Oxid de crom

Tema de proiect

Să se dimensioneze tehnologic secvenţa de separare pentru obţinerea oxidului de crom (pigment verde).

Oxidul verde de crom

Fig 1.1 – Eșantion de oxid de crom (III)

Este un compus anorganic cu formula chimică Cr_2 O_3, unul dintre principalii oxizi ai cromului si fiind utilizat ca pigment la colorarea betoanelor, a dalelor si pavelelor, a tiglei, in industria lacurilor si a vopselelor, etc. În natură, este răspândit sub forma mineralului rar eskolait.

Descrierea procesului tehnologic

Doar pentru partea de separare se obţine hidroxid de crom trivalent şi se neutralizează cu acid sulfuric. La obţinerea oxidului verde de crom, după reactorul chimic, suspensia apoasă de hidroxid de crom (c1 = 2%) este adusă prin pompare (P_1) într-un vas de neutralizare cu amestecare (V_1).

În acest vas au loc procesele:

se diluează pigmentul într-un raport s.u:apă = 1:10 cu cărbune activ (1:1);

se realizează neutralizarea cu acid sulfuric 98%.

Suspensia de particule solide cu dimensiune medie de 100 microni obţinută este transportată cu pompă P_2 într-un decantor (D_2). Suspensia se decantează apoi în 5 ore, iar la finalul duratei de decantare se sifonează apă limpede, până când concentraţia suspensiei în particule solide atinge valoarea de c_sd = 5%. Nouă suspensie obţinută este alimentată cu pompă P_3 în filtrul celular rotativ (F_3). Turta de precipitat obţinută are umidtatea de 10% şi grosimea de 2cm şi se transportă la uscare şi calcinare iar filtratul obţinut cu concentraţia de n/20% (n>= 19) particule solide.

Se dau următoarele date generale de proiectare:

debitul de suspensie apoasă de particule de hiidroxid de crom (0.2+n/10) t/h;

temperatura de lucru 20 grade C;

durata de staţionare în V_1 de 2 ore.

Date specifice pentru F_3:

date experimentale pentru determinarea rezistenţelor suportului filtrant şi stratului de precipitat.

Fig 2.1 - Schema operaţiilor principale

Bilanţ de material

ecuaţia reacţiilor chimice de neutralizare a Cr(OH)3;

4Cr〖(OH)〗_3+3H_2 SO_4→Cr_2 〖(SO_4)〗_3+9H_2 O+Cr_2 O_3

în V_1 are loc aport de apă, cărbune activ şi geneare de substanţă;

se calculează concentraţia de substanţă solidă la ieşirea din vasul 1 (V_1);

se aplică bilanţ de material pentru decantor, considerând limpezirea totală;

se aplică bilanţ de materiale pentru filtrare, respectând datele din procesul tehnologic.

Gm Cr(OH)3 [kg/s] Gm H2O [kg/s] Gm CA [kg/m] Gm H2SO4 [kg/s] Gm H2O generat [kg/s] Gm H2SO4 practica [kg/s]

0.018 0.178 0.018 0.013 0.00699 0.045

Gm 12 [kg/s] Gm 23 [kg/s] Gm d2 [kg/s] Gm pp3 [kg/s] Gm f [kg/s]

1.097 0.162 0.935 0.025 0.137

Tabel 2.1.1 – Date în urma calculului debitelor masice

Proprietăţi fizice

Calculul proprietăţilor fizic pentru determinarea viscozităţii şi densităţii de amestec din vasul unde se face amestecarea (1) , respectiv din vasul unde se face decantarea (2). Pentru densitatea de amestec s-au luat în calcul doar oxidul de crom, cărbunele activ şi apă. S-a ignorat cantitatea de sulfat de crom deoarece avea o concentraţie foarte mică şi nu era influenţabilă.

ρ [kg/m3] η [Pa s]

Vas 1 1037 0.001027

Vas 2 1162 0.001172

Tabel 2.2.1 - Proprietăţile fizice de amestec