Заглавная страница
Избранные статьи
Случайная статья
Познавательные статьи
Новые добавления
Обратная связь

ТОП 10 на сайте

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Техника нижней прямой подачи мяча.

Франко-прусская война (причины и последствия)

Организация работы процедурного кабинета

Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний

Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Обработка изделий медицинского назначения многократного применения

Образцы текста публицистического стиля

Четыре типа изменения баланса

Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву

Мы поможем в написании ваших работ!

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Влияние общества на человека

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Практические работы по географии для 6 класса

Организация работы процедурного кабинета

Изменения в неживой природе осенью

Уборка процедурного кабинета

Сольфеджио. Все правила по сольфеджио

Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

Главная Избранные Случайная статья Познавательные Новые добавления Обратная связь FAQ

Металлургия меди, никеля и кобальта

Стр 1 из 7Следующая ⇒

В.С. Жаглов, З.В. Шерегеда

Состав медных концентратов

	Cu	Fe	S	CaO	MgO	SiO₂	Al₂O₃	Прочие
1	25,0	16,0	23,5	3,2	2,0	20,5	6,5	3,3
1.1	25,0	16,0	23,0	3,2	2,0	21,0	6,5	3,3
1.2	25,0	16,0	23,5	3,2	2,0	20,5	6,0	3,8
2	14,0	32,4	40,0	0,6	0,3	7,8	3,2	1,7
2.1	14,0	32,0	40,0	0,6	0,3	7,8	3,6	1,7
2.2	14,0	32,4	40,0	0,4	0,3	7,8	3,8	1,7
3	13,71	34,73	41,56	1,5	0,5	3,5	2,5	2,0
3.1	13,71	34,70	41,59	1,5	0,5	3,5	2,5	2,0
3.2	13,71	34,73	41,56	1,5	0,5	3,0	2,5	2,5
4	20,21	16,8	25,99	2,5	0,5	23,0	6,0	5,0
4.1	20,21	16,7	25,99	2,6	0,5	23,0	6,0	5,0
4.2	20,21	16,8	25,99	2,5	0,5	23,0	5,0	6,0
5	27,0	26,0	41,0	1,0	0,7	2,0	0,5	1,8
5.1	27,0	25,0	42,0	1,0	0,7	2,0	0,5	1,8
5.2	27,0	27,0	40,0	1,0	0,7	2,0	0,5	1,8
6	26,0	15,0	23,0	2,2	2,5	23,5	4,5	3,3
6.1	26,0	14,0	24,0	2,2	2,5	23,5	4,5	3,3
6.2	26,0	16,0	22,0	2,2	2,5	23,5	4,5	3,3
7	15,0	25,5	35,0	2,0	0,2	14,8	5,0	2,5
7.1	15,0	25,0	35,5	2,0	0,2	14,8	5,0	2,5
7.2	15,0	25,5	35,0	2,0	0,2	14,5	5,0	2,8
8	12,2	24,7	31,4	2,5	0,5	20,0	5,0	3,0
8.1	12,2	24,7	31,4	2,5	0,5	19,0	5,0	4,0
8.2	12,2	24,2	31,9	2,5	0,5	20,0	5,0	3,0
9	23,0	25.5	33,0	0,5	0,5	10,0	5,2	2,3
9.1	23,5	25,0	33,0	0,5	0,5	10,0	5,2	2,3
9.2	23,0	25,0	33,5	0,5	0,5	10,0	5,2	2,3
10	21,0	26,0	40,0	0,5	3,3	1,4	4,6	3,2
10.1	22,0	25,0	40,0	0,5	3,3	1,4	4,6	3,2
10.2	21,0	25,0	40,0	0,5	3,3	1,4	4,6	4,2

Минералогический состав медных концентратов: СuFeS₂, CuS, FeS₂, СaO, MgO, SiO₂ Al₂O₃, прочие.

