Курсовой проект по дисциплине «Технология и оборудование операций получения меди» По теме: «Гидрометаллургическая переработка серебросодержащего вторичного сырья»

2.6 Электро экстракция меди

Электролиз— это химические реакции, которые протекают под действием электрического тока на электродах, помещенных в раствор, расплав или твердый электролит. Электрод, соединен-ный с положительным полюсом источника тока, называют анодом, электрод, соединенный с отри-цательным полюсом, — катодом. Для определения продуктов электролиза необходимо учитывать природу электролита и электродов, температуру, концентрацию раствора электролита, силу тока, наличие примесей и т.д.

При электролизе раствора нитрата меди(II) на инертных электродах будут протекать сле-дующие процессы:
А(+): 2H₂ О – 4e= 4H+ O₂↑; К(–): (2.2)
Cu²⁺ + 2e = Cu
Суммарное уравнение электролиза:
2Cu²⁺+ 2H₂O = 2Cu + 4H+ O₂↑. (2.3)
В молекулярном виде:
2Cu(NO₃)₂+ 2H₂O = 2Cu + O₂↑+ 4HNO₃. (2.4)
Если по окончании электролиза соли сразу вынуть электроды, то в электролитической ван-не останется раствор азотной кислоты.
Относительно второго случая в условии не оговорено, отключен ли электрический ток по-сле полного электролиза соли. Если в растворе азотной кислоты находятся подключенные к ис-точнику тока электроды, раствор будет подвергаться дальнейшему электролизу:
A(+): 2H₂O – 4e= 4H⁺+ O₂↑; (2.5)
K(–): 2H⁺+ 2e= H₂↑.
Суммарное уравнение:
2H₂O = 2H₂↑+ O₂↑. (2.6)
В результате концентрация азотной кислоты будет увеличиваться.
Если ток отключен сразу же после полного электролиза нитрата меди(II), то получившаяся разбавленная азотная кислота будет реагировать с медью, осажденной на катоде:
3Cu + 8HNO₃= 3Cu(NO₃)₂+ 2NO↑+ 4H₂O. (2.7)
В растворе останутся нитрат меди(II) и азотная кислота.

3. Расчет материального баланса

Остальные компонентами в расчетах пристроенная, по предложенная схема переработка, серебросодержащего вторичного сырья представленна.
Остальные компонентами в расчетах пристроенная, по предложенная схема переработка, серебросодержащего вторичного сырья представленна.Основными компонетами которого явлются серебро 90% меди 10% .

Металл	Ag	Cu
Содержание в ломе, %	90	10

За год предполагается перерабатывать 100 тонны сырья, в день перерабатывается 333 кг.
Растворение сырья протекает по следующей реакциям
3Ag + 4HNO₃ = 3AgNО₃ + NO + 2H₂O (1.7)
3Cu + 8HNO₃=3Cu(NO₃₎₂+2NO+ 4H₂O (1.8)
Определяем расход реагентов по приведенным реакциям (1.7) и (1.8)
299.7 х y z a
3Ag + 4HNO₃ = 3AgNО₃ + NO + 2H₂O
324 252 510 30 36
x=233.1 кг HNO₃
y=472 кг AgNО₃
z=27.75 кг NO
a=33.3 кг H₂O

33.3 кг x y z a
3Cu + 8HNO₃=3Cu(NO₃₎₂+2NO+4H₂O
192 504 564 60 72

х=87.4 кг HNO₃

y=97.82 кг Cu(NO₃₎₂
z= 10.406 кг NO
a=12.5 кг H₂O

1.1 Таблица – Материальный баланс операции растворения сырья

		Ag			Cu			HNO3			NO			AgNO3			Cu(NO3)2			Н2O
Загружено	M ( кг)	%	m	%		m	%		m	%		m	%		m	%		m	%		m
Сырье	333	90	299.7	10		33,3
HNO3	320.5						70		320,5
H2O	137.375																		30		137.375
Итого	791		299.7			33.3			320.5												137,375
Получено
NO	38.156									100		38.156
AgNO3	472												100		472
Cu(NO3)2	97,82															100		97.82
H2O	183.175																		100		45.8
Итого	791											38.156			472			97,82			183.175

