Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника 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 |
Взвешенная плавка сульфидных медных концентратов на штейн на дутье, обогащённом кислородом ⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7
3.7.1 Расчёт рационального состава концентрата Состав медного концентрата, %: Сu -22,0; Fe – 26,0; S-34,0, CaO-2,0; MgO-2,0; SiO2-11,0; Al2O3-2,0; прочие- 1,0. Принимаем, что в концентрате Fe, Cu и S представлены минералами CuFeS2, CuS, FeS2 Расчёт ведём на 100 кг медного концентрата. Обозначим число кг минералов, содержащихся в 100 кг медного концентрата через буквы: x- CuFeS2, y- CuS и z- FeS2. Тогда масса меди, содержащаяся в CuFeS2 и CuS, составит; кг:
63,54x + 63,54y = 22,0
Масса железа, содержащаяся в CuFeS2 и FeS2, составит, кг:
55,85x + 55,85z =26,0
Масса серы, содержащаяся в CuFeS2, CuS и FeS2, составит, кг:
64,12x + 32,06y + 64,12z = 34,0
Таким образом, имеем систему из трёх уравнений:
63,54x + 63,54y = 22 (1) 55,85x + 55,85z =26,0 (2) 64,12x + 32,06y + 64,12z = 34,0 (3)
Решаем уравнения (2) и (3) относительно z
55,85x + 55,85z =26,0 × 64,12 (2) 64,12x + 32,06y + 64,12z = 34,0 × 55,85 (3)
64,12∙55,85x + 64,12∙55,85z =64,12∙26 (2) 55,85∙64,12x + 55,85∙32,06y + 55,85∙64,12z = 55,85∙34,0 (3)
Вычитая из уравнения (3) уравнение (2), получим
1790,55 y = 1787,2 -1667,12 = 231,78
Откуда получим y = 0,129
Подставляя значение y в уравнение (1) получим
х = 0,217
Подставляя значение x в уравнение (2), получим
z = 0,249
Таким образом, в 100 кг медного концентрата содержится минералов:
CuFeS2 - 0,217 кМоль, CuS - 0,129 кМоль и FeS2 – 0,249 кМоль.
Тогда в каждом минерале содержится компонентов:
CuFeS2: Cu – 13,79 кг, Fe – 12,12 кг, S- 13,91 кг, CuFeS2 - 39,82 кг
СuS: Cu – 8,19 кг, S – 4,13кг, CuS -12, 32 кг.
FeS2: Fe – 13,91 кг, S - 15,96 кг, FeS2 -29,87 кг
Полученные данные сводим в таблицу 87.
Таблица 87- Рациональный состав сульфидного медного концентрата
3.7.2 Расчёт пыли Принимаем вынос пыли из печи 10%. Расчёт ведём на 100 кг концентрата Количество СuFeS2 уносимое отходящими газами составит:
39,81∙0,1 = 3,98 кг.
В нём содержится:
Cu – 13,8∙0,1 = 1,38 кг,
Fe – 12,1∙0,1 = 1,21 кг,
S – 13,91∙0,1 = 1,39 кг
Количество СuS уносимое отходящими газами составит
12,33∙0,1 =1,23 кг.
В нём содержится
Cu – 8,2∙0,1 = 0,82 кг, S – 4,13∙0,1 = 0,41 кг.
Количество FeS2 уносимое отходящими газами составит
29,86∙0.1 = 2,99 кг. В нём содержится
Fe – 13,9∙0,1 = 1,39 кг,
S – 15,96∙0,1 = 1,60 кг.
Другие компоненты концентрата перейдут в пыль в количестве
СаО - 2∙0,1 = 0,2 кг, MgО - 2∙0,1 = 0,2 кг, SiO2 – 11,0∙0,1 = 1,1 кг, Al2O3 - 2∙0,1 = 0,2 кг.
прочие – 1,0∙0,1 = 0,1 кг.
Таблица 88- Количество и состав пыли, образующейся из концентрата
Рациональный состав концентрата за вычетом пыли представлен в таблице 89.
Таблица 89- Рациональный состав сульфидного медного концентрата с учётом пыли
3.7.3 Расчёт рационального состава штейна В процессе плавки высшие сульфиды разлагаются по уравнениям
2CuFeS2 = Cu2S + 2FeS + 0,5S2
При этом образуется
Сu2S - = 15,54 кг.
FeS - = 17,16 кг
S - = 3,13 кг
2CuS = Cu2S + 0,5S2
При этом образуется
Cu2S - = 9,24 кг
S - = 1,86 кг.
FeS2 = FeS + 0,5S2
При этом образуется
FeS - = 19,68 кг
S - = 7,18 кг.
