Реферат: Взвешенная плавка никелевого концентрата в Печи взвешенной плавки(ПВП)

Министерство образования Российской Федерации

Норильский индустриальный институт

Кафедра металлургии

Курсовая работа

по дисциплине:«Металлургия»

на тему:

«ВЗВЕШАННАЯ ПЛАВКАНИКЕЛЕВОГО КОНЦЕНТРАТА В ПЕЧИ ВЗВЕШАННОЙ ПЛАВКИ»

Выполнил:Бельтюков С.Н.        

Проверил: Рогова Л.И.

 Группа:Экм-99-У ВО                  Подпись: _______________

Шифр:060800                               Дата проверки:

Датавыполнения

Норильск, 2000г.

СОДЕРЖАНИЕ

1.  Выбортехнологии производства…………………………2

2.  Описаниеосновного агрегата……………………………..3

3.  Физико-химическиеосновы процесса……………………5

4.  Технико-экономическиепоказатели……………………..11

5.  Металлургическийрасчет…………………………………12

Библиографическийсписок

1.ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА

Плавка вовзвешенном состоянии на подогретом дутье была осуществлена в промышленноммасштабе финской фирмы «Оутокумпу» на заводе «Харьявалта». В первона­чальномварианте для плавки применяли воздушное дутье, подо­гретое до 400—500 °С.Начиная с конца 60-х годов, этот процесс по лицензии фирмы «Оутокумпу» сталишироко применять на метал­лургических заводах многих стран. В настоящее времяон внедрен более чем на 30 предприятиях для переработки медных, никелевых ипиритных концентратов, в т.ч. на Надеждинском металлургическом заводе. Финскуюплавку на сегодня можно счи­тать самым распространенным в промышленности инаиболее тех­нологически и аппаратурно отработанным автогенным процессом плавкисульфидных концентратов.

Особенностями взвешеннойплавки являются:

— высокая производительность ( удельный проплав 10-15 т/м2 в сутки);

— низкий расход топлива — процессплавки сульфидного концентрата протекает в режиме, близком к автогенному;

— возможность полного автоматическогоуправления про­цессом плавки с помощью системы «Проскон-103'';

— возможностьполучения штейна требуемого состава;

— утилизация серы извысококонцентрированных серных газов.

Конструкция ПВП и комплексдругих технических решений обеспечивают получение пара энергетическихпараметров и высо­кую степень утилизации серы из отходящих газов, что резкоснижает выброс двуокиси серы в окружающую среду и значительно улучшают условиятруда обслуживающего персонала.

В плавильном цехе НМЗ имеет­сядве печи взвешенной плавки одинаковой конструкции для плавки медного иникелевых концентратов.

Переделвзвешенной плавки — структурное подразделение плавильного цеха HMЗ.

2. ОПИСАНИЕОСНОВНОГО АГРЕГАТА

Конструкция печи для плавкиво взвешенном состоянии на подо­гретом дутье достаточно сложна — она сочетает всебе две верти­кальные шахты (реакционную и газоход-аптейк) и горизонтальнуюкамеру-отстойник.

Тонкоизмельченная шихта,предварительно высушенная до со­держания влаги менее 0,2%, подается по системеленточных конвейеров и пневмотранспорта в бункер шихты. Из бункера шихта двумяскребковыми транспортерами „Редлер“ подается через свод реакционнойкамеры с помощью четырех специальных горелок. Основное на­значение горелки —приготовление и подготовка шихтововоздушной смеси для ускорения процесса горениясульфидов. Перемешивание шихты с дутьем достигается разбиванием струи шихты оконус-рассекатель и подачей дутья через воздушный патрубок и распре­делительнуюрешетку.

