Đề cương đồ án Công nghệ Luyện Thiếc Nhận xét đánh giá của giáo viên hướng dẫn. Lời nói đầu A. Phần lý thuyết: 1. Tính chất lý hóa học của thiếc. 2. Các hợp chất chính của thiếc. 3. Nguyên liệu dùng để luyện thiếc. 3.1. Quặng thiếc. 3.2. Phương pháp làm giàu quặng thiếc. 3.2.1. Tuyển trọng lực. 3.2.2. Tuyển từ. 3.3. Tinh Quặng thiếc. 3.4. Phế liệu chứa thiếc. 3.5. Trợ dung. 4. Lưu trình luyện thiếc. 5. Lựa chọn công nghệ luyện thiếc. 6. Công nghệ luyện thiếc. 7. Luyện hoàn nguyên tinh quặng thiếc. 7.1. Hoàn nguyên oxit thiếc. 7.2. Hoàn nguyên oxit kim loại tạp trong quá trình luyện thiếc. 7.3. Xỉ luyện thiếc. 7.4. Luyện thiếc trong lò phản xạ. 7.4.1. Sơ đồ công nghệ luyện thiếc trong lò phản xạ. 7.4.2. Cấu tạo lò phản xạ. 7.4.3. Quá trình hoá lý xảy ra trong lò phản xạ. 7.4.4. Thao tác vận hành lò phản xạ. 7.4.5. . Sản phẩm và các chỉ tiêu KT – KT. 8. Thu bụi htrong quá trình luyện thiếc lò phản xạ.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Đề cương đồ án Công nghệ Luyện Thiếc
Nhận xét đánh giá của giáo viên hướng dẫn.Lời nói đầu
A. Phần lý thuyết:1. Tính chất lý hóa học của thiếc.2. Các hợp chất chính của thiếc.3. Nguyên liệu dùng để luyện thiếc.
3.1. Quặng thiếc.3.2. Phương pháp làm giàu quặng thiếc.3.2.1. Tuyển trọng lực.3.2.2. Tuyển từ.3.3. Tinh Quặng thiếc.3.4. Phế liệu chứa thiếc.3.5. Trợ dung.
4. Lưu trình luyện thiếc.5. Lựa chọn công nghệ luyện thiếc.6. Công nghệ luyện thiếc.7. Luyện hoàn nguyên tinh quặng thiếc.
7.1. Hoàn nguyên oxit thiếc.7.2. Hoàn nguyên oxit kim loại tạp trong quá trình luyện thiếc.7.3. Xỉ luyện thiếc.7.4. Luyện thiếc trong lò phản xạ.7.4.1. Sơ đồ công nghệ luyện thiếc trong lò phản xạ.7.4.2. Cấu tạo lò phản xạ.7.4.3. Quá trình hoá lý xảy ra trong lò phản xạ.7.4.4. Thao tác vận hành lò phản xạ.7.4.5. . Sản phẩm và các chỉ tiêu KT – KT.
8. Thu bụi htrong quá trình luyện thiếc lò phản xạ.8.1. Thu bụi trong xiclon.8.2. Thu bụi điện.
9. Hỏa tinh luyện thiếc.8.1. Sơ đồ hỏa tinh luyện.8.2. Thiết bị hỏa tinh luyện.8.3. Khử tạp chất.
10.Điện phân tinh luyện thiếc.10.1. Cơ sở lý thuyết.10.2. Sơ đồ hệ thống điện phân.
10.3. Chế độ làm việc .10.3.1. Điện áp bể điện phân.10.3.2. Mật độ dòng điện.10.3.3. Tiêu hao điện năng và hiệu suất dòng điện.10.3.4. Tuần hoàn dung dịch.
B. Chuyên đề nâng cao năng suất chất lượng quá trình luyện thiếc.C. Tính toán công nghệ luyện thiếc.D. Kết luận.Mục lục.
Note: - Sinh viên làm đồ án trên giấy A4, sau khi duyệt đạt yêu cầu mới được viết
và đóng quyển.- Sinh viên có thể viết tay hoặc chế bản in ( font: Times New Roman; Font
size: 14; Paragraph: line spacing, Multiple 1.15; page setup: top 2 cm, bottom 2cm, left 2.5 cm, right 2cm ).