AgNO₃+NaCl=AgCl+NaNO₃ (1.9)

Осаждение
472 x y z
AgNO₃+NaCl→AgCl+NaNO₃
170 58.5 143.5 85
x=162.4 кг- масса NaCl необходимая для 472 кг AgNO₃
y=398.4 кг- масса выделившегося AgCl
z=236 кг -масса выделившегося NaNO₃

1.2 Таблица – Материальный баланс операции осаждения

		AgNO3		NaCl		AgCl			NаNO3
Загружено	М(кг)	%	M	%	M	%	m	%		m
AgNO3	472	100	472
NaCl	162.4			100	162.4
Итого	634.4		472		162.4
Получено
AgCl	398.4					100	398.4
NaNO3	236							100		236
Итого	634.4						398.4			236

AgCl+NaOH→NaCl+AgOH (1.10)

Восстановление

398.4 x y z

AgCl+NaOH→NaCl+AgOH
143.5 40 58.5 125
x=111.05 кг- масса NaOH необходимая для 398.4 кг AgCl
y=162.4 кг- масса выделившегося NaCl
z=347 кг-масса выделившегося AgOH

1.3 Таблица – Материальный баланс операция раствор восстановление

		AgCl		NaOH		NаCl		AgOH
Загружено	М(кг)	%	m	%	m	%	m	%	m
AgCl	398.4	100	398.4
NaOH	111.05			100	111.05
Итого	509.45		398.4		111.05
Получено
NaCl	162,4					100	162,4
AgOH	347							100	347
Итого	509.45						162.4		347

AgOH+N₂H₄ =4Ag+N₂ +4H₂O (1.11)

Восстановление
347 x y z a
4AgOH+N₂H₄ =4Ag+N₂ +4H₂O
500 32 432 28 72
x=22.21 кг- масса N₂H₄ необходимая для растворения 347 кг AgOH
y=299.8кг- масса выделившегося Ag
z=19.432 кг-масса масса выделившегося N₂
a=49.968 кг- масса выделившегося H₂O

1.4 Таблица – Материальный баланс операция раствор восстановление

		AgOH		N2H4		Ag		N2		H2O
Загружено	М(кг)	%	m	%	m	%	m	%	m	%	m
AgOH	347	100	347
N2H4	22.21			100	22.21
Итого	369.21		347		22.21
Получено
Ag	299.8					100	299.8
N2	19,432							100	19.432
H2O	49,968									100	49.968
Итого	369.21						299.8		19.432		49.968

Cu(NO₃)₂ + H₂O =2Cu+4HNO₃ (1.12)
Электролиз Cu
97.82 x y z a
2Cu(NO₃)₂ + 2H₂O =2Cu+4HNO₃ +О₂
376 36 128 252 32
x=9.365 кг- масса H₂O необходимая для электролиза 97,82 кг Cu(NO₃)₂
y=33,30 кг- масса ыделившегося Cu
z=65,560 кг-масса масса выделившегося HNO₃
а=8.325 кг-масса масса выделившегося O₂
1.5 Таблица – Материальный баланс операция раствор электролиз Cu

		Cu(NO3)2		H2O		Cu			HNO3			O2
Загружено	М(кг)	%	m	%	m		%	m		%	m		%	m
Cu(NO3)2	97.82	100	97.82
H2O	9.365			100	9.365
Итого	107.185		97.82		9.365
Получено
Cu	33.3						100	33.3
HNO3	65.56									100	65.56
O2	8.325												100	8.325
Итого	107.185							33.3			65.56			8.325

Расчет выполнен на 100 кг сырья. Из этого количества определяем выход полупродуктов. На основании практических данных, примем, что серебро и медь полностью переходит в раствор. Из расчета материального баланса объем полученного раствора равен 79 дм³.