Главная Коллекция "Otherreferats" Производство и технологии Физико-химическая оценка процесса плавки на штейн медно-цинковой руды

Физико-химическая оценка процесса плавки на штейн медно-цинковой руды

Рациональный состав руды. Расчет степени десульфуризации. Выбор аппарата, расчет дутья и отходящих газов, флюсов, газовой фазы, тепла и размеров печи. Тепловой баланс и приход тепла. Извлечение меди в штейн. Вязкость шлака до и после добавления флюсов.

Рубрика Производство и технологии
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 11.01.2013
Размер файла 1,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова

(технический университет)

КУРСОВАЯ РАБОТА

По дисциплине: «Теория пирометаллургических процессов»

(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема: Провести физико-химическую оценку процесса плавки на штейн медно-цинковой руды

Автор: студент гр. МЦ-08 ____________ /Чернов Д.В./

ПРОВЕРИЛ:

Руководитель проекта: профессор ____________ /Теляков Н. М./

Санкт-Петербург

2010

Оглавление

Рациональный состав руды

Расчет степени десульфуризации 0%

Штейн

Шлак

Расчет степени десульфуризации 50%

Штейн

Шлак

Вывод

Расчет степени десульфуризации 80%

Штейн

Шлак

Расчет газовой фазы

Выбор аппарата

Расчет дутья и отходящих газов

Расчет флюсов

Тепловой баланс

Приход тепла

Расход тепла

Расчет размеров печи

Список используемой литературы

Рациональный состав руды

Исходные данные:

элемент

Cu

Fe

S

Zn

SiO2

CaO

MgO

Al2O3

BaO

масса на 100кг

4,45

25,2

24,1

6,5

27,2

1,8

1,6

2,0

1,3

Все расчеты будут вестись на 100кг руды.

Халькопирит:

Количество серы в халькопирите:

Количество железа в халькопирите:

Весь цинк содержится в сфалерите:

Количество серы в сфалерите:

Кроме того железо и сера содержатся в исходной руде еще и в виде пирита:

Количество серы в пирите:

Количество пирита в руде:

Оставшееся железо содержится в руде в виде :

Количество кислорода в :

Сводная таблица рационального состава руды:

элемент

минералы

Пустая порода

?

CuFeS2

ZnS

FeS2

Fe2O3

Cu

4,45

-

-

-

-

4,45

Fe

3,9

-

14,33

6,97

-

25,2

S

4,48

3,18

16,44

-

-

24,1

Zn

-

6,5

-

-

-

6.5

SiO2

-

-

-

-

27,2

27,2

CaO

-

-

-

-

1,8

1,8

MgO

-

-

-

-

1,6

1,6

Al2O3

-

-

-

-

2

2

O

-

-

-

3

-

3

?

12,83

9,68

30,77

9,97

32,6

100

Расчет степени десульфуризации 0%

Из 25кг в штейн перейдут все 25кг серы, газовая фаза не будет содержать серы.

Примем: содержание меди в отвальном шлаке 0,05%; угар и безвозвратные потери меди 0,5%.

Штейн

Извлечение меди в штейн:

Масса меди перешедшей в штейн:

Масса меди перешедшей в шлак:

Cu2S:

FeS:

ZnS:

Предположительный состав штейна:

Cu

Fe

Zn

S

?

Cu2S

4,42

-

-

1,11

5,53

FeS

-

25,2

-

14,45

39,65

ZnS

-

-

6,5

3,18

9,68

прочее

-

-

-

5,36

5,36

?

4,42

25,2

6,5

24,1

60,22

Содержание меди в штейне:

Шлак

CaSiO3:

MgSiO3:

Предположительный состав шлака:

CaO

MgO

SiO2

Al2O3

?

CaSiO3

1,8

-

1,93

-

3,73

MgSiO3

-

2,5

3,73

-

6,23

SiO2

-

-

16,84

-

16,84

Al2O3

-

-

-

2,5

2,5

?

1,8

2,5

22,5

2,5

29,3

Плавкость шлака:

1. CaO-SiO2-MgO = 7:84:9

2. CaO-SiO2-Al2O3 = 3:90:7

3. MgO-SiO2-Al2O3 = 9:82:9

Таким образом всего шлака будет порядка

Расчет степени десульфуризации 50%

Из 25кг в штейн перейдет 12,5кг серы, остальное уйдет с газами.

Примем: содержание меди в отвальном шлаке 0,1%; угар и безвозвратные потери меди 0,5%.

Штейн

Извлечение меди в штейн:

Масса меди перешедшей в штейн:

Масса меди перешедшей в шлак:

Cu2S:

FeS:

Предположительный состав штейна:

Cu

Fe

S

?

