Задание

Произведите расчет обжига медной сульфидной шихты в печи кипящего слоя при условии неполного удаления серы по следующей схеме:

1) Расчет минерального (рационального) состава концентрата

2) Расчет материального баланса обжига

3) Расчет необходимой массы флюсов для получения выбранного состава шлака при последующей плавке огарка.

4) Расчет необходимого числа обжиговых печей

5) Расчет теплового баланса печи

6) Расчет необходимой площади поверхности теплообменников

Исходные данные

Таблица 1

Состав концентрата и флюсов (по сухому), %

Материалы	Cu	Fe	S	SiO2	CaO	Al2O3	П.п.п.	Проч.	Сумма
Концентрат	20,1	32,9	40,0	2,5	0,7	1,8	-	2,0	100,0
Кварц	-	7,0	-	73,0	1,0	5,0	-	14,0	100,0
Известняк	-	1,2	-	9,6	47,0	1,0	37,0	4,2	100,0

Минералы: CuFeS₂ - халькопирит;

CuS - ковеллин;

Cu₂S - халькозин

FeS₂ - пирит;

Fe₃O₄ - магнетит.

Медь в различных минералах относится друг к другу, как:

Cu(CuFeS₂) : Cu(CuS) : Cu(Cu₂S) = a : b : c = 3 : 2 : 1.

Плавку огарка вести на штейн с содержанием Cu_шт = 30,0 %.

Общее извлечение меди в штейн  = 0,98, доли ед.

Десульфуризация при плавке огарка Ds_пл = 0,1, доли ед.

Плотность частиц обжигаемой шихты _тв = 4800 кг/м³.

Эквивалентный диаметр частиц d = 0,510^-3 м.

Температура при обжиге t = 850 ^оС.

Площадь пода печи S_п = 40,0 м².

Годовая производительность цеха по концентрату 800 тыс. т / год.

Влажность концентрата 7,0 %.

Кварц, известняк и воздух, подаваемый в печь, приняты условно сухими.

На рис. 1 приведена принципиальная технологическая схема применительно к расчету.

Концентрат

Ф люсы

Шихтовка

Ш ихта

Дутье

Окислительный обжиг

Огарок Запыленные

газы

Плавка Пылеулавливание

Шлак Штейн Газы Газы Пыль

В производство

H₂SO₄

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема

I. Минеральный (рациональный) состав концентрата

(кг на 100 кг сухой массы)

Блок-схема алгоритма расчета приведена на рис. 2.

1. Медь в халькопирите

= 0,520,1 = 10,05.

2. Масса халькопирита

10,05 = 29,025.

3. Железо в халькопирите

29,025 = 8,832.

Рис. 2. Блок-схема алгоритма расчета рационального состава концентрата

4. Сера в халькопирите

Примечания: 183,525 – молекулярная масса CuFeS₂;

63,546 - атомная масса меди;

5. Медь в ковеллине

6. Масса ковеллина

7. Сера в ковеллине

8. Медь в халькозине

9. Масса халькозина

10. Сера в халькозине (по разности)

11. Сера в пирите

12. Масса пирита

13. Железо в пирите

14. Железо в магнетите (по разности)

15. Масса магнетита

16. Кислород в магнетите

17. Прочие за вычетом кислорода в магнетите

Проч. = Проч_к-т – O(Fe₃O₄) = 2,000 – 0.667 = 1,333.

Минеральный состав концентрата приводится в табл. 2.

Таблица 2

Минеральный (рациональный) состав концентрата

Мине- ралы	Cu	Fe	S	O	SiO2	CaО	Al2O3	Проч.	Сумма
CuFeS2	10,050	8,832	10,143	-	-	-	-	-	29,025
CuS	6,700	-	3,381	-	-				10,081
Cu2S	3,350	-	0,845	-	-	-	-	-	4,195
FeS2	-	22,320	25,631	-	-	-	-	-	47,951
Fe3O4	-	1,748	-	0,667	-	-	-	-	2,415
SiO2	-	-	-	-	2,50	-	-	-	2,500
CaO	-	-	-	-	-	0,70	-	-	0,700
Al2O3	-	-	-	-	-	-	1,80	-	1,800
Проч.	-	-	-	-	-	-	-	1,333	1,333
Сумма	20,100	32,900	40,000	0,667	2,50	0,70	1,80	1,333	100,000