29.3 Выбор шлака и предварительный расчет расхода флюсов
Выбор состава шлака для свинцовой плавки имеет важное значение и во многом определяет технико-экономические показатели плавки.
Вначале определяем состав шлака при условии переработки концентрата без флюсов. Принимаем извлечение цинка в шлак 95% (эта цифра колеблется в пределах 85–95%). Количество цинка в шлаке 6,2•0,95=5,89 кг. Масса ZnO 81,4•5,89/65,4=7,33 кг, в том числе кислорода 1,44 кг.
Глинозем, кремнезем и железо (в виде FeO) переходят в шлак полностью. Их количество в шлаке равно 2,7; 8 и 71,8•65/55,8=8,36 кг соответственно. Количество СаО равно 2,3 кг. Всего 28,69 кг.
Рассчитываем состав шлака при плавке без флюсов, приняв, что ZnO + А12О3+ FeO + СаО + SiO2 = 90%.
Выход такого шлака составляет 31,88 кг из 100. Он содержит ZnO 22,99% (7,33 кг); А12О3 84,7% (2,7 кг); FeO 23,09% (8,36 кг); СаО 7,22% (2,3 кг); SiO2 28,23% (8,0 кг); прочих 10% (3,19 кг).
Свинцовые заводы работают на различных шлаках в зависимости от состава сырья и ряда технологических факторов.
Обычно чем больше в шлаке ZnO, а также А12О3, который на свойства шлака влияет аналогично, тем меньше должно быть СаО и SiO2, a FeO больше. Как правило, содержание SiO2 в шлаках находится в пределах 20–25%.
Исходя из обычных требований к составу шлака: сумма ZnO и А12О3 не должна превышать 20–24%, сумма СаО и ZnO должна быть близкой к 28 – 30%, а сумма SiO2 и ZnO меньше 40% *, для расчета принимаем следующий состав: 21% (ZnO + А12О3), 33% FeO, 22% SiО2, 16% СаО, 8% прочие.
* Применяя дутье, обогащенное кислородом, можно увеличить все указанные цифры на 10. Например, для Al2O3 + ZnO принимать 32—34% (ZnO – до 30) и т. д.
По содержанию ZnO и А12О3 определяем массу шлака: (7,33+2,7)/21=49,05 кг, в том числе, кг: FeO 49,05•0,33=16,19; SiO2 49,05•0,22=10,79; СаО 49,05•0,16=7,36.
Из концентрата поступит в шлак FeO, SiO2 и СаО соответственно 8,36; 8 и 2,3 кг.
Необходимо добавить к концентрату с флюсами FeO 16,19–8,36=7,83 кг (Fe 7,83•55,8/(55,8+16)=6,08 кг); SiO2 10,79–8=2,79 кг и СаО 7,36–2,3=5,06 кг.
Для получения шлака, выбранного состава, вводим в шихту железо- и кальцийсодержащий флюсы. Учитывая, что в золе топлива и флюсах содержится SiO2, а добавлять его требуется всего 2,79 кг, кварцевый флюс в шихту не вводим.
В качестве железосодержащего флюса используем пиритный огарок, содержащий 64,4% FeO и 14,9% SiO2. Расход пиритного огарка 7,83/0,644=12,16 кг. С ним поступит SiO2 12,16•0,149=1,81 кг.
В качестве кальцийсодержащего флюса используем известняк, содержащий 53% СаО и 8,0% SiO2. Расход известняка 5,06/0,53=9,55 кг; с ним поступит SiO2 9,55•0,08=0,76 кг. Некоторые заводы с целью увеличения пористости аглошихты вместе с большим количеством оборотов добавляют в шихту 2–3% коксика (принимаем 2,6%). Коксика в шихте (100+12,16+9,55)•0,026=3,2 кг. Количество золы коксика (3,2Ар)/100=(3,2•11,5)/100=0,37 кг, где Ар=АС•(100–Wp)/100=12•(100–4)/100=11,5%.
Принимаем, что состав коксика тот же, что и состав кокса.
Перейдет в шлак с золой коксика, кг: SiO2 0,37•0,535=0,20; СаО 0,37•0,02=0,01; FeO 0,37•0,077=0,03 (в числе Fe 0,02); А12О3 0,37•0,315=0,12.
Количество оборотной мелочи агломерата (х) определяем следующим образом.
Принимаем содержание серы в шихте 6,5%. Тогда
,
где 2,15 и 16 – содержание серы в готовом агломерате и свинцовом концентрате соответственно;
124,91 – количество основной шихты на 100 кг свинцового концентрата.
Решая уравнение, находим, что х=227,15 кг. Количество оборотной мелочи агломерата по отношению к массе шихты (на сухой вес) составляет 227,15/124,91•100=182%.
Кроме того, в шихту задают в качестве оборота шлаки шахтной плавки, в частности при высокоцинковистой шихте используют, шлаки после фьюмингования.
Их задают около 10% от количества концентрата. В нашем расчете мы это не учитываем.
Состав шихты, поступающей на агломерацию, без учета оборотов, приведен в таблице 63.
ТАБЛИЦА 63 Состав аглошихты без учета оборотной мелочи, кг
Компонент |
Всего |
В том числе |
||||||||
Pb |
Zn |
Cu |
Fe |
S |
CaO |
SiO2 |
Al2O3 |
прочие |
||
Сульфидный свинцовый концентрат Пиритный огарок Известняк Коксовая мелочь |
100,00 12,16 9,55 3,20 |
51,2 – – – |
6,2 – – – |
1,5 – – – |
6,5 6,08 0,02 0,02 |
16 – – – |
2,3 – 5,06 0,01 |
8,0 1,81 0,76 0,20 |
2,7 – – 0,12 |
5,60 4,27 3,71 2,72 |
Итого |
124,91 |
51,2 |
6,2 |
1,5 |
12,62 |
16 |
7,37 |
10,77 |
2,82 |
16,30 |