Cu2S

5,22

-

1,31

6,53

FeS

-

21,26

12,19

33,45

?

5,22

21,26

13,5

39,98

Содержание меди в штейне:

Шлак

Fe2SiO4:

Zn2SiO4:

CaSiO3:

MgSiO3:

Предположительный состав шлака:

FeO

ZnO

CaO

MgO

SiO2

Al2O3

?

Fe2SiO4

6,72

-

-

-

2,81

-

9,53

Zn2SiO4

-

4,73

-

-

1,74

-

6,47

CaSiO3

-

-

1,8

-

1,93

-

3,73

MgSiO3

-

-

-

2,5

3,73

-

6,23

SiO2

-

-

-

-

12,29

-

12,29

Al2O3

-

-

-

-

-

2,5

2,5

?

6,72

4,73

1,8

2,5

22,5

2,5

40,75

Плавкость шлака:

1. FeO-SiO2-Al2O3 =21:71:8

2. FeO-SiO2-CaO = 22:72:6

3. FeO-SiO2-MgO = 21:71:8

Таким образом всего шлака будет порядка

Вывод

Из рассмотренных случаев со степенью десульфуризации равной 0% и 50% можно сделать ряд выводов:

- Чем больше степень десульфуризации, тем ниже извлечение меди из руды, но становится больше ее процентное содержание в штейне.

- При увеличении степени десульфуризации становится больше содержание железа в шлаке, что в свою очередь снижает температуру плавление шлака.

- С увеличением степени десульфуризации уменьшается масса штейна и увеличивается масса шлака.

Из приведенных фактов следует, что целесообразно проводить плавку на штейн со степенью десульфуризации 70-90%.

В нашем случае плавку будем проводить при степени десульфуризации 80%, это позволит получить штейн с повышенным содержанием меди и шлак с невысокой температурой плавления.

Большие потери меди при такой степени десульфуризации будет компенсировать меньший объем штейна, которым будет легче оперировать.

Расчет степени десульфуризации 80%

Из 25кг в газовую фазу перейдет серы, соответственно в штейн перейдет серы.

Примем: содержание меди в отвальном шлаке 0,15%; угар и безвозвратные потери меди 0,5%

Штейн

Извлечение меди в штейн:

Масса меди перешедшей в штейн:

Масса меди перешедшей в шлак:

Cu2S:

FeS:

Предположительный состав штейна:

Cu

Fe

S

?

Cu2S

5,15

-

1,29

6,44

FeS

-

7,17

4,11

11,28

?

5,15

7,17

5,4

17,72

Содержание меди в штейне:

Шлак

Fe2SiO4:

Zn2SiO4:

CaSiO3:

MgSiO3:

Предположительный состав шлака:

FeO

ZnO

CaO

MgO

SiO2

Al2O3

?

Fe2SiO4

28,09

-

-

-

11,75

-

31,61

Zn2SiO4

-

4,73

-

-

1,74

-

8,52

CaSiO3

-

-

1,8

-

1,93

-

2,07

MgSiO3

-

-

-

2,5

3,73

-

3,74

SiO2

-

-

-

-

3,35

-

17,07

Al2O3

-

-

-

-

-

2,5

2,5

?

28,09

4,73

1,8

2,5

22,5

2,5

65,51

Плавкость шлака:

1. FeO-SiO2-Al2O3 =53:42:5

2. FeO-SiO2-CaO = 54:41:5

3. FeO-SiO2-MgO = 53:42:5

Таким образом всего шлака будет порядка

Определим вязкость шлака:

Для FeO-SiO2-CaO = 54:41:5% вязкость составляет около 3 пуаз.

Расчет газовой фазы

Фаза будет представлена газами, выделяющимися при реакциях:

I. 4CuFeS2>2Cu2S+4FeS+S2^

II. 2FeS2>2FeS+S2^

III. Fe2O3+SiO2>Fe2SiO4+1/2O2^

IV. 2FeS+3O2+SiO2>Fe2SiO4+2SO2^

V. 2ZnS+3O2+SiO2>Zn2SiO4+2SO2^

В итоге:

O2, кг

SO2, кг

S2, кг

I

-

-

1,36

II

-

-

10,25

III

0,65

-

-

IV

6,17

8,22

-

V

2,78

3,71

-

?

9,6

11,93

11,61

Выбор аппарата

Выбираем ПВП из-за ее высокой реакционной способности и удельной производительности.

Для начала использования ПВП необходимо добавить флюсы для уменьшения шлака и рассчитать дутье, направляемое на процесс, а так же отходящие газы.