Всего образуется в результате диссоциации высших сульфидов
Cu2S – 24,78 кг, FeS -36,84 кг, S – 12,17 кг Принимаем, что содержание меди в штейне составляет 60,0%, а извлечение меди в штейн 94,5%. Тогда в штейн перейдёт меди
19,8 ∙0,954 = 18,89 кг
Масса штейна составит
= 31,48 кг.
Содержание меди в штейне по правилу Мостовича составляет 25%. Тогда масса серы в штейне составит
31,48∙0,25 = 7,87 кг
Медь в штейне находится в виде Cu2S. Количество серы в штейне связанной с медью составит = 4,77 кг.
Количество Сu2S в штейне составит
18,89 + 4,77 = 23,66 кг
В медном штейне всегда растворён кислород, который cвязан с железом находится в виде Fe3O4. количество кислорода в штейне, содержащем 60% меди составляет 1,24%. Масса кислорода в штейне составляет
0,0124∙31,48 = 0,39 кг.
Количество железа, связанное с кислородом в штейне, составит
= 1,02 кг Масса магнетита в штейне составит
1,02 + 0,39 = 1,41 кг.
Принимаем содержание прочих в штейне 1%, что составляет 0,31 кг.
Остальная масса штейна будет представлена FeS, количество которого составит
31,48 – 23,66 – 1,41 – 0,31= 6,1 кг
Количество железа связанное с FeS, составит
= 3,88 кг.
Количество серы в штейне, связанной в с FeS, составит
= 2,22 кг Рациональный состав штейна приведён в таблице 90. Таблица 90 – Рациональный состав штейна
3.7.4 Расчёт состава и выхода шлака без добавки флюсов Количество меди, которое переходит в шлак, составит
19,8 -18,89 = 0,91 кг
В шлаке медь находится в виде Cu2S. Количество серы в шлак, связанной с Cu2S, составит
= 0,23
Количество Cu2S в шлаке составит
0,91 + 0,23 = 1,14 кг
Количество серы, переходящее в газовую фазу составит
Sгаз. = Sкон.- Sпыль -Sшл..-Sшт.= 34,0 – 3,4 – 0,23 -6,99 = 23,38 кг.
Количество FeS, окисляющееся до оксидов
36,84 -6,1 = 30,74 кг
В нём содержится железа
= 19,53 кг и серы
= 11,21 кг Переходит серы в газовую фазу
12,17 + 11,21 =23,38
Окисление FeS в факеле протекает по уравнению
FeS + 1,5O2 = FeО + 3SO2
В результате образуется FeО
= 25,12 кг
Часть FeО окисляется до магнетита по уравнению
6FeО + О2 = 2Fe3О4
Принимаем, что 30 % FeО окисляется до магнетита., что составит
25,12∙0,3 = 7,54 кг FeО
Количество образовавшегося магнетита составит
= 8,1 кг кг
Из этого количества магнетита 1,41 кг переходит в штейн. Оставшаяся часть магнетита
8,1 -1,41 = 6,69 кг
переходит в шлак. В нём содержится кислорода
= 1,85 кг. и железа
= 4,84 кг
В шлак также прейдёт FeO в количестве
25,12 – 7,54 = 17,58 кг
В нём содержится кислорода
= 3,91 кг
и железа
= 13,67 кг
Состав и количество шлака плавки без добавки флюса приведены в таблице 91. Таблица 92 – Состав и количество шлака без добавки флюсов
3.7.5 Расчёт количества и состава шлака с добавкой флюсов Рекомендуемое содержание SiO2 в шлаке плавки во взвешенном состоянии составляет порядка 30%.. В качестве флюса используется кварцевая руда состава, %: SiO2- 78,4; FeO- 4,9; MgO 6,0, Al2O3 - 6,0 прочие – 4,7
3,8∙16/55,85 =1,09
Обозначим через Х массу добавляемой кварцевой руды. Составляем баланс по кремнезёму, считая, что вся кремневая руда переходит в шлак
0,784X + 9,9 = 0,3(41,3 + X)
0,784X -0,3X = 12,39 – 9,9
0,484X = 2,49
X = 5,14 кг
Масса шлака составит
41,3 + 5,14 = 46,44 кг
C кремневой рудой в шлак поступает SiO2
5,14∙0,784 = 4,03 кг
C кремневой рудой в шлак поступает FeO
5,14∙0,049 = 0,25 кг
В нём содержится железа
= 0,19 кг и кислорода
= 0,06 кг. C кремниевой рудой в шлак поступает также:
MgO - 5,14∙0,06 = 0,31 кг, Al2O3 - 5,14∙0,06 = 0,31 кг, прочие – 5,14∙0,047 = 0,24 кг
Таким образом, в шлаке будет содержаться оксидов:
SiO2 - 9,9 + 4,03 = 13,93 кг, Fe3O4 – 6,69 кг, FeO – 17,58 + 0,25 = 17,83 кг,
(Fe -13,86 кг, О – 3,97 кг)
CaO – 1,8 кг, MgO – 1,8 + 0,31 = 2,11 кг, Al2O3 – 1,8 + 0,31 = 2,11 кг,
прочие – 0,59 + 0,24 = 0,83 кг.
