Г - 1 дм3

250 г - 1 дм3

187,23.103 - х

х = 187,23.103 / 250 = 748,92 дм3

масса раствора

mраствора = V. ρ = 748,92.1. = 748,92 кг

содержание Tl в исходном растворе 0,3 г/дм3 или 52,5 кг

извлечение таллия при экстракции 95-98%, следовательно, в экстракте содержание таллия

52,5.0,95 = 49,88 кг

Соэкстракцией кадмия пренебрегаем

Масса экстракта составит

mэкстракта=m(50%ТБФ в керосине) +mTl+mJ=12571,2+ 49,88 + 1257,12 = 13878,2 кг

по результатам расчета составляем таблицу 2 материального баланса экстракции таллия

Таблица 2 – Материальный баланс экстракции таллия

Загружено			Получено
Наименование	Всего, кг	В нем Tl, кг	Наименование	Всего, кг	В нем Tl, кг
Раствор 50% р-р ТБФ в керосине J2 Р-р Na2SO3	164992,57 12,571,2 1257,12 748,92	52,5 - - -	Экстракт Рафинат	13878,2 165691,61	49,88 2,62
Итого	179569,81	52,5	Итого	179569,81	52,5

3) реэкстракция таллия

Условия О: В = 10: 1

Объем экстракта (ρ = 0,8 кг/дм3)

13878,2 / 0,8 = 17347,75 дм3

Объем реэкстрагента составит

17347,75 / 10 = 1734,78 дм3

Реэктсрагент используется в виде 350 г/дм3 Н2SО4 + 3% Н2О (от массы экстракта)

Масса Н2SО4

350.1734,78 = 607173 г = 607 кг

В пересчета на 96% Н2SО4

607 / 0,96 = 632 кг

Плотность реэкстрагента 1,21 кг/дм3, тогда

mреэкстрагента = 17,34,78.1,21 = 2099,1 кг

масса воды в реэкстрагенте

2099,1 – 632 = 1467,1 кг

Масса Н2О2

13878,2.0,03 = 416,35 кг

В пересчете на 30% Н2О2

416,35 / 0,3 = 1387,83 кг

Содержание таллия в экстракте 79,88 кг. Извлечение при реэкстракции 99%, тогда содержание таллия в реэкстракте

mTl = 49,88.0,99 = 49,38 кг (60,98 кг Tl2SО4)

масса реэкстракта составит

mреэкстракта = mреэкстрагента + mTl = 2099,1 + 1387,83 + 49,38 = 3536,31 кг

Составляем таблицу 3 материального баланса реэкстракции.

Таблица 3 – Материальный баланс реэкстракции Tl

Загружено			Получено
Наименование	Всего, кг	В нем Tl, кг	Наименование	Всего, кг	В нем Tl, кг
Экстракт Реэкстрагент: Н2SО4 (96%) Н2О Н2О2	13878,2 632 1467,1 1387,83	49,88 - - -	Реэкстракт Экстрагент	3536,31 13828,82	49,38 0,5
Итого	17365,13	49,88	Итого	17365,13	49,88

Цементация таллия на Zn пластине

60,98 mZn mTl mZnSO4

Tl2SO4 + Zn = 2 Tl + ZnSO4

504,74 65,38 2. 204,37 161,38

mZn = 60,98.65,38 / 504,74 = 7,90 кг

mTl = 60,98.2. 204,37 / 504,74 = 49,38 кг

mZnSO4 = 60,98.161,38 / 504,74 = 19,5 кг

1.2. Расчет процесса экстракции

1.2.1. Расчет числа ступеней экстракции

Рассчитаем число ступеней экстракции при экстракции таллия 50% раствором ТБФ в керосине + 80 г/дм3 J2, содержание таллия в исходном растворе 0,3 г/дм3, извлечение в органическую фазу 95%, О: В = 1: 10. По литературным данным КР = 50.

Vводн = 157136 дм3

Vорг = 157136 / 10 = 15714 дм3

Начальная концентрация таллия

m0 = 0,3 / 204,37 = 1,47.10-3 моль/дм3,

где 204,37 – мольная масса таллия.

