«Расчет фазового состава медной руды»



Скачать 227.62 Kb.
Дата18.06.2019
Размер227.62 Kb.
#103099
ТипПрактическая работа

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

Тема: «Расчет фазового состава медной руды»

Цель работы: Определить фазовый состав медной руды, уметь самостоятельно рассчитать фазовый состав. Уметь объединять результаты в таблицу.

Количество часов: 4

Теоретическое обоснование:

Для грамотного управления технологическим процессом и правильного выбора оптимальной переработки конкретного вида сырья помимо его химического и минералогического составов часто важным оказывается знать фазовый состав перерабатываемой руды, концентрата и других сырьевых материалов. Фазовый состав исходного материала определяется расчетом. Для выполнения такого расчета необходимо знать химический состав сырья, вид присутствующих в нем минералов и хотя бы примерное распределение элементов или простейших их соединений по минералам. Расчет фазового состава, как и другие металлургические расчеты, удобно вести на 100 единиц массы основного исходного материала (100 кг, 100 т, а иногда и 100 г). При этом все металлургические расчеты проводят по законам химической стехиометрии, т.е. по химическим формулам и уравнениям химических реакций.

В медном производстве используют все типы руд: сульфидные (сплошные и вкрапленные), окисленные, смешанные и самородные. Однако основным медным сырьем являются сульфидные вкрапленники, запасы которых в недрах являются наибольшими. Из сульфидных руд в настоящее время выплавляют 85... 90 % всей первичной меди.

Известно более 250 медных минералов. Большинство из них встречается редко. Наибольшее промышленное значение для производства меди имеет небольшая группа минералов, содержащих медь в количестве, %: Халькопирит СuFеS2.-34,54; Ковеллин СuS- 66,4; Халькозин Сu2S-79,8; Борнит Сu5FеS4.-63,3; Малахит СuС03·Сu(ОН)2.-57,4; Азурит СuС03·2Сu(ОН)2- 55,1; Куприт СuО.-.88,8; Хризоколла СuSiO3·2Н20-36,2; Самородная медь Сu, Аu, Ag, Fе, Вi и др…….До 100 %\



Порядок выполнения работы:

1. . Определить количество халькопирита и содержащихся в нем элементов.

Количество халькопирита в 100 кг руды находим по атомным и молекулярным массам компонентов, входящих в состав данного минерала.



2. Определяем количество железа, связанного в пирите.

3. Определяем количество серы в пирите.

4. Определяем количество пирита.

5. Количество серы в сфалерите определяем по разности между исходным содержанием в руде и ее суммарным содержанием в халькопирите и пирите.

6. Для проверки правильности заданных исходных данных определяем потребное количество серы, теоретически необходимое для связывания присутствующего в руде цинка в сфалерите.

7. Определить количество известняка и оксида углерода С02 в нем.

8. Определить количество остальных компонентов, не учтенных в химическом анализе.

9. Результаты расчета ввести в таблицу.

Пример выполнения: Расчет фазового состава медной руды, содержащей, %: Сu 4; Fе 36; Zn 5; S 43,7; SiO2 7; СаО 2; прочие 2,3.

В руде присутствуют минералы: халькопирит СuFеS2, пирит FеS2, сфалерит ZnS, кварц SiO2 и известняк СаС03. При больших отклонениях (более 2 %) следует уточнить исходные данные или проверить расчет.

В этом примере распределение элементов по минералам практически полностью задано простейшим минералогическим составом руды. Расчет фактически можно начинать с любого минерала, кроме пирита, так как железо содержится одновременно в двух минералах, а его распределение между ними пока неизвестно. Определим сначала количество халькопирита и содержащихся в нем элементов.

Количество халькопирита в 100 кг руды находим по атомным и молекулярным массам компонентов, входящих в состав данного минерала (63,6 Сu входит в 183,4 СuFеS2, тогда 4 кг меди в руде входят в х кг халькопирита): х= (183,4 . 4)/63,6 =11,53 кг.

В 11,53 кг халькопирита содержится железа и серы: (55,8 • 11,53)/183,4 = 3,51 кг; (64·11,53)/183,4 = 4,02кг.

Определяем количество железа, связанного в пирите: 36 - 3,51 = 32,49 кг.

Количество серы в пирите: (32,49·64)/55,8 = 37,2 кг.

Количество пирита: 32,49 + 37,2 = 69,69 кг.

