31.9 Расчет качественного рафинирования

Качественное рафинирование проводится для очистки свинца от кальция, магния и сурьмы, оставшихся после обезвисмучивания, а также от цинка, если последний присутствует в свинце.

Принимаем, что на качественное рафинирование поступает свинца вместе с катодным осадком от электролиза свинцововисмутистого сплава 296,08–7,09+6,99=295,98 т/сут. Исходный свинец содержит 0,1% Mg; 0,05% Са, 0,003% Sb, 99,84% Рb.

Количество неочищенного исходного металла 295,98/0,9984=296,5 т/сут.

Качественное рафинирование проводят окислительным методом, применяя NaOH и NaNO₃. Продолжительность операции 2–4 ч. Расход NaOH составляет 2–3 кг на 1 т свинца, принимаем 2,5 кг/т, что составит в сутки 298,5•2,5•0,001=0,741 т. Расход NaNO₃ равен 0,5 кг на 1 т свинца, или 296,5•0,5•0,001=0,148 т/сут.

Выход окислов составляет 3–4% от массы свинцовой ванны, принимаем 3,3%, что составляет (296,5+0,741+0,148)•0,033=9,81 т/сут.

Содержание свинца в окислах 40–70%, принимаем 60%, что составляет 9,81•0,60=5,8 т.

Окислы направляют на агломерацию и перерабатывают совместно с основным сырьем. Рафинированный свинец, разливают в чушки массой 30–40 кг или блоки массой 1 т. После выполнения технологических расчетов их корректируют с учетом возврата образующихся оборотных свинецсодержащих материалов. Материальный баланс по переделам и в целом по производству составляют с учетом переработки всех оборотов и потерь.

Механические потери свинца составляют: при агломерации 0,5–1,0%, при шахтной плавке до 1%, при рафинировании 0,3–0,4%.

31.10 Расчет оборудования для рафинирования свинца

Предварительное непрерывное обезмеживание. На обезмеживание поступает в сутки 321,2 т чернового свинца. Удельная производительность отражательной печи для непрерывного предварительного обезмеживания 15–17 т/(м²• сут); принимаем для расчета 17 т/(м²• сут). Необходимая площадь печи при коэффициенте использования оборудования 0,9 равна 321,2/(17•0,9)=21 м².

При ширине печи 3 м, длина печи будет 21/3=7 м.

Доводка штейна. Поступает штейна на доводку 14 т/сут. Удельная производительность отражательной печи для доводки штейна 2,4 т/(м²•сут). Коэффициент использования оборудования 0,9.

Необходимая площадь печи 14/(2,4•0,9)=6,5 м².

Котлы для промежуточного и тонкого обезмеживания. Для промежуточного обезмеживания принимаем один стандартный котел на 310 т свинца. Расчет остальных котлов для рафинирования приведен ниже.

Количество необходимых котлов для рафинирования чернового свинца. По заводским данным, продолжительность всех операций рафинирования в котлах, исключая обесцинкование свинца, составляет 56–58 ч, принимаем для расчета 57 ч. Количество чернового свинца, поступающего на рафинирование, составляет: после предварительного обезмеживания 330,23 т/сут и после доводки медного штейна (возврат) 1,99 т/сут, всего, следовательно, 330,23+1,99=332,22 т/сут. Коэффициент использования оборудования по объему и по времени 0,8. Выбираем рафинировочные котлы емкостью по черновому свинцу 310 т.

Необходимое количество котлов составляет 332,22•57/(310•0,8•0,8•24)4. Кроме того, исходя из данных практики, два котла требуются для обесцинкования, всего, следовательно, нужно 6 котлов.

Переработка серебристой пены. Необходимую площадь электротермической печи рассчитывают исходя из массы пены 9,2 т/сут и ее проплава 2,3 т/(м²• сут). Необходимая площадь печи равна 9,2/(2,3•0,9)=4,44 м².

Устанавливается круглая трехфазная печь мощностью 500 кВА, S=6 м², диаметр электрода 300 мм (проект Гипроцветмета). Мощность трансформатора 800 кВА. Напряжение на низкой стороне составляет 120, 110, 100 и 80 В.

Конденсатор представляет собой прямоугольную (осадительную) камеру с выносным желобом, в котором циркулирует цинк. Емкость ванны осадительной камеры по цинку 11 т.

Переработка свинцововисмутистого сплава. Необходимое число электролизных ванн (принимаем глубиной 1070, шириной 840 и длиной 1340 мм):

шт.

Здесь 2387,31 – количество свинца в свинцововисмутистом сплаве, т/год;

0,94 – поверхность анода, м²;

9 – число анодов;

170 — плотность тока, А/м² (на практике колеблется от 160 до 220 А/м²);

3,865 – электрохимический эквивалент свинца, г/А•ч;

0,93–выход по току;

0,9 – машинное время.

Принимаем к установке 60 ванн. Сила тока в цепи 0,94•170•9=1438 А; напряжение на ванне в начале процесса 0,4–0,5 В, в конце 0,6–0,8 В. Для питания ванн током устанавливают два полупроводниковых выпрямителя ВАК-1600–48У4 (один из них резервный) с выпрямленным током 1600 А и выпрямленным напряжением 48 В; питание от трехфазной сети.

Переработка щелочных плавов. Определение объема головной мешалки. Пульпа из аппарата щелочного рафинирования по грануляционному желобу поступает в головную мешалку.

Объем пульпы 65,161/1,4=46,54 м³.

Здесь 65,161 –количество пульпы после грануляции, т;

1,4 – плотность пульпы.

Необходимый объем головных мешалок для выщелачивания щелочных плавов при коэффициенте заполнения 0,9 и коэффициенте использования оборудования во времени 0,9 составляет 46,54/(0,9•0,9)=57,5 м³. Принимаем две головные мешалки емкостью по 30 м³ каждