Курсовая работа: Металлургические способы получения лантаноидов
2ScF3 + 3Ca = 3CaF2 + 2Sc(1)
x1 = (3∙40∙500)/(2∙45) = 666,67 т – стехиометрически необходимое количество Ca.
С учетом избытка Ca требуется: x2 = (666,67∙110)/100 = 733,33 т, тогда необходимое количество технического Ca составит:
x3 = (733,33∙100)/98,83 = 742,0 т.
Так как извлечение Sc 97%, то необходимо загрузить ScF3 :
x4 = (500∙102)/(45∙0,97) = 1168,4 т.
Будем считать, что в шлак переходят все примеси и невосстановившийся ScF3 , тогда масса шлака:
x5 = mпримеси + mCaF 2 + mScF 3 = (742∙1,17)/100 + (733,33∙3∙78)/40 + (1168,4∙0,03) = 8,68 + 1430 + 35,07 = 1473,75 т.
В таблице 1 приведен годовой материальный баланс восстановления фторида скандия кальцием.
Таблица 1. Годовой материальный баланс восстановления фторида скандия кальцием
| Загрузили | т | % | Получили | т | % |
|
Фторид скандия Технический кальций |
1168,4 742 |
61,16 38,84 |
Sc шлак |
500 1410,4 |
26,17 73,83 |
| Итого | 1910,4 | 100 | Итого | 1910,4 | 100 |
Производство скандия происходит в реакционном тигле, помещенном в индукционную печь, для расчета количества этих печей принимаем, что рабочих дней в году 340, за один раз в печь загружается 1 тигель (n), продолжительность восстановления составляет 3 ч (t), после восстановления получается 40 кг скандия, тогда суточная (Т) производительность по Sc: М=500/340 = 1,47 т = 1470 кг.
Количество печей составит:
N= (М∙t)/(T∙m∙n) = (1470∙3)/(24∙40∙1) = 4,59 = 5шт.
Заключение
В ходе выполнения данной курсовой работы были подробно рассмотрены наиболее распространенные способы получения редкоземельных металлов, среди которых можно выделить: электролитический (электролиз хлоридов) и металлотермический (восстановление галоидных солей и окислов). В практической части рассчитан материальный баланс для процесса восстановления фторида скандия кальцием и выбран аппарат для восстановления и посчитано количество этих аппаратов. Выполненные расчеты показали сколько необходимо фторида скандия и восстановителя для обеспечения заданной производительности по РЗМ, а также расчеты показали, что для получения 500 т скандия за год потребуется 5 индукционных печей (при условии, что в них загружается за один раз 1 тигель).
Список используемой литературы
1. Сонгина О.А. Редкие металлы. – М.: Металлургия, 1964. – 568 с.