123412 (689468), страница 3
Текст из файла (страница 3)
4.1. Расчет горения природного газа
Рассчитаем расход природного газа, состав и количество отходящих газов при плавке огарка. Природный газ имеет следующий состав,% об.: 0,17 H2S, 0,7 СО2,88,5 СН4,6,17 С2Н6,4,46 N2.
Расчет ведем на 100 кг огарка. Определим теплоту сгорания газа по формуле
QНР = 30,21 СО + 25,81 Н2 + 85,89СН4 + 148,86С2Н4 + 170С2Н6 + 55,34 H2S
Для нашего состава газа получаем
QНР = (55,34.0,17 + 85,89.88,5 + 170.6,17).4,187 = 36258 кДж/м3
Для расчета количества воздуха, объема и состава отходящих газов примем, что сжигание топлива ведется при коэффициенте избытка воздуха α = 1,1.
Определим теоретическую потребность воздуха по реакции
СН4 + 2О2 = СО2 + 2 Н2О
2С2Н4 + 7О2 = 4 СО2 + 6Н2О
2Н2S + 3О2 = 2SО2 + 2Н2О
Потребность кислорода на 100 м3 природного газа составляет, м3:
Для сгорания СН4: 100.0,885.2 = 177
Для сгорания С2Н6: 100.0,0617.7 / 2 = 21,6
Для сгорания H2S: 100.0,0017.3 / 2 = 0,26
Всего потребуется 198,56 м3. при этом поступит азота
198,86.79 / 21 = 748,1 м3
Теоретическая потребность воздуха на сжигание 100 м3 газа равна
198,86 + 748,1 = 946,96 м3
Теоретический состав газов от сжигания топлива следующий
СО2: 0,7 + 0,885.100 + 0,0617.100.2 = 101,54
Н2О: 0,885.100.2 + 0,0617.100.3 + 0,0017.100 = 195,67
SО2: 0,0017.100 = 0,2
N2: 4,46 + 748,1 = 752,56
С учетом коэффициент избытка воздуха α = 1,1, всего потребуется кислорода
1,1. 198,86 = 218,75 м3
С ним поступит азота
218,75.79 / 21 = 822,92 м3
Всего воздуха
218,75 + 822,92 = 1041,67 м3
Состав дымовых газов с учетом избытка воздуха, но без учета газов шихты:
м3%, об. м3 %, об.
СО2101,548,87N2827,3872,28
SО20,20,02О219,891,74
Н2О195,6717,09
4.2. Расход природного газа и тепловой баланс отражательной плавки огарка
Для составления теплового баланса плавки, примем, что температура отходящих газов, штейна и отвальных шлаков равна соответственно 1300,1150 и 1280 0С. Расчет ведем на 100 кг огарка. Согласно материальному балансу плавки, на 100 кг концентрата подается 10,58 кг известняка, т.е. количество шихты будет равно 110,58 кг.
Расход газа для расплавления шихты обозначим через х, м3.
Для сжигания газа при α= 1,1 в соответствии с предидущим расчетом на 1м3 потребуется воздуха
1041,67 / 100х = 10,42х м3
В газы также перейдут из шихты СО2 и SО2, количество которых составит
кгм3
SO2 2,8 + 2,8 = 5,6 1,96
СО24,232,15
Состав отходящих газов будет, м3
СО2х.1,015 + 2,15 N2 х.8,27
Н2Ох.1,96О2х.0,2
SО2х.0,002 + 1,96
Для определения расхода газа рассчитаем отдельные статьи баланса на 100 кг концентрата
Приход тепла
1 Физическое тепло огарка
Принимаем среднюю удельную теплоемкость огарка 0,95 кДж/кгК
Количество тепла внесенного огарком при 600 0С составит
100.0,95.600 = 57000 кДж
2 Физическое тепло жидкого конвертерного шлака. Температура жидкого конвертерного шлака равна 1150 0С. Энтальпия шлака при этой температуре равна 1361 кДж/кг. Количество тепла, вносимое жидким конвертерным шлаком составит
51,46.1361 = 70037 кДж
3 Физическое тепло известняка при 25 0С.
10,58.0,95.25 = 251 кДж
4 Физическое тепло воздуха. Температура воздуха, подаваемого на сжигание газа, равна 200 0С, а его теплоемкость 1,3 кДж/см3К. следовательно, тепло вносимое воздухом, составит
Х.10,42. 200.1,3 = 2709,2 х кДж
5 Тепло от сжигания природного газа
Х.36258 кДж
6 Тепло от ошлакования железа и известняка
Считаем что все FeО отвального шлака связано с SiО2 по реакции
2FeO + SiO2 = (FeO) 2. SiO2 + 29309 кДж
В отвальном шлаке содержится Fe в FeО 29,81 кг. На 1 кг железа выделится тепла
29309 / (2.55,85) = 262 кДж
С конвертерным шлаком поступает 51,46.0,2469 = 12,71 кг Fe в FeO. Следовательно, ошлакованию подвергается 17,1 кг Fe.
