| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
МЕНЮ
| Обжиг цинковых концентратовОпределим количество сфалерита в концентрате, кг: 65,4-97,4 52-х х=52*97,4/65,34=77,44 серы в сфалерите 52*32/65,4=25,44 Определим количество галенита в концентрате, кг: 207,2 свинца содержится в 239,2 галенита 1,4-х х=1,4*239,2/207,2=1,62 серы в галените х=1,4*32/207,2=0,22 Определим количество халькопирита в концентрате, кг: количество меди 1,0/2=0,5 63,54-183,4 0,5-х х=0,5*183,4/63,6=1,44 железа в халькопирите 55,8*1,44/183,4=0,44 серы в халькопирите 64*1,44/183,4=0,5 Определим количество ковелина в концентрате, кг: количество меди 1,0-0,5=0,5 0,5*95,54/63,6=0,75 серы в ковелине 0,5*32/63,6=0,25 Количество железа в пирите и троилите ставит ,кг: 6,4-0,44=5,96 количество железа в пирите 5,96*2/3=3,97 Определим количество пирита в концентрате, кг: 55,8-119,8 3,98-х х=3,97*119,8/55,8=8,52 серы в пирите 8,54-3,97=4,55 железа в троилите 5,96-3,97=1,99 Количество троилита в концентрате, кг: 1,99*87,8/55,8=3,13 серы в троилите 3,13-1,99=1,14 Количество кадмия в концентрате, кг: 112,4-144,4 0,4-х 0,4*144,4/112,4=0,51 серы в сульфиде кадмия 0,4*32/112,4=0,11 Расчет количества отходящих газов и воздуха для обжига Таблица 4.2-Количество и состав обжиговых газов
При образовании сульфата цинка окислится сульфида цинка, кг.[10,c.53] 77,44*0,027=2,09 при этом потребуется кислорода, кг. 2,09*64/97,4=1,37 и будет получено сульфата цинка, кг. 2,09*161,4/97,4=3,46 Окислится сфалерита в количестве, кг. 77,44-2,09=75,35 для этого потребуется кислорода, кг. 75,35*48/97,4=37,13 при этом получится диоксида серы, кг. 75,35*64/97,4=49,51 Для окисления галенита потребуется кислорода, кг. 1,62*48/239,2=0,33 получится диоксида серы, кг. 1,62*64/239,2=0,43 Для окисления халькопирита потребуется кислорода, кг. 1,44*192/366,4=0,75 получится диоксида серы, кг. 1,44*256/366,4=1,01 Для окисления ковелина потребуется кислорода, кг. 0,75*80/190,8=0,31 получится диоксида серы, кг. 0,75*129/190,8=0,51 Для окисления пирита потребуется кислорода, кг. 8,52*176/239,6=6,26 получится диоксида серы, кг. 8,52*256/239,6=9,1 Для окисления троилита потребуется кислорода, кг. 3,13*112/175,6=2,0 получится диоксида серы, кг. 3,13*128/175,6=2,28 Для окисления оксида кадмия потребуется кислорода, кг. 0,51*48/144,4=0,2 получится диоксида серы, кг. 0,51*64/144,4=0,22 Всего потребуется кислорода для окисления сульфидов концентрата, кг. 1,37+37,13+0,33+0,75+0,31+6,28+2,0+0,2=48,37 В печь для обжига подается дутье, обогащенное кислородом до 30%, тогда масса обогащенного воздуха составит, кг 48,37*100/30=161,23 Избыток воздуха составляет 10%, тогда практическое количество воздуха составит, кг. 161,23*1,1=177,4 В этом количестве воздуха содержится, кг. кислорода 177,4*0,3=53,22 азота 177,5*0,7=124,18 Получится при обжиге диоксида серы, кг. 49,51+0,43+1,01+0,51+9,1+2,28+0,22=63,06 Цинковый концентрат поступает на обжиг с влажностью 6% в газовую фазу перейдет: азота 124,18 кислорода 53,22-48,37=4,85 сернистого ангидрида 63,06 воды 6,0 Расчет количества пыли и огарка Пылевынос при обжиге составит 30%. Все компоненты огарка переходят в пыль на 30%. Содержание компонентов в пыли составит, кг. Цинк 52*0,3=15,6 Свинец 1,4*0,3=0,42 Медь 1,0*0,3=0,3 Железо 6,4*0,3=1,92 Кадмий 0,4*0,3=0,12 оксида кальция 1,1*0.3=0,33 кремнезема 1,3*0,3=0,39 глинозема 0,7*0,3=0,21 прочих 3,49*0,3=1,05 Примем для расчета содержание цинка в пыли в следующих формах[10,c.61] 90% ZnO; 7% ZnO*Fe2O3; 2.7%ZnSO4; 0.3%ZnS Определяем количество цинка в оксиде цинка 15,6*0,9=14,04 количество оксида цинка составит 14,04*81,4/65,34=17,48 кислорода с оксиде цинка 14,04*16/65,34=3,44 Количество цинка, связанного в ферритную форму 15,6*0,07=1,1 количество феррита цинка составит 1,1*241/65,34=4,06 кислорода в феррите цинка 4,06*64/241=1,08 железа в феррите цинка 4,06*111,6/241=1,88 Определяем количество цинка в сульфате цинка 15,6*0,027=0,42 количество сульфата 0,42*161,4/65,34=1,04 кислорода в сульфате 0,42*64/65,34=0,41 серы сульфатной в сульфате цинка 0,42*32/65,34=0,21 Цинка содержится в пыли в сульфиде цинка 15,6*0,003=0,04 сульфида цинка в пыли 0,04*97,4/65,34=0,06 серы связанно в сульфиде цинка 0,06*32/97,4=0,02 Свинец в пыли содержится в виде оксида свинца. определим количество оксида свинца 0,42*223,2/207,2=0,45 кислорода в оксиде свинца 0,42*16/207,2=0,03 Медь в пыли содержится в виде оксиде меди (1) количество оксида меди 0,3*143/127=0,33 содержание кислорода 0,3*16/143=0,03 Количество железа в оксиде железа (3) в пыли содержится 1,92-1,88=0,04 сод-е в оксиде железа (3) в пыли 0,04*159,6/111,6=0,06 кислорода в оксиде железа (3) 0,06-0,04=0,02 Оксида кадмия в пыли присутствует 0,12*128,4/112,4=0,14 кислорода содержится 0,14*16/128,4=0,02 Таблица 4,3-Количество и состав пыли
В огарок перешло 70% компонентов концентрата Zn 52*0.7=36,4 Pb 1.4*0,7=0,98 Cu 1.0*0.7=0.7 Fe 6.4*0.7=4,48 Cd 0.4*0.7=0,28 CaO 1.1*0.7=0,77 кремнезем 1,3*0,7=0,91 глинозем 0,7*0,7=0,49 прочих 3,49*0,7=2,4 Примем, что цинк в огарке находится в следующих соединениях[10,c.64] 90% ZnO; 7%ZnO*Fe2O3; 0.3ZnS; 2.7%ZnSO4. Цинк в оксиде цинка содержится, кг: 36,4*0,9=32,8 оксида цинка в огарке 32,8*81,4/65,34=40,8 кислорода в оксиде цинка 40,8*16/81,4=8 Цинк содержится в феррите цинкового огарка, кг: 36,4*0,07=2,55 феррита цинка в огарке 2,55*241/65,34=9,4 в феррите цинка железа 9,4*111,6/241=4,35 кислорода в феррите цинка 9,4*64/241=2,5 Цинка в сульфате цинкового огарка содержится, кг: 36,4*0,027=0,98 сульфата цинка 0,98*161,4/65,34=2,42 кислорода в сульфате цинка 2,42*64/161,4=0,96 серы в сульфате цинка 2,42*32/161,4=0,48 Цинк содержится в сульфиде огарка, кг: 36,4*0,003=0,11 сульфида цинка в огарке 0,11*97,4/65,34=0,16 серы в сульфиде цинка 0,16*0,11=0,05 Свинца содержится в оксиде свинца огарка 0,98кг, оксида свинца 0,98*223,2/207,2=1,06 кислорода в оксиде свинца 1,06*16/223,2=0,08 Оксида меди находится в огарке 0,7*143/127=0,79 кислорода в оксиде меди 0,79-0,7=0,09 Железа находится в оксиде железа (3) огарка 4,48-4,35=0,13 оксида железа (3) в огарке 0,13*159,6/111,6=0,19 кислорода в оксиде железа 0,19-0,13=0,06 Оксида кадмия в огарке 0,28*128,4/112,4=0,32 кислорода в оксиде кадмия 0,32-0,28=0,04 Таблица 4,4-Количество и состав огарка