/>

Схема горелки печи завода

1 — дутье; 2 — шихтовая воронка; 3 — загрузочныйпатрубок;

4 — воздушный патрубок; 5 — конус-рассекатель;

6 — распределительная решетка; 7 — диф­фузор

Вся печь взвешенной плавки выполнена ввиде кладки из магнези­тового кирпича. Футеровка реакционной шахты и аптейказаключе­на в металлические кожухи из листовой стали. В кладку всех элементовпечи заложено большое количество водоохлаждаемых

/>

 Печьдля плавки во взвешенном состоянии

1 — горелка; 2 — реакционная камера; 3 —отстойная ванна; 4 — аптейк;

5 — ко­тел-утилизатор; 6 — паровой воздухоподогреватель;

7 — топливный воздухо­подогреватель

элементов, что позволяетзначительно удлинить срок службы агрегата. Аптейк непосредственно сочленен скотлом-утилизатором туннельного типа. В боковой стене отстойной камерыустановлены две медные водоохлаждаемые плиты с отверстиями для выпуска шлака, ав передней торцевой стене — чугунные шпуры для выпу­ска штейна.

Габариты печи определены на основаниитехнологических расчетов произведенных с помощью ЭВМ, исходя из проектнойпроизводительности печи и других исходных параметров для про­ектирования.

В реакционной шахте, для окисления компонентовконцентрата, используется воздух обогащенный кисло­родом и подогретый до 200°С.Согласно теплового баланса — степень обогащения дутья кислородом на ПВП никеля составляет 26%присреднем составе шихты, что позволяет реакционной шахте работать автогенно, безприменения дополнительного топлива Оборудование рассчитано на максимальноеобогащение кислородом до 40%, если по каким-либо причинам:

1.Теплопотребление шихты увеличится

2. Увеличатсятепловые потери печи;

3. Подогрев воздуха уменьшится.

Если обогащения дутьякислородом до 40% из-за вышеперечисленных факторов окажется недостаточным, тодля восполнения недостатка тепла в реакционной шахте, используют природный газ.

Расплавленные частицыпадают на поверхность ванны отстой­ника. В отстойной зоне печи происходитрасслоение сульфидно-силикатного расплава на шлак и штейн. Для поддержаниязаданной температуры шлака и штейна в отстойной зоне смонтировано 18 го­релокприродного газа. При выходе из реакционной шахты направление движения газовизменяется на 90° — газовый поток проходит горизонтально над ванной в отстойнойзоне печи. Затем направ­ление движения газа вновь изменяется на 90° — газподнимается по вертикальному аптейку печи вверх. В аптейк инжектируетсяугольная пыль, где и происходит восстановление сернистого газа до элементарнойсеры. Благодаря такой конструкции печи происходит достаточно полное отделениесульфидно-силикатных частиц, нахо­дящихся во взвешенном состоянии, от газовогопотока.

Пылевынос из печи взвешенной плавки составляет 12-15%от веса загружаемой  шихты.

После аптейка газы поступают в котел-утилизатор, гдеохлаждаются с 1350°С до 550°С, а затем после очистки в электро­фильтрах отпыли, поступают в серный цех для улавливания из газов элементарной серы.

Печь взвешенной плавкиявляется головным агрегатом в цепи переработки серосульфидных концентратов.Агрегат обладает вы­сокой интенсивностью плавления. В связи с этим печь имеетсложную и многообразную систему охлаждения.

Агрегат должен обладатьвысокой герметичностью. Нарушение герметичности ведет к подсосам, что нарушаеттепловой баланс печи, разубоживает отходящие газы и увеличивает их объемы, уве­личиваетрасход восстановителя. Вышеперечисленные причины от­рицательно сказываются недальнейшей обработке газов в серном цехе,

Все три части печивзвешенной плавки должны иметь высокую гер­метичность, требуют жесткогоподдержания заданных параметров, что обеспечивается работой печи вавтоматическом режиме с по­мощью ЭВМ.

3.ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА

Процесс плавки сульфидных концентратовс утилизацией серы из отходящих газов очень сложен, поэтому напроизводительность печи, полноту протекания окислительных и восстановительныхреакций влияют многие факторы, основными из них являются;

— размеры частиц и время нахождениячастиц в газовом потоке;

— время нагревачастиц;

— скорость, направление ипоследовательность окисли­тельных реакций, влияние температуры на конечноехимическое равновесие;

— минералогический состав концентратов;

— вид восстановителя сернистогоангидрида и влияние температуры на конечное равновесное состояниевосстановительных реакций.

