Контрольная работа по "Химии"

5) Концентрация алюминатных  растворов щелочи модуля 

6) Теоретически и практически  стойкие алюминатные растворы  факторы влияющие на стойкость

12) Технические требования  на глинозем

13)Соединения крмения и железа в способе байера

14)Соединение титана и  карбонатов

15)соединения органики  и серы

18) Основные показатели  выщелачивания

19) факторы вышелачивания(степень измельчения, перемешивание, концентрация щелочи)

20)Факторы вышелачивания (температура влияние модулей на Эо , добавки и примяси)

 

 

ОТВЕТЫ

1) Алюминий основные свойства и применение

Алюминий — мягкий, легкий, серебристо-белый металл с высокой тепло- и электропроводностью. Температура плавления 660°C

Химические свойства

 Алюминий  легко окисляется кислородом  воздуха, покрываясь прочной защитной  плёнкой оксида алюминия Al₂O₃. Подобная реакция протекает при горении раскалённого алюминия в чистом кислороде

Алюминий  используется в производстве зеркал оптических телескопов, в электротехнике, для производства сплавов (дюралюмин, силумин) в самолёто- и автомобилестроении, для алитирования чугунных и стальных изделий с целью повышения их коррозионной стойкости, для термической сварки, для получения редких металлов в свободном виде, в строительной промышленности, для изготовления контейнеров, фольги и т.п.

Основной  недостаток алюминия как конструкционного материала — малая прочность, поэтому его обычно сплавляют с небольшим количеством меди и магния (сплав называется дюралюминий).

2) Алюминий в природе минералы первичные и вторичные .Руды

• первичные минералы, образующиеся при кристаллизации магмы и ее производных. Главная роль в этой группе принадлежит алюмосиликатам, типичными представителями которых являются ортоклаз, альбит, лейцит и нефелин. Менее распространены силикаты алюминия — дистен, силлиманит, андалузит. Относительно редкими являются шпинели и свободный оксид алюминия — корунд;
• вторичные соединения алюминия, образующиеся под воздействием выветривания в земной коре, характеризуются более высоким содержанием оксида алюминия Среди них широко распространены гидросиликаты алюминия — каолинит и его разновидности, а также гидроксиды и оксигидроксиды алюминия — гиббсит, бемит и диаспор, которые являются важнейшей составной частью основных промышленных алюминиевых руд — бокситов. К этой же группе относится и алунит.

 

3) Бокситы минералогия физические и химические свойства

Минералогическое отличие бокситов от глин,заключается в том, что в составе первых алюминий находится в форме гидроокисей, во вторых же в виде каолинита. В зависимости от минералогической формы гидроокиси бемита и диаспора АlOОН или гидраргиллита Аl(OH)3, в виде которой алюминий находится в боксите, соответственно различают типы бокситов: бемитовый, диаспоровый, гидраргиллитовый и смешанный.

Физические  свойства: 
а) цвет: красный различного оттенка (от розового до темно-красного) и серый (от зеленовато-серого до темно-серого, почти черного),

б) твердость наиболее плотных разновидностей по минералогической шкале до 6, 
в) плотность: в зависимости от содержания окиси железа колеблется в пределах 2900-3500 кг/м3, 
г) степень прозрачности: непрозрачен.

Основной химический компонент  боксита - глинозем (Al2O3) (28 - 80%). Постоянная составная часть - окись железа (FeзOз). Наиболее вредная примесь - кремнезем (SiO2).

4) оксиды  и гидроксиды алюминия

Оксид алюминия образует несколько  полиморфных разновидностей, или  форм, имеющих одинаковый химический состав, различное строение кристаллической  решетки и, следовательно, различные  свойства. При производстве глинозема  наибольшее значение имеют две из этих разновидностей: α–Al₂O₃ (альфа-глинозем или корунд) и γ–Al₂O₃ (гамма-глинозём)

Существует несколько разновидностей гидроксидов алюминия: диаспор, бемит, гиббсит, байерит, норстрандит.

 

 

5) Виды щелочей в алюминатных растворах

А) алюминатное (Na₂O_ал àNaAlO₂ à Na₂O*Al₂O₃)

Б) свободная (Na₂O_св à NaOH à Na₂O*H₂O)

В) каостическая (Na₂O_к à Na₂O_св à Na₂O_ал )

Г) карбонатная (углекислотная) (Na₂O_угл à Na₂СO₃ à Na₂O * CO₂ )

Д) общая (Na₂O_об = Na₂O_ал + Na₂O_св + Na₂O_угл )

 

Важнейшая хар-ка алюминатного раствора модуль каустический (α_к) и общий (α_о ).

α_к  = [Na₂O_k] / [Al₂O₃] = 1.645* Na₂O_k/ Al₂O₃

α_о  = 1.645* Na₂O_об/ Al₂O₃

α_о > α_k

минимальный α_к алюминатного раствора =1. Данный раствор с таким модулем очень быстро разлагается  => заводские растворы имеют α_к  ~1,5 до 1,7

 

 

6) Алюминаты хорошо растворяются в воде, образуя алюминатные растворы. Эти растворы при определенных условиях могут быть стойкими или разлагаться с выделением осадка. (NaAlO₂ + H₂O à ß Al(OH)_{3(осадок)}  + NaOH)

Чтобы сместить равновесие в право нужно снизить концентрацию NaOH или поднять Al(OH)₃  .

