS CaCl2 Al2O3 кокс зола MgO BaS BaSO41322,32 826,37 27,08 11,36 10,83 286,03 13,21 16,24 25,28 31,61 5,42 20,16 48,742. Механические потери, в том числе BaCl2 SiO2 Fe CaO CaS CaCl2 Al2O3 кокс зола MgO BaS BaSO420,14 12,58 0,41 0,17 0,16 4,36 0,20 0,25 0,39 0,48 0,08 0,31 0,74ИТОГО1342,461342,46ИТОГО1342,461342,46
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ
Выщелачивание включает в себя растворение плава после прокалки в воде, затем на центрифугах этот шлам отделяют от раствора. Процесс идет при температуре 800С, а растворимость хлорида бария при этой температуре составляет 52,2 г вещества в 100 г. воды. Растворимость хлорида кальция составляет 59 г. вещества в 100 г. воды.
По условию, жидкая фаза пульпы должна содержать 30% масс. BaCl2, следовательно, воды для выщелачивания необходимо подать:
,37 - 30%
Х - 100%,
Откуда масса жидкой фазы в пульпе: 826,37*100/30 = 2754,57 кг,
Масса воды: m(Н2О) = 2754,57-826,37-13,21 = 1906,19 кг
Таблица 5. Материальный баланс стадии выщелачивания
ПРИХОДРАСХОДСтатьи приходаКоличество, кгСтатьи расходаКоличество, кгпотоккомпонентпотоккомпонент1. Плав после дробления, в том числе BaCl2 SiO2 Fe CaO CaS CaCl2 Al2O3 кокс зола MgO BaS BaSO41322,33 826,37 27,08 11,36 10,83 286,03 13,21 16,24 25,28 31,61 5,42 20,16 48,741. Пульпа, в том числе: Жидкая фаза BaCl2 CaCl2 H2O Твердая фаза Fe CaO CaS CaCl2 Al2O3 кокс зола MgO BaS BaSO43228,52 2745,77 482,75 826,37 13,21 1906,19 27,08 11,36 10,83 286,03 16,24 25,28 31,61 5,42 21,16 48,742. Вода1906,191906,19ИТОГО3228,523228,52ИТОГО3228,523228,52
ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕ
Все нерастворимые вещества будут переходить в шлам после центрифугирования.
Известно, что 1% от массы хлористого бария переходит в шлам.
m(BaCl2) = 826,37*0.01 = 8,26 кг
В раствор после центрифугирования попадает 4,00 кг нерастворимого остатка (исходя из состава готового продукта), а именно: Fe - 0,3 кг; SiO2 - 2,5 кг; Al2O3 - 1,2 кг.
Влажность шлама после центрифуги - 6%:
,33 - 94%
Х - 6%
Откуда масса воды в шламе: Х = 31,17 кг
Масса воды в растворе: 1906,19 - 31,17 = 1875,02 кг
Таблица 6. Материальный баланс стадии центрифугирования
ПРИХОДРАСХОДСтатьи приходаКоличество, гСтатьи расходаКоличество, гпотоккомпонентпотоккомпонент1. Пульпа, в том числе: Жидкая фаза BaCl2 CaCl2 H2O Твердая фаза Fe CaO CaS CaCl2 Al2O3 кокс зола MgO BaS BaSO4 2745,77 482,75 826,37 13,21 1906,19 27,08 11,36 10,83 286,03 16,24 25,28 31,36 5,42 20,16 48,741. Раствор после центрифугирования, в том числе: BaCl2 CaCl2 H2O Fe SiO2 Al2O32709,02 808,11 11,89 1875,02 0,30 2,50 1,202. Шлам, в том числе BaCl2 CaCl2 SiO2 Fe CaO СaS Al2O3 кокс зола MgO BaS BaSO4 H2O519,50 8,26 1,32 24,58 11,06 10,83 286,03 15,04 25,28 31,61 5,42 20,16 48,74 31,17ИТОГО3228,523228,52ИТОГО3228,523228,52
ВЫПАРКА
Выпаривание происходит при 1000С, на выпарку также поступает маточный раствор после центрифугирования. По мере циркуляции тако