123412 (689468), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Обжиг ведем на дутье, обогащенным кислородом до 35%. Степень десульфуризации при обжиге принимаем 55%, температуру обжига 8500С. Расчет ведем на 100 кг шихты.
Определим количество серы, диссоциирующей при обжиге.
По реакции
2CuFeS2 => Cu2S + 2 FeS + S образуется
S своб 66,32.32 / 366,7 = 5,79 кг
FeS 66,32.175,7 / 366,7 = 31,78 кг
Cu2S 66,32.159 / 366,7 = 28,75 кг
По реакции
FeS2 => FeS + S образуется
S своб 11,42.32 / 119,85 = 3,05 кг
FeS 11,42.87,85 / 119,85 = 8,37 кг
Всего выделится свободной серы
5,79 + 3,05 = 8,84 кг
При 55% десульфуризации в газы перейдет серы
33,0.0,55 = 18,15 кг
В том числе 3,76 кг за счет окисления свободной серы концентрата и за счет окисления FeS
18,15 – 8,84 – 3,76 = 5,55 кг
Образуется сернистого ангидрида
18,15.2 = 36,3 кг
Принимаем, что в процессе обжига сернистое железо окисляется до Fe3O4 по реакции
3FeS + 5 O2 = Fe3O4 + 3 SO2
На практике наряду с образованием Fe3O4 может происходить образование FeO и Fe2O3
Количество окислившегося FeS
5,55.263,5 / 96 = 15,23 кг
В огарке останется сернистого железа
31,78 + 8,37 – 15,23 = 24,92 кг
Для окисления FeS потребуется кислорода
15,23.160 / 263,5 = 9,25 кг
Результаты расчетов сводим в таблицу 2.
Таблица 2 – Рациональный состав огарка
| Соединение | Cu2S | FeS | Fe3O4 | Всего | ||||
| кг | % | кг | % | кг | % | кг | % | |
| Cu Fe S SiO2 CaO MgO Al2O3 О2 Прочие | 23 5,75 | 79,9 20,1 | 15,84 9,08 | 63,56 36,44 | 9,66 3,72 | 72,2 27,8 | 23 25,5 14,83 2,0 0,5 0,5 5,2 3,72 10,3 | 26,88 29,81 17,33 2,34 0,58 0,58 6,08 4,35 12,05 |
| Итого | 28,75 | 100 | 24,92 | 100 | 13,38 | 100 | 85,55 | 100 |
Выход огарка 85,55%.
Для определения материального баланса обжига рассчитаем количество серы и состав отходящих газов. Для окисления элементарной серы по реакции
S + О2 = SО2
Потребуется кислорода
(8,84 + 3,76).32 / 32 = 12,6 кг
Образуется при этом сернистого ангидрида
12,6.2 = 25,2 кг
Всего кислорода с учетом окисления сернистого железа потребуется
12,6 + 9,25 = 21,85 кг
Количество дутья при содержании кислорода 35% составит
22,4.21,85.100 / (35.32) = 43,7 м3
Азота в этом дутье будет
43,7.65 / 100 = 28,41 м3
Состав отходящих газов
кг м3 % (об)
SO2 36,3 12,7130,91
N2 40,5828,4169,09
Для проверки проделанных расчетов составляем материальный баланс обжига (таблица 3).
Таблица 3 - Материальный баланс обжига
| Статьи баланса | Всего, кг | В том числе | ||||||
| Cu | Fe | S | породы | прочие | О2 | N2 | ||
| Загружено Шихты Воздуха | 100 62,43 | 23 | 25,5 | 33 | 8,2 | 10,3 | 21,85 | 40,58 |
| Итого | 162,43 | 23 | 25,5 | 33 | 8,2 | 10,3 | 21,85 | 40,58 |
| Получено Огарка Газов | 85,55 76,86 | 23 | 25,5 | 14,83 18,17 | 8,2 | 10,3 | 3,72 18,13 | 40,58 |
| Итого | 162,43 | 23 | 25,5 | 33 | 8,2 | 10,3 | 21,85 | 40,58 |
3.3. Расчет материального баланса плавки обожженного концентрата
3.3.1. Расчет десульфуризации и состава штейна
Расчет ведем на 100 кг огарка
По данным практики десульфуризация при плавке огарка составляет 15-20%. Примем степень десульфуризации 15%. Тогда должно выделится серы
17,33.0,15 = 2,6 кг за счет окисления магнетитом конвертерного шлака и огарка.
В штейн перейдет серы
17,33 – 2,6 = 14,73 кг
По данным практики извлечение меди в штейн при плаке огарка составляет 93-96%. Для определения состава штейна примем, что извлечение составляет 93%. В штейн перейдет меди из огарка
26,88.0,93 = 25,0 кг
В заводских штейнах содержание серы колеблется в пределах 23-27%. Примем содержание меди в штейне 25%. Выход штейна будет равен
14,73 / 0,25 = 58,92 кг
Содержание меди в штейне составит
25,0.100 / 58,92 = 42,43%
Максимальная растворимость кислорода в штейне 6%. Примем содержание кислорода в штейне 2%.
На основании этих данных получаем следующий предварительный состав штейна
Cu42,4325,0Fe30,5718,01
S254,73О221,18
Для определения кислорода, связанного с магнетитом конвертерного шлака, примем, что все железо штейна переходит в конвертерный шлак состава,%: 2,3 Cu, 1,4 S, 25 SiO2,35 Fe, 11 O2,6 Al2O3,19,3 прочие. Количество конвертерного шлака составит
18,01 / 0,35 = 51,46 кг
Определим количество магнетита в конвертерном шлаке по отношению кислорода к железу
В FeO
О2: Fe = 16 / 55,85 = 0,286
В Fe3О4
О2: Fe = 64 / 167,55 = 0,382
Из полученных соотношений составляем уравнение
11 = 0,286х + (35 – х).0,382,
Где х – количество железа, связанного в виде FeО
35 – х – количество железа, связанного в виде Fe3О4
Отсюда х = 24,69 кг
С этим железом связано кислорода
24,69.16 / 56,85 = 7,07 кг
В Fe3О4 количество железа равно
35 – 24,69 = 10,31 кг
Количество кислорода
10,31.64 / 167,55 = 3,94 кг
Итого в конверторном шлаке содержится магнетита
10,31 + 3,94 = 14,25 кг или 14,25%
С конвертерным шлаком поступит магнетита
18,01.0,1425 / 0,35 = 7,33 кг
Практически он весь переходит в штейн.
По данным практики примем, что извлечение меди из конвертерного шлака в отражательной печи составляет 85%. В штейн из конвертерного шлака перейдет меди
51,46.0,23.0,85 = 1,01 кг
На основании расчетов состав штейна при плавке огарка с заливкой конвертерных шлаков будет следующим
Cu43,426,01Fe30,0518,01
S24,5814,73О21,971,18
3.3.2. Расчет количество флюсов для ведения плавки на заданном составе шлаков
Требуется подсчитать количество известняка, необходимое для плавки огарка, состав которого,%: 5 SiO2,50 CaO, 40 CO2,5 прочие.
Плавка ведется на отвальный шлак с содержанием 8% СаО. Конвертерный шлак в жидком виде заливают в печь.
Для расчета плавки примем, что все железо штейна переходит в конвертерный шлак, выход которого на 100 кг концентрата равен 51,46 кг. Для расчета состава шлака составляем предварительный баланс плавки (таблица 4).
Таблица 4 - Предварительный баланс плавки
| Статьи баланса | Всего, кг | В том числе | ||||||||
| Cu | Fe | S | SiO2 | СаО | Al2О3 | MgO | О2 | Прочие | ||
| Загружено огарка конвертерного шлака | 100 51,46 | 26,88 1,18 | 29,81 18,01 | 17,33 0,78 | 2,34 12,87 | 0,58 | 6,08 3,09 | 0,58 | 4,95 5,66 | 12,05 9,93 |
| Итого | 151,46 | 28,06 | 47,82 | 18,05 | 15,21 | 0,58 | 9,17 | 0,58 | 10,01 | 21,98 |
| Получено штейна шлака газов | 59,93 88,44 3,09 | 26,01 2,05 | 18,01 29,81 | 14,73 0,52 2,8 | 15,21 | 0,58 | 9,17 | 0,58 | 1,18 8,54 0,29 | 21,98 |
| Итого | 151,46 | 28,06 | 47,82 | 18,05 | 15,21 | 0,58 | 9,17 | 0,58 | 10,01 | 21,98 |
Из баланса выводим предварительный расчетный состав шлака, переводя все железо в FeО
FeO38,9543,36MgO0,580,66
SiO215,2117,2Cu2,052,32
CaO 0,580,66S0,520,59
Al2O39,1710,37прочие21,9824,84
Для уменьшения плотности шлака и снижения содержания меди по условиям расчета в шихту вводим известняк с получением шлаков, содержащих 8% СаО. На практике обычно сумма FeO + CaO + SiO2 + Al2O3 + MgO в заводских шлаках составляет 93-96%. Для нашего случая примем, что эта сумма равна 95%. Тогда FeO + SiO2 + Al2O3 + MgO = 87%. Тогда по отношению
Составляем уравнение
Из которого находим, что х = 10,58 кг
В 10,58 кг известняка содержится 0,53 кг SiО2,5,29 кг СаО, 4,23 кг СО2,0,53 кг прочих. На основании расчетов получаем состав отвального шлака
FeO38,3541,3MgO0,580,62
SiO215,7416,95Cu0,50,54
CaO 5,876,32S0,130,14
Al2O39,179,88прочие22,5124,25
С учетом полученных данных составляем материальный баланс плавки огарка с заливкой конвертерного шлака и добавкой известняка (таблица 5).
Таблица 5 - Материальный баланс плавки
| Статьи баланса | Всего, кг | В том числе | ||||||||
| Cu | Fe | S | SiO2 | СаО | Al2О3 | MgO | О2 | Прочие | ||
| Загружено огарка конвертерного шлака известняка | 100 51,46 10,58 | 26,88 1,18 | 29,81 18,01 | 17,33 0,72 | 2,34 12,87 0,53 | 0,58 5,29 | 6,08 3,09 | 0,58 | 4,95 5,66 | 12,05 9,93 0,53 |
| Итого | 162,04 | 28,06 | 47,82 | 18,05 | 15,74 | 5,87 | 9,17 | 0,58 | 10,01 | 22,51 |
| Получено штейна шлака газов | 61,87 92,85 7,32 | 27,56 0,5 | 18,01 29,81 | 15,12 0,13 2,8 | 15,74 | 5,87 | 9,17 | 0,58 | 1,18 8,54 0,29 | 22,51 |
| Итого | 162,04 | 28,06 | 47,82 | 18,05 | 15,21 | 5,87 | 9,17 | 0,58 | 10,01 | 22,51 |
4. Расчет теплового баланса плавки
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
