Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический

университет»

Машиностроительный институт

Кафедра автоматизации и технологии литейных процессов

ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«МЕТАЛЛУРГИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ»

для студентов всех форм обучения

направления подготовки 051000.62 Профессиональное обучение (по отраслям) профиля подготовки «Металлургия»

профилизации «Технология и менеджмент в

металлургических производствах»

Е катеринбург 2013

Задания и методические указания для выполнения практической работы по дисциплине «Металлургия сплавов на основе цветных металлов» и методические указания для ее выполнения. Екатеринбург, ФГАОУ ВПО «Рос. гос. проф.- пед. ун-т», 2012. 31 с.

Составитель: канд. техн. наук, доц. Ю.И. Категоренко

Одобрена на заседании кафедры АТЛП Машиностроительного института. Протокол от «24» января 2013 г. №5.

Зав. кафедрой АТЛП Ю.И.Категоренко

Рекомендована к печати методической комиссией Машиностроительного института РГППУ. Протокол от 13 февраля 2013, № 6.

Председатель методической

комиссии МаИ А. В. Песков

© ФГАОУ ВПО «Российский

государственный

профессионально-педагогический

© университет», 2013

Практическая работа №1

Тема: «Расчет фазового состава медной руды»

Цель работы: Определить фазовый состав медной руды, уметь самостоятельно рассчитать фазовый состав.

Количество часов: 4

Теоретическое обоснование:

Для грамотного управления технологическим процессом и правильного выбора оптимальной переработки конкретного вида сырья помимо его химического и минералогического составов часто важным оказывается знать фазовый состав перерабатываемой руды, концентрата и других сырьевых материалов. Фазовый состав исходного материала определяется расчетом. Для выполнения такого расчета необходимо знать химический состав сырья, вид присутствующих в нем минералов и хотя бы примерное распределение элементов или простейших их соединений по минералам. Расчет фазового состава, как и другие металлургические расчеты, удобно вести на 100 единиц массы основного исходного материала (100 кг, 100 т, а иногда и 100 г). При этом все металлургические расчеты проводят по законам химической стехиометрии, т.е. по химическим формулам и уравнениям химических реакций.

В медном производстве используют все типы руд: сульфидные (сплошные и вкрапленные), окисленные, смешанные и самородные. Однако основным медным сырьем являются сульфидные вкрапленники, запасы которых в недрах являются наибольшими. Из сульфидных руд в настоящее время выплавляют 85... 90 % всей первичной меди.

Известно более 250 медных минералов. Большинство из них встречается редко. Наибольшее промышленное значение для производства меди имеет небольшая группа минералов, содержащих медь в количестве, %: Халькопирит СuFеS₂.-34,54; Ковеллин СuS- 66,4; Халькозин Сu₂S-79,8; Борнит Сu₅FеS₄.-63,3; Малахит СuС0₃·Сu(ОН)₂.-57,4; Азурит СuС0₃·2Сu(ОН)₂- 55,1; Куприт СuО - 88,8; Хризоколла СuSiO₃·2Н₂0-36,2; Самородная медь Сu, Аu, Ag, Fе, Вi и др…….До 100 %\

Порядок выполнения работы:

1. Определить количество халькопирита и содержащихся в нем элементов.

Количество халькопирита в 100 кг руды находим по атомным и молекулярным массам компонентов, входящих в состав данного минерала.

2. Определяем количество железа, связанного в пирите.

3. Определяем количество серы в пирите.

4. Определяем количество пирита.

5. Количество серы в сфалерите определяем по разности между исходным содержанием в руде и ее суммарным содержанием в халькопирите и пирите.

6. Для проверки правильности заданных исходных данных определяем потребное количество серы, теоретически необходимое для связывания присутствующего в руде цинка в сфалерите.

7. Определить количество известняка и оксида углерода С0₂ в нем.

8. Определить количество остальных компонентов, не учтенных в химическом анализе.

9. Результаты расчета ввести в таблицу.

Пример выполнения: Расчет фазового состава медной руды, содержащей, %: Сu 4; Fе 36; Zn 5; S 43,7; SiO₂ 7; СаО 2; прочие 2,3.

В руде присутствуют минералы: халькопирит СuFеS₂, пирит FеS₂, сфалерит ZnS, кварц SiO₂ и известняк СаС0₃. При больших отклонениях (более 2%) следует уточнить исходные данные или проверить расчет.

В этом примере распределение элементов по минералам практически полностью задано простейшим минералогическим составом руды. Расчет фактически можно начинать с любого минерала, кроме пирита, так как железо содержится одновременно в двух минералах, а его распределение между ними пока неизвестно. Определим сначала количество халькопирита и содержащихся в нем элементов.

Количество халькопирита в 100 кг руды находим по атомным и молекулярным массам компонентов, входящих в состав данного минерала (63,6 Сu входит в 183,4 СuFеS₂, тогда 4 кг меди в руде входят в х кг халькопирита):

.

В 11,53 кг халькопирита содержится железа и серы:

;

.

Определяем количество железа, связанного в пирите: 36 - 3,51 = 32,49 кг.

Количество серы в пирите:

.

Количество пирита: 32,49 + 37,2 = 69,69 кг.

Количество серы в сфалерите определяем по разности между исходным содержанием в руде и ее суммарным содержанием в халькопирите и пирите:

.

Для проверки правильности заданных исходных данных определяем потребное количество серы, теоретически необходимое для связывания присутствующего в руде цинка в сфалерите:

.

Таким образом теоретическое содержание серы в сфалерите отличается от рассчитанного на 0,03 кг, что составляет всего 0,03% от 100 кг исходной руды. Такая точность расчета вполне допустима. Она указывает в первую очередь на правиль­ность исходных данных, принятых для расчета.

Шлакообразующие оксиды при металлургических расчетах обычно на элементы не разлагают. Тогда количество кремнезема в 100 кг будет численно равно его процентному содержанию по химическому анализу, т.е. составит 7 кг.

В заключение расчета нужно определить количество известняка и оксида углерода С0₂ в нем.

Количество С0₂ в известняке равно:

,

а количество СаСО₃:

.

Количество остальных компонентов, не учтенных в химическом анализе, находим по разности:

.

Результаты расчета сведены в табл.1.

Таблица 1 -

Компонент	Содержание минералов, %
	CuFeS2	FeS2	ZnS	Пустая порода	Всего
Cu	4	-	-	-	4
Fe	3,51	32,49	-	-	36
Zn	-	-	5	-	5
S	4,02	37,20	2,48	-	43,7
SiO2	-	-	-	7	7
CaO	-	-	-	2	2
CO2	-	-	-	1,57	1,57
Прочие	-	-	-	-	0,73
Итого:	11,53	69,69	7,48	10,57	100

Контрольные вопросы:

1. Что необходимо знать для расчета фазового состава медной руды?

2. Какие типы руд используются в промышленном производстве?

3. Как рассчитать количество халькопирита в данном примере?