3. Расчет количества и состава штейна

Плавку свинцового концентрата ведут без получения штейна в тех случаях, когда массовая доля Cu в концентрате менее 1 %, если выше, то при плавке таких концентратов получают штейн. Выход штейна колеблется в пределах 6 – 10 % от массы проплавляемого концентрата. Поэтому, чем больше меди в концентрате, тем более богатый по меди штейн получают (но не его количество). Обычно медные штейны содержат меди от 20 до 40 %.

Для расчёта принимаем ряд практических данных:

1) извлечение меди в штейн – 80 %;

2) содержание меди в штейне – 30 %;

3) извлечение свинца в штейн – 3,2 %;

4) извлечение цинка в штейн – 3,4 %;

5) содержание серы – 20 %;

6) количество прочих – 5 %.

Штейны представляют собой сплав сульфидов различных металлов. Основой свинцового медного штейна является сплав Cu₂S – FeS₂ – PbS ∙ ZnS, в котором имеются в небольшом количестве растворенные сульфиды других металлов (Ag₂S, Sb₂S₃), металлы (Au, Pb, Ag), кислород и т.д.

Определяем количество Cu в штейне: 3,1 ∙ 0,8 = 2,48 кг, тогда количество штейна:

2,48 кг – 30 %

x кг – 100 %;

x = 8,27 кг,

В нем: Pb: 49,5 ∙ 0,032 = 1,58 кг,

Zn: 12,5 ∙ 0,034 = 0,48 кг,

S: 8,27 ∙ 0,2 = 1,65 кг,

Прочие: 8,27 ∙ 0,05 = 0,41 кг.

Количество Fe определяется по разности: 8,27 – (2,48 + 1,58 + 0,48 + 1,65 + 0,41) = 1,67 кг.

Полученные данные сводим в таблицу:

Таблица 4

Состав штейна

	Cu	Pb	Zn	Fe	S	Прочие	Всего
кг	2,48	1,58	0,48	1,67	1,65	0,41	8,27
%	29,99	19,11	5,8	20,19	19,95	4,96	100

Для образования штейна необходимо в агломерате оставить определенное количество серы. Причем количество серы в агломерате должно быть больше, чем требуется для штейна на величину Д (десульфуризация плавки), так как она в процессе плавки переходит в другие продукты (шлак, черновой свинец, шпейзу, пыль). Д плавки в пределах 20 – 40 % (и выше) зависит от многих факторов, поэтому для расчёта принимаем 30 % с учетом, что в это количество серы входит и сера, которая необходима для других продуктов плавки. тогда:

x = 1,65+ 0,3 ∙ x;

x = 2,357 кг S.

4.Определяем состав самоплавкого шлака

Шлаки свинцовой плавки относятся к наиболее сложным продуктам в пирометаллургических процессах, представляющие собой сплав различных металлов и металлоидов, образующих между собой те или иные химические соединения, а также твердые и жидкие растворы и эвтектические смеси. Практика выработала составы, удовлетворяющие требованиям технологии, так называемые типовые шлаки.

Как правило, главнейшими шлакообразующими компонентами являются CaO, SiO₂ и FeO, сумма которых достигает 90 %. Поскольку свинцовые концентраты часто содержат цинк в значительном количестве, который в процессе плавки переходит в шлак в виде ZnO, то в этом случае шлаки получаются более сложного состава и 90 % составляет уже сумма четырех оксидов: SiO₂, CaO, FeO и ZnO. Если содержание ZnO в шлаках увеличивается, необходимо пропорционально понизить содержание CaO и SiO₂ и повысить содержание FeO.

Установлено, что состав шлаков, хорошо удовлетворяющих условиям технологического процесса, отвечает правилу Нортона: ΣSiO₂ + ZnO = 38 – 40 %, ΣcaO + ZnO = 28 – 30 %. Чтобы выбрать тип шлака и определить расход флюсов для его образования, необходимо прежде всего определить состав самоплавкого шлака, т.е. того шлака, который получится при плавке без флюсов и выяснить, возможно ли, не нарушая технологического режима, получить данный шлак; если нет, то определить состав и количество флюсов, которые необходимо добавить. Расчёт самоплавкого шлака ведется из следующих условий:

1) считают, что все породообразующие концентрата (SiO₂, CaO и др.) полностью переходят в шлак;

2) железо переходит в шлак за вычетом железа, переходящего в штейн;

3) цинк переходит в шлак на 90 %.

а) Определяем количество железа, переходящего в шлак: 7,5 – 1,67 = 5,83 кг.