Взвешенная плавка рудных медных концентратов на штейн

Наряду с формированием штейна, самым медленным процессом в отстойной зоне является оптимизация состава шлака из отдельных оксидов шихты. Процесс носит

Взвешенная плавка рудных медных концентратов на штейн

Курсовой проект

Разное

Другие курсовые по предмету

Разное

Сдать работу со 100% гаранией
;

 

Проверка: 8,75+4,88 = 6,67+6,78 13,45 = 13,45 (верно)

Определим количество получившееся в результате окисления , имея, что здесь участвует 1,9 кг железа

 

 

Проверка: 6,08+3,27 = 2,54+2,44+4,36 9,35 = 9,35 (верно)

Определим количество получившееся в результате окисления , учитывая, что только 53,5% железа из окислится. Это составляет 11,73 кг Fe

 

 

Проверка: 38,57+18,49 = 15,06+15,09+26,91 57,06 = 57,06 (верно)

Всего железа, которого нужно окислить из , и в , составляет: 6,67+2,44+15,09 = 24,2 кг .

Теперь расчитаем теоретическое количество кварцевой руды, принимая, что вся закись будет связана с в фаялит -

 

 

При плавке ПВП используют флюс (песчаник) следующего состава: флюсующая способность которого будет ниже процентного содержания . Причём, при использовании флюса за счёт содержания и образуются и :

 

 

Т.е. в результате способности шлака действовать на шлакование 5% и 1,68% потребовалось 2,09+0,9=2,99%. В таком случае флюсующая способность песчаника снизиться до 90-2,99=87,01%. В результате при плавке в печь ПВП с медным концентратом необходимо загрузить флюса. Приведём количества всех компонентов флюса, необходимых для плавки.

Таблица 7 Количество песчаника, участвующего в плавке

Компоненты кг % Прочие 10,46 0,58 0,35 0,23 90 5 3 2 Итого 11,62 100

Однако известно, что пылевынос всех компонентов составляет 3%, т.е. из всех загружаемых компонентов, только 96% участвуют в плавке. И в этом случае необходимо флюса.

 

Таблица 8 Количество и состав песчаника, загружаемого в ПВП

КомпонентыпрочиеВсегокг%кг%кг%кг%кг%кг%10,789010,78900,650,650,21,660,161,340,363прочие0,2420,242Итого10,78900,650,21,660,161,340,24211,98100,00

Воспользуемся данными таблиц 3 и 8 для определения общего количества пыли, принимая во внимание тот факт, что пылевынос всех компонентов составляет 3%.

 

 

Таблица 9 Количество и состав пыли

Ком-тыпрочиеВсегокг%кг%кг%кг%кг%кг%кг%кг%кг%кг%кг%122,35122,350,081,790,081,790,87719,60,0761,7035880,0811,810,0190,421,41131,541,00622,490,0871,940,2345,231,32729,660,46810,460,46810,460,030,890,030,890,020,450,020,450,0080,180,0080,180,0310,690,0050,110,0360,80,0320,720,0320,72прочие0,030,670,030,67Итого2,88364,440,2435,430,59213,230,1122,51,07126,790,46810,460,0420,940,020,450,0080,180,030,674,472100,00

 

Теперь оценим состав шлака. Для этого воспользуемся данными о том, сколько всех компонентов содержится в штейне и пылях (таблицы 6 и 9).

Определим количество , зная что в нём содержится 25-23,25-1=0,75кг

 

 

Определим количество , зная что в нём содержится 2-1,9-0,08=0,02кг

 

 

Определим количество , зная что в нём содержится 33,2-10,7-1,327-5,86-2,18-11,7=1,433кг

 

 

Количество магнетита в шлаке будет равно:

 

Определим количество , в котором 34,8-9,71-1,411-2,499-2,625=18,555кг

 

 

 

Таблица10 Количество и состав шлака

Ком-тыпрочиеВсегокг%кг%кг%кг%кгкг%%кг%кг%кг%кг%кг%кг%0,751,560,190,40,941,980,020,040,0070,010,0270,051,4332,982,4995,263,9328,282,6255,521,0032,083,6287,6318,55539,055,4511,3223,87550,2411,23223,6411,23223,640,982,060,982,060,481,010,481,010,1920,40,1920,41,2682,711,2682,71проч0,9520,952Итого0,751,560,020,041,633,3924,14950,26,45313,311,23223,640,982,060,481,010,1920,41,2682,710,95248,107100,00

Для завершения материального баланса необходимо определить количество подаваемого воздуха и состав отходящих газов.

Необходимое количество кислорода составляет:

 

 

Принимаем коэффициент использования в ПВП - 90%. Тогда кислорода потребуется: или . Известно, что технический кислород содержит 95% и 5% . Т.е. необходимо технического кислорода, из которых или .

Количество подаваемого воздуха сводим в таблицу 11.

 

Таблица 11 Состав дутья

КомпонентыкгВес., % Объёмн., %33,29523,2494,321,7551,45,68Итого34,95100,0024,64100,00

Рассчитаем состав выходящих газов.

