چکیده:
مصرف انرژی الکتریکی در فرآیندهای تصفیه الکتریکی و الکترووینینگ تاثیر بسیار زیادی بر روی هزینه تولید سایر پارامترهای محصولات تولید شده دارد. بنابراین کمینه کردن میزان انرژی مصرفی، میتواند از دیدگاههای مختلف ثمربخش باشد. در این پروژه توانستیم مصرف انرژی را حدود 18درصد نسبت به کشورهای پیشرفته صنعتی و حدود 40 درصد نسبت به کارخانجات تولید روی در ایران کاهش دهیم.
در این پروژه به نتایجی رسیدیم که در ذیل به آن اشاره می‌شود:
1) افزایش دما باعث کاهش راندمان و افزایش انرژی مصرفی می‌شود.
2) دانسیته جریان به مقدار A/m2500 بهترین دانسیته برای این فرآیند در نظر گرفته شد.
3) غلظت محلول الکترولیت بهینه بصورت : 50 روی، 140 اسید سولفوریک، PPm350 سولفات منگنز، PPm500 پرمنگنات و PPm100 صمغ بدست آمد.
4) با توجه به اینکه مقدار انرژی مصرفی در فرایند تولید روی در صنعت ایران حدود 5/4 و در صنعت کشورهای پیشرفته حدود 3/3 می‌باشد، در این تحقیق توانستیم مقدار انرژی مصرفی را تا 75/2 کاهش دهیم که با توجه به ارقام ذکر شده، حدود 17درصد نسبت به صنعت پیشرفته جهان وحدود 40 درصد نسبت به صنعت ایران، انرژی مصرفی را کاهش دهیم.
5) مدلسازی فرایند به کمک نرم افزار SPSS انجام گرفت به طوری که در نهایت مدلی با درجه اعتبار بالایی به دست آمد.
فهرست مطالب
مقدمه 2
فصل اول: خواص و کاربرد فلز روی
1-1- خواص عمومی 5
1-1-2- خواص فیزیکی و مکانیکی 5
1-1-3- خواص حرارتی 7
1-1-4-خواص الکتریکی، مغناطیسی و الکتروشیمیایی 10
1-1-5- خواص اتمی و بلور شناسی 12
1-2- موقعیت در جدول تناوبی 13
1-2-1- شیمی فضایی 13
1-2-2- حالت تک ظرفیتی 14
1-2-3- حالت دو ظرفیتی 14
1-2-4- حلالیت املاح 15
1-2-5- واکنش پذیری 15
1-2-6- اندازه‌گیری غلظت روی در محلول سولفات روی 18
1-3- مصارف فلز روی 19
1-3-1- روی جهت تولید گرد روی (خاکه روی) 20
1-3-2- روش‌های تولید گرد روی 21
1-3-3- ترکیب شیمیایی و خصوصیات فیزیکی گرد روی 23
1-3-4- مصارف گرد روی 23
1-3-5- کاربرد روی در باتری 27
1-3-6- روی به عنوان رنگ دانه 28
1-3-7- روی در تصفیه آب 30
1-3-8- مصرف روی جهت تندرستی انسان، جانوران و گیاهان 31
1-3-9- روی در ساخت اسباب بازی 31
1-3-10- مصرف روی در گالوانیزاسیون 31
1-3-11- دیگر مصارف روی 32
1-3-12- مواد جانشین روی 32
فصل دوم: هیدرومتالورژی
2-1- مقدمه 35
2-2- هیدرومتالورژی کانه یا کنسانتره اکسیدی روی 35
2-2-1- استفاده از کنسانتره اکسید روی 35
2-2-1-1- کنسانتره روی تکلیس نشده (خام) 35
2-2-1-2- کنسانتره تکلیس شده (کلسین) 36
2-2-2- استفاده از کانه خردایش شده معدن ( روش انحلال مستقیم) 37
2-2-2-1- روش مرسوم 38
2-2-2-2- روش ویژه 38
2-3- لیچینگ 39
2-4-خنثی سازی 45
2-5- کاهش غلظت آهن در محلول لیچ 46
2-6- رسوب گذاری سیلیس موجود در محلول لیچ 47
2-7- عملیات حذف کلر از محلول سولفات روی 49
2-8- رسوب گذاری سولفات روی قلیایی 51
2-9- تصفیه پساب 51
2-10-کاهش غلظت کادمیوم و نیکل در محلول لیچ 52
2-11- کاهش غلظت کبالت در محلول لیچ 54
فصل سوم: الکترومتالورژی
3-1- مقدمه 57
3-2- اصول الکترووینینگ 58
3-2-1-الکترولیت 58
3-2-2- فرایند الکترولیتی 58
3-3-3- پتانسیل الکتریکی تجزیه 59
3-3-4- پتانسیل الکتریکی منفرد عناصر فلزی 60
3-3-5- پلاریزه شدن الکترودها 60
3-3-6- فراپتانسیل (فراولتاژ) 61
3-3-7- فراپتانسیل کاتدی 61
3-3-8- فراپتانسیل آندی 62
3-3- مقاومت اهمی الکترولیت و اتصالات 62
3-4- پتانسیل لازم برای الکترولیز 63
3-5- چگالی جریان 65
3-6- راندمان جریان 66
3-7- الکترووینینگ روی 67
3-8- الکترودها 67
3-9- واکنش های شیمیایی در الکترووینینگ روی 68
3-10- روش های صنعتی الکترووینینگ 69
3-11- اثر ناخالصی ها بر کمیت و کیفیت محصول الکترووینینگ روی 70
3-12- اثر افزودنی ها در الکترووینینگ روی 71
فصل چهارم: بررسی مقاله‌های ارائه شده
مقاله ارائه شده توسط آقایان: دکتر محمد شیخ شاب بافقی و امیر شیخ غفور 79
مقاله ارائه شده توسط M.Emre و S.Gurmen: 91
مقاله ارائه شده توسط: D.B.DREISINGER A.M.ALFANTAZI and 94
مقاله ارائه شده توسط IVANIVANOV 101
فصل پنجم: مواد و روش آزمایش
5-1- مواد و تجهیزات مورد نیاز 109
5-2- ساخت محلول استاندارد 109
5-2-1- ساخت محلول استاندارد سولفات روی 109
5-2-2- ساخت محلول استاندارد اسید سولفوریک 110
5-3- آزمایش تاثیر غلظتهای متغیر سولفات روی با غلظت ثابت اسید 110
5-3-1- محاسبه وزن تئوری و راندمان 111
5-4- تبدیل واحد غلظتهای اسید و سولفات روی به واحد حجم 112
5-5- آزمایش تاثیرات غلظتهای مختلف اسید سولفوریک با غلظت ثابت سولفات روی 113
5- 6- آزمایش تاثیر صمغ عربی 113
5-6-1- تبدیل واحد ppm به واحد گرم بر لیتر 114
5-6-2- محاسبه مقدار حجم صمغ که از محلول استاندارد باید برداشته و در بالن‌ها ریخته شود 114
5-7- آزمایش تاثیر سولفات منگنز 115
5-8- آزمایش تاثیر صمغ در حضور منگنز با غلظت ثابت ppm200 115
5-9- آزمایش تاثیر صمغ در حضور پرمنگنات 116
5-10- آزمایش تاثیر‌آهن II 116
5-11- آزمایش تاثیر تلاطم 117
5-12- آزمایش تاثیر شدت جریان از 25/0 آمپر تا 5/1 آمپر 117
5-13- آزمایش تاثیر دما 117
5-14- مواد و تجهیزات مورد نیاز در روش آزمایشگاهی پیوسته
5-15- روش انجام آزمایش در حالت پیوسته
فصل ششم: نتایج و مدولاسیون
6-1- تاثیر غلظت اسید سولفوریک بر راندمان و انرژی مصرفی 121
6-2- تاثیر غلظت روی بر راندمان و انرژی مصرفی 122
6-3- بررسی تاثیر صمغ عربی بر راندمان و انرژی مصرفی 124
6-4- تاثیر غلظت سولفات منگنز بر انرژی مصرفی و راندمان 125
6-5- بررسی غلظت صمغ در حضور سولفات منگنز بر راندمان و انرژی 127
6-6- بررسی تاثیر پرمنگنات بر راندمان و انرژی مصرفی 128
6-7- بررسی تاثیر غلظت صمغ در حضور پرمنگنات بر راندمان و انرژی 130
6-8- بررسی تاثیر تلاطم الکترولیت بر راندمان و انرژی مصرفی 131
6-9- بررسی تاثیر غلظت آهن بر راندمان و انرژی 133
6-10- بررسی تاثیر غلظت اسید در دانسیته جریان مختلف بر راندمان و انرژی 134
6-11- بررسی تاثیر غلظت روی در دانسیته جریانهای مختلف بر راندمان و انرژی 136
6-12- بررسی تاثیر دانسیته جریان در غلظتهای مختلف پرمنگنات بر راندمان و انرژی 137
6-13- بررسی تاثیر دانسیته جریان در غلظتهای مختلف صمغ بر راندمان و انرژی در حضور پرمنگنات 138
6-14- بررسی تاثیر اسید در دماهای مختلف بر راندمان و انرژی 139
6-15- بررسی تاثیر غلظت روی دردماهای مختلف بر راندمان و انرژی 140
6-16- بررسی تاثیر دما در غلظتهای مختلف پرمنگنات بر راندمان و انرژی 141
6-17- بررسی تاثیر دما (درغلظتهای مختلف صمغ) بر راندمان و انرژی در حضور پرمنگنات 142
6-18- مدلسازی توسط نرم افزار SPSS 143
6-19- بررسی تأثیر دبی‌های مختلف بر راندمان و انرژی مصرفی در روش پیوسته
6-20- بررسی تأثیر دانسیته جریان بر راندمان و انرژی مصرفی در روش پیوسته
6-21- بررسی تأثیر غلظت اسید بر راندمان و انرژی مصرفی در روش پیوسته
فصل هفتم: نتیجه گیری
نتیجه‌گیری 146
مراجع 149
شامل 250 صفحه Word
دانلود تحقیق بهینه‌سازی انرژی در فرآیند تولید روی