29.5. Расчет количества аглошихты и числа агл0машин
Рабочих дней агломашины в году 330. Количество свинцового концентрата 205592 т/год, или 623 т/сут (см § 29.1). Количество пиритного огарка 0,1216•205592=25000 т/год (25000/330=75,8 т/сут). Количество известняка 0,0955•205592=19634 т/год (19639/330=59,5 т/сут). Количество коксика 0,032•205592=6579 т/год (6579/330=19,9 т/сут). Всего шихты 205592+25000+19634+6579=256805 т/год, или 623+75,8+59,5+19,9=778,2 т/сут. Количество агломерата 111,89•256805/124,91=230037 т/год (230037/330=697 т/сут). Количество выжигаемой серы 623•0,16•0,85=84,7 т/сут.
Принимаем к установке агломашину с дутьем снизу. Преимущества процесса агломерации при подаче воздушного дутья снизу заключаются в том, что он позволяет обжигать шихту, богатую по содержанию свинца, без опасения заплавки колосников тележек свинцом, получать газы с более высоким содержанием SO2 (5–7%, т.е. пригодные для производства серной кислоты), снизить расход колосников и электроэнергии.
Принимаем для расчета удельную производительность агломашины по выжигу серы равной 1,3 т/(м2•сут) * и коэффициент использования оборудования во времени 0,9 (за сутки 21,6 ч).
* При обогащении дутья кислородом выжиг серы возрастает до 1,6–1,8 т/(м2•сут).
Необходимая площадь агломашины: 84,7/1,3•0,9=72,4 м2.
Принимаем агломашину с площадью спекания 75 м2.
Производительность агломерационной машины по готовому агломерату (без учета оборотной мелочи агломерата) составит 697,0/75≈9,3 т/м2•сут, что соответствует данным заводской практики. (Заводские данные по алгомерации свинцовых концентратов приведены в Приложении II).
§ 30. Шахтная плавка
30.1 Расчет состава продуктов плавки
Расчет ведем на 100 кг агломерата.
Количество и состав пыли шахтной плавки. Вынос пыли при шахтной плавке с высокой сыпью, по заводским данным, составляет 0,5–4,0%. Принимаем выход пыли 1,0% от количества агломерата. Учитывая такой малый выход пыли, можно считать, что состав ее тот же, что и агломерата. Ниже приведена масса компонентов, выносимых с пылью, кг:
Pb |
Zn |
Cu |
Fe |
S |
O2 |
CaO |
SiO2 |
A12O3 |
Прочие |
Итого |
0,46 |
0,06 |
0,01 |
0,12 |
0,02 |
0,11 |
0,07 |
0,10 |
0,02 |
0,03 |
1,00 |
Следует отметить, что при большом обогащении пыли ценными составляющими и повышенном выходе возможен вывод пыли на специальный передел – сульфатизацию. Точно так же следует выводить и мышьяковистые пыли.
Расчет количества и состава шлака. Расчет шлака по компонентам производим, исходя из количества шлакообразующих в агломерате и золе топлива; при этом учитываем также вынос некоторого количества их в пыль.
Определяем количество компонентов, переходящих в шлак из золы топлива. Исходя из заводских данных, предварительно принимаем, что расход кокса составляет 11,5% от количества перерабатываемого агломерата.
Количество золы кокса 11,5•11,5/100=1,32 кг. С золой перейдет в шлак, кг: А12О3 1,32•0,315=0,42; SiO2 1,32•0,535=0,71; СаО 1,32•0,02=0,03; FeO 1,32•0,077=0,10; прочих 0,06.
Определяем количество ZnO в шлаке. В 100 кг агломерата содержится 5,54 кг Zn; в шлаке с учетом его извлечения 95% содержится 5,54•0,95=5,26 кг, a ZnO 81,4•5,26/65,4=6,55 кг, в том числе кислорода 1,29 кг.
Количество А12О3 (2,52+0,42)–0,02=2,92 кг. Количество SiO2 9,62+0,71–0,10=10,23 кг.
Количество СаО 6,59+0,03–0,07=6,55 кг.
Количество FeO:
а) из агломерата Fe в FeO 11,28–0,12=11,16 кг, a FeO 71,8•11,16/55,8=14,36 кг; б) из золы кокса поступает 0,10 кг FeO (в том числе Fe 0,08 и О2 0,02 кг).
Всего перейдет в шлак FeO 14,36+0,10=14,46 кг.
Извлечение меди в черновой свинец принимаем равным 80%. Количество меди в шлаке 1,34•(1–0,80)=0,27 кг.
Прочие составляющие шихты в основном переходят в шлак. Количество их составит (4,2+0,06)–(0,03+1,14)=3,09 кг,
где 1,14 – количество прочих в черновом свинце (принято предварительно 2,5% от количества свинца, содержащегося в агломерате, т.е. 45,76•0,025=1,14 кг).
Исходя из состава заводских шлаков (см. Приложение Ш) принимаем содержание свинца в шлаке 1,5%. Количество образующихся шлаков (6,55+2,92+10,23+6,55+14,46+0,27+3,09)/0,985=44,74 кг.
Количеств свинца в шлаке 44,74–44,07=0,67 кг. Данные расчета количества и состава шлака шахтной плавки на 100 кг агломерата приведены ниже:
|
Pb |
Cu |
ZnO |
A12O3 |
FeO |
SiO2 |
CaO |
Прочие |
Всего |
% |
1,50 |
0,60 |
14,64 |
6,53 |
32,32 |
22,86 |
14,64 |
6,91 |
100 |
кг |
0,67 |
0,27 |
6,55 |
2,92 |
14,46 |
10,23 |
6,55 |
3,09 |
44,74 |
|Проверяем правильность выбора шлака по его плотности, вязкости и температуре плавления по рис. 5, 6. Плотность шлака рассчитывают простым или улучшенным аддитивным способом (§ 3.1), исходя из плотности его компонентов:
Yшл=CZnO•dZnO+CA12O3•dA12O3+CFeO•dFeO+CSiO2•dSiO2+CCaO•d CaO+Cпроч•dпроч,
где С – содержание в шлаках окислов металлов и прочих;
d – плотность компонентов, г/см3: ZnO 5,2; А12О3 2,3; FeO 5,2; SiO2 2,2; CaO 3,3–3,4; прочие принимаем 3,0:
Yшл=(14,64•5,2+6,53•2,3+32,32•5,2+22,86•2,2+14,64•3,3+6,91•3,0)/100=3,79 г/см3
Рис. 5. Диаграмма вязкости и плавкости в системе FeO–SiO2–CaO при 13000С
(Вейнарт–Лоскутов)
0
1050 1100 1150 1200 1250 1300
Рис. 6 Вязкость шлаков свинцовой шахтной плавки по Ф.М. Лоскутову
Вязкость и температуру плавления шлаков шахтной свинцовой плавки определяют ориентировочно по диаграммам плавкости и вязкости системы FeO–CaO–SiO2 (см. рис. 5, 6), предварительно пересчитав шлак на указанные 3 компонента. Состав нашего шлака после такого пересчета: 46,3% FeO; 21,0% CaO; 32,7% SiO2; температура плавления около 10500С и вязкость 1–2 П, что подтверждает наш расчет.
Расчет выхода и состава чернового свинца. Количество свинца в черновом свинце 45,76–(0,46+0,67)=44,63 кг; меди 1,34–(0,01+0,27)=1,06 кг; цинка 5,54–(0,06+5,26)=0,22 кг; прочих 1,14 кг.
По результатам расчета количество чернового свинца на 100 кг агломерата составляет 47,05 кг; в нем содержится Рb 94,86% (44,63 кг); Сu 2,35% (1,06 кг); Zn 0,47% (0,22 кг); прочих 2,42% (1,14 кг). Состав чернового свинца шахтной плавки некоторых заводов приведен в Приложении IV. Выпуск чернового свинца (без учета переработки оборотов) составляет 0,4705/697=327,9 т/сут, bли 0,4705•230036=108232 т/год.