Чтобы сделать раствор стойким, нужно поднять NaOH.

7)

Выход это извлечение AL2O3 а именно весовое отношение AL2O3 в растворе к AL2O3 боксита различают теоретический товарный и химический

Втеор – максимальный выход AL2O3   его определяют из условий что часть AL2O3 теряется со шламом в виде АСН

8) Дробление и измельчение .общее положение

Виды дробления различают по размерам кусков полученного продукта, а виды измельчения – по содержанию в продукте грубых или тонких классов  зерен. Принципиально процессы дробления  и измельчения не различаются  между собой.

 

Дробление: крупное –  до размера 5-100 мм; среднее – до размера 2-50 мм; мелкое – до размера 3-20 мм.

Измельчение: грубое – преимущественное содержание в конечном продукте классов  зерен > 20-30 мк; тонкое – преимущественное содержание в конечном продукте классов зерен < 20-30 мк; сверхтонкое – содержание в конечном продукте 90-95% классов зерен < 5-10 мк.

 

11) Факторы влияющие на работу мельниц

1)скорость вращения барабана

2)обьем и крупность шаров

3)Футировка

4)Вязкость пульпы

 

12) к глинозему предъявляется ряд требований:

1) по крупности

2) по фазовому составу

3)по чистоте

От крупности зависит расход глинозема при электролизе. Чем  больше мелких частиц в глиноземе, тем  выше потери. Предприятия выпускают глинозем средней крупности (40-60 Мкм).

Теорит. Расход коэф. На 1 тонну Al.

Al₂O₃   à 2Al + 1.5 O₂

X=1.89 т/т

Практический расход > это величины (~1,91-1,95) эта разница вызвана наличием примесей и главные потери от транспортировки и перегрузки.

Фазовый состав – технический  глинозем , как привило состоит из альфа и гамма фаз:

На получение α Al₂O₃  требуется большее кол-во энергии, он хуже растворяется в электролите и ведет к наполнению осадков в электролизной ванне.

ɣ Al₂O₃  получают при меньших температурах, он более активен, т.е хорошо растворяется в электролизной ванне. Т.к ɣ Al₂O₃   является гогроскопичным, то вносит влагу в электролизную ванну.

13)   Si

 Кремний находится в боксите в виде карца (SiO2), опал (аморфная форма) это соединение имеет кислотное свойство, тоесть растворяется в щелочах. SiO₂+NaOH à Na₂SiO₃ + H₂O (селикат натрия) 

Данное соединение приводит к потерям  щелочи и ухудшает производственные показатели т.е Si является вредной примесью. Качество бакситов оценивают кремниевым модулем.

µ_Si=Al₂O₃/SiO₂ – чем выше µ_Si тем лучше качество баксита.

µ_Si = 7-30 (высокий)

µ_Si = 5-7 (средний)

µ_Si = <5 (низкий)

 

 

                    Fe

Fe₂O₃ – гематит

Fe₂O₄ – магнетит

Fe₂O₃ * nH₂O – гидрогематит

Обладают основными свойствами => со щелочами не взаимодействуют. Они выводятся из процесса в виде нерастворимого осадки – ШЛАМ

14)     Ti

TiO₂ – рутил (кремний)

TiO₂ + NsOH à NaHTiO₃ – титонат натрия

Титанат натрия образует на зернах баксита экранирующую пленки, поэтому в процесс вместе с бокситом вводят известь.

    КАРБОНАТЫ

Карбонаты CaCO₃ – кальцит; MgCO₃ – магнезит

CaCO₃ * MgCO₃ – доломит.

CaCO₃+NaOH à Na₂CO₃ (сода) + Ca(OH)₂

Карбонаты при взаимодействии со щелочью (активной) переводят в ее (пассивную) соду

 

MgCO₃ à MgO * CO₂

15)    S

FeS₂ – пиррит. мельниковит

Пиррит в щелочах почти не растворяется, а мельниковит частично, с образованием Na₂SO₄ – это приводит к загрязнению раствори, а значит и глинозема.

 

 

16) двухстадийная схема размола режимы

Режимы: 1) шихта –крупность дробленого боксита 10-40 мм , снижение крупности повышает производительность мельниц

17)Понятие о выходах глинозема

Выход это извлечение AL2O3 а именно весовое отношение AL2O3 в растворе к AL2O3 боксита различают теоретический товарный и химический

Втеор – максимальный выход AL2O3   его определяют из условий что часть AL2O3 теряется со шламом в виде АСН

18)

Выщелачивание –  это перевод соединения алюминия из боксита в раствор. Al(OH)₃ + NaOH à NaAlO₂ + H₂O.

Основные показатели выщелачивания:

1. химический выход Al₂O₃
2. производственные установки
3. затраты пара
4. затраты щелочи

химический  выход меняется по зависимости:

из  графика =>, что выщелачивание идет ниже скорости, а рост Bx за каждый последующий час меньше, чем за каждый предыдущий.

AA’>BB’>CC’>DD’

При выщелачивании участвуют 2 фазы:

1. боксид – твердая фаза
2. раствор – жидкая фаза

скорость  таких реакций определяется по формуле :

dc/dt.