Глава IV расчеты по металлургии свинца

Исходное сырье для производства свинца – сульфидный свинцовый концентрат – обычно содержит медь и цинк. Общим для всех схем переработки таких концентратов является передел агломерации, которую ведут, оставляя в спеке 1–2% серы.

Последующую шахтную плавку агломерата в последние годы преимущественно ведут на дутье, обогащенном кислородом, с извлечением основного количества меди (80% и более) в черновой свинец. До 95% Zn переводят в шлак. Шлаки подвергают фьюмингованию с целью извлечения из них цинка и доизвлечения свинца.

Требуется выполнить технологические расчеты процесса, а также основные расчеты оборудования для производства 100 тыс. т свинца в год. Состав свинцового концентрата: 51,2% Рb; 6,2% Zn; 1,5% Сu; 6,5% Fe; 16% S; 2,3% СаО; 8,0% SiO₂; 2,7% А1₂О₃; 5,6% прочие. Влажность составляет 15%. Топливом служит кокс следующего состава: 85,% С^С; 0,4% Н^С; 0,9% N^С; 1,2% О^С; 0,5% S^С; 4,0% W^p; 12% А^С. Состав золы: 53,5% SiO₂; 2% СаО; 7,7% FeO; 31,5% А1₂О₃; 5,3% прочие.

§ 29. Агломерация свинцовых концентратов

Поскольку при спекающем обжиге получают самоплавкий агломерат, расчет имеет целью определить количество флюсов, добавляемых в шихту, Поэтому расчет шихты процесса агломерации связан с предварительным расчетом состава шлака шахтной плавки.

29.1 Расчет расхода концентратов и числа сушильных барабанов

Для расчета принимаем, исходя из заводских данных, что извлечение свинца из сырья в чушковый металл составляет 95%. Этот показатель должен быть тщательно обоснован, так как он изменяется в пределах 94–98%.

Для получения 100 тыс. т свинца в год необходимо иметь свинца в сырье 100000/0,95=105263 т. Количество сухих свинцовых концентратов должно составлять 105263/0,512=205592 т/год. Оборудование обычно работает 330 дней в год. Отсюда масса концентратов, расходуемая в сутки, равна 205592/330=623 т.

Сушку производим до конечной влажности 6% (исходная влажность 15%). Необходимо удалить влаги: 623•1000•0,15/0,85–623•1000•0,06/0,94=70165 кг/сут.

При 22 ч работы сушильного оборудования в сутки это 70165/22=3189 кг/ч. Сушку производим в сушильных барабанах. Удельный съём влаги в них составляет 30 кг/(м³•ч). Рабочий объем сушильных барабанов 3189/30=106,3 м³.

К установке принимаем сушильные барабаны диаметром 2 м и длиной 12 м завода «Прогресс». Рабочий объем V=37,7 м³.

Число сушильных барабанов 106,3/37,7=2,82. Принимаем к установке три барабана.

29.2 Расчет минералогического состава сульфидного свинцового концентрата

Расчет выполняем на 100 кг концентрата.

Для расчета принимаем, что металлы в концентрате находятся в виде следующих минералов: галенита, сфалерита, халькопирита, пирита и гематита, окись кальция – в виде известняка СаСО₃.

Масса PbS (таблица 6) равна 239,2•51,2/207,2=59,11 кг; в том числе S 59,11–51,2=7,91 кг.

Аналогично масса ZnS равна 97,4•6,2/65,4=9,23 кг, в том числе S 3,03 кг, масса CuFeS₂ равна 1,5+1,32+1,51=4,33 кг, в том числе Fe 55,8•1,51/63,6=1,32 кг; S 64•1,5/63,6=1,51 кг, остаток серы составляет 16–(7,91+3,03+1,51)=3,55 кг. Масса Fe в FeS₂ равна 55,8•3,55/64=3,18, a FeS₂ 3,55+3,18=6,73 кг. Определяем количество Fe₂O₃. Остаток железа равен 6,5–(1,32+3,18)=2,0 кг. С ним связано кислорода 3•16•2,0/2•55,8=0,86 кг. Тогда масса Fe₂O₃ составит 2+0,86=2,86 кг.

Масса СаСО₃ равна 100•2,3/56,1=4,10 кг, в том числе СО₂ 1,8 кг.

На основании результатов расчета составляем таблицу 62.

ТАБЛИЦА 62 Рациональный состав свинцового концентрата, %

Соединения	Fe	S	Другие	Всего
PbS ZnS CuFeS2 FeS2 Fe2O3 CaCO3 SiO2 Al2O3 Прочие	– – 1,32 3,18 2,0 – – – –	7,91 3,03 1,51 3,55 – – – – –	51,2 Pb 6,2 Zn 1,5 Cu – 0,86 O2 1,8 CO2 – – –	59,11 9,23 4,33 6,73 2,86 4,10 8,00 2,70 2,94
Итого	6,5	16,0	58,9	100