Темы курсовой работы

Вариант	Тема курсовой работы
1 (1.1,1.2)	Отражательна плавка на штейн обожжённых медных концентратов
2 (2.1,2.2)	Плавка медных концентратов на штейн процессом «Айзасмелт»
3 (3.1,3.2)	Взвешенная плавка медных концентратов на штейн на воздушном дутье
4 (4.1,4.2)	Взвешенная плавка медных концентратов на штейн на подогретом воздушном дутье
5 (5.1,5.2)	Плавка медных концентратов на штейн процессом «Айзасмелт»
6 (6.1,6.2)	Взвешенная плавка медных концентратов на дутье, обогащённом кислородом
7 (7.1,7.2)	Плавка медных концентратов на штейн процессов Ванюкова
8 (8.1,8.2)	Электроплавка сульфидных медных концентартов на штейн
9 (9.1,9.2)	Плавка медных концентратов на штейн процессов Ванюкова»
10 (10.1,10.2)	Плавка медных концентратов штейн в отражательной печи

3 ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЁТОВ

121,97

20, 8 1

34,67

9,21

12, 95

34,4

2,26

1,63

4,47

1,57

Получено

Штейн

40,17

18,76

10,05

0,92

10,04

0,40

Шлак

72,77

1,03

23,38

6,01

0,27

32,91

2,20

1,58

4,26

1,13

Пыль

5,0

1,02

1,24

0,26

0,63

1,49

0,06

0,05

0,21

0,04

Газ

4,04

2,02

Итого

121,98

20,81

34,67

9,21

12,9 6

34,4

2,26

1,63

4,47

1,57

Невязка составляет = 0,01%

На основании материального баланса рассчитаем состав шлака

Таблица 12 – Состав шлака без добавки флюсов

Компо- нент	Cu	Fe	S	О	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	Про-чие	Итого
Масса, кг	1,03	23,38	0,27	6,01	32,91	2,20	1,58	4,26	1,13	72,77
%, масс.	1,42	32,13	0,37	8,26	45,22	3,02	2,17	5,85	1,55	100

3.1.6 Расчёт материального баланса плавки с учётом добавки флюсов

В шлаке отражательной плавки стараются поддерживать соотношение в

%, масс. между основными компонентами шлака:

Fe: SiO₂: CaO = 39: 35: 6.

В нашем случае при плавке в отражательной печи обожжённого медного концентрата с добавкой конвертерного шлака это соотношение составляет:

Fe: SiO₂: CaO = 32,13: 45,22: 5,85

Из соотношения видно, что в шлаке содержится большое количество кремнезёма и не хватает железа и оксида кальция. Тогда для получения шлака оптимального состава в шихту необходимо добавить известняк, для пополнения недостатка СаО и железную руду для пополнения недостатка железа.

Принимаем следующий состав флюсов:

Таблица 13- Состав флюсов

Флюс. Компонент	Содержание, % масс.
Флюс. Компонент	Известняк	Кварцевая руда	Железная руда
SiO₂	5,0	86,0	4,0
FeO(Fe)		7,0 (5,41)	88 (68,40)
CaO	50,0
Al₂O₃		3,0	5,0
СО₂	39,0
MgO	2,0	2,0	2,0
Прочие	4,0	2,0	1,0

Оптимальное количество шлака рассчитываем по компоненту, содержание которого в полученном шлаке максимально, т.е. по SiO₂. Тогда ориентировочное количество образующегося шлака в процессе отражательной плавки с учётом добавляемых флюсов составит:

= 94,03 кг

В нём должно содержаться

= 5,64 кг СаО

В шлаке содержится 4,26 кг СаО. Тогда в шихту необходимо добавить СаО

в количестве

5,64 – 4,26 = 1,38 кг

Для этого необходимо добавить в шихту известняка в количестве

= 2,76 кг

Из известняка с газовой фазой удалится

= 1,07 кг СО₂.

Из известняка в шлак поступит

= 0,14 кг SiO₂, = 0,06 кг MgO и = 0,11 кг прочих.

В окончательном шлаке должно содержаться

= 38,67 кг Fe

В шлаке без добавки флюсов содержится 23,38 кг Fe. Тогда в шихту необходимо внести Fe

38,67 – 23,38 = 15,29 кг

Для этого в шихту необходимо добавить железной руды

= 22,35 кг

В этой руде содержится

= 19,67 кг FeO

Таким образом, из железной руды в шлак перейдёт 19,67 кг FeO или

15,29 кг Fe и 4,38 кг О.

Кроме того, из этой руды в шлак перейдет:

= 0,89кг SiO₂; = 1,12 кг Al₂O₃; = 0,45 кг MgO и

= 0,22 кг прочих.

После введения в шихту флюсов в отвальном шлаке будет содержаться:

Fe – 23,38 + 15,29 = 38,67 кг; О – 6,01 + 4,38 = 10,39 кг;

SiO₂ – 32,91+ 0,89 + 0,14 = 33,94 кг; СаО- 4,26 + 1,38 = 5,64 кг;

Al₂O₃ – 2,2 + 1,12 = 3,32 кг; MgO – 1,58 + 0,06 + 0,45 = 2,09 кг;

прочие – 1,13 + 0,11 + 0,22 = 1,46 кг; в газовую перейдёт 1,07 кг СО₂.

Количество и состав отвального шлака приведены в таблице 3.1.14

Таблица 14 – Количество и состав отвального шлака

Компо- нент	Cu	Fe	S	О	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	Про-чие	Итого
Масса, кг	1,03	38,67	0,27	10,39	33,94	3,32	2,09	5,64	1,46	96,81
%, масс.	1,0	39,9	0,3	10,7	35,1	3,4	2,2	5,8	1,5	100

Соотношение между основными компонентами шлака составляет

Fe: SiO₂: CaO = 39,9: 35,1: 5,8.

Соотношение незначительно отличается от рекомендуемого.

Составляем материальный баланс плавки огарка с добавкой флюсов(Таблица 15).

Таблица 15 – Материальный баланс отражательной плавки огарка с добавкой флюсов

Шихта	Всего, кг	Cu	Fe	O₂	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	СО₂	N₂	Про чие
Загружено
Огарок	100	20,39	24,81	5,15	12,50	29,74	1,31	1,0	4,32			0,78
Конверторный шлак	21,19	0,42	9,86	3,28	0,45	4,66	0,95	0,63	0,15			0,79
Железная руда	22,35		15,29	4,38		0,89	1,12	0,45				0,22
Известняк	2,76					0,14		0,06	1,38	1,07		0,11
Воздух	3,39			0,78							2,61
Итого	149,69	20, 8 1	49,96	13,59	12, 95	34,4	2,26	1,63	4,47		2,61	1,57
Получено
Штейн	40,17	18,76	10,05	0,92	10,04							0,40
Шлак	96,81	1,03	38,67	10,39	0,27	33,94	3,32	2,09	5,64			1,46
Пыль	5,0	1,02	1,24	0,26	0,63	1,49	0,06	0,05	0,21			0,04
Газ	7,72			2,02	2,02					1,07	2,61
Итого	149,70	20,81	49,96	13,59	12,9 6	34,4	2,26	1,63	4,47	1,07	2,61	1,57

3.1.7 Расчёт теплового баланса плавки

3.1.7.1 Исходные данные для расчёта

Принимаем величины теплоёмкостей для

С_шт.= 0,941 кДж/(кг∙град.)

С_шл..= 1,42 кДж/(кг∙град.)

С_ших.= 0,84 кДж/(кг∙град.)

С_пыль.= 0,84 кДж/(кг∙град.)

С_SO₂= 2,298 кДж/(нм³∙град.)

С_N₂= 1,423 кДж/(нм³∙град.)

С_H₂_O_(газ)= 1,803 кДж/(нм³∙град.)

С_О2 = 1,309 кДж/(нм³∙град.)