Количество серы в сфалерите определяем по разности между исходным содержанием в руде и ее суммарным содержанием в халькопирите и пирите: 43,7 - (37,2 + 4,02) = 2,48 кг.

Для проверки правильности заданных исходных данных определяем потребное количество серы, теоретически необходимое для связывания присутствующего в руде цинка в сфалерите: (32 • 5)65,4 = 2,45 кг.

Таким образом теоретическое содержание серы в сфалерите отличается от рассчитанного на 0,03 кг, что составляет всего 0,03% от 100 кг исходной руды. Такая точность расчета вполне допустима. Она указывает в первую очередь на правильность исходных данных, принятых для расчета.

Шлакообразующие оксиды при металлургических расчетах обычно на элементы не разлагают. Тогда количество кремнезема в 100 кг будет численно равно его процентному содержанию по химическому анализу, т.е. составит 7 кг.

В заключение расчета нужно определить количество известняка и оксида углерода С02 в нем.

Количество С02 в известняке равно: (44,2-2)/56 = 1,57 кг, а количество СаСО3: 2+1,57 = 3,57 кг.

Количество остальных компонентов, не учтенных в химическом анализе, находим по разности 2,3 – 1,57 = 0,73 кг. Результаты расчета сведены в табл. Контрольные вопросы:

1. Что необходимо знать для расчета фазового состава медной руды?

2. Какие типы руд используются в промышленном производстве?

3. Как рассчитать количество халькопирита в данном примере?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

Тема: «Плавка на штейн»

Цель работы: Уметь рассчитывать плавку на штейн в нейтральной и окислительной среде. Знать отличие расчетов.

Количество часов: 4

Теоретическое обоснование: Наиболее распространенная до последнего времени технология получения товарной меди предусматривает обязательное использование следующих металлургических процессов: плавку на штейн, конвертирование медного штейна, огневое и электролитическое рафинирование меди. В отдельных случаях перед плавкой на штейн проводят предварительный окислительный обжиг сульфидного сырья.

Плавку на штейн - основной технологический процесс переработки сульфидных медных руд и концентратов - можно проводить в восстановительной, нейтральной или окислительной атмосфере.

В условиях нейтральной или восстановительной атмосферы из-за отсутствия в ней кислорода (или весьма незначительного его содержания) регулировать степень десульфуризаиии невозможно, и содержание меди в штейнах будет незначительно отличаться от содержания ее в исходной шихте. При получении очень бедных штейнов (18... 20% Сu) технологически и экономически невыгодным становится процесс их последующего конвертирования.

В условиях окислительной плавки можно получать штейны любого заданного состава вплоть до черновой меди. В последнем случае исключается необходимость проведения процесса конвертирования. Заданная степень десульфуризации при окислительных плавках сульфидного сырья достигается путем регулирования количества окислившихся сульфидов железа и перевода его оксидов в шлак. Частичное окисление сульфидов с целью получения при плавке более богатых штейнов можно осуществить также предварительным окислительным обжигом шихты.



Порядок выполнения:

1. Рассчитать состав и количество получающегося штейна при плавке в нейтральной среде.(см.пример)

2. Рассчитать состав и количество получающегося штейна при плавке в окислительной среде.(см.пример)

3. Результаты занести в таблицу.

Пример выполнения. Предположим, что плавке подвергается 100 кг медного концентрата состава, %: Сu 12; Zn 1,5; Fе 35,5; S 43,5; SiO2 5; СаО 1; прочие 1,5. Требуется рассчитать состав и количество получающегося штейна при плавке в нейтральной атмосфере (вариант 1) и в окислительных условиях (вариант 2).

Вариант 1. Плавка в нейтральной атмосфере. Для расчета принимаем: десульфуризация при плавке равна 55 %, извлечение меди в штейн 96 %, цинка 40 %, содержание в штейне прочих 1 %.

При десульфуризации 55 % в штейн перейдет 45 % серы, содержащейся в концентрате, т.е. 43,5 · 0,45 = 19,575 кг.

Тогда из 100 кг концентрата при среднем содержании серы в медных штейнах, равном 25 % (правило Мостовича), получится 19,575 : 0,25 = 78,3 кг штейна.

