Химизм процесса растворения меди

2.2 Химизм процесса растворения меди

Раствор, содержащий свободную серную кислоту и сульфат меди, пропущенный через слой гранулированной меди, растворяет последнюю за счет прохождения следующих химических реакций:

1) Кислород, растворенный в кислоте, окисляет медь до оксида меди.

4 Cu + O₂ = 2 Cu₂O (43)

2) Оксид меди растворяется в серной кислоте с образованием ионов одновалентной меди:

Cu₂O + 2 H⁺ = 2 Cu⁺ + H₂O (44)

3) Ионы одновалентной меди окисляются кислородом воздуха с образованием ионов двухвалентной меди:

4 Сu + O₂ + 4 H⁺ = 4 Cu²⁺ + 2 H₂O (45)

4) Суммарное уравнение реакций в молекулярной форме имеет вид:

Cu + H₂SO₄ + 1/2 O₂ = Cu SO₄ + H₂O (46)

На скорость процесса растворения и качество получаемого медного купороса влияют ниже перечисленные факторы:

а) Поверхность меди

Процесс растворения меди в серной кислоте является гетерогенным, при котором скорость прохождения реакции прямо пропорциональна поверхности контакта твердой и жидкой фаз: медь – серная кислота. Кислород, проходя через слой орошающей жидкости, достигает поверхности меди и вступает с ней во взаимодействие. Поэтому, чем больше площадь соприкосновения меди с кислородом, тем выше скорость реакции.

б) Скорость окисления поверхности меди

Применение гранулированной меди с хорошо развитой поверхностью является одним из важнейших условий ускорения процесса растворения меди, так как одновременно в соприкосновение с поверхностью меди приходит большее количество молекул серной кислоты.

в) Содержание ионов меди в растворе

Присутствие сернокислой меди в кислом растворе ускоряет процесс образования соли медного купороса. Сернокислая медь, находящаяся в растворе, взаимодействует с поверхностью меди и переходит в раствор в виде закисной соли. Закисная соль соприкасается с кислородом, растворенным в кислоте, и переходит снова в окисную соль. Но по мере увеличения концентрации сернокислой меди начинает ощущаться недостаточность кислорода в растворе и растворение замедляется.

г) Температура процесса растворения

Повышение температуры раствора действует на процесс растворения меди в двух противоположных направлениях.

С одной стороны, с повышением температуры скорость растворения меди возрастает (особенно в интервале от 60 до 75 ⁰С).

С другой стороны, с повышением температуры раствора, растворимость кислорода в нем уменьшается и примерно при 95 ⁰С кислород почти совсем перестает растворяться, уменьшается и скорость окисления и растворения меди. Повышение температуры влечет за собой повышенный расход пара. Поэтому температура раствора при растворении меди должна быть от 75 до 95 ⁰С.

д) Кислотность раствора

При содержании свободной серной кислоты в конечном нейтрализованном растворе менее 3 г/дм³ наблюдается интенсивная реакция гидролиза с образованием нерастворимых комплексных мышьяковистых соединений, и если раствор не фильтровать, то это приведет к повышенному содержанию мышьяка и нерастворимого осадка в готовом продукте и снижению его качества.

Повышенная кислотность насыщенного раствора (8 – 12) г/дм³ приводит к увеличению расхода пара, снижению извлечения меди в медный купорос, повышенному износу оборудования.

Операцию проводят в аппаратах растворения двух типов:

– в аппарате растворения периодического действия Ар;

– в аппарате колонного типа – АКТ.

2.2.1 Ведение процесса растворения меди

В колонну (башню) аппарата растворения Ар 1 (Ар 2 – Ар 6) загружают гранулированную медь. Передаточный раствор закачивают в аппарат растворения колонного типа Ар 1 (Ар 4, Ар 5, Ар 6) до рабочего уровня (по уровнемеру), в аппарат растворения Ар 2 (Ар 3) – до расчетного.

Затем в аппараты Ар 2 (Ар 3) закачивают промводу из бака Пв 4, кислые растворы из бака Пв 3 и, для проведения в аппарате растворения Ар 1 (Ар 4, Ар 5, Ар 6) глубокой нейтрализации, закачивают кислые растворы из бака Р 6.