С_воз.= 1,443 кДж/(нм³∙град.)

С_СО2 = 2,289 кДж/(нм³∙град.)

Температура поступающих в печь материалов 25^оС.

Температура выпускаемого штейна 1180^оС.

Температура выпускаемого шлака 1200 ^оС.

Температура отходящих газов 1300^оС

3.1.7.2 Статьи прихода тепла

3.1.7.2.1 Тепло экзотермических реакций

Считаем, что в шлаке всё железо находится в виде FeO. Тогда количество FeO. В шлаке составит 47,28 кг. Ошлакование FeO протекает по реакции

2FeO + SiO₂ = 2FeO∙SiO₂ ∆H = - 34,3 кДж (3.5)

За счёт протекания реакции ошлакования выделится тепла

= 12853 кДж

По реакции (4) связывается кремнезёма

=16,52 кг

Ошлакование СаО протекает по реакции

СаО + SiO₂ = СаО∙ SiO₂ ∆H = - 37,54 кДж (3.6)

При этом выделяется тепла

= 3782 кДж

0,78 кг серы сгорает по реакции

FeS + 1,5O₂ = FeO + SO₂ ∆H = - 461,33 кДж (3.7)

При этом выделяется тепла

= 11224 кДж.

При протекании экзотермических реакций выделяется теплоты

12853 + 3782 + 11224 = 27859 кДж.

3.1.7.2.2 Тепло, поступаемое в печь с загружаемыми материалами

Тепло, поступаемое в печь с загружаемыми материалами, рассчитаем по уравнению

Q = C _i∙g_i∙t_i (3.8)

где C_i - теплоёмкость 9-того компонента, кДж/(кг∙град.);

g_i - масса компонента, кг;

t_i - температура, ^оС

Тепло, поступаемое в печь с шихтой, составит

146,3∙25∙0,84 = 3072 кДж

3.1.7.2.3 Тепло, поступающее с воздухом на окисление сульфида железа, составит

(0,55∙1,309 + 2,09∙1,423)∙25 = 92 кДж

Общий приход тепла оставит

27859 + 3072+ 92 = 31023 кДж

3.1.7.3 Расход тепла

3.1.7.3.1 Тепло эндотермических реакций

3Fe₂O₃ + FeS = 7FeO + SO₂ ∆H = 416,03 кДж

= 14137 кДж

3Fe₃O₄ + FeS + 5SiO₂ = 5(2FeO∙SiO₂) + SO₂ ∆H = 304,14 кДж

= 1405 кДж

За счёт протекания эндотермических реакций поглощается тепла

14137 + 1405 = 15542 кДж

3.1.7.3.2 Тепло, теряемое выгружаемыми из печи продуктами плавки

Тепло, теряемое со штейном штейна

40,17∙0,941∙1180 = 44604 кДж

Тепло шлака, теряемое со шлаком, составит

96,81∙1,42∙1200 = 164964 кДж.

Тепло, теряемое с пылью, составит

5,0∙0,84∙1300 = 5640 кДж

Тепло, теряемое с отходящими газами, составит

(1,41∙2,298 + 2,09∙1,423)∙1300 = 8073 кДж

Потери тепла с продуктами плавки составят

44604 + 164964 + 5640 + 8073 = 223281 кДж

Общие потери тепла составят

15542 + 223281 = 238823 кДж

Принимаем, что потери тепла в окружающую среду составят 5% от общих потерь

= 12570 кДж

Дефицит тепла составит

238823 +12570 - 31023 = 220370 кДж.

Дефицит тепла при плавке в отражательной печи может быть ликвидирован сжиганием природного газа.

3.1.7.4 Расчёт расхода топлива

Принимаем состав природного газа, % (об.): СН₄ -98,8, СО₂ – 0,8, N₂ – 0,4.

Сгорание природного газа протекает по реакции

СН₄ +2О₂ = СО₂ + 2Н₂О ∆H = - 802,28 кДж

В 1м³ природного газа содержится 0,988 м³ СН₄, 0,008 м³ СО₂ и 0,004 м³ N₂.

При сгорании 1м³ природного газа в соответствии со стехиометрией реакции сгорания образования расходуется

0,988∙2 = 1,976 м³ О₂

и образуется

0,988 м³СО₂и 2∙0,988 = 1,976 м³ Н₂О

При этом расходуется воздуха

= 9,41 м³

Принимаем избыток воздуха при сжигании природного газа α = 1,1.

Фактический расход воздуха составит

9,41∙1,1 = 10,35 м³.

В нём содержится

= 8,18 м³ или =10,23 кг N₂

= 2,17 м³ или = 3,1 кгО₂

С учётом того, что на окисление сульфида железа расходуется 0,78 кг или = 0,55 м³ O₂ и 2,61 кг или = 2,09 м³ N₂, расход воздуха составит

10,35 + 0,55 + 2,09 = 12,99 м³

В нём содержится азота и кислорода

= 10,26 м³ или N₂ и = 2,73 м³ О₂

Избыток кислорода в газовой фазе составит

2,73 – 1,98 – 0,55 = 0,2 м³.

Количество газов, образующихся в результате сгорании 1 м³ природного газа, составит:

СО₂ – 0,008 + 0,988 = 0,996 м³; Н₂О – 1,976 м³; N₂ –0,004 + 8,184 = 8,188 м³и О₂ -0,2 м³.

При сгорании 1м³ природного газа выделяется тепла

= 35386 кДж.

Означим через Х м³ количество природного газа для восполнения недостатка тепла. Количество тепла, полученного от сжигания газа, составит

35386∙Х кДж

Количество тепла, вносимое воздухом для сжигания природного газа, составит

10,35∙1,297∙25∙Х = 336∙Х кДж

Количество тепла, вносимое природным газом, составит

1,568∙25∙Х = 39,2∙Х кДж.

Потери тепла с компонентами отходящего газа от сгорания природного газа составит

СО₂ – 2,289∙0,996∙1300Х = 2970∙Х кДж; N₂–1,423∙8,188∙1300Х = 15147∙Х кДж;

Н₂О – 1,803∙1,976∙1300Х = 4632∙Х кДж; О₂ – 1,51∙0,2∙1300Х = 373∙Х кДж.

Общие потери тепла с отходящим газом от сгорания природного газа составят

2970∙Х + 15147∙Х + 4632∙Х + 373∙Х = 23122∙Х

Составляем баланс по приходу и расходу тепла от сжигания природного газа

35386∙Х + 336∙Х + 39,2∙Х - 23122∙Х = 220370

Решая уравнение, получим

Х = 17,43 м³

Таким образом, для поддержания нормального теплового режима работы печи на 100 кг огарка необходимо сжигать 17,43 м³ природного газа.

При сжигании 17,43 м³ газа выделится тепла

17,43∙35386 = 616778 кДж.

Количество тепла, теряемое с отходящими газами, образующимися от сжигания природного газа, составит

23122∙17,43 = 403016 кДж.

Общие потери тепла с отходящими газами составят

23122∙Х + 8073 = 23122∙17,43 + 8073 = 411089 кДж

Тепло, вносимое воздухом, составит

92 + 336∙Х = 92 + 5856 = 5958 кДж

Тепло, вносимое природным, газом составит

39,2∙Х = 39,2∙17,43 = 683 кДж

Тепловой баланс плавки представлен в таблице 16

Таблица 16 - Тепловой баланс процесса плавки

№/пп	Приход тепла			№/пп	Расход тепла
№/пп	Статья прихода	кДж	%	№/пп	Статья расхода	кДж	%
1	Тепло, поступаемое с загружаемыми материалами	12723	1,9	1	Тепло уносимое штейном	44604	6,7
2	Тепло экзотермических реакций	27859	4,2	2	Тепло, уносимое шлаком	164964	24,8
3	Тепло, вносимое природным газом	683	0,1	3	Тепло, уносимое отходящими газами	411089	61,9
4	Тепло, вносимое воздухом	5958	0,9	4	Тепло эндотермических реакций	15542	2,3
5	Тепло от сжигания природного газа	616778	92,9	5	Тепло, уносимое пылью	5640	0,8
6					Неучтённые потери	22170	3,3
	Всего	664009	100		всего	664009	100

3.1.8 Расчёт количества и состава газовой фазы

От окисления сульфида железа воздухом образуется 4,04 кг или1,41 м³ SO₂.