Состав и количество шлака с учётом добавки флюса представлен в таблице 93.
Таблица 93 – Состав и количество шлака с учётом добавки флюсов
3.7.6 Расчёт количества и состава пыли Считаем, что в пыль переходит 10% кварцевой руды. Тогда в шихту необходимо ввести кварцевого флюса
= 5,71 кг В пыль переходит
5,71 – 5,14 = 0,57
кварцевой руды. В ней содержится
SiO2 -0,57∙0,784 = 0,45 кг, FeO - 0,57∙0,049 = 0,03 кг (Fe – 0,02 кг, О – 0,01 кг).
MgO – 0,57∙0,06 =0,03 кг, Al2O3 – 0,57∙0,06 = 0,03 кг, прочие –0,57∙0,047= 0,03 кг.
Тогда в пыли содержится
SiO2 – 1,1 + 0,45 = 1,55 кг; FeO 0,03 кг (Fe – 0,02 кг, О – 0,01 кг);
MgO – 0,2 + 0,03 = 0,23 кг; Al2O3 – 0,2 + 0,043 = 0,23 кг; прочие – 0,1 + 0,03 = 0,13 кг
Окончательный состав пыли приведён в таблице 94.
Таблица 94- Количество и состав пыли
3.7.7 Расчёт количества и состава газовой фазы Считаем, что сера в газовой фазе находится в виде SO2. Количество серы, перешедшее в газовую фазу, составит
34,0 - 3,4 – 0,23 - 6,99 = 23, 38 кг
Тогда степень десульфуризации плавки составит
= 76,4 %.
Количество кислорода, затрачиваемое на образование SO2, составит
= 23,34 кг
Количество SO2 в газовой фазе составит
23,38 + 23,34 = 46,72 кг или = 16,34 м3.
Количество кислорода, затрачиваемое на образование FeO за счёт окисления FeS, составит
= 5,59 кг
Количество кислорода, затрачиваемое на окисление FeO до Fe3O4, составит
= 0,28 кг.
Всего затрачивается кислорода
23,34 + 5,59 + 0,28 = 29,21 кг или = 20,45 м3
В процессе плавки используется дутьё, обогащённое кислородом до 40%. Тогда объём дутья на 100 кг концентрата составит
= 51,13 м3 Объём азота в дутье составит
51,13 – 20,45 = 30,68 м3
Для дутья используется воздух и технический кислород, содержащий 95% O2 и 5% N2.Составим балансовые уравнения
Vт.к. + Vвоз. = 58,43
0,95∙Vт.к. + 0,21∙Vвоз = 20,45
Решая уравнения, получим
Vт.к. = 13,13 м3 и Vвоз = 38,0 м3
В воздушном дутье содержится азота
38,0∙0,79 = 30,02 м3 N2 или = 37,53 кг
и кислорода
38,0∙0,21 = 7,98 нм3 О2 или = 11,4 кг
В техническом кислороде содержится
13,13∙0,05 = 0,66 нм3 N2 или = 0,83 кг и кислорода
13,13∙0,95 = 12,47 нм3 О2 или = 17,81 кг
Для плавки во взвешенном состоянии шихта подсушивается до содержания в ней
Количество и состав отходящих газов представлен в таблице 95.
Таблица 95 – Количество и состав отходящих газов
3.7.8 Материальный баланс плавки во взвешенном состоянии На основании выполненных расчётов составляем материальный баланс плавки медных концентратов во взвешенном состоянии. Материальный баланс представлен в таблице 96.
Таблица 96 – Материальный баланс плавки
Невязка составляет
= 0,17%. 3.7.9 Расчёт теплового баланса плавки 3.7.9.1 Исходные данные для расчёта Принимаем величины теплоёмкостей для
Сшт. = 0,941 кДж/(кг∙град.)
Сшл.. = 1,42 кДж/(кг∙град.)
Сших. = 0,84 кДж/(кг∙град.)
Спыль. = 0,84 кДж/(кг∙град.)
