Виробництво двоокису цирконію
Вступ
Двоокис цирконію знайшов широке застосування при виготовленні вогнетривких матеріалів. Вогнетриви на основі диоксида цирконія, стабілізованого оксидами магнія або кальція, мають температуру плавлення близько 2600.
Метастабільні модифікації оксида цирконія мають велику удільну поверхню. Тому вони(в першу чергу тетрагональна модифікація) широко використовуються в якості носія каталізатора(таких, як Pt,Pd і т.д.)
Останнім часом двоокис цирконію знайшов широке застосування в якості твердого електроліту, який працює в основному при порівняно низьких температурах (600-1200). Це пов’язано з тим, що вже при цих температурах твердий електроліт має достатньо високу електропровідність. При цьому особливе значення набуває збереження стабільності властивостей матеріалу при довготривалій експлуатації в області вказаних температур. Для стабілізації речовин в метастабільному стані використовують метод легування невеликою кількістю оксидів.
В даній роботі досліджувались методи отримання двоокису цирконію ромбічної сингонії, стабілізованого оксидом нікелю.
2. Опис досліду
Вихідними матеріалами для досліду були ZrOCl>2>•8H>2>O і NiCl>2> марок “х.ч.”.
Спільноосаджені гідроксиди отримали шляхом повільного приливу 0,25 мол. розчинів NiCl>2 >і ZrOCl>2>•8H>2>O в 1 мол. розчин NaOH (в другому випадку – NH>4>OH), які були взяті в еквівалентній кількості, при постійному перемішуванні. Зразки відмивалися на фільтрі і висушувалися в печі при постійній температурі (200).
Кількість матеріалів, використаних в одному досліді, наведені в таблиці 1.
Таблиця 1
|
Найменування матеріалу |
Кількість, г |
|
Оксихлорид цирконію |
4 |
|
Хлорид натрію |
1,79 |
|
Аміачна вода |
10 |
|
Їдкий натрій |
36 |
3. Організація досліду
Перелік робіт, що проводяться протягом дослідження, приведений у табл 2.
Таблиця 2
Інформація по роботам дослідження
|
№ |
Найменування робіт |
Тривалість робіт, дні |
|
1 |
Вибір та обговорення теми ДР з керівником |
1 |
|
2 |
Розробка плану досліджень та графіка виконання роботи |
1 |
|
3 |
Перегляд періодичної літератури |
4 |
|
4 |
Перегляд першоджерел за темою |
4 |
|
5 |
Вибір методики синтезу |
2 |
|
6 |
Експеримент по отриманню твердого розчину NiO-ZrO>2> осаджений NH>4>OH |
2 |
|
7 |
Дослідження властивостей отриманої сполуки |
2 |
|
8 |
Рентгенографічний аналіз |
1 |
|
9 |
Експеримент по отриманню твердого розчину NiO-ZrO>2> осаджений NaOH |
2 |
|
10 |
Дослідження властивостей отриманої сполуки |
2 |
|
11 |
Рентгенографічний аналіз |
1 |
|
12 |
Проведення повторних досліджень |
2 |
|
13 |
Систематизація результатів та висновки |
2 |
|
14 |
Оформлення звіту |
7 |
З метою оптимізації дослідження складаємо сітьовий графік, на якому відображені усі роботи, які виконувалися.
Шлях проведення робіт приведений на мал.1. Як бачимо на графіку є 2 шляхи.
Тривалість усіх шляхів сітьового графіку:
L>1-2-3-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14>=1+1+8+4+2+2+2+2+1+2+2+1+ +2+2+7=33 дні-max
L>-1-2-4-5-6-7-9-10-12-13-14>=1+1+4+2+2+2+2+2+2+2+7= 27днів
Таким чином, критичний шлях, який має максимальну тривалість, складає 33 дні.
Для визначення ціни дослідження необхідно скласти кошторис витрат, який містить наступні статті:
- витрати на матеріали;
- заробітна платня;
- нарахування на заробітну платню;
- амортизація;
- енергетичні витрати;
- накладні витрати.
Витрати на матеріали, що використовувались в ході дослідження, розрахуємо за формулою (1.1):
,
(1.1)
де mi- кількість використаного i-го матеріалу в натуральних одиницях;
Цi- ціна одиниці i-го матеріалу, грн..
Розрахунок витрат на матеріали наведений в табл.3
Наприклад: Оксихлорид цирконію – 4г.8=32г, 12,5грн/кг.0,032=0,4грн.
Таблиця 3.
Розрахунок витрат на матеріали (*)
|
найменування матеріалу |
Кількість в одному досліді, г(мл) |
Кількість дослідів, шт |
Загальна кількість г(мл) |
Ціна за одини-цю, грн/кг |
Сума, грн |
|
Оксихлорид цирконію |
4 |
8 |
32 |
12,5 |
0,4 |
|
Хлорид нікелю |
1,79 |
8 |
14,32 |
12 |
0,2 |
|
Розжин аміаку |
10 |
4 |
40 |
2 |
0,08 |
|
Гідроксид натрію |
36 |
4 |
144 |
1,5 |
0,22 |
|
Разом |
0,9 |
(*) Ціни взяті із каталогу фірми “Реагент”.
Для розрахунку суми амортизаційних відрахувань необхідно визначити вартість обладнання. Строк, на який розраховуються амортизаційні відрахування, - це час, протягом якого проводилась безпосередньо дослідницька робота. Сумарний період беремо з таблиці 1, як суму часу проведенних робіт -6,9,12. Цей час складає 6 днів.
Розрахунок вартості обладнання приведений в табл.4.
Таблиця 4
Розрахунок вартості приладів
|
Найменування приладу |
Кількість, шт |
Балансова вартість одиниці, грн/шт |
Сума, Грн |
|
Лійка ділильна |
1 |
11,20 |
11,20 |
|
Мірний ціліндр(25мл) |
3 |
6,00 |
6,00 |
|
МІшалка скляна |
1 |
1,50 |
1,5 |
|
Фільтр Шота |
1 |
5,00 |
5,00 |
|
Колба |
1 |
8,00 |
8,00 |
|
Разом |
31,7 |
При розрахунку витрат на електроенергію необхідно враховувати все електрообладнання, що працює в процессі дослідження. Вартість 1кВт електроенергії складає 0,2436грн.
Розрахунок витрат на електроенергію приведений в табл5. Приклад розрахунку:
Кількість електроенергії, витраченої на роботу витяжки:
Е=2·36=72кВт
Вартість електроенергії розраховуємо за формулою:
(1.2)
де N- потужність, витрачена електрообладнанням, кВт;
Ц- вартість 1 кВт(0,2436 грн.);
Таблиця 5
Розрахунок витрат на електроенергію
|
Цілі на які витрачається електроенергія |
Спожи-вана потуж-ність, кВт/ч |
Кіль-кість робочих годин |
Кіль-кість елек-тро-енергії, кВт/ч |
Вар-тість, грн |
Ціна за одиницю Грн/штук |
|
|
Робота витяжки |
2 |
36 |
72 |
17,54 |
205 |
|
|
Робота печі |
5 |
15 |
75 |
18,27 |
1200 |
|
|
Робота мішалки |
0,2 |
12 |
2,4 |
0,59 |
150 |
|
|
Разом |
36.4 |
Витрати на амортизацію обладнання розрахуємо за формулою:
,
(1.3)
де Ф- вартість обладнання, грн;
Н- річна норма амортизації, %;
Н=24% для всього обладнання;
Т- тривалість досліджень, міс;
Т=0,26 місяців (6 днів).
грн
грн
грн
Загальна амортизація буде: А=1,07+6,24+0,78=8,09
Заробітну плату розраховуєм множенням середнього динної заробітньої плати на кількість відпрацьованого часу
Розрахунок ведемо за формулою:
ЗП=ЗП>сер.год.>Т,(1.4)
Результати розрахунку надані у табл.6:
Таблиця6.
Розрахунок витрат на заробітну платню
|
Професія |
Середньомісячна заробітна платня, грн/міс |
Відпрацьо-ваний час, години |
Сума, грн |
|
Науковий керівник |
7,56 |
60 |
453,6 |
|
Науковий співробітник |
2,2 |
36 |
79,2 |
|
Дослідник(студент) |
1,33 |
162 |
215,46 |
|
Разом |
748,26 |
Нарахування на заробітну платню приймаємо у розмірі 38,8% від суми заробітної платні.
Таким чином сума нарахувань на заробітну платню складає:
грн
Накладні витрати включають різні витрати, пов’язані з обслуговуванням (ремонт, освітлення, опалення приміщень, утримування адміністративного апарату). Приймаємо накладні витрати у розмірі 80% (на основі даних УДХТУ) від заробітної платні виконавців дослідження:
(748,26+290,33)0,8=830,88
грн.
Кошторис витрат на проведення дослідження зведений у табл. 7.
Таблиця 7.
Витрати на проведення дослідження
|
№ |
Статті витрат |
Сума,грн |
Відсоток до підсумку, % |
|
1 |
Матеріали |
0,9 |
0,046 |
|
2 |
Обладнання |
31,7 |
1,628 |
|
3 |
Заробітна платня(ЗП) |
748,26 |
38,44 |
|
4 |
Нарахування на ЗП |
290,33 |
14,92 |
|
5 |
Енергетичні витрати:електроенергія |
36,4 |
1,87 |
|
6 |
Амортизація |
8,09 |
0,415 |
|
7 |
Накладні витрати |
830,88 |
42,681 |
|
8 |
Разом |
1946,56 |
100 |
4. Ціна досліду
Дане дослідження відноситься до групи пошукових досліджень. Тому ціна дослідження визначається з урахуванням групи досліджень за формулою.
,
(1.5)
де С- витрати на дослідження, грн;
Р- нормативна рентабельність, %(30%).
грн.
Висновки: Втілення в промисловість сполук, отриманих в ході дослідницької роботи, на сьогоднішній день не можливо виразити матеріально, тому що застосування цих методів потребує більш грунтовного та довгострокового вивчення для втілення в промисловість.
Ця теоретична стадія потребує матеріальних вкладень у розмірі 2530,53 грн. Вказана сума враховує витрати на всіх стадіях наукового дослідження, враховуючи як витрати на обладнання та реактиви, так і на заробітну платню наукових співробітників. Подальші наукові розробки з метою втілення цих методів в промисловість повинні розраховуватись окремо.
Література
1. Химия редких и рассеяных элементов под ред. Большакова. Издательство “Высшая школа” Москва 1965.
2. Химия редких и рассеяных элементов под ред. Большакова. Издательство “Высшая школа” Москва 1969
3. Методические указания к выполнению организационно-экономической части дипломной работы для студентов-исследователей курса всех специальностей /Сост. С.А. Воеводин, В.Ф. Прудников. Днепропетровск: ДХТИ,1990.-16 с.