При этом расходуется 2,61 кг или 2,09 м³ N₂.

При сгорании природного газа образуется:

СО₂ – 0,996∙17,53 = 17,46 м³ или = 34,30 кг;

H₂О – 1,976∙17,53 -34,64 м³ или = 27,84 кг

При этом расходуется азота 8,188∙17,53 = 143,54 м³или = 179,43 кг.

Остаётся избыточного кислорода 0,2∙17,53 = 3,51 м³ или = 5,01 кг

Количество и состав отходящих газов приведены в таблице 17.

Таблица 17 – Количество и состав отходящих газов.

Компонент	Содержание
Компонент	кг	м³	%, об.
SO₂	4,04	1,41	0,70
С О₂	34,30	17,46	8,7
N₂	179,43	143,54	71,6
О₂	5,01	3,51	1,8
Н₂О	27,84	34,64	17,2
Итого	250,62	200,56	100

3.1.9 Полный баланс отражательной плавки

В 1м³ природного газа содержится:

СН₄–0,988 м³ или =0,71 кг, в том числе С- = 0,53 кг и Н =0,18 кг;

N₂ – 0,008 м³ или = 0,01 кг; СО₂ – 0,004 м³ или = 0,01 кг.

Тогда в 17,53 м³ природного газа содержится

С=0,53∙17,53=9,29 кг; Н₂О-0,18∙17,53 =3,16 кг; СО₂-0,01∙17,53=0,18 кг, N₂-0,01∙17,53=0,18 кг.

Масса расходуемого природного газа составит

9,29 + 3.16 + 0,18 + 0,18 = 12,81 ккг

На сжигание природного 1 м ³газа расходуется 10,23 кг N₂и 3,1 кг О₂. Тогда на сжигание 17,53 м³ природного газа израсходуется

10,23∙17,53 = 179,33 кг N₂ и 3,1∙17,53 = 54,34 кг О₂ или воздуха 233,67 кг.

Тогда расход воздуха составит

233,67 + 3,39 = 237,06 кг, в том числе 54,34 + 0,78 = 55,12 кр О₂ и 179,33 + 2,61 = 181,94 кг

Полный материальный баланс плавки приведён в таблице 18.

Таблица 18– Полный материальный баланс отражательной плавки огарка

Шихта	Всего, кг	Cu	Fe	O₂	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	СО₂	С^*	Н^*	N₂	Про чие
Огарок	100	20,39	24,81	5,15	12,50	29,74	1,31	1,0	4,32					0,78
Конверторный шлак	21,19	0,42	9,86	3,28	0,45	4,66	0,95	0,63	0,15					0,79
Железная руда	22,35		15,29	4,38		0,89	1,12	0,45						0,22
Известняк	2,76					0,14		0,06	1,38	1,07				0,11
Воздух	237,06			55,12									181,94
Природный газ	12,81									0,18	9,29	3,16	0,18
Итого	396,17	20, 8 1	49,96	67,93	12, 95	34,4	3,38	2,14	5,85	1,25	9,29	3,16	182,12	1,9
Штейн	40,17	18,76	10,05	0,92	10,04									0,40
Шлак	96,81	1,03	38,67	10,39	0,27	33,94	3,32	2,09	5,64					1,46
Пыль	5,0	1,02	1,24	0,26	0,63	1,49	0,06	0,05	0,21					0,04
Газ	254,.2			56,36	2,02					1,25	9,29	3,16	182,12
Итого	396,18	20,81	49,96	67,93	12,9 6	34,4	3,38	2,14	5,85	1,25	9,29	3,16	182,12	1,9

Примечание: С^*, Н^* - Находятся в газовой фазе в виде СО₂ и Н₂О соответственно.