Расчет дутья и отходящих газов

В нашем процессе будем использовать технический кислород состоящий из 95% О2 и 5% N2; возьмем степень утилизации 0,95.

По расчетам в систему нужно подать 18,87кг или 13,21нм3 О2, следовательно с дутьем необходимо подать кислорода или . Тогда дутья необходимо подать , значит количество непрореагировавшего О2 будет , объем поступившего с дутьем N2 или .

В реакционной шахте печи S2 окисляется до SO2, посчитаем количество прореагировавшего О2 и получившегося SO2:

Состав отходящих газов будет следующий:

масса

объем

кг

%

н•м3

%

SO2

35,15

94,8

12,3

89,6

N2

0,91

2,4

0,73

5,3

O2

1,0

2,8

0,7

5,1

?

37,06

100

13,73

100

Высокое содержание SO2 (88,9% об) в отходящих газах позволит изготавливать серную кислоту.

Расчет флюсов

Исходя из тройной диаграммы, шлак должен соответствовать пропорции FeO:SiO2:CaO = 60:35:5%, что позволит добиться температуры его плавления .

Изначально имеются следующие заводские шлаки:

Железная руда:

Известняк:

Кварцевый песок:

Состав шлака без добавления флюсов:

Примем 22,5кг SiO2 за 35% необходимого шлака, тогда:

Масса получаемого с учетом добавления флюса шлака , тогда в новой системе 60% FeO будет соответствовать , а 5% СаО . Тогда для перехода к новой системе необходимо добавить FeO и СаО.

Для этого необходимо добавить железной руды, с которой в шлак перейдет: 27,87кг FeO, 0,96кг SiO2 и 0,64кг СаО.

Тогда потребуется добавить известняка , с которым в шлак перейдет: 0,07кг FeO, 0,08кг SiO2 и 0,77кг СаО.

В результате получим следующий флюс:

Получился флюс близкий по составу к требуемому.

Уточним этот состав путем добавления еще некоторого количества флюсов:

Примем 23,54кг SiO2 за 35% необходимого шлака, тогда:

Масса получаемого с учетом добавления флюса шлака , тогда в новой системе 60% FeO будет соответствовать , а 5% СаО . Тогда для перехода к новой системе необходимо добавить FeO и СаО.

Для этого необходимо добавить железной руды, с которой в шлак перейдет: 1,7кг FeO, 0,06кг SiO2 и 0,04кг СаО.

Тогда потребуется добавить известняка , с которым в шлак перейдет: 0,01кг FeO, 0,01кг SiO2 и 0,11кг СаО.

В результате получим следующий флюс:

Итого необходимо добавить:

Определим вязкость шлака после добавления флюсов:

медь штейн флюс шлак

Для FeO:SiO2:CaO = 60:35:5% вязкость будет составлять порядка 1пуаз.

Тепловой баланс

Приход тепла

Тепло в систему приходит в результате следующих реакций:

I. 2FeS+3O2+SiO2>Fe2SiO4+2SO2^

II. 2ZnS+3O2+SiO2>Zn2SiO4+2SO2^

III. CaO+SiO2>CaSiO3

IV. MgO+SiO2>MgSiO3

V. S+O2>SO2^

I.

2FeS+

3O2+

SiO2=

Fe2SiO4+

2SO2^

?H, кДж

-200,84

0

-903,49

-1478,65

-593,8

II.

2ZnS+

3O2+

SiO2=

Zn2SiO4+

2SO2^

?H, кДж

-410,36

0

-903,49

-1643,95

-593,8

III.

CaO+

SiO2=

CaSiO3

?H, кДж

-635,09

-903,49

-1582,6

IV.

MgO+

SiO2=

MgSiO3

?H, кДж

-601,49

-903,49

-1531,45

V.

S2+

2O2=

2SO2^

?H, кДж

0

0

-593,8

Физическое тепло шихты при 20°С:

Общий приход тепла:

Расход тепла

Система теряет тепло в результате следующих реакций:

I. 2FeS2>2FeS+S2^

II. 4CuFeS2>2Cu2S+4FeS+S2^

III. Fe2O3+SiO2>Fe2SiO4+1/2O2^

I.

2FeS2=

2FeS+

S2^

?H, кДж

-354,8

-200,84

0

III.

Fe2O3+

SiO2=

Fe2SiO4+

1/2O2^

?H, кДж

-822,16

-903,49

-1478,65

0

Потери с отходящими газами:

При Т=1300°С

Потери со шлаком:

При Т=1300°С

Потери со штейном:

При Т=1300°С

Общий расход тепла:

Таким образом:

Расчет размеров печи

Средняя производительность одного квадратного метра пода ПВП составляет .

Зададимся производительностью 100тыс. тонн в год, которую на необходимо достигнуть. Тогда в сутки удельная производительность нашей печи должна достигать . Отсюда можно узнать площадь поверхности пода печи . Таким образом мы можем выбрать печь с параметрами длинаЧширина - , эти размерами являются вполне реальными.

Список используемой литературы

1. Краткий справочник физико-химических величин. /А.А.Равдель/ С-Пб. «Иван Федоров» 2003г.

2. Теория пирометаллургических процессов. /А.В.Ванюков, В.Я.Зайцев/ Москва «Металлургия» 1993г.

3. Расчеты по металлургии тяжелых цветных металлов. /Ф.М. Лоскутов, А.А. Цейдлер/ М. «Металлургиздат» 1963г.

4. Металлургия меди, кобальта и никеля /И.Ф. Худяков, А.И. Тихонов/ Москва «Металлургия» 1977г.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Плавка во взвешенном состоянии

    Плавка во взвешенном состоянии в атмосфере подогретого дутья и технологического кислорода. Рациональный состав Cu-концентрата. Расчет концентрата с учетом уноса пыли. Расчет рационального состава штейна. Состав и количество шлака при плавке без флюсов.

    контрольная работа [26,7 K], добавлен 11.03.2011

  • Печи для автогенной плавки меди

    Виды печей для автогенной плавки. Принцип работы печей для плавки на штейн. Тепловой и температурный режимы работы печей для плавки на штейн. Принцип работы печей для плавки на черновую медь. Деление металлургических печей по технологическому назначению.

    курсовая работа [93,9 K], добавлен 04.12.2008

  • Отражательная печь для плавки медных концентратов на штейн

    Плавильные пламенные печи. Отражательные печи для плавки медных концентратов на штейн. Тепловой и температурный режимы работы. Экспериментальное определение скорости тепловой обработки материала. Основные характеристики конструкции плавильных печей.

    курсовая работа [876,6 K], добавлен 29.10.2008

  • Обогатительная фабрика производительностью 1,5 млн. т/год для переработки медно-цинковой руды Гайского месторождения

    Проект фабрики по переработке сульфидных медно-цинковых вкрапленных руд Гайского месторождения производительностью 1,5 млн. тонн в год флотационным методом. Технология переработки вкрапленной медно-цинковой руды. Схема обезвоживания пиритного концентрата.

    дипломная работа [462,3 K], добавлен 29.06.2012

  • Расчет шихты, материального и теплового балансов доменной плавки

    Технология получения чугуна из железных руд путем их переработки в доменных печах. Расчет состава и количества колошникового газа и количества дутья. Материальный баланс доменной плавки, приход и расход тепла горения углерода кокса и природного газа.

    курсовая работа [303,9 K], добавлен 30.12.2014

  • Химический состав шихтовых материалов доменной плавки

    Расчет шихты доменной печи. Средневзвешенный состав рудной смеси. Выбор состава чугуна и шлака. Оценка физических и физико-химических свойств шлака. Заплечики и распар, шахта и колошник. Профиль и горн доменной печи, показатели, характеризующие ее работу.

    курсовая работа [465,5 K], добавлен 30.04.2011

  • Процесс электроплавки сульфидных медно-никелевых материалов на штейн

    Краткая теория процесса электроплавки, расчет материального и теплового баланса. Современное состояние автоматизации технологических процессов рудно-термической электроплавки. Характеристика электропечного передела как источника загрязнения атмосферы.

    дипломная работа [3,1 M], добавлен 10.12.2011

  • Черная металлургия

    Характеристика металлургической ценности руды. Обоснование технологической схемы подготовки руды к доменной плавке. Расчет массы и состава шлака, образующегося в доменной печи при выплавке чугуна. Определение состава и количества конвертерного шлака.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 06.12.2010

  • Расчет установки утилизации теплоты отходящих газов технологической печи

    Описание технологической схемы установки утилизации теплоты отходящих газов технологической печи. Расчет процесса горения, состав топлива и средние удельные теплоемкости газов. Расчет теплового баланса печи и ее КПД. Оборудование котла-утилизатора.

    курсовая работа [160,1 K], добавлен 07.10.2010

  • Взвешенная плавка рудных медных концентратов на штейн

    Физико-химическое содержание процессов, протекающих в шахте печи. Оптимизация процессов ПВП в отстойной зоне. Методы первичной обработки технологических газов в аптейке. Устройство печи для плавки во взвешенном состоянии на подогретом воздушном дутье.

    курсовая работа [341,7 K], добавлен 12.07.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены