Витяг вісмуту з сульфідних багатокомпонентних матеріалів гідрометалургійних
способом
асп. Свистунов І.Ю., проф.
Алкацев М. І. Кафедра металургії кольорових
металів. Північно-Кавказький державний технологічний університет
Досліджено
процес вилуговування вісмуту з сульфідного концентрату соляною кислотою. На
основі отриманої математичної моделі запропоновано оптимальні параметри
процесу (концентрація кислоти, температура, час).
Метою
дослідження було вилучення вісмуту з сульфідного багатокомпонентного
концентрату, що є побічним продуктом однієї з флотаційних фабрик,
вилуговуванням розчинами соляної кислоти. Зміст вісмуту в концентраті становило
0,52%.
Вищєлачування
проводили в термостатірованном пляшковому агітатори, що дає можливість вести процес
в гідродинамічної режимі з високим ступенем відтворюваності. Температуру
підтримували з точністю 0,5 ° С. Вісмут визначали в розчинах колоріметрічесім
способом за ГОСТ 14047,4-78 на колориметрі фотоелектричним концентраційному
КФК-2МП.
Експериментальне
дослідження проводили з використанням методів планування екстремальних
експериментів (план Боксу В3). План Боксу, хоча і не є повністю
ортогональним, тим не менше володіє високим ступенем D-оптимальності
(мінімальний визначник коваріаційного матриці) і меншою кількістю необхідних
дослідів в порівнянні з іншими планами [1].
Матриця
планування експерименту і результати дослідів по вилученню вісмуту в розчин
наведені в таблиці, в якій безрозмірні змінні (Xi) пов'язані з
розмірними величинами наступним чином:
; 
; 
, (1)
де
K - концентрація соляної кислоти, г/л; t - температура, оС; t --
час, ч.
Обробку
експериментальних даних проводили методом наменьшіх квадратів, а в якості
математичної моделі використовували поліном другого ступеня.
В
результаті математичної обробки експериментальних даних і відсіву
статистично незначущих (при рівні значущості 0,05) даних отримано наступне
повне рівняння регресії (1) с безрозмірним масштабом незалежних змінних:
(2)
Матриця
планування і результати експерименту
№
X1
X2
X3
HCl, г/л
t, oC
t, ч
eексп, частки
eрасч, частки
1
-1
-1
-1
80
40
1
0,3185
0,3006
2
1
-1
-1
120
40
1
0,3046
0,3383
3
-1
1
-1
80
80
1
0,3500
0,4037
4
1
1
-1
120
80
1
0,4454
0,4343
5
-1
-1
1
80
40
5
0,1771
0,1882
6
1
-1
1
120
40
5
0,2915
0,2378
7
-1
1
1
80
80
5
0,4938
0,4601
8
1
1
1
120
80
5
0,4846
0,5025
9
-1
0
0
80
60
3
0,5423
0,5291
10
1
0
0
120
60
3
0,5561
0,5692
11
0
-1
0
100
40
3
0,7423
0,7692
12
0
1
0
100
80
3
0,9800
0,9531
13
0
0
-1
100
60
1
0,8700
0,8115
14
0
0
1
100
60
5
0,7310
0,7894
Були
отримані наступні статистики, що дозволяють оцінити адекватність рівняння (1): R2
= 0,9757; F = 12,67; F0, 05; 13; 4 = 5,89; Sад = 0,066.
Тут
R2 - коефіцієнт детермінації; F-розрахункове значення F-статистики; F0, 05; 13; 4
- Табличне значення критерію Фішера; 
- середня похибка апроксимації.
В
зв'язку з тим що F> F0, 05; 13; 4, рівняння (2) визнано адекватним
експериментальними даними з рівнем значимості 0,05.
В
рівнянні (2) коефіцієнти регресії b12 і b13 виявилися статистично
незначний при рівні значущості 0,05, у зв'язку з чим були виключені, в
результаті було отримано рівняння (3), що є також адекватним
експериментальним даними (F = 19,02).
Після
підстановки безрозмірних змінних (1) в рівняння (3) отримано скорочене
рівняння регресії (4) з розмірним масштабом незалежних змінних:
(3)
(4)
R2
= 0,9757; F = 19,02; F0, 05; 13; 6 = 4,02; Sад = 0,054.
В
зв'язку з тим що F> F0, 05; 13; 4, рівняння (2) і (3) визнані адекватними
експериментальними даними з рівнем значимості 0,05.
На
малюнку на підставі рівняння (2) показані графіки приватної залежності
витягу вісмуту в розчин від концентрації кислоти в розчині, температури і
тривалості процесу вилуговування.
Приватні
залежно вилучення вісмуту (e) від:
1
- Концентрації соляної кислоти в розчині (Х1); 2 - температури розчину (Х2); 3 - тривалості вилуговування
(X3). Xi наведені в безрозмірному
масштабі відповідно до (1).
При
це незалежні змінні взяті в безрозмірному масштабі і при варіюванні
одного з них, інші взяті на основному (нульовому) рівні.
Методом
нелінійного програмування в умовах обмежень на незалежні змінні (1
emax =
0,9597 (95,97%); HCl = 100,5 г/л; T = 74,6 оС; t = 3,1 год
Отримані
експериментальні дані знаходяться у згоді з літературними даними [2].
Висновок.
Методом планування експерименту отримано рівняння регресії, що зв'язують
витяг вісмуту з концентрату вилуговуванням соляною кислотою. Знайдено
оптимальні умови експерименту, що дозволяють отримати максимальне вилучення
вісмуту.
Список літератури
Новик
Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимізація процесів технології металів методами
планування експериментів. М.: Машинобудування. Софія: Техніка, 1980. 304 с.
Металургія
вісмуту/Поливянний І.Р., Абланова А.Д., Батирбекова С.А., Сисоєв Л.Н.
Алма-Ата: Наука, 1973. 186 с.
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.skgtu.ru/