Загружено

К -т 100 30,4 20,2 33,21 5,0 2,1 3,1 4,1 1,89 К шл. 40,02 0,80 18,63 6,19 0,84 8,80 1,80 1,20 0,28 1,48 Итого 140,02 31,2 38,83 6,19 34,05 13,80 3,90 4,30 4,38 3,37

Получено

Шлак 46,68 1,51 12,32 3,52 0,38 13,80 3,90 4,30 4,38 2,57 Штейн 77,89 29,69 25,44 2,55 19,43 0,78 Газы 14,26 0,15 14,11 Итого 138,83 31,2 37,76 6,22 33,92 13,80 3,90 4,30 4,38 3,37

Невязка составляет = 0,99%

Рассчитаем состав шлака электроплавки с добавкой конвертерного шлака

Таблица 25 - Состав шлака электроплавки

Компо- нент	Cu	FeО(Fe)	S	SiO₂	A₂O₃	MgO	CaO	Пр	Всего
% масс.	3,23	33,93(26,39)	0,81	29,56	8,35	9,21	9,39	5,53	100

3.2.4.Расчёт количества и состава шлак с добавлением к шихте флюсов

В отвальных шлаках электропечи необходимо поддерживать между основными компонентами шлака соотношение:

Fe: SiO₂: CaO = 16: 40:30.

В полученном нами шлаке между этими компонентами существует соотношение

Fe: SiO₂: CaO = 26,39: 29,56: 9,39

Из соотношения видно, что в шлаке не хватает SiO₂ и СаО. Недостаток этих компонентов можно восполнить добавлением в шихту флюсов.: кремневой руды и известняка.

Рассчитаем количество шлака по железу. Получим шлака

= 77,0 кг

Принимаем следующий состав флюсов,%:

Таблица 26 - Состав флюсов

Флюс. Компонент	Содержание, % масс.
Флюс. Компонент	Известняк	Кварцевая руда	Железная руда
SiO₂	5,0	86,0	4,0
FeO(Fe)		7,0 (5,41)	88 (68,40)
CaO	50,0
Al₂O₃		3,0	5,0
СО₂	39,0
MgO	2,0	2,0	2,0
Прочие	4,0	2,0	1,0

Количество СаО, которое должно содержаться в шлаке, составит:

77,0·0,30 = 23,1 кг

С концентратом и конверторным шлаком в печь поступает 4,38 кг СаО

Тогда в шихту необходимо добавить СаО

23,1 – 4,38 =18,72 кг.

Для этого в шихту необходимо добавить известняка

= 37,44 кг

С этим количеством известняка в печь поступит СО₂ - 37,44·0,39 = 14,50 кг; SiO₂ – 37,44·0,05 = 1,88 кг; MgO = 37,44·0,02 = 0,75 кг; прочие – 37,44·0,04 = 1,50 кг

Количество SiO₂, которое должно содержаться в шлаке составит

77,0·0,4 = 30,8 кг

С концентратом и конверторным шлаком и известняком в шихту поступает

13,8 + 1,85 = 15,65 кг

Тогда в шихту необходимо добавить SiO₂

30,8 - 15,65 = 15,15 кг.

Для этого в шихту необходимо добавить кварцевой руды

= 17,62 кг.

Вместе с кремнезёмом в шихту поступит FeО – 17,62·0,07 = 1,23 кг (В том числе Fe -17,62·0,0541= 0,95 кг и О₂ 1,23 – 0,95 = 0,28 кг),

Al₂O₃ – 17,62·0,03 = 0,53 кг; MgO = 17,62·0,02 = 0,35 кг: прочих – 17,62·0,02 = 0,35 кг.

Таким образом, для ведения плавки приведённого медного концентрата в электропечь необходимо загрузить на каждые 100 кг концентрата 40,02 кг конверторного шлака, 37,44 кг известняка и 17,62 кг кварцевой руды.

На основании произведённых расчётов составим материальный баланс плавки в электропечи с добавкой флюсов. Считаем, что пустая и все прочие флюсов переходят в шлак.

Таблица 27 - Материальный баланс плавки с добавкой флюсов.

Шихта	Всего,кг	Cu	Fe	O₂	S	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	СО₂	Проч.
Загружено
Коецентрат	100	30,4	20,2		33,21	5,0	2,1	3,1	4,1		1,89
Конв. шлак	40,02	0,80	18,63	6,19	0,84	8,80	1,80	1,20	0,28		1,48
Извес- тняк.	37,44					1,88	0,72	0,75	18,72	14,50	1,50
Кварц. руда	17,62		0,95	0,28		15,15	0,53	0,35			0,35
Итого	195,08	31,2	39,78	6,47	34,05	30,83	5,15	5,40	23,1	14,50	5,22
Получено
Шлак	88,66	1,51	14,07	3,78	0,38	30,83	5,15	5,40	23,1		4,44
Штейн	77,89	29,69	25,44	2,55	19,43						0,78
Газы	28,76			0,15	14,11					14,50
Итого	195,31	31,2	39,53	6,50	33,92	30,83	5,15	5,40	23,1	14,50	5,22

Невязка составляет 100 = 0,12 %

3.2.5 Расчёт полного материального баланса электроплавки

Из заводской практики расход электродной массы составляет 4 - 7 кг на 1 т концентрата. Принимаем расход электродной массы 5 кг на 1 т крнцентрата. Тогда на 100 кг концентрата расход электродной массы составит 0,5 кг. Считаем, электроды электропечи состоят из чистого углерода.

Поверхность расплавленного шлака в печи обычно покрывают тонким сдоем мелкого кокса. Расход мелкого кокса по данным практики составляет 2-5% от массы концентрата. Принимаем расход кокса 2% от массы концентрата. Тогда расход кокса составит 2 кг на 100 кг концентрата.

Состав кокса: С- 90 %; зола 10%.

Состав золы: SiO₂ – 30 %; FeO – 21%; CaO – 23 %; MgO – 10%; Al₂O₃ 10%; прочие – 4%.

Тогда в электропечь с коксом поступает: С- = 1,8 кг, СаО - = 0,05кг, SiO₂ - = 0,06 кг, FeO - = 0,04кг, в том числе Fe - = 0,03 кг и О₂ – 0,01 кг; MgO - = 0,02 кг; Al₂O₃^- = 0,02 кг и прочие = 0,01 кг.

Все составляющие золы переходят в шлак. Весь углерод сгорает по реакции

С + О₂ = СО₂

и уходит в газовую фазу.

Количество образующегося СО₂ на 100 кг концентрата составит

= 8,43 кг

На образование этого количества СО₂ потребуется кислорода воздуха

= 6,13 кг О₂

Количество серы, переходящей в газовую фазу, по расчётным данным составляет 14,11 кг. Из этой серы 13,96 кг окисляется кислородом воздуха, и 0,15 кг кислородом магнетита. Поскольку сера содержится в газовой фазе в виде SO₂, то количество SO₂ в газовой фазе составит:

= 28,19 кг.

Объём сернистого газа при нормальных условиях составит:

= 9,87 м³

Для использования газов для получения серной кислоты содержание в них SO₂ должно быть не 7-10 %. Принимаем содержание SO₂ в отходящих газах 7 %. Тогда на 100 кг концентрата объём отходящих газов составит:

= 141,0 м³

На окисление 13,96 кг серы потребуется кислорода воздуха:

= 13,96 кг

В отходящем газе содержится 9,87 м³ SO₂ и