Điện phân tinh luyện thiếc :
* Cơ sở lý thuyết điện phân tinh luyện thiếc
Quá trình điện phân tinh luyện thiếc là quá trình tinh luyện kim loại, anốt là thiếc thô đưa
vào tinh luyện, catốt là thiếc sạch được đưa vào để tích tụ dần thiếc kim loại. Trong quá trình điện
phân thiếc anốt tan dần ra tạo thành ion thiếc 2
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý điện phân thiếc
Tại anốt có phản ứng:
Sn 0 - 2e = Sn+2
Các ion thiếc 2 trong dung dịch chuyển động dưới tác dụng của điện trường
đến catốt, nhận điện tử của catốt và chuyển thành nguyên tử thiếc bám vào bề mặt
catốt. Các nguyên tử tích tụ dần, hình thành tinh thể lớn trên bề mặt catốt.
Sn+2
-+
Phản ứng điện hoá xâỷ ra ở catốt như sau:
Sn+2 + 2e = Sn0
Quá trình điện hoá xẩy ra tuân theo định luật Faraday:
m = (1/96500) . (A/n ) . I . t
Ở đây:
A nguyên tử gam
m là lượng kim loại thoát ra ở cực , tính bằng gam
n là hoá trị của thiếc khi tham gia phản ứng đện hoá, đối với thiếc là 2
I là dòng điện đưa vào điện phân, amper
t là thời gian điện phân , tính bằng giây.
Đối với điện phân thiếc, anốt đưa vào có nhiều tạp chất, các tạp chất đó là As;
Bi; Cu; Pb; Sb; Fe. Thế điện cực của các nguyên tố này như sau:
Sn Sn+2 0 = -0.136v
Pb Pb+2 0 = -0.126 v
Bi BiO+ 0 = +0.32v
As AsO2+ 0
= +0.247v
Sb Sb2O3 0 = +0.152v
Fe Fe+2 0 = -0.44v
Theo nguyên tắc chung của quá trình hoà tan kim loại trên anốt, chì, sắt, thiếc
đều bị hoà tan. Các nguyên tố Bi; A s; Sb; Cu; sẽ không bị hoà tan vào dung dịch.
Trong môi trường axit sunphuric chì tạo với ion sunphát muối sunphát chì kết
tủa với tích số tan là 10-8 , do phản ứng này mà chì sẽ không bị hoà tan vào dung dịch
mà cũng nằm lại anốt cùng với các nguyên tố tạp chất khác. Quá trình anốt xẩy ra sẽ
chỉ có sắt và thiếc đi vào dung dịch. Hàm lượng sắt trong anốt nhiều hay ít sẽ quyết
định nồng độ của nó trong dung dịch chất điện ly.
Quá trình catốt, do hàm lượng các tạp chất trong dung dịch rất nhỏ bé so với
nồng độ chất chính là thiếc cho nên kết tủa trên catốt các tạp chất chỉ vào catốt với
dòng điện tới hạn của nó và vì vậy thiếc điện phân có độ sạch ở mức cao.
Điện cực trong điện phân tinh luyện thiếc: điện cực dương ( anốt) được đúc
bằng thiếc thô có chiều dày đủ điện phân 2 chu kỳ (15 mm ) có chiều dài và chiều
1 2 3
4 5
6
7
8
A
V
U
rộng nhỏ hơn ca tốt mỗi chiều 10mm. Nhiệt độ đúc tấm duy trì 2500C-3000C. Trọng
lượng mỗi tấm cực 35- 38kg được bố trí theo kiểu thẳng đứng. Có chiều dài và chiều
rộng nhỏ hơn catốt mỗi chiều 10mm.
Ca tốt được đúc bằng thiếc sạch càng mỏng càng tốt. Ca tốt trọng lượng 2 kg,
dày 0,5mm.
