Новости
09.05.2023
с Днём Победы!
07.03.2023
Поздравляем с Международным женским днем!
23.02.2023
Поздравляем с Днем защитника Отечества!
Оплата онлайн
При оплате онлайн будет
удержана комиссия 3,5-5,5%








Способ оплаты:

С банковской карты (3,5%)
Сбербанк онлайн (3,5%)
Со счета в Яндекс.Деньгах (5,5%)
Наличными через терминал (3,5%)

АЛГОРИТМ РАСЧЁТА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЦЕМЕНТАЦИОННОЙ ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ СУЛЬФАТА ЦИНКА

Авторы:
Город:
Владикавказ
ВУЗ:
Дата:
05 марта 2016г.

Разработан алгоритм расчёта оптимальных параметров комплексной цементационной очистки растворов сульфата цинка, блок-схема которого приводится на Рисунке 1. Исходными данными для компьютерного расчёта являются: содержание меди в верхнем сливе нейтральных сгустителей (ВСНС) (С0, кг/м3), напряжение на электролизной ванне (U, В), температура раствора при цементационной очистке (Т, ℃), продолжительность цементации (H, мин) (Табл.1).

   Таблица 1

Исходные данные для расчёта оптимальных параметров комплексной цементационной очистки



№ пп

Обозначение

Наименование параметра

Величина

1

С0

 

 

 

Содержание меди в ВСНС (среднее), кг/м3

1,0

2

С

0,1

Нижний предел содержания меди в растворе, поступающем

 

3

С1

на комплексную очистку, кг/м3

0,5

Верхний предел содержания меди в растворе, поступающем

 

 

 

на комплексную очистку, кг/м3

 

4

U

Напряжение на электролизной ванне, В

3,454

5

DC1

Шаг для содержания меди в растворе, кг/м3

0,005

Температура раствора при цементационной очистке, ℃

 

6

Т

Продолжительность цементации, мин

60

7

H

30


Расчёт выполняется на 1 м3 нейтрального раствора.

В ячейку суммы переменных статей затрат на цементационную очистку и электролиз (А7) предварительно заносится заведомо большая величина.

Содержание меди в растворе, поступающем на комплексную очистку (С), принято в первой итерации равным 0,1 кг/м3, а в каждой последующей итерации увеличивается на шаг DC1 = 0,005 кг/м3, пока не будет достигнут верхний предел (С1), равный 0,5 кг/м3.

Определяется разбаланс между содержанием меди в ВСНС и в растворе, поступающем на комплексную очистку:

DC = C0 − C.

Если DC < 0, то вычисляются затраты на введение в раствор недостающей меди в виде CuSO4·5H2O, руб.:

Y1 = G1 ∙ 249.61/63.55 ∙ ABS(DC),

где G1 – оптовая цена медного купороса, руб./кг.

Если     DC >  0, то  вычисляются затраты на предварительное удаление из раствора избыточной меди цементацией при стехиометрическом расходе цинковой пыли, руб.:




Y2 = G2 ∙ 65.37/63.55 ∙ DC,

где G2 – оптовая цена беловской пыли, руб./кг.

Оптимальный расход цинковой пыли на комплексную очистку определяется из выражения, кг/м3:

Z = 0.9980 ∙ C + 8.4524 ∙ 10−3 ∙ T + 1.5455 ∙ 10−2 ∙ H + 2.9623.

Затем вычисляются затраты на цинковую пыль, расходуемую при комплексной очистке, руб.:

Y3 = G2 ∙ Z.

Определяется выход по току цинка при электролизе очищенного раствора (для рН = 4), доли ед.:

ВТ = 0.6028 + 0.5482 ∙ C − 0,01105 ∙ Z + 0,00440 ∙ T + 0,00634 ∙ H −

−0,4223 ∙ C2 + 0,000868 ∙ Z2 − 0,3317 ∙ 10−4 ∙ T2 − 0,4935 ∙ 10−4 ∙ H2 −

−0,01832 ∙ C ∙ Z − 0,00495 ∙ C ∙ H + 0,201 ∙ 10−3 ∙ Z ∙ T −

−0,924 ∙ 10−4 ∙ Z ∙ H − 0,603 ∙ 10−5 ∙ T ∙ H,

а затем удельный расход электроэнергии на электролиз, кВт·ч/т катодного цинка:

W = U ∙ 1000/1.2193/ВТ,

где U – среднее напряжение на электролизной ванне, В (3,454); 1,2193 – электрохимический эквивалент

цинка, г/(А·ч).

Вычисляются затраты на электроэнергию при электролизе очищенного раствора, руб.:

Y4 = G3 ∙ 80 ∙ 10−6 ∙ W,

где     G3 – цена 1000 кВт·ч электроэнергии, руб.; 80 – масса цинка, выделяемого из 1 м3  раствора

электролизом, кг.

После  этого определяется сумма переменных статей затрат  на цементационную очистку раствора от примесей и электролиз, руб.:

Y = Y1 + Y2 + Y3 + Y4.

Если Y > A7, то организуется новый цикл по содержанию меди в растворе

C = C + DC1,

и если при этом С ≤ 0.5 (т.е. не превышает верхнего предела концентраций меди, кг/м3), то возвращаемся к

вычислению разбаланса DC между содержанием меди в ВСНС и в растворе, поступающем на комплексную очистку. В противном случае переходим к выводу расчётных значений, т.е. оптимальных содержания меди в растворе, поступающем на комплексную очистку, и расхода цинковой пыли на цементационную очистку, а также переменных статей затрат.

В расчёте использованы полученные ранее [1] модели зависимости оптимального расхода цинковой пыли на комплексную очистку и выхода по току цинка при электролизе очищенного раствора от параметров процесса цементационной очистки.

По программе, составленной на основе приведённого алгоритма, определены оптимальные условия комплексной цементационной очистки для продолжительности очистки 30 мин и рН = 4 по ценам 2014 г. (оптовая цена медного купороса 120 руб./кг, оптовая цена беловской пыли 260 руб./кг, цена 1000 кВт·ч электроэнергии 1310 руб.): исходное содержание меди в растворе 0,405 кг/м3 и расход цинковой пыли 4,337 кг/м3. Расход цинковой пыли на предварительное удаление избытка меди из раствора, кг/м3:

(1,0 – 0,405)×65,37/63,55 = 0,612.

Суммарный расход цинковой пыли на цементационную очистку, кг/м3:

4,337 + 0,612 = 4,949.

Снижение расхода цинковой пыли в предлагаемом нами оптимальном режиме комплексной цементационной очистки по сравнению с горяче-холодной комплексной очисткой [2, с. 201] составит:

7,8/4,949 = 1,576 раза или на 57,6 %.

 

 

Список литературы

1.     Алкацева В.М., Алкацев М.И. Влияние рН и расхода цинковой пыли на показатели комплексной очистки цинковых растворов от примесей // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1991. № 1. С. 50‒55.

2.     Зайцев В.Я., Маргулис Е.В. Металлургия свинца и цинка. Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1985. 263 с.