Расчетный уровень определяют, исходя из того, что оптимальная начальная концентрация серной кислоты должна соответствовать (70 – 100) г/ дм³. Исходное содержание серной кислоты следует определять как сумму произведений объема раствора на содержание серной кислоты на единицу объема (всех видов закачиваемых растворов).

Раствор нагревают паром через регистры до температуры (75 – 95) ⁰С при постоянном расходе сжатого воздуха для Ар (500 – 800) м³/ч, для аппарата колонного типа АКТ (150 – 170) м³/ч.

Ведение процесса растворения меди в аппарате Ар 2 (Ар 3)

Скорость процесса растворения меди определяется по замерам плотности раствора. К концу процесса через (8 – 11) часов плотность должна составлять (1380–1440) кг/м³.

За время прохождения операции концентрацию свободной серной кислоты снижают с первоначального значения (70 – 100) г/дм³ до (3 – 6) г/дм³.

Скорость процесса растворения регулируют изменением расхода пара и сжатого воздуха, контролируют изменение плотности раствора, и содержание серной кислоты Режимные параметры процесса растворения меди в аппарате растворения представлены в табл. 2.6.

Таблица 2.6. Режимные параметры растворения меди в аппарате растворения

Ведение процесса растворения меди в аппарате растворения АКТ

Аппарат растворения колонного типа работает на растворах двух видов, состоящих из:

-  передаточного раствора и промводы купоросного производства;

-  раствора после охлаждения с участка подготовки никелевого отделения, элюата после сорбции растворов никелевого отделения и промводы купоросного производства.

В аппарате колонного типа можно также проводить глубокую нейтрализацию с извлечением мышьяка из растворов. Режимные параметры процесса растворения меди и глубокой нейтрализации в аппарате колонного типа представлены в табл. 2.7.

Таблица 2.7. Режимные параметры процесса растворения меди в аппарате колонного типа

При достижении конечного значения содержания серной кислоты

(6 – 3) г/дм³ раствор направляют на выпарную вакуум-кристаллизацию.

При ведении глубокой нейтрализации протекает процесс гидролиза с образованием нерастворимых комплексных соединений (арсенатов) меди и мышьяка. При достижении конечных значений параметров раствор сливают в бак О2.

Похожие работы

Усовершенствование системы водоподготовки производства этил-бензол-стирола

Скачать

120192

12

14

... 14,2 16,0 11 Сульфаты, мг/дм3 56 49 61 48 60 57 12 Микробиологический тест, кол./мл - - - - - - 13 Скорость коррозии, мм/год 0,10 0,16 0,17 0,09 0,12 0,15 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ   3.1. Усовершенствование метода водоподготовки производства этилбензол-стирола реагентами фирмы «Nalco» Вода является основным охлаждающим агентом, используемым во всех отраслях ...

Научные основы школьного курса химии. методика изучения растворов

Скачать

99671

6

0

... ходом процесса. Через 3 минуты внесите в одну из пробирок раствор хлорида натрия. Что вы наблюдаете? Проведите анализ опытов а) и б).   Глава 2. Методика изучения растворов. Теория растворов – одна из ведущих теорий курса химии. Причины важности темы кроется не только в том, что она имеет большое практическое значение, но и прежде всего ...

Комплексный анализ деятельности ОАО "Родники-Текстиль"

Скачать

111716

22

14

... 145 761 138 892 162 142 169 012 дек.05 169 012 147 915 166 203 187 300 2. МАРКЕТИНГОВАЯ, ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСКАЯ И КОММЕРЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОАО «РОДНИКИ - ТЕКСТИЛЬ»   2.1 Анализ конкурентов Конкуренция - состязательность хозяйствующих субъектов, когда их самостоятельные действия эффективно ограничивают возможность каждого из них односторонне воздействовать на общие условия обращения ...

Экспертиза рыб и рыбных продуктов. Химический анализ

Скачать

79510

2

0

... из темного стекла, закрывают корковой пробкой с хлоркальциевой трубкой и хранят в темном месте, так как на свету в нем образуются перекиси, вызывающие взрывы. ЭКСПЕРТИЗА РЫБЫ И РЫБНЫХ ПРОДУКТОВ Рыбу и рыбную продукцию принимают по количеству и качеству партиями. Партией считается определенное количество продукции одного наименования, способа обработки и сорта, одного предприятия-изготовителя, ...