Thao tác đúc rót phải nhẹ nhàng chính xác tránh rơi vãi và gây mất an toàn.
Khi rót phải điền đầy hết khuôn, rót xong dùng tấm gạt vớt sạch bã trên mặt thỏi đúc.
Đảm bảo bề mặt tấm cực đúc phẳng,nhẵn, không còn bã.
Cấu tạo của bể điện phân,
Bể điện phân tinh luyện thiếc: dạng hình hộp để hở một mặt phía trên
( tiết diện hình chữ nhật) Chiều dài của bể :1-1,2m
Chiều rộng của bể : 80 cm
Chiều cao của bể : 1 m
Hình 2-4. sơ đồ thiết bị điện phân thiếc
1. Ổn áp 2. Chỉnh lưu
3. Ampe kế 4. Ca tốt
5. A nốt 6. Bình điện phân
1. Dung dịch điện phân 8. Vôn mét
* Sơ đồ hệ thống điện phân:
* Các thiết bị trong dây chuyền công nghệ:
1. Bộ nguồn điện một chiều: 50 V - 1500 A
2. Bơm chịu axít: công suất 5m3 /h.
3. Bể điều chế dung dịch điện phân và bể điện phân
Thiếc sạch (99,95% Sn)
H2SO4 Thiếc Thô
Cán ca tốt Điều chế dd điện phân H2SO4
Đúc a nốt
Dd Sn2+
Nguồn điện 1 chiều Điện phân Phụ gia hữu cơ
Bùn AnôtThiếc sạch
Đúc thỏi Thiêu
Đúc catot
Sản phẩm Hoà tách
Nhập kho Lò phản xạ
Hình 2-5: Sơ đồ điện phân tinh luyện thiếc 99,95 % Sn
Bể điều chế dung dịch và điện phân dùng loại kích thước: 1500 x 800 x x1150
mm. Bể làm bằng nhựa dầy 5 mm. Dung tích bể 1m3 . Bể có đường dung dịch vào, ra
qua phễu hứng, có ống thoát ở đáy để thau rửa và thu hồi bùn bị rơi vãi khi thao tác.
Bể được kê trên 4 trụ sứ cách điện.
Tổng cộng có 45 bể điện phân, chia làm 3 dãy bể. Mỗi dãy có 15 bể, được xếp
liền nhau, các bể trong một dãy được gông với nhau bằng giằng thép.
4. Màng ngăn dùng cho điều chế dung dịch điện phân thiếc
Màng ngăn được làm bằng hộp gỗ, có kích thước: 650 x 900 x 80.
5. Bể cao vị:
Bể dạng hình trụ bằng nhựa, dung tích 2m3. Dùng để luân lưu dung dịch.
6. Bể trung gian:
Bể dạng lục lăng, bằng nhựa, dung tích 6m3. Dùng để pha hoạt tính và trung
chuyển luân lưu giữa các bể điện phân và bể cao vị.
* Chuẩn bị anốt:
Trước khi đúc cần kiểm tra khuôn đúc đảm bảo khô ráo, khuôn đúc được kê
cân bằng.
Kiểm tra các dụng cụ thao tác (Pa lăng, gầu rót,tấm gạt…).
* Nguyên lý và các yêu cầu cơ bản khi chọn dung dịch điện phân tinh luyện thiếc:
Điện phân tinh luyện thiếc là quá trình hòa tan và kết tủa có chọn lọc các kim
loại và ion dựa vào sự chênh lệch thế điện cực của chúng trong dung dịch ở trong đó
anot là kim loại thô cần tinh luyện còn ca tot là kim loại đã được làm sạch. Điều quan
trọng nhất trong công nghệ điện phân tinh luyên. xác định được dung dịch điện phân
thích hợp. Dung dịch điện phân tinh luyện thiếc thoả mãn các yêu cầu chính sau:
- Dễ dàng điều chế dung dịch điện phân, giá thành không cao.
- Khi điện phân không tạo thành khí độc.