СО2 = 1355 кДж/(нм3∙град.) (200оС)
СSO2 = 2,298 кДж/(нм3∙град.) (1300оС)
СN2 = 1,299 кДж/(нм3∙град.) (200о); СN2 = 1,423 кДж/(нм3∙град.) (1300оС)
СH2O(газ) = 1,803 кДж/(нм3∙град.) (1300оС)
СH2O(ж) = 4,186 кДж/(кг∙град.)
Своз. = 1,443 кДж/(нм3∙град.) (200 оС)
Теплота испарения воды-2300 кДж/кг.
Температура поступающих в печь материалов 25оС.
Температура выпускаемого штейна 1180оС.
Температура выпускаемого шлака 1250 оС.
Температура отходящих газов 1300оС
В печь подаётся дутьё, нагретое до 200 оС.
3.7.9.2 Статьи прихода тепла 3.7.9.2.1 Тепло экзотермических реакций
FeS + 1,5O2 = FeO + SO2 ∆H = - 461,33 кДж
За счёт окисления 30,74 кг FeS выделится тепла
= 161316 кДж
3FeO + O2 = Fe3O4 ∆H = - 322,48 кДж
За счёт окисления 7,54 кг FeO выделится тепла
= 11280 кДж
S2 + 2O2 = 2SO2 ∆H = - 593,8 кДж
За счёт окисления 12,17 кг S2 выделится тепла
= 117797 кДж
2FeO + SiO2 = 2FeO∙SiO2 ∆H = - 34,3 кДж
За счёт реакции ошлакования 17,83 кг FeO выделится тепла
= 4256 кДж.
СаО + SiO2 = СаО∙ SiO2 ∆H = - 37,54 кДж
За счёт реакции ошлакования СаО выделится тепла
= 1339 кДж.
За счёт протекания экзотермических реакций выделится тепла
161316 + 11280 + 117797 + 4256 + 1339 = 295 988 кДж.
3.7.9.2.2 Тепло, поступаемое в печь с загружаемыми материалами Тепло, поступаемое в печь с загружаемыми материалами, рассчитаем по уравнению
Q = C i∙gi∙ti (26)
где Ci - теплоёмкость 9-того компонента, кДж/(кг∙град.); gi - масса компонента, кг; ti - температура, оС
Тепло, поступаемое в печь с шихтой, составит
105,82∙25∙0,84 = 2222 кДж
Тепло, поступаемое в печь с кислородом, составит
20,45 ∙ 200∙1,355 = 5542 кДж.
Тепло, поступаемое в печь с азотом, составит
38,36 ∙ 200∙1,299 = 9960 кДж.
Тепло, поступаемое в печь с загружаемыми материалами, составит
2222 + 5542 + 9960 = 17724 кДж
3.7.10 Расход тепла 3.7.10.1 Тепло, расходуемое на разложение высших сульфидов за счёт
2CuFeS2=Cu2S+2FeS+0,5S2 ∆H = 100,4 кДж
За счёт реакции диссоциации 35,83 кг CuFeS2 поглощается тепла
= 9801 кДж
2CuS = Cu2S + 0,5S2 ∆H = 53,56 кДж
За счёт диссоциации 11,1 кг CuS поглощается тепла
= 3,109 кДж
FeS2 = FeS + 0,5S2 ∆H = 71,18 кДж
За счёт диссоциации 26,8 кг FeS2
= 16115 кДж. Тепло, затрачиваемое на нагрев и испарения влаги, составит
4,186∙75∙0,1 + 0,11∙2300 = 288 кДж
За счёт протекания эндотермических реакций поглощается тепла
9801 + 3109 + 16115 + 288 = 29313 кДж
3.7.10.2 Тепло, теряемое выгружаемыми из печи продуктами плавки
Тепло, теряемое со штейном штейна
31,48∙0,941∙1180 = 34955 кДж
Тепло шлака, теряемое со шлаком, составит
46,44∙1,42∙1250 = 82431 кДж.
Тепло, теряемое с пылью, составит
10,57∙0,84∙1300 = 11542 кДж
Тепло, теряемое с отходящими газами, составит
(16,3∙2,298 + 30,68∙1,423 + 0,14∙1,803)∙1300 = 105781 кДж.
Потери тепла с продуктами плавки составят
34955 + 82431 + 11542 + 105781 = 234709 кДж
Общие потери тепла составят
29313 + 234709 = 264022 кДж.
Принимаем, что потери тепла в окружающую среду составят 5% от общих потерь
= 13896 кДж Тепловой баланс плавки представлен в таблице 97
Таблица 97 - Тепловой баланс процесса плавки
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-02-07; просмотров: 226; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.138.110.119 (0.416 с.) |