Практическая работа №6

Тема: «Расчет потребного количества пирита для плавки окисленной никелевой руды»

Цель работы: Самостоятельно уметь проводить расчет потребного количества пирита для плавки окисленной никелевой руды для сульфидирования. Иметь представление о процессе сульфидирования никиля.

Количество часов: 4

Теоретическое обоснование: Химизм сульфидирования никеля пиритом относительно прост. В процессе сульфидирования в этом случае участвуют продукты разложения пирита по реакции (4) - сульфид железа FeS и элементарная сера. Процесс в основном протекает по реакциям:

NiO + FeS ↔ NiS + FeO; (37)

3NiO + 2FeS + Fe ↔ Ni₃S₂ + 3FeO. (38)

Равновесие реакций (37) и (38) в условиях плавки практически полностью смешено вправо, т.е. в сторону образования сульфидов никеля (главным образом Ni₃S₂). Это связано с тем, что никель по сравнению с железом имеет большее сродство к сере и меньшее к кислороду.

Получившаяся в результате восстановления и сульфидирования сульфидно-металлическая фаза (Ni₃S₂, FeS, CoS, Ni, Fe), сплавляясь, образует никелевый штейн.

Использование пирита в качестве сульфидизатора позволяет регулировать состав штейнов и получать их с меньшим количеством ферроникеля, т.е. более сернистыми. К обеднению штейнов никелем ведет введение в шихту больших количеств пирита, вследствие чего в штейн переходит больше FeS.

Расход пирита (сульфидизатора) при плавке определяется требованиями к составу получаемого штейна, приводящему к минимальным потерям никеля со шлаками, и величиной степени десульфуризации.

Порядок выполнения:

1. Принимаем извлечение никеля в штейн

2. Определим количество никеля, переведенного в штейн.

3. Рассчитаем общее количество штейна.

4. Определим количество и состав штейна.

5. Рассчитать потребное количество пирита

Пример выполнения

Рассчитаем потребное количество пирита для плавки окисленной никелевой руды, содержащей 1,4% Ni.

Для расчета примем: извлечение никеля в штейн 85%; штейн должен содержать 15% Ni; 20% S; остальное Fe; десульфуризация при плавке 35%; пирит содержит 52% S.

Расчет ведем на 100 кг руды. С учетом извлечения в штейн перейдет никеля:

1,4×0,85=1,19 кг.

Тогда общее количество получающегося штейна будет равно (1,19/15)×100=7,93 кг.

Обращает на себя внимание низкий выход штейна, составляющий ~ 8% от общей массы перерабатываемой руды.

С учетом заданных условий и полученных ранее результатов количество и состав штейна будет следующим:

Компонент	кг	%
Ni	1,19	15
S	1,58	20
Fe	5,16	65
Итого	7,93	100

С учетом десульфуризации при плавке для образования такого количества штейна потребуется ввести в шихту серы 1,58/0,65=2,43 кг или пирита 2,43/0,52=4,7 кг.

Практическая работа №7

Тема: «Расчет зависимости расхода оборотного агломерата от содержания серы в исходном свинцовом концентрате»

Цель работы: Знать и уметь рассчитывать зависимость расхода оборотного агломерата от содержания серы в исходном свинцовом концентрате

Количество часов: 4

Теоретическое обоснование:

Подготовительные операции перед восстановительной плавкой на черновой свинец включают:

а) Приготовление компонентов шихты;

б) Составление и смешение шихты;

в) Окислительный обжиг со спеканием.

Иногда концентраты сушат в трубчатых вращающихся печах до 8 ... 10% остаточной влаги. В задачу шихтовки входит приготовление однородной по крупности и химическому составу смеси, удовлетворяющей требованиям как агломерирующего обжига, так и самой восстановительной плавки. Полученный агломерат должен быть самоплавким, чтобы при шахтной плавке не вводить флюсы.

Шихту для агломерации составляют из сульфидных концентратов, богатых окисленных руд, оборотных материалов свинцового и цинкового производств и флюсов - железной руды (пиритного огарка), известняка или кварца. Приготовление шихты проводят методом штабелирования в механизированных (пихтарниках или бункерным способом на транспортерной ленте. Требования к ограничениям в шихте содержания свинца в пределах 45 ... 50 % обусловлены в основном двумя факторами. Обогащение шихты свинцом приводит к повышенным его потерям при обжиге за счет улетучивания, а восстановительная плавка бедного агломерата характеризуется худшими технико-экономическими показателями.

Отрицательно влияет на результаты обжига повышенное содержание в шихте серы. В случае избытка сульфидов при их горении выделяется много избыточной теплоты, материал быстро спекается и сера выгорает не полностью. Требуемая степень десульфуризации при обжиге достигается либо проведением двухступенчатого обжига (в настоящее время почти не применяется), либо добавкой в шихту больших количеств оборотного агломерата - до 300 % от массы первичной шихты.

Порядок выполнения:

1. Принять содержание серы;

2. Обозначить количество оборотного агломерата;

3. Составить балансовые уравнения;

4. Найдем расход оборотного агломерата.

Пример выполнения

Рассчитать расход оборотного агломерата при агломерационном обжиге 100 кг свинцового концентрата, содержащего 18 и 12% S. Для расчета принять: содержание серы в оборотном агломерате равно 2%, а в готовой шихте – 6%.

Обозначим количество оборотного агломерата через х. Тогда количество серы в шихте составит (100+х)×0,06; в концентрате 0,18×100 или 0,12×100; в оборотном агломерате 0,02х.

Составим балансовые уравнения по сере для 18 и 12% S в исходном концентрате:

0,06(100+х₁)=0,18×100+0,02х₁;

0,06×(100+х₂)=0,12×100+0,02х₂.

Решив эти уравнения получим: х₁=300 кг, х₂=150 кг.

Контрольные вопросы:

1. Назвать подготовительные операции перед плавкой на черновой свинец.

2. Что отрицательно влияет на результаты обжига?

3. Чем достигаеться требуемая степень десульфуризации при обжиге?