Таблица 4,5-Полный материальный баланс процесса обжига цинкового концентрата
Примечание: неувязка баланса +0,0кг., или 0,00% Расчет теплового баланса процесса обжига цинкового концентрата Расчет ведется на 106 кг. влажного концентрата Расчет прихода тепла. Определяем физическое тепло концентрата Q1=c1* m1* t1 где c1 -теплоемкость концентрата=0,75 кДж/кг .град.?2? m1 -масса концентрата=106 кг. t1 -температура концентрата=15?С Q1=0,75*106*15=1192,5 кДж. Определяем физическое тепло воздуха Q2=c2*v2*t2 где c2 -теплоемкость воздуха=1,3 кДж/нм .град.?2? v2 -объем воздуха =135,03 нм3 t2 -температура воздуха=25?С Q2 =1,3*135,03*25=4388,5 кДж Рассчитываем тепло экзотермических реакций ZnS+1.5O2=ZnO+SO2+442589,7 кДж 75,34*442589,7/97,4=342348,1 кДж ZnS+2O2=ZnSO4+775150 кДж 2,1*775150/97,4=16712,7 кДж PbS+1.5O2=PbO+SO2+421053,1 кДж 1,62*421053,1/239,2=2851,6 кДж 2CuFeS2+6O2=Cu2O+Fe2O3+4SO2+2015809 кДж 1,44*2015809/366,4=7922,4 кДж 2FeS2+5.5O2=Fe2O3+4SO2+1656308 кДж 8,52*1656308/239,6=58897,1 кДж 2FeS+3.5O2=Fe2O3+2SO2+725370 кДж 2,0*725370 /175,6=8261,6 кДж 2CuS+2.5O2=Cu2O+2SO2+384642 кДж 0,75*384642/191,2=1508,8 кДж CdS+1.5O2=CdO+SO2+413972 кДж 0,51*413972/144,4=1462,1 кДж Приход тепла от экзотермических реакций составит, кДж: Q3=342348,1+16712,7+2851,6+7922,4+58897,1+8261,6+1508,8+1462,1=439964,4 кДж Расчет расхода тепла Определяем тепло, уносимое огарком и пылью: Q1=c1*(m1*t1+m2*t2) где c1 -теплоемкость огарка и пыли=0,9799 кДж/кг. град ?2? m1,2 -масса огарка и пыли, кг. t1,2 -температура огарка и пыли, С. Q1=0,9799*(59,7*970+25,6*940)=57691,2 кДж Тепло, уносимое газом (без паров воды) Q2=(Cso2*Vso2+Co2*Vo2+CN2*VN2)*tгаз где Cso2=2,23 кДж/нм град. Vso2=22,1 нм Co2=1,47 кДж/нм град. Vo2=3,4 нм CN2=1,39 кДж/нм град. VN2=99,3 нм tгаз=940?С Q2=940*(2,23*22,1+1,47*3,4+1,39*99,3)=180755,7 кДж Тепло на нагрев воды с 15 до 100?C Q3=св*тв*(t1-t2) Q3=4,19*6*(100-15)=2137 кДж Тепло, необходимое на испарение воды: Q4=?*mв ?-скрытая теплота парообразования=2258,4 кДж Q4=2258,4*6=13550,4 кДж Теплота, на нагрев пара до температуры газа: Q5=Cn*Vn*(t2-100) Cn=1,72 кДж/нм*гр. Q5=1,72*67,2*(940-100)=97090,6 кДж Таблица 4,6 -тепловой баланс обжига цинкового концентрата
Расчет материальных потоков на заданную производительность 220 тыс. тонн/ 350 раб. дней = 630 т/сут. Годовая произв. Суточная произв. Таблица 4,7 -материальные потоки
7. Выбор и расчет количества оборудования Перед обжигом материал будет усредняться. При обжиге цинковый концентрат из бункера (1) поступает на ленточный питатель (2), который осуществляет непрерывную, дозированную подачу концентрата в печь кипящего слоя (3). Подача концентрата будет осуществляться через загрузочные окна в стенках печи и по всей поверхности кипящего слоя, непрерывно. Выходящий из печи огарок охлаждается и транспортируется конвейером (13) на классификацию и выщелачивание. Вместо использования котла-утилизатора в схеме будем использовать термосифон. Запыленные газы будут охлаждаться в термосифоне (4) и очищаться от пыли в двух последовательно соединенных циклонах (5) и электрофильтре (7). Для организации движения газов перед электрофильтром установим эксгаустер (6). После очистки газы направляются в сернокислотный цех. Пыль, осевшая в термосифоне, винтовым конвейером (11) транспортируется на конвейер (13), где смешивается с огарком. Пыль из циклонов направляется в промежуточный бункер (12) с помощью винтового (9) и скребкового (10) конвейеров, а из бункера на выщелачивание. Пыль из электрофильтра поступает на винтовой конвейер (8) и далее - на выщелачивание. Производительность отделения обжига 220000 тонн огарка в год. Удельная производительность печи 9 тонн в сутки с м2. Найдем суточную производительность отделения обжига: Псут.=220000/365=602,74 т/сут. Найдем суммарную площадь печей: S?=Псут/Пуд=602,74/9=66,97м2 Принимаем площадь печи равной Sпечь=30 м2, тогда потребуется печей: N= S?/Sпечь+ (0,5-1 шт.)=66,97/30+(0,5-1 шт.)=2,2+0,7=3 шт. Итого для отделения обжига с производительностью 220000 тонн огарка в год потребуется три печи, три термосифона, три циклона первой ступени, три циклона второй ступени, три электрофильтра и др. Список литературы. В.Я.Зайцев, Е.В.Маргулис «Металлургия свинца и цинка». Учебное пособие для вузов-М.: Металлургия, 1986, 263с. Ю.Н.Матвеев, В.С.Стрижко «Технология металлургического производства». Учебник для вузов.- М.: Металлургия, 1986, 368с. Н.Н.Севрюков, Б.А.Кузьмин, Е.В.Челищев «Общая металлургия» -М.: Металлургия, 1976, 568с. С.С.Набойченко, А.П.Агеев, А.П.Дорошкевич и др. «Процессы и аппараты цветной металлургии». Учебник для вузов.- Екатеринбург: УГТУ, 1997, 648с. А.П.Снурников «Гидрометаллургия Zn-ка» 1982г., 190с. Н.П.Диев, И.П.Гофман «Металлургия свинца и цинка». Учебник для вузов.- Металлургия, 1961г., 390с. Н. Добрев Комбинат цветных металлов: этапы развития «Цветные металлы». 2001г. № 12. В.В. Гейхман, П.А.Козлов, О.И.Решетов и др. Обжиг цинковых концентратов с рассредоточенной подачей кислорода. «Цветные металлы». 2000г. № 5. В.В.Гейхман, П.А.Козлов, В.А.Лукьянчиков Совершенствование очистки газов от обжига цинковых концентратов. «Цветные металлы». 2000г. № 5. А.А.Колмаков, Л.Г.Садилова, О.В.Спектор «Расчеты технологических процессов в металлургии свинца и цинка»: учебное пособие/ КГАЦМиЗ.- Красноярск 1998, 120с. В.С.Кокорин «Аппаратурно-технологические схемы при проектировании переделов производства тяжелых цветных металлов»: методические указания к курсовому и дипломному проектированию/ КГАЦМиЗ.- Красноярск 1983, 47с. Array |
ИНТЕРЕСНОЕ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|