Размеры частиц и величина удельной поверхностикомпонентов шихтовых материалов

Обычно руды измельчают передфлотацией в пределах нижнего класса крупностью от 60% класса — 0,0605 мм до 90%класса -0,088мм. Средней величиной зерна флотационных концентратов можносчитать от 0,07мм до 0,03мм.

Процессынагревания сульфидных частиц, диссоциации высших сульфидов и взаимодействиясульфидов с кислородом печной атмосферы в ходе взвешенной плавки являютсятипичными гетерогенными процессами, скорость которых при прочих, равныхусловиях линейно зависит от величины поверхности раздела на границе твердое  — газ.

Произведя несложный расчет, можно убедиться что 1кг материала с удельным весом 4 г/см3 при среднем диаметре зерна 0,04мм, чтосоответствует размеру зерен флотационных концентра­тов., имеет удельнуюповерхность 59,5 м2/кг, Будучи взятым в виде компактного шара, тот же I кгматериала имеет поверхность всего 0,019 м2. Таким образом, измельчение  материала влечет за собой резкое увеличение его удельной поверхности, Однако,излишнее переизмельчение шихтовых материалов нежелательно, так как в этомслучае возрастает пылеунос,

 Движение частиц в газовом потоке.

Очень важным параметром процесса плавкиво взвешенном состоянии является время пребывания шихтовых частиц в потоке отмомента поступления в пространство реакционной шахты до соударении споверхностью расплава в отстойной зоне печи.

Поскольку и газы, и частицы шихтыдвижутся в одной нап­равлении сверху вниз, очевидно, что время пребыванияшихтовых частиц в полете определится суммой скоростей свободного паде­ниячастицы и движения газового поток. В условиях плавки сульфидных флотационныхконцентратов скорость собственного падения самых крупных зерен концентрата непревышает I м/сек. Сульфидные частицы, вдуваемые в реакционную шахту,незначительно опережают газовый поток и время, необходимое для прохождениячастиц концентрата по всей высоте плавильной шахты, равно 0,8 — 0.9 временипрохождения газом этого же пути, И если газ проходит шахту печи за 2,8 сек., точастицы флотационного кон­центрата будут находиться во взвешенном состояниипримерно 2,20 – 2,50 сек.

Нагрев пылевых частиц и теплопередача

В начальной стадии загрузки шихты вреакционную шахту, шихта подогревается за счет тепла, получаемого ею приконвективном теплообмене с подогретым до 200 С   технологическим воздухом.Воспринимаемый частицей тепловой поток описывается уравнением .

Q=ax S x t(T1-T2)

a — коэф-т передачи тепла конвекцией, ккал/м2/час

S – воспринимающая тепловой поток поверхность, м2

t  — время, час

Тепла этого явно недостаточно для воспламенения сульфид­ногоматериала, т.к. даже сера в зависимости от содержания кислорода в газовой фазевоспламеняется в интервале температур от 260 до 360 °C. Сульфидные же частицы взависимости от размера зерен воспламеняются при температурах от 280 до 740 С.

Опускаясь ниже, распыленная шихта попадает в зону высо­кихтемператур, где она за счет излучения от факела или футеровки реакционной шахтынагревается до температур воспламенения сульфидов.

Количество передаваемоготепла за счет радиационного нагрева описывается уравнением Стефана-Больцмана:

Q= S x K x t x(T1/100)4-(T2/100)4

Тепло,полученное поверхностью частицы, передается к ее центру, Передаче тепла в глубьчастицы, даже если она и очень мала, осуществляется за счет теплопроводности идля случая шаровидной частицы подчиняется уравнению:

qx<sub/>= Q/(4Пх2 х t)= l(Тп-Тх)/r2(1/x-1/r)

Изуравнения следует, что удельный тепловой поток к центру частицы обратнопропорционален квадрату радиуса ее. Это означает, что при малых размерахчастиц, которые имеют зерна флотационных концентратов, нагрев материала будетпроходить в доли секунды.

Реакции окисления сульфидовпротекают со значительным выделением тепла. Так как для окисления сульфиданеобходим подвод кислорода в зону реакции, тo становится понятным, что этипроцессы могут протекать только на поверхности зерен. Из этого следует, что нанекотором отрезке времени, начиная с мо­мента воспламенения, от поверхностисульфидной частицы возникает дополнительный тепловой поток в глубь сульфидногозерна.

При воспламенении сульфидной частицы температура  ееповерхности скачкообразно возрастает достигая в малые доли се­кунды1500-1700°С.  Процесс окисления сульфидов приобретает наивысшую скорость, таккак в этот момент поверхность зерен максимальна, содержание кислорода в газахеще высокое и окисная пленка на поверхности сульфидного зерна только что зарож­дается.Средняя температура факела в этой  зоне резко повышается до 1400°С и более засчет тепла, выделяющегося при интенсивном окислении всей массы сульфидныхзерен. В зоне максимальных температур выделяется основная часть тепла экзотермическихреакций плавки, т.к. именно здесь протекают с максимальными скоростямибольшинство реакций.

В последней зоне, называемой зоной усреднениятемператур, скорости всех окислительных процессов быстро падают, так как,во-первых, падает содержание кислорода в газовом  потоке и, во-вторых, наповерхности окисляющихся сульфидных зерен нарастает пленка продуктов реакции,тормозящая диффузию кислорода в глубь зерна. Если на поверхности частицыобразуется плотная корка твердого окисла, лишенная трещин и прочих дефектов, тодиффузия кислорода через нее будет чрезвычайно затруднена и процесс окисленияможет прекратиться, не дойдя до конца. Рых­лые, трещиноватые пленки тормозятпроцесс в меньшей степени, так же, как и жидкие окисные пленки, скоростьдиффузии через которые примерно на три порядке выше, чем через твердую пленку.В целом   процесс окисления в реакционной шахте печи лимитирует­ся диффузиейкислорода через пленки продуктов реакции и обрат­ной диффузией -сернистогоангидрида в ядро газового потока.

В устье реакционной шахтыокислительные реакции полностью заканчиваются. Об этом свидетельствуютрезультаты анализа газа на содержание свободного кислорода: парциальноедавление кисло­рода на выходе из реакционной шахты снижается до 10   мм рт.ст.

Диссоциация сульфидов при плавке во взвешенном состоянии

В составе концентратовприсутствуют высшие сульфиды, ко­торые диссоциируют при нагревании на низшиесульфиды и серу. Ниже приведены реакции диссоциации.

FeS2®FeS+S

Fe11S12®11FeS+S

Fe7S8®7FeS+S

3NiFeS2®3FeS+Ni3S2+1/2S2

2CuFeS2®Cu2S+2FeS+S

     2CuS®Cu2S+S

3NiS®Ni3S2+S

2CuFe2S3®Cu2S+4FeS+S

2Cu5FeS4®5Cu5S+2FeS+S

В интервале температур от 550 С до 650 С первымдиссоциирует пирит, давление диссоциации которого при 631°С до 0,1 атм.Наиболее устойчив борнит, диссоциирующий в температур 8400-850°С. Все реакцииидут с поглощением тепла. Отщепляющаяся сера воспламеняется, в зависимости отсодержания кислорода в дутье, в интервале температур 280 С-560 С.

Конечнымипродуктами диссоциации высших сульфидов во всех случаях являются низшиесульфиды которые в дальнейшем частично окисляются, образуя окислысоответствующих металлов  переходящие в шлак.

1/2S2+O2=SO2 (без катализатора)

1/2S2+3/2O2=SO3(с катализатором)

Ni3S2+7/2O2=3NiO+2SO2­

Cu2S+1,5O2=Cu2O+SO2­

FeS+1,5O2=FeO+SO2­

3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2­

Неокислившиесянизшие сульфиды переходят в штейн. Окисление сульфидов сопровождаетсяобразованием больших количеств магнетита, особенно в поверхностных слояхчастиц. Пере­окисление железа до магнетита зависит также от степени десуль­фуризациипри плавке. С возрастанием степени десульфуризации и получением более богатыхштейнов все большая часть железа переводится в форму магнетита. 

К числу важнейших элементарных стадий, протекающих в от­стойнойкамере печи, относятся:

1) сульфидирование образовавшихся вфакеле оксидов ценных металлов;

2) растворение тугоплавкихсоставляющих (CaO, Si02, AI2О3, и MgO и др.) в первичных железистых шлаках иформирование шлака конечного состава;

3)восстановление магнетита сульфидами;

4) формирование штейна конечногосостава и укрупнение мел­ких сульфидных частиц;

5)разделение штейна и шлака.

9NiO+7FeS=3Ni3S2+7FeO+SO2­

Cu2O+FeS=Cu2S+FeO

Образование фаялита

2FeO+SiO2=(FeO)2SiO2

Разложениемагнетита

3Fe3O4+FeS+5SiO2=5(FeO)2xSiO2+SO2­

Плавкость сульфидов

В сравнении с окисламисульфиды являются более легко­плавкими соединениями. Температуры плавленияосновных сульфидов, входящих в состав медных и никелевых штейнов:

Сульфид железа 1171 С

Халькозин – 1135 С

Сульфид кобальта –1140 С

Хизлевудит – 788 С

Эвтектические сплавы, образованные двумя различнымисуль­фидами, а так же эвтектики между сульфидом и его металлом болеелегкоплавки, чем отдельные компоненты.

Штейны при плавке сульфидных компонентов всегдаявляется многокомпонентными системами. Составы штейнов не всегда от­вечаютсоставам эвтектик, но тем не менее, температуры плавле­ния штейнов все же ниже,чем температуры плавления входящих в них сульфидов. Обычно при температуре850-900°С штейны на­ходятся в жидкотекучем состоянии,

Термодинамикаокислительных реакций при плавке во взвешенном состоянии

Вобщем виде основную реакцию, протекающую в реакционной шахте печи, можнопредставить следующим уравнением:

MeS+1,5О2=MeO+SO2+Q

Этареакция экзотермическая и ее тепловой эффект вомно­гих случаях, приусловии нагрева материала до температуры воспламенения, обеспечиваетсамопроизвольный ход процесс без затрат тепла извне.

Обинтенсивности протекания той или иной реакции принято судить по величинеизмерения изобарно-изотермического потен­циала системы, которая выражаетэнергетические превращения в ходе химического процесса. При всехсамопроизвольных процессах величина DZимеет отрицательный знак, что говорит о высвобождении  энергии и отдаче еесистемой на сторону, В этом случае мы наблюдаем выделение тепла в ходе реакции.Чем боль­ше числовое значение DZпри отрицательном знаке, тем энер­гичнее и глубже протекает реакция. Такимобразом, сравнивая между собой величиныDZотдельных реакций, можно опреде­лить преимущественность протекания однойреакции по сравнению о другой. При положительном значении реакция не можетпроте­кать самопроизвольно, так как для ее совершения необходимы энергетическиепоступления извне,

Величинаизменения изобарно-изотермического потенциала

DZ позволяет определитьвеличину константы равновесия реакции, которая характеризует конечное состояниесистемы, когда в ней завершился самопроизвольный процесс и установилосьравновесие между исходными и конечными составляющими реак­ции. Этасвязьвыражается уравнением:

LqKкр=-DZ/RT

Повеличине константы равновесия можно судить о направле­нии и глубине протеканияпроцесса.

Восстановление технологических газовугольной пылью.

Технологическиегазы плавки во взвешенном состоянии до восстановления имеют следующий состав:

SO2 – 12,6; H2O- 8,5;СО2-5,5, O2 — 0,7; N2 — 72%; t= 1450°

Процессвосстановления сернистых газов осуществляется в аптейке печи взвешенной плавки.В качестве восстановительного реагента используют измельченный уголь сминимальным содержани­ем летучих компонентов и золы. Так как летучие компонентыпредставлены углеводами, тоих участие в процессе восстановле­ниятехнологических газов, ведущих к образованию повышенных количеств H2S,CS2и COS, нежелательны. Повышенноесодержание золы в угле приводит к увеличению количества пыли и шлака, а,следовательно, снижает извлечение цветных металлов и увеличи­ваетэнергозатраты. К томуже зола угля является основной причинойобразования настылей в аптейке.

По расчетным данным пылевынос печи взвешенной плавкисоставляет 12-15% от количества загружаемой шихты, где на до­лю золыприходится значительная часть. Так как вся пыль улав­ливается и возвращается впроцесс, то увеличение зольности угля ведет к пропорциональному увеличениюоборотной пыли.

Зола различных углейобладает различной температурой плавления. При температуре 1350°С золанаходится в полурасплавленном состоянии, и при выходе из аптейка на границерадиационной части котла-утилизатора при соударении со стенками, будет налипатьна поверхность футеровки (горловины) и образо­вывать настыли. При удалении настылейтем или иным способом, будь то обдув паром высокого давления или воздухом,также не исключена возможность применения буровзрывных работ, а это связано ооткрыванием смотровых люков, отверстий, что в свою очередь может привести красстройству процесса и вынужденным остановкам печи.

Углерод и летучиекомпоненты угольной пыли взаимодейству­ют с сернистым ангидридом,восстанавливая его до элементарной серы.

Восстановлениепротекает в общей форме по уравнениям:

SO2+C=1/2S2+CO2          

SO2 +2Н2=1/2S2+2H2O       

При этом имеют место побочные реакции, что значительноснижает извлечение серы.

При взаимодействии сернистогоангидрида с пылеуглем в интервале температур 1300-700°С доля образующихсякомпонентов H2S, CO, COS довольно высокая. Степень восстановлениясернистого ангидрида в элементарную серу обычно не превышает 20-25%, т.к.основная масса угля расходуется на образование побочных продуктов.

Когда в газовой фазе присутствуют водородныесоединения, в том числе и вода., количество нежелательных реакций увеличи­вается,что приводит к снижению содержания элементарной серы в газовой фазе.

В результате восстановления получаетсямногокомпонентный газ, и, с практической точки зрения, особую важность в этомсоставе представляет сернистый ангидрид и элементарная сера. Восстановленныйгаз из аптейка ПВП с температурой 1330°С поступает в котел-утилизатор. Вкотле-утилизаторе газ охлаждается до температуры 350°С. При этой температуре СОи COS почти отсутствуют, а содержание элементарной серы почти достигает максимума.

При охлаждении газа в котле-утилизаторе протекаютоснов­ные реакции:

CO+1/2S2 = COS

COS+H2O=CO2+H2S

H2+1/2S2=H2S

Из представленных реакций перваяреакция протекает быстро, а следующая реакция  очень медленно и для полногопротекания реак­ции необходим катализ.

При температуре 1330°С ваптейке ПВП наступает термоди­намическое равновесие между компонентамиупомянутыми выше.

Кроме восстановления газа в аптейкеПВП происходит восстановление окислов пыли.

В общем виде реакциювосстановления компонентов пыли можно представить уравнением:

4МеО + 3S2 ®4МеS + 2 SO2

Этот процесс идет с поглощением тепла,что снижает темпе­ратуру отходящих газов,

Восстановленная оборотная пыльсодержит в себе следующие соединения: NiS, CuS, FeS, CoS, ZnS, PbS, As2S2, Cu2Se, SiO2, Аl2O3, CaO, MqO, прочие и свободный углерод.

При сравнениикомпонентов окисленной и восстановленной пылей видно, что в процессевосстановления происходит погло­щение серы и выделение свободного кислорода длясвязывания которого требуется дополнительная затрата углерода. Следова­тельно,можно сделать вывод, что снижение пылевыноса в процес­се плавки выгодно как сэкономической точки зрения по расходу угля, так и с точки зрения снижениябезвозвратных потерь цвет­ных металлов.

4.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА

Показатель Значение Производительность печи, т/сут 445,44

Удельный проплав, т/(м2 х сут)

10-15

Содержание О2 в дутье, %

26 Температура дутья, С 25-40 Содержание Ni, %: В штейне 34,9 В шлаке 1,4 Пылеунос, % 10-15

5. Металлургический  расчёт.

Исходныеданные для расчёта: содержание Ni в концентрате – 8 %;

                                                    cодержание Сu в концентрате – 4 %;

Расчётпроизводим на 100 кг концентрата.