Воспользовавшись расчётами количества окисленных элементов, можно определить количество : или из которых будет и .

Определим количество образующегося кислорода:

 

или .

Количество выходящих газов приведено в таблице 12.

 

Таблица 12 Состав выходящих газов

КомпонентыкгВес., % Объёмн., %39,0881,4713,6868,137,14114,89524,91,753,641,46,97Итого47,971100,0029,12100,00

Теперь имеются все необходимые данные для составления таблицы материального баланса - см. таблицу 13

 

 

Таблица 14 Материальный баланс плавки во взвешенном состоянии

 

 

4. Расчёт теплового баланса

 

Для начала расчёта теплового баланса воспользуемся справочными данными стандартных теплот образования [5].

 

Таблица 14 Теплоты образования соединений

Соединение Hº298, кДж/мольCuFeS2 NiFeS2 Fe7S8 Fe3О4 FeO Cu2O NiO SiO2 2FeO· SiO2 SO2 O2190 ---- 755 1120 270 171,8 244,7 860,6 1440 297 0

Определим тепловой эффект и количество тепла для реакции окисления:

 

 

Определим тепловой эффект и количество тепла для реакции окисления(т.к. данных стандартных теплот образования для в справочнике нет, возьмём их равными как и для , т.е. ):

 

 

Определим тепловой эффект и количество тепла для реакции окисления до:

 

 

Определим тепловой эффект и количество тепла для реакции окисления до :

 

 

Определим тепловой эффект и количество тепла для реакции шлакования :

 

 

Всего, в результате протекания экзотермических реакций, выделится тепла:

 

Определим приход физического тепла с шихтой. В состав шихты входит медный концентрат и флюс. Средняя удельная теплоёмкость шихты равна Шихта поступает в печь с температурой Количество тепла, вносимое шихтой равно:

 

 

Определим физическое тепло дутья. . Обозначим объемное содержание кислорода в техническом кислороде {O2}т.к.,%. Масса кислорода и азота в дутье соответственно и . Объем дутья Vт.к. .

Объёмы кислорода и азота в дутье в этом случае равны:

 

;

 

Так же объёмы кислорода и азота можно вычислить как:

 

;

 

Приравняв эти выражения, получим:

 

 

Решив это уравнение, получаем:

 

Найдем теперь теплоту, вносимую техническим кислородом по формуле: , где - средняя объёмная теплоемкость при температуре технического кислорода. Примем при , . Отсюда получаем:

 

.

 

Теперь определим статьи потерь тепла.

Продуктами плавки ПВП являются штейн, шлак и технические газы (пыль + газ). Теплоту уносимую со штейном, шлаком и пылью вычислим через энтальпии, которые принимаем: при , ; при , ; при , . В результате получаем:

 

;

;

.

 

Тепло, уносимое отходящими газами, определим по отдельным газовым составляющим: , где - средние объёмные теплоёмкости газовых составляющих; - объёмы газов; - температура выходящих газов. Принимаем при , , , . Получаем:

 

Потери тепла во внешнюю среду определим по разнице статей прихода и расхода тепла:

Результаты расчётов теплового баланса сводим в таблицу 15.

 

Таблица 18 Тепловой баланс

Приход теплаРасход теплаСтатьикДж%СтатьикДж%Экэотерм. реакции Физ. тепло шихты Физ. тепло дутья283960 1890 1480 98,8 0,7 0,5Тепло со штейном Тепло со шлаком Тепло с пылями Тепло отходящих газов Потери во внешнюю среду50406 70236 7065 98623 5967917,5 24,4 2,5 18,7 36,9Итого287330100,00Итого287330100,00

5. Условия теплогенерации и теплообмена

 

Условия теплогенерации и теплообмена в печи взвешенной плавки (ПВП), разработанной финской фирмой "Оутокумпу" и представленной в России двумя пирометаллургическими линиями на Надеждинском заводе НГМК, принципиально отличаются от рассмотренных выше аппаратов струйно-окислительного типа. ПВП относится к категории автогенных аппаратов. Главную часть тепловой энергии доставляют реакции факельного окисления частиц сульфидных минералов. Однако, к этому добавляются энергозатраты на глубокую сушку измельченной шихты (до влажности не более 0,4-0,5%), нагрев воздуха до 300-500°С (а из практики зарубежных предприятий - до 1100°С) и обогащения дутья кислородом (до 30-50%).

Основной особенностью тепловой работы ПВП является конструктивно предопределенная кардинальная пространственная разобщенность зоны теплогенерации и зоны теплообменных процессов в массе расплава.

Реакционная шахта ПВП представляет собою своеобразную топку, в которой в нагретом и обогащенном кислородом дутье в распыленном виде сжигается сухая, тонко измельченная сульфидная шихта. Продуктами этого процесса являются концентрированные по SO2 газы и оксисульфидный расплав, падающ

Похожие работы

<< < 1 2 3 4 >