3.2. Обжиг медных концентратов в кипящем слое

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

4CuFeS2 => Cu2S + 2 FeS + S образуется

Выделится четвертая часть серы в парообразном состоянии 19,2%

6,72/4=1,68кг S на (100 кг) сухого концентрата и образуется полусернистая медь

159,2*19,2/366,8=8,3кг

В которых содержится 8,3/159,2*127,2=6,6кг Cu

8,3/159,2*32=1,6кг S

Образуется сернистого железа

175,6*19,2/366,8=9,1 кг Fe

В которых содержится

91/87,8*55,8=5,7кг Fe (S)

Проверка 1,68+8,3+9,1=19,12

Пиррита в концентрате

2FeS2-2FeS+S2

Половина серы выделится в парообразном состоянии

7,12/2=3,56 (S)

Определяем количество FeS

Проверка 9,74 +3,56 =13,3кг FeS2

Ковелина в концентрате

4CuS-2Cu2S+S2

Выделится половина серы в парообразном состоянии

3,34/2=1,67 кг (S)

Определим количество Cu2S

13,34+1,0=14,34 Cu2S

Проверка 1,67+14,34=16,1 кг Cu2S

Определяем количество Cu2S

13,34+0,8=14,14кг

Всего после разложения минералов и до начала их окисления фактически оба этих процесса протекают одновременно.

FeS…..9,74+9,1=18,84

S2(пар)…..1,68+3,56+1,67=6,91

Cu 2S…..8.3+14.4=22.7

Десульфуризация при нагревании сульфидных минералов составит

6,91/20,59*100=33,5%

При заданной обшей десульфуризации нет (70%) окислением сернистого железа удоляется всего 25% S из 20,59*0,7=14,4 кг

Удаляемой серы 14,4-6,91=7,5

3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2

Окисляется сернистого железа

7,5/96*263,4=39,5

Расходуется кислорода

7,5/96*100=12,5кг

Образуется в результате реакции

Fe3O4….7.5/96*231.4=18.07

So2…..7.5/96*192=15

Проверка

20,5+12,5=18,07+15

Остается без изменения и переходят в огарок сернистого железа.

Для чего следует в вести в печь кислорода.

6,91/32*32=6,91кг

Всего потребуется ввести в печь кислорода

12,5+6,91=19,41кг

С этим кислородом будет введено азота

19,41/23*77=64,9кг

Теоретический баланс обжига концентрата

Элементы	Концентрат	Воздух	Огарок	Газов
Cu	19,2	-	19,2	-
Fe	32	-	32	-
S	39,3	-	10,6	28,7
SiO2	5	-	-	-
Al2O3	2	-	2	-
Ni	1,5	-	1,5	-
MgO	1	-	1
прочие	-	-	3,7	15,71
O2	-	19,41	-	-
N2	-	64,9	-	64,9
Итог	100	84,31	68,3	92,21

По условию O2 расходуется между огарком и газами в соотношении

37,28-100%

В огарок 7,22-Х%-19,41

19,41-100%

Х2 кг О2 в огарок 19,42

19,42-3,7=15,71 в газах

элементы	Сu2S	FeS	Fe3O4	Ni	Пустая порода	Всего
Cu	20					20
Fe		14,7	17,3			32
S	2	6,65		0,25		8,9
SiO2					5	5
Al2O3					2	2
Ni					1,5	1,5
MgO					1	1
O2			3,7			3,7
прочие
всего	25,7	28,64	21	0,36	9,5	74,1

Из 7кг известняка

CaO в огарок 7*0,56=3,92

Сщ2 в газы 7*0,44=3,08

Вес сухой шихты

125/0,95=131,6кг

С шихтой вводится воды

131,6-125=6,6кг

Подсос воздуха в отходяшие газы

162,08*0,2=32,42

Содержание кислорода в воздухе

32,42*0,23=7,46кг и азота24,96

Общее количество воздуха вводимого в систему включая газоходы и пыле улавливающую аппаратуру

162,08+32,42=194,5кг

Этот воздух вводит с собой влаги 194,54/1,29*0,005=0,7 H2O

Полный материальный баланс обжига концентрата в кипящем слое

Элементы	Концентрата	воздуха	флюсов	итог	огарка	газов
Cu	20	-	-	20	20	-
Fe	32	-	--	32	32	-
S	39,3	-	-	39,3	10,6	28,7
SiO2	5	-	18,0	23,00	23,0	-
CaO	1,5	-	-	1,5	1,5	-
MgO	1	-	-	1	1	-
Al2O3	2	-	-	2	2	-
прочие	-	-	-	-	-	-
O2	-	9,41	-	19,41	3,7	15,71
N2	-	149,6	-	149,76	-	149,76
CO2	-	-	3,08	3,08	-	3,08
H2O	6,6	0,70	-	7,30	-	7,30
Итог	105,4	169,87	21,08	298,35	94,2	204,55

Объемный состав газов при обжиге медного концентрата в кипящем слое

Компоненты	Вес	Обьем при 760 мм /Рт.ст.	%
SO2	78,6	78,2/64*22,4=27,37	17,1
O2	3,76	3,76/32*22,4=2,6	1,6
N2	149,7	149,7/28*22,4=119,81	76,4
H2O	7,30	7,3/18*22,4=9,08	5,8
CO2	3,08	3,08/44*22,4=1,59	1,0

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