Химическийсостав концентрата:

Cu – 4 %; Ni – 8 %; Fe – 46 %; S – 30 %; SiO2 – 3,5 %; CaO – 2,3 %; MgO – 2 %; Al2O3 – 1,38 %; прочие – 2,82 %.

Поминералогическому составу ориентировочно 60% меди находится в кубаните, 40% вхалькопирите, никель  находится в пентландите

                          Состав  концентрата.

                                                                                                       Таблица№1

Комп. Cu Ni Fe S Оксиды Прочие Общ. мас. Si Ca Mg Al

NiFeS2

8,00 7,60 8,72 24,33

CuFeS2

1,60 1,40 1,61 4,61

CuFe2S3

2,40 4,21 3,62 10,23

Fe11S12

32,78 16,04 48,83 SiO2 3,50 3,50 CaO 2,30 2,30 MgO 2,00 2,00 Al2O3 1,38 1,38 Прочие 2,82 2,82 % 4,00 8,00 46,00 30,00 3,50 2,30 2,00 1,38 2,82 100,00

 NiFeS2

 58,7 Ni – 178,5NiFeS2                      X=  24,33 (кг)                         

     8  Ni – X NiFeS2                

55,8 Fe — 178,5NiFeS2                        X = 7.6 (кг Fe)

    X Fe – 24,33 NiFeS2

64 S — 178,5 NiFeS2                           X=8,73 (кг S)

X S  — 24.33 NiFeS2 

Проверка:8,73+7,6+8=24,33

 CuFeS2

63.6 Cu –  183.4 CuFeS2          X= 4.61 (кгСu)                         

       1,6  Cu – X CuFeS2   

55.8 Fe – 183.4 CuFeS2             X= 1.4 (кгFe)                         

    X Fe – 4.61 CuFeS2

64 S – 183.4 CuFeS2                 X= 1.61 (кг S)                         

X S  — 4.61 CuFeS2

Проверка:1,6+1,4+1,61=4,61

            

CuFe2S3

63,6 Cu – 271.2 CuFe2S3   X= 10.23 (кг)                         

2.4   Cu – X  CuFe2S3                  

 

111.6 Fe – 271.2 CuFe2S3      X= 4.21 (кг)                         

      X Fe – 10.23 CuFe2S3

 

96 S — 271.2 CuFe2S3              X= 3.62 (кг)                          

 X S – 10.23 CuFe2S3

 

Проверка: 3,62+4,21+2,4=10,23

 

Fe11S12

Fe= 46-7.6-1.4-4.21=32.78

 S = 30-8.72-1.4-4.21=16.04

 Fe11S12 =32.78+ 16.04= 48. 83 кг

Химическийсостав оборотной пыли ПВП:

Cu – 2,3%; Ni – 5,2 %; Fe – 26 %; S – 18,5 %;   SiO2 – 24,5 %;

 CaO – 2,6 %; MgO – 2,1 %; Al2O3 – 2,3%; прочие – 16,5 %.

Учитывая,что шихта состоит на 85% из концентрата и на 15% из оборотной пыли, то рассчитываем химический состав шихты:

m (Cu) =  4*0,85 + 2,3*0,15 = 3,75 (кг);

m (Ni) =   8*0,85 + 5,2*0,15 =  7,58  (кг);

m (Fe) =  46,0*0,85 + 26*0,15 = 43 (кг);

m (S)  =   30*0,85 + 18,5*0,15 = 28,28   (кг);

m (SiO2) = 3,5*0,85 + 24,5*0,15 = 6,65 (кг);

m (CaO) =  2,3*0,85 + 2,6*0,15 = 2,35 (кг);

m (MgO) =  2*0,85 + 2,1*0,15 = 2,02 (кг);

m (Al2O3) =  1,38*0,85 + 2,3*0,15 = 1,52 (кг);

m (проч.) = 2,82*0,85 + 16,5*0,15 = 4,87 (кг);

                                                                                 

                               Химический  состав  шихты.

                                                                                                       Таблица№2

Комп.

 Cu

 Ni

 Fe

  S

Оксиды

Прочие

Общ. мас.

Si Ca Mg Al Конц-т 4 8 46 30 3,5 2,3 2 1,38 2,82 100 Обор. Пыль 2,3 5,2 26 18,5 24,5 2,6 2,1 2,3 16,5 100 Шихта 3,75 7,58 43,00 28,28 6,65 2,35 2,02 1,52 4,87 100      Предварительный расчёт по выходу штейна.

Извлечениев штейн из шихты :

Cu – 91%

Ni – 91 %

Всегов штейн перейдет :

Cu 3,75х0,91=3,41

Ni  7,58х0,91=6,9

Вес штейна на 100 кг концентрата при 50 % содержанииметаллов :

(3,41+6,9)х0,5=20,61

Поданным Б.П. Недведецкого, в штейнах с 50% металла содержится 2% О2 и23,7% S

Вэтом случае содержание железа в штейне составит:

Fe:100-(50+2+23,7)= 24,3%

                             Предварительный  состав штейна.

 

                                                                                                              Таблица № 3

Хим. Сост.

 

Масса кг. % Ni 6,9 33,48 Cu 3,41 16,55 S 4,88 23,7

O2

0,41 2 Fe 5,01 24,3 Итого 20,61 100

 

Перейдет в шлак железа: 43-5,01=37,99 кг

Флюсы:

Для получениякондиционных отвальных шлаков и в связи с высоким содержанием Fe висходном сырье в шихту вводятся флюсующие присадки. Основным флюсующимкомпонентом в шихте служит песчаник.Примем следующийсостав песчаника:SiO2– 80 %,  MgO – 1,5%, Al2O3 – 8,7%          CaO –1,3 %, FeO – 2,5%,  

                 

Расчет ведем на получениешлака, содержащего 30%        SiO2.

Примем, что Х – общая массашлака, кг; У – масса загружаемого песчаника, кг. Составляющие песчаникапереходят в шлак целиком. Тогда общая масса шлака будет, кг:

Х=У+37,99х71,85/55,85+5,88+6,65=У+61,4 

37,99х71,85/55,85 –количество FeO, образовавшаяся из железа концентрата, перешедшего вшлак.

6,65 – количество SiO2в концентрате

5,88 – количество CaO,MgO, Al2O3

Второе уравнение получаем избаланса:

0,30 Х=6,65+0,8У

Решая систему уравненийполучаем:

У=23,54 (песчаник)       Х =84,94 (шлак)

Результат проверяем подсчетомколичества и состава шлака:

FeO 48,87+23,54х0,025=49,46 58,23

SiO2

6,65+23,54х0,8=25,48 30,00

Al2O3

1,52+23,54*,087=3,57 4,19 CaO 2,35+23,54х0,013=2,66 3,12 MgO 2,02+23,54х0,015=2,37 2,79 Прочие 1,42 1,67 Итого 84,94 100

               

Для расчета состава иколичества отходящих газов примем, что весь кислород, необходимый для осуществленияреакций, поступает с подогретым дутьем. При этом необходимо учитывать, что напрактике имеются неорганизованные подсосы холодного воздуха, количествокоторого может колебаться от 2% до 6%.

Влажность шихты 0,2%,следовательно в печь поступит ее

(100+23,54)х0,002=0,25 кг

С учетом содержания серыв штейне и шлаке ее перейдет в газы:

28,28 – 4,88- 0,67=22,73кг

32S-64SO2

22,73 S- X SO2,что составляет 45,46 кг SO2

На окисление железа,переходящего в шлак, расход кислорода составит 48,87-37,99=10,88кг

Общая потребностькислорода на плавку 100 кг концентрата будет, кг:

-    На окисление серы – 22,73

-    На окисление железа – 10,88

-    Переходит в штейн – 0,41

Итого:34,02 кг

Вместе с кислородом впечь поступит азота

34,02/0,23 х 0,77=113,8кг

Изпрактики работы известно, что со шлаком теряется: Cu –2%, Ni – 4,5%

Cu= 3,75 x 0,02= 0,075

Ni= 7,58 x 0,045=0,34

S  в шлак = 28,28- (4,88+22,73)=0,67

Втехнические газы отходит:

Cu: 3,75-(3,41+0,08)= 0,26

Ni: 7,58-(6,9+0,34)=0,34

еще рефераты
Еще работы по металлургии