Всего тепла от ошлакования железа выделится
17,1.262 = 4480 кДж
С известняком SiО2 связывается по реакции
СаО + SiO2 = CaO. SiО2 + 90037 кДж
На 1 кг СаО выделится 1608 кДж тепла. Приход тепла составит
5,87.1608 = 9439 кДж
Всего приход тепла составит
57000 + 251 + 70037 + 2709,2х + 36258х + 4480 + 9439 = 141207 + 38967х кДж
Расход тепла
1 Физическое тепло штейна при 1180 0С составит
61,87.0,92.1180 = 67166 кДж
2 Физическое тепло отвального шлака при 1280 0С составит
92,85.1,21.1280 = 143806 кДж
3 С отходящими газами при 1300 0С, кДж
СО2 х.1,015.2992,4 + 2,15.2992,4 = 3037х + 6434
Н2О х.1,96.2326,7 = 4560х
SО2 х.0,002.2994,96 + 1,96.2994,96 = 6х + 5870
N2 х.8,27.1863 = 15407х
О2 х.0,2. 1969,98 = 394х
Всего 23404х + 12304
4 потери тепла через кладку и неплотности печи принимаем равным 12% от прихода тепла
0,12 (141207 + 38967,2х) = 16945 + 4676х
Всего расход тепла составит
67166 + 143806 + 23404х + 12304 + 16945 + 4676 х = 240221 + 28080х
По приходу и расходу тепла составляем уравнение
141207 + 38967,2х = 240221 + 28080х
Находим расход природного газа х = 9,09 м3
Сведем полученные данные в таблицу 6 теплового баланса плавки
Таблица 6 – Тепловой баланс отражательной плавки
| Приход тепла | Расход тепла | ||||
| Статьи баланса | кДж | % | Статьи баланса | кДж | % |
| Огарок Известняк Конвертерный шлак Воздух Сжигание природного газа Химические реакции | 57000 251 70037 24627 329585 13919 | 11,51 0,05 14,14 4,97 66,53 2,8 | Штейн Шлак Отходящие газы Потери через кладку и неплотности | 67166 143806 225046 59401 | 13,56 29,03 45,41 12,0 |
| Всего | 495419 | 100 | Всего | 495419 | 100 |
5. Конвертирование штейнов
Состав штейнов,%: Cu 43,4,S 24,58,Fe 30,05,1,97 О2.
Примем состав кварцевого флюса,%: Fe2O3,85 (SiO2 + Al2O3 + прочие)
Состав конвертерного шлака,%: 2,3 Cu, 1,4 S, 25 SiO2,35 Fe, 11 O2,6 Al2O3,19,3 прочие.
Содержание меди в черновой меди 99%.
На 100 кг штейна ориентировочно получается конвертерного шлака
30,05 / 0,35 = 85,86 кг
В нем будет содержание меди
85,86.0,023 = 1,97 кг
Учитывая еще 2% потерь в угар, в черновую медь перейдет
43,40 – 1,97 – 43,40.0,02 = 40,56 кг
И должно получится черновой меди
40,56 / 0,99 = 40,97 кг
1% примесей в черновой меди распределяется на 0,5% Fe, 0,2% S и 0,3% О2.
Количество потребного воздуха берем по таблице Х.К. Аветисяна [5]. На 100 кг штейна потребуется воздуха по массе, без учета содержащемся в нем влаги, но с учетом использования 90% кислорода
101,6.1,293 / 0,9 = 145,97 кг
В нем 33,57 кг О2 (23%) и 112,4 кг N2 (77%)
Рассчитаем количество кварца
(21,47 + 5,15 + 16,58) / 0,85 = 50,82 кг
Все полученные данные сводим в таблицу 7 материального баланса конвертирования.
Таблица 7 - Материальный баланс конвертирования
| компоненты | загружено | Итого | Получено | ||||
| штейна | кварца | воздуха | Черновой меди | шлака | Угара и газов | ||
| Cu Fe S O2 N2 SiO2 Al2О3 Прочие | 43,4 30,05 24,58 1,97 | 2,33 2,29 21,47 5,15 16,58 | 33,57 112,4 | 43,4 35,38 24,58 37,83 112,4 21,47 5,15 16,58 | 40,56 0,21 0,08 0,12 | 1,97 30,05 1,2 9,44 21,47 5,15 16,58 | 0,87 5,12 23,3 28,27 112,4 |
| Итого | 100 | 50,82 | 145,97 | 296,79 | 40,97 | 85,86 | 169,96 |
6. Рафинирование меди
6.1 Материальный баланс огневого рафинирования меди
Содержание меди в черновой меди 99%.
В анодную печь загружается 13% анодного скрапа (от массы черновой меди), 1% брака и анодного скрапа цеха и 1% старых изложниц.
Из анодной печи получается,% от массы черновой меди
Шлака огневого рафинирования 1,5
Угара 0,31
Содержится меди,%
В анодах 99,4
В шлаке 40,0
Определим общее количество загруженной в печь меди
113,9 – (0,99 + 0,99 + 0,6 + 0,31) = 111,01 т
Это количество меди входит в состав анодов, содержащих 99,4% меди. Масса анодов составит
111,01 / 0,994 = 111,68 т
Таблица 8 – Материальный баланс огневого рафинирования
| Статьи баланса | Всего, т | В том числе Cu | |
| % | т | ||
| Загружено Черновой меди Анодного скрапа Брака и скрапа Изложниц старых Кварца и ткосов | 100 13 1 1 0,49 | 99,0 99,4 99,4 99,4 | 99,0 12,92 0,99 0,99 |
| Итого | 115,49 | 113,90 | |
| Получено Анодов годных Брака и скрапа Изложниц Шлака Угара | 111,68 1 1 1,5 0,31 | 99,4 99,4 99,4 40 | 111,01 0,99 0,99 0,60 0,31 |
| Итого | 115,49 | 113,90 | |
6.2 Электролиз меди
На электролиз поступает черновая медь следующего состава,%: 99,4 Cu, 0,32 Ni, 0,018 Fe, 0,052 As, 0,041 Sb, 0,005 Bi, 0,068 Se, 0,028 Te, 0,057 Pb, 0,037 O2,0,174 Ag + Au.
Для выполнения расчета задаемся по практическим данным работы заводов следующими примерными величинами
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