Конечная концентрация таллия при извлечении 95% равна

0,3.0,05 = 0,015 г/дм3 или

m1 = 0,015 / 204,37 = 0,73.10-4 моль/дм3

число ступеней экстракции определим по формуле

,

где р - теоретическое число ступеней экстракции,

m0 – начальная концентрация экстрагируемого вещества в водной фазе, моль/дм3,

m1 – конечная концентрация экстрагируемого вещества в водной фазе, моль/дм3,

V1 – объем водной фазы, дм3

V2 – объем органической фазы, дм3

КР – коэффициент распредления

Практическое число ступеней экстракции

рпрак = р / 0,9 = 1,7 / 0,9 = 1,9

Принимаем 2 ступени экстракции

1.2.2. Расчет экстрактора (смеситель-отстойник ящичного типа)

Для расчета геометрических размеров экстрактора надо вычислить общий объем потока водной и органической фаз по формуле

,

где VВ – объем водной фазы, м3/сут

VО - объем органической фазы, м3/сут

Тогда

 м3/ч

Объем камер определяем по формулам

,

где VСМЕС и VОТСТ – объемы смесительной и отстойной камер, м3

VОБЩ - общий поток водной и органической фаз, м3/ч

τСМ и τОТСТ – время смешивания и время отстаивания, мин

0,8 – коэффициент заполнения экстрактора

τСМ = 6 мин, τОТСТ = 10 мин

тогда

 м3

 м3

Соотношение размеров смесительной камеры обычно принимают

ВС: lС: НС = 1: 1: 1,5,

где ВС – ширина смесительной камеры,

lС - длина смесительной камеры,

НС - высота смесительной камеры.

Тогда

м

НС = 1,5 ВС = 1,5.0,84 = 1,26 м

Соотношение размеров отстойной камеры: высоту и ширину отстойной камеры можно принять равными высоте и ширине смесительной камеры, тогда

VОТСТ = ВС. НС. z

Следовательно, длина отстойной камеры

z = VОТСТ / (ВС. НС) = 1,5 / (0,84.1,26) = 1,42 м,

общая длина аппарата

lОБЩ = lC + z = 0,84 + 1,42 = 2,26 м

1.2.3. Расчет необходимого количества экстракторов

Объем одного экстрактора вычисляется по формуле

V1 = (Вс + НС + lОБЩ). рПРАКТ

V1 = (0,84 + 1,26 + 2,26).2 = 4,78 м3

Необходимое количество экстракторов будет найдено из соотношения

n = VОБЩ / V1

n = 7,2 / 4,78 = 1,5

Принимаем 2 экстрактора.

Схема экстрактора приведена на рисунке 2.

2. Мероприятия по технике безопасности

При получении таллия используются следующие вредные вещества:

1) Сернокислые растворы

Общий характер действия на организм. Раздражает и прижигает слизистые оболочки верхних дыхательных путей. При попадании на кожу вызывает ожоги.

Первая помощь. Ингаляция содового раствора. При попадании на кожу обильное промывание водой.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) – 0,002 мг/л.

Индивидуальные защитные приспособления. Промышленный фильтрующих противогаз марки В с дополнительным противодымным фильтром. Защитные очки и маска, резиновая одежда и обувь при сливе растворов, резиновые перчатки, сапоги, передники.

2) Перекись водорода Н2О2

При постоянной работе с Н2О2 нередко наблюдаются воспалительные заболевания кожи. Индивидуальные защитные приспособления: перчатки, спецодежда.

3) керосин

Керосин сильно раздражает слизистые оболочки и кожу. При работе с керосином наблюдаются головные боли, головокружения, расстройство пищеварения, слабость. При непосредственном соприкосновении с жидким керосином действие может выражаться в дерматитах.

ПДК (в пересчета на углерод) – 300 мг/м3.

При высоких концентрациях фильтрующие противогазы малопригодны. Должны использоваться шланговые, изолирующие с принудительной подачей чистого воздуха. Защита кожи рук пастами типа “биологических перчаток”.

Меры предупреждения заключаются в максимальном устранении выделения паров, аэрозоля и контакта кожи с керосином [3].

Список литературы

1.         Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. – М.: Металлургия, 1991

2.         Вредные вещества в промышленности. Неорганические и элементорганические соединения (под ред. Н.В. Лазарева). – Л.: Ленгосхимиздат, 1954

3.         Вредные вещества в промышленности. Органические вещества (под ред. Н.В. Лазарева и Э.Н. Левиной). – Л.: Химия, 1976