В штейн перейдет меди 12 • 0,96 = 11,52 кг (содержание в штейне 14,7 %); цинка 1,5 • 0,4 = 0,6 кг, кислорода 78,3 · 0,065 = 5,1 кг (штейн, содержащий ~15 % меди, содержит ~ 6,5 % кислорода), прочих 78,3 · 0,01 = 0,78 кг; железа (по разности) 78,3 - (11,52 + 19,58 + 0,6 + 5,1 + 0,78) = 40,72 кг.

Результаты расчета с целью сравнения сведем в табл. 11 после выполнения расчетов по 2-му варианту плавки.

Вариант 2. Плавка в окислительных условиях. Для расчета принимаем: получающийся штейн должен содержать 40 % меди, извлечение меди в штейн 95 %, цинка 60 %, содержание в штейне прочих 1 %, кислорода 3 % (при содержании меди в штейне, равном 40 %).

Количество меди, перешедшей в штейн составит: 12 • 0,95 = 11,4 кг.

Общее количество штейна с учетом 40 %-ного содержания меди будет: (11,4 • 100)/40 = 28,5 кг.

В этом количестве штейна по правилу Мостовича будет содержаться серы: 28,5·0,25 = 7,12 кг.

Степень десульфуризации в этом случае составит: [(43,5 -7,12)/43,51]·100 = 83,6 %.

В штейн перейдет; цинка 1,5 • 0,6 = 0,9 кг, кислорода 28,5 · 0,03 = 0,85 кг, прочих 28,5·0,01 = 0,28 кг; железа 28,5 - (11,4 + 7,12 + 0,9 + 0,85 + 0,28)= 7,95 кг.

При сопоставлении результатов расчетов двух вариантов плавки концентрата одного и того же состава в нейтральной атмосфере и в окислительных условиях, приведенных в табл. 11, можно видеть, что во втором случае увеличение содержания меди в штейне в 2,7 раза (40:14,7) за счет увеличения десульфуризации до 83,6 % ведет к уменьшению во столько же раз его выхода. При этом штейн по сравнению с исходным концентратом в первом случае обогащается всего в 1,2 раза, а во втором степень его обогащения возрастает до 3,3 раза.

Из этого следует, что для получения более богатых штейнов из одного и того же концентрата, необходимо любым способом повышать степень десульфуризации.

В заключение следует обратить внимание на то, что в примере 3 расчеты состава и количества штейна были выполнены двумя возможными способами - по заданной степени десульфуризации (вариант 1) и по заданному содержанию меди в получающемся штейне. Оба способа расчета штейнов являются равноценными.

Расчетный состав и количество штейна при плавке медного концентрата в нейтральной (вариант I) и окислительной (вариант II) атмосферах

Контрольные вопросы:

1.В каких средах можно проводить плавку на штейн?

2. Какая наиболее распространенная до последнего времени технология получения товарной меди ?

3. Возможно ли регулировать степень десульфуризации в нейтральной среде? Почему?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3

Тема: «Расчет выхода и состава огарка».

Цель работы: Иметь представлние о окислительном обжиге, его основных стадий и конечных продуктов. Уметь рассчитывать состав и выход огарка после окислительного обжига.

Количество часов: 4

Теоретическое обоснование: Окислительный обжиг в пирометаллургии меди не является обязательным. В медной промышленности он встречается редко и применяется обычно перед плавкой на штейн высокосернистых, бедных по меди концентратов или руд. Применение обжига оправдано также при переработке медного сырья с повышенным содержанием цинка.

Целью окислительного обжига в пирометаллургии меди является частичное удаление серы и перевод части сульфидов железа в форму шлакуемых при последующей плавке оксидов. Это вызвано стремлением получить при плавке, проводимой в условиях незначительного окисления, штейны с содержанием не менее 25 ... 30 % Сu.

Процесс обжига состоит из следующих основных элементарных стадий: нагрева и сушки шихты, термической диссоциации высших сульфидов, воспламенения и горения сульфидов.

Продуктами окислительного обжига медных концентратов являются огарок, газы и пыль.

Минералогический состав огарка будет резко отличаться от состава исходного концентрата. Получающийся огарок характеризуется наличием в нем наряду с сульфидами оксидов и практически полным отсутствием высших сульфидов.

Основными химическими соединениями огарка, полученного, например, при обжиге медно-цинкового концентрата, будут следующие: Сu2S, FеS, ZnS, Fе203, Fе304, FеО, ZnО, СаО, SiO2, Аl203. При проведении обжига возможно образование небольших количеств сульфатов меди, железа и цинка.



Порядок выполнения:

1. Определить количество оставшейся в огарке серы.

2. Определить количество серы в неокислившемся сульфиде цинка.

3. Определить количество кислорода, потребного для образования ZnО

4. Определить количество серы, связанной с медью в Сu2S

5. Определить количество неокислившейся серы, связанной с железом

6. Определить количество оставшегося в сульфидной форме железа

7. Определить сколько потребуется для окисления железа до Fе2Оэ

8. Определить сколько потребуется для окисления железа и цинка

9. Определить содержание элементов(кг) в огарке

10. Определить общую массу огарка, выход огарка от массы исходного концентрата и состав огарка

Пример выполнения: Примем, что обжигу подвергается 100 кг концентрата состава, %: Сu 12; Zn 1,5; Fе 35,5; S 43,5; SiO2 5; СаО 1; прочие 1,5.

Исходные данные для расчета: степень десульфуризации 80 %; окисляется 1/3 цинка; в огарке остается 2/3 прочих; потерями меди при обжиге пренебрегаем.

С учетом десульфуризации количество оставшейся в огарке серы составит:

43,5(100 – 80)/100 = 8,7 кг.

Количество серы в неокислившемся сульфиде цинка: (1,5 • -2/3 • 16)/65,4= 0,24 кг.

Количество кислорода, потребного для образования ZnО: (1,5 • 1/3 • 16)/65,4 = 0,06 кг.

Количество серы, связанной с медью в Сu2S:12 • 32/(2 • 63,55) = 3 кг.

Количество неокислившейся серы, связанной с железом: 8,7 - (0,24 + 3) = 5,46 кг.

Тогда количество оставшегося в сульфидной форме железа составит: 5,46 • 55,85/32 = 9,53, а железа, перешедшего в оксидную форму: 35,5 - 9,53 = 25,97 кг.

Для окисления железа до Fе2Оэ потребуется кислорода: 25,97• (3 • 16)/(2 • 55,85) = 11,16 кг.

Всего для окисления железа и цинка потребуется 11,16 + 0,06 = 11,22 кг кислорода. Тогда в огарке будет содержаться, кг; Сu 12; Zn 1,5; Fе 35,5; S 8,7; О2 11,2; SiO2 5; СаО 1; прочие 1.

Общая масса огарка будет равна 75,9 кг, т.е. выход огарка от массы исходного концентрата составит 75,9 %. Состав огарка будет следующим, %: Сu 15,8; Zn 2,0; Fе 46,8; S 11,4; O2 14,8; SiO2 6,6; СаО 1,3; прочие 1,3.



Контрольные вопросы:

1.Какова цель окислительного обжига?

2. Назовите основные стадии окислительного обжига.

3. Что является продуктами окислительного обжига медных концентратов?



ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4

Тема: «Расчет состава и количества отвального шлака и расхода флюсов на плавку в отражательных печах»

Цель работы: Иметь представление о плавке в отражательных печах .Уметь рассчитывать состав и количество отвального шлака, расходов флюсов на плавку

Количество часов: 4

Теоретическое обоснование: Основной целью плавки в отражательных печах, как и любого другого вида плавки медных концентратов на штейн, является расплавление шихты с получением двух жидких продуктов - штейна и шлака. При этом ставятся задачи как можно полнее перевести в штейн медь и ряд других ценных элементов, например благородных металлов, а пустую породу ошлаковать.

Сущность отражательной плавки заключается в том, что загруженная шихта плавится за счет теплоты от сжигания углеродистого топлива в горизонтально расположенном рабочем пространстве печи. Механизм плавки в отражательной печи можно представить следующим образом. Нагрев шихты, лежащей на поверхности откосов, за счет теплоты, излучаемой факелом, сопровождается сушкой материала и термической диссоциацией высших сульфидов и других неустойчивых соединений. По мере нагрева в поверхностных слоях шихтовых откосов начинают плавиться легкоплавкие составляющие шихты - сульфидные и оксидные эвтектики. Образующийся при этом первичный расплав стекает по поверхности откосов, растворяет в себе более тугоплавкие компоненты и попадает в слой шлакового расплава. С этого момента фактически начинается разделение шлаковой и щтейновой фаз; капли оксидной фазы растворяются в общей массе шлака, имеющегося постоянно в печи, а капли штейна проходят через слой шлака и образуют в нижней части ванны самостоятельный штейновый слой.