- Thiếc kết tủa ở catot không bị hòa tan trở lại vào dung dịch: mịn bằng phẳng.
- Dung dịch điện phân phải có độ dẫn điện thích hợp.
- Thành phần dung dịch ổn định, đảm bảo thuận lợi cho qúa trình công nghệ.
- Đảm bảo tuổi thọ của bể điện phân.
- H2SO4 ( a xít sunpuric) : tỷ trọng > 1,8 ( 96-98%). đặc sánh, trong suốt ,
không mầu, không chứa cặn bẩn
- Bnaptol: màu trắng ngà,tan hoàn toàn và dễ tan trong cồn,không có sạn bẩn
- Giêlatin: Mầu vàng rơm, trong suốt, tan hoàn toàn trong nước nóng, không có
sạn bẩn.
- Cồn công nghiệp: 96%, không có màu xanh, không chứa tạp chất kim loại nặng.
như Asen, Antimon… không chứa cặn bẩn.
- Nước lọc ion: Trong sạch không chứa sạn bẩn
- Các anion Cl< 0,1mg/l
- Các ion kim loại: Ca+2,Mg+2, Cu+…vv …< 0,1mg/l.
*Điện áp bể điện phân:
Điện thế bể điện phân thiếc, phụ thuộc vào thế phân cực của a nốt, ca tốt, điện
thế giáng của dung dịch trong khoảng giữa hai cực, điện trở tiếp xúc, điện trở của bể
được tính như sau:
U = a
+ k
+ IR + IRTX
Vì đo trực tiếp nên IRTX coi như bằng không mặt khác a
và k
biến đổi
theo thời gian nên điện thế bể điện phân cũng thay đổi theo thời gian .
Thế phân cực catốt giảm theo thời gian tương đối ít nên ảnh hưởng tới bể U không lớn.
Thế phân cực anốt tăng theo thời gian rất lớn nhất là ở cuối chu kỳ điện phân
nên ảnh hưởng rất lớn đến U bể điện phân.
Cường độ dòng điện có ảnh hưởng tới U. điện phân với mật độ dòng điện lớn
điện thế bể điện phân càng lớn.
Quan hệ giữa điện thế bể điện phân với thời gian điện phân và mật độ dòng
điện được biểu diễn ở hình 2- 4.
Thông thường điện phân với mật độ dòng điện khoảng từ 70 ữ100A/m2 thì
điện thế bể điện phân nằm trong khoảng 150 ữ300 mV, nếu điện thế > 400 mV thì
phải dừng bể thay ca tốt và cọ rửa anốt.
Hình 2- 5. Quan hệ U với thời gian điện phân
Mật độ dòng điện:
Mật độ dòng điện có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất bể điện phân, chất
lượng thiếc tinh, hiệu suất dòng điện, tiêu hao điện năng, chu kỳ điện phân…..
Vì vậy xác định mật độ dòng điện hợp lý cho qúa trình điện phân là vấn đề
cực kỳ cần thiết.
Trong điện phân thiếc thường sử dụng mật độ dòng điện từ 50 ữ 200 A/m2,
thông dụng nhất là từ 75 ữ 150 A/m2.
Mật độ dòng điện ảnh hưởng chất lượng thiếc ở ca tốt. Mật độ dòng điện cao
phân cực anốt lớn, khả năng tan của các tạp chất vào dung dịch điện phân càng lớn
làm giảm chất lượng thiếc sau điện phân, muốn thu được thiếc chất lượng cao phải
điện phân ở mật độ dòng điện thấp. Thông thường điện phân ở dòng điện 100 A/m2
thu được thiếc loại I, muốn thu được thiếc cao hơn thì điện phân ở mật độ dòng điện
60 ữ 70 A/m2.
- Ảnh hưởng mật độ dòng điện đến chu kỳ điện phân, thế phân cực anốt.
Thế phân cực anốt tăng theo thời gian. Khi mật độ dòng điện cao mức tăng
càng lớn, mối quan hệ này được biểu diễn bằng hình 2- 5.