Состав шлаков отражательной плавки по содержанию отдельных шлакообразующих компонентов может изменяться в очень широком диапазоне. Он зависит от целого ряда местных условий - состава и вида перерабатываемого сырья, наличия дешевых и доступных флюсов, ряда технологических факторов. Как правило, стремятся работать при минимально допустимом расходе флюсующих добавок, не удаляясь, однако, намного от оптимального для данного предприятия состава отвального шлака.

Порядок выполнения:

1.Определить состав отвального шлака.

2. Определить, что перейдет в шлак.

3. Проверка исходных данных.

4. Рассчитать флюсы.

5. Определить массу конечного шлака с учетом добавки необходимых флюсов.

6. Определить состав отвального шлака.

Пример выполнения: Расчет проведен для концентрата и штейна, рассмотренных в практической работе №3, вариант 2.

1. Отвальный шлак должен содержать 36 % SiO2 и 5 % СаО.

2. В качестве флюсов используют чистые кварц (100% SiO2) и известняк СaС03, содержащий 56 % СаО.

3.Безвозвратные потери и образование пыли для упрощения расчета не учитываем.

С учетом перешедших в штейн и газы компонентов концентрата (см. практ.раб.3) в шлак перейдет:

Такой шлак, полученный без добавки флюсов, называется самоплавким. Иногда самоплавкий шлак удовлетворяет требованиям плавки и флюсы в этом случае в шихту не вводятся (самоплавкая шихта).

Проверим, удовлетворяет ли получающийся шлак требованиям плавки и заданным условиям. Для этого определим процентное содержание по крайней мере двух заданных компонентов. В самоплавком шлаке содержится: (5:44,36)·100 = 11,3 % SiO2 и (1:44,36) ·100 = 2,3 % СаО. Эти цифры свидетельствуют о том, что самоплавкий шлак заданным условиям не удовлетворяет. Для получения конечного шлака заданного состава в шихту необходимо ввести флюсы - кварц и известняк.

Расчет флюсов проведем методом балансовых уравнений. Для этого обозначим потребное количество кварца через х, а известняка через у.

Тогда массу конечного шлака с учетом добавки необходимых флюсов можно определить из уравнения: 44,36 + х + 0,56у кг, где 44,36 - масса самоплавкого шлака, кг, а 0,56 — содержание СаО в известняке, % (по массе).

В этом количестве шлака будет содержаться: (44,36 + х + 0,56у)0,36 кг SiO2 и (44,36+ х + 0,56у)0,05 кг СаО.

Эти количества двух основных шлакообразуюших компонентов нужно приравнять к их количествам в исходной шихте. Они соответственно составят: 5 + х кг SiO2 и 1 + 0,56у кг СаО.

Составим два балансовых уравнения (по числу вводимых флюсов):

По SiO2

(44,36 + х + 0,56у) 0,36 = 5 +х,

SiO2 в шлаке SiO2 в шихте

по СаО


(44,36+ х+0,56у) 0,05 = 1 + 0,56у.

СаО в шлаке СаО в шихте

Решив составленную систему уравнений, получим: х = 18,4 кг и у = 4,0 кг.

В известняке присутствует 4 • 0,56 = 2,3 кг СаО.

Проверим правильность выполненного расчета, определив состав отвального шлака:



ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №5

Тема: «Расчет экономической эффективности использования теплоты сгорания для технологических нужд при плавке медного концентрата»

Цель работы: Самостоятельно уметь проводить расчет экономической эффективности использования теплоты сгорания для технологических нужд при плавке медного концентрата.

Количество часов: 4

Теоретическое обоснование: Одним из важнейших направлений научно-технического прогресса в цветной металлургии является внедрение в металлургическое производство ресурсосберегающих технологий и оборудования, обеспечивающих одновременно высокую степень комплексности использования сырья и надежную охрану окружающей среды от вредных выбросов. Как показывает опыт развития металлургии тяжелых цветных металлов, в последние несколько десятилетий технология переработки медных, никелевых и некоторых свинцово-цинковых руд совершенствуется на основе автогенных процессов.

В понятие высокая степень комплексности использования перерабатываемого сырья в первую очередь включается максимально высокое извлечение всех его ценных составляющих: меди, никеля, цинка, кобальта, серы, железа» благородных металлов, редких и рассеянных элементов, а также обязательное использование силикатной части рудной массы, т.е. пустой породы. Кроме того, когда переработке подвергаются сульфидные руды и концентраты, необходимо иметь в виду, что они обладают достаточно высокой теплотой сгорания, которую необходимо также использовать для технологических нужд. Следовательно, сульфидное сырье должно рассматриваться не только как источник получения ценных компонентов, но и как энергетическое топливо. Использование его теплоты сгорания, т.е. его внутренних энергетических ресурсов, должно также включаться в понятие комплексности использования природных материальных ресурсов.

Кроме огромного экономического значения устранение расхода даже на ряде металлургических предприятий остродефицитных источников тепловой энергии – топлива и электричества - даст значительный дополнительный народно-хозяйственный эффект, позволив использовать их для других, более рациональных целей.

Порядок выполнения:

1. Рассчитать годовой расход природного газа.

2. Определить потерю серы. Пересчет на серную кислоту.

3. Определить экономический эффект.



Пример выполнения.. По практическим данным расход условного топлива при отражательной плавке сырья медных концентратов составляет 18…22% от массы твердой шихты.

Для ориентировочных расчетов примем: отражательная печь плавит в сутки 1250 т шихты; расход условного топлива с теплотой сгорания 29300 кДж/кг составляет 20% от массы шихты, т.е. 250 т/сут; топливом для отражающей печи служит природный газ с теплотой сгорания 35000 кДж/м3.

Тогда годовой расход природного газа на одну отражающую печь или соответственно годовая его экономия при переходе на автогенный процесс составляет:

250000*(29300/35000)*365=8млн. м3.

Кроме того, переход на автогенную плавку позволит использовать практически всю серу, теряемую при отражательной плавке безвозвратно с отходящими газами.

При содержании серы в концентрате 35% и степени десульфуризации 50% при работе одной отражательной печи в год будет потеряно 1250*0,35*0,5*365=80000 т серы. В пересчете на серную кислоту такие потери газовой серы соответствуют недополучению 80000*(32/96)=240000 т H2SO4.

Таким образом, даже без учета очевидного снижения капитальных и эксплуатационных затрат замена одной отражательной печи на печь автогенной плавки любого типа равноценной мощности позволит сэкономить около 8млн. м3 природного газа и получить дополнительно до 80 тыс. т элементарной серы или до 240 тыс. т серной кислоты.

Экономический эффект от такой замены на текущий момент времени может быть рассчитан с учетом современных цен на сырье и получаемую из него продукцию.


Контрольные вопросы:

1. Для чего необходимы автогенные процессы?

2. Как рассчитать экономический эффект?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №6

Тема: «Расчет потребного количества пирита для плавки окисленной никелевой руды»

Цель работы: Самостоятельно уметь проводить расчет потребного количества пирита для плавки окисленной никелевой руды для сульфидирования. Иметь представление о процессе сульфидирования никиля.

Количество часов: 4

Теоретическое обоснование: Химизм сульфидирования никеля пиритом относительно прост. В процессе сульфидирования в этом случае участвуют продукты разложения пирита по реакции (4) - сульфид железа FeS и элементарная сера. Процесс в основном протекает по реакциям:

NiO + FeS ↔ NiS + FeO; (37)

3NiO + 2FeS + Fe ↔ Ni3S2 + 3FeO. (38)

Равновесие реакций (37) и (38) в условиях плавки практически полностью смешено вправо, т.е. в сторону образования сульфидов никеля (главным образом Ni3S2). Это связано с тем, что никель по сравнению с железом имеет большее сродство к сере и меньшее к кислороду.

Получившаяся в результате восстановления и сульфидирования сульфидно-металлическая фаза (Ni3S2, FeS, CoS, Ni, Fe), сплавляясь, образует никелевый штейн.

Использование пирита в качестве сульфидизатора позволяет регулировать состав штейнов и получать их с меньшим количеством ферроникеля, т.е. более сернистыми. К обеднению штейнов никелем ведет введение в шихту больших количеств пирита, вследствие чего в штейн переходит больше FeS.

Расход пирита (сульфидизатора) при плавке определяется требованиями к составу получаемого штейна, приводящему к минимальным потерям никеля со шлаками, и величиной степени десульфуризации.

Порядок выполнения:

1. Принимаем извлечение никеля в штейн

2. Определим количество никеля, переведенного в штейн.

3. Рассчитаем общее количество штейна.

4. Определим количество и состав штейна.

5. Рассчитать потребное количество пирита



Пример выполнения: Рассчитаем потребное количество пирита для плавки окисленной никелевой руды, содержащей 1,4% Ni.

Для расчета примем: извлечение никеля в штейн 85%; штейн должен содержать 15% Ni; 20% S; остальное Fe; десульфуризация при плавке 35%; пирит содержит 52% S.

Расчет ведем на 100 кг руды. С учетом извлечения в штейн перейдет никеля:

1,4*0,85=1,19 кг.

Тогда общее количество получающегося штейна будет равно (1,19/15)*100=7,93 кг.

Обращает на себя внимание низкий выход штейна, составляющий ~ 8% от общей массы перерабатываемой руды.

С учетом заданных условий и полученных ранее результатов количество и состав штейна будет следующим:





кг

%

Ni……....................

1,19

15

S…………………..

1,58

20

Fe…………………

5,16

65

Всего …………….

7,93

100

С учетом десульфуризации при плавке для образования такого количества штейна потребуется ввести в шихту серы 1,58/0,65=2,43 кг или пирита 2,43/0,52=4,7 кг.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №7

Тема: «Расчет зависимости расхода оборотного агломерата от содержания серы в исходном свинцовом концентрате»

Цель работы: Знать и уметь рассчитывать зависимость расхода оборотного агломерата от содержания серы в исходном свинцовом концентрате

Количество часов: 4

Теоретическое обоснование: Подготовительные операции перед восстановительной плавкой на черновой свинец включают: а) приготовление компонентов шихты; б) составление и смешение шихты; в) окислительный обжиг со спеканием. Иногда концентраты сушат в трубчатых вращающихся печах до 8... 10% остаточной влаги. В задачу шихтовки входит приготовление однородной по крупности и химическому составу смеси, удовлетворяющей требованиям как агломерирующего обжига, так и самой восстановительной плавки. Полученный агломерат должен быть самоплавким, чтобы при шахтной плавке не вводить флюсы.

Шихту для агломерации составляют из сульфидных концентратов, богатых окисленных руд, оборотных материалов свинцового и цинкового производств и флюсов - железной руды (пиритного огарка), известняка или кварца. Приготовление шихты проводят методом штабелирования в механизированных (пихтарниках или бункерным способом на транспортерной ленте. Требования к ограничениям в шихте содержания свинца в пределах 45... 50 % обусловлены в основном двумя факторами. Обогащение шихты свинцом приводит к повышенным его потерям при обжиге за счет улетучивания, а восстановительная плавка бедного агломерата характеризуется худшими технико-экономическими показателями.

Отрицательно влияет на результаты обжига повышенное содержание в шихте серы. В случае избытка сульфидов при их горении выделяется много избыточной теплоты, материал быстро спекается и сера выгорает не полностью. Требуемая степень десульфуризации при обжиге достигается либо проведением двухступенчатого обжига (в настоящее время почти не применяется), либо добавкой в шихту больших количеств оборотного агломерата - до 300 % от массы первичной шихты.

Порядок выполнения:

1.принять содержание серы.

2. обозначить количество оборотного агломерата.

3. Составить балансовые уравнения.

4. Найдем расход оборотного агломерата.

Пример выполнения: Рассчитать расход оборотного агломерата при агломерационном обжиге 100 кг свинцового концентрата, содержащего 18 и 12% S. Для расчета принять: содержание серы в оборотном агломерате равно 2%, а в готовой шихте – 6%.

Обозначим количество оборотного агломерата через х. Тогда количество серы в шихте составит (100+х)*0,06; в концентрате 0,18*100 или 0,12*100; в оборотном агломерате 0,02х.

Составим балансовые уравнения по сере для 18 и 12% S в исходном концентрате:

0,06(100+х1)=0,18*100+0,02х1; 0,06(100+х2)=0,12*100+0,02х2.

Решив эти уравнения получим: х1=300 кг, х2=150 кг.

Контрольные вопросы:

1. Назвать подготовительные операции перед плавкой на черновой свинец.



2. Что отрицательно влияет на результаты обжига?

3. Чем достигаеться требуемая степень десульфуризации при обжиге?

Скачать 227.62 Kb.

Поделитесь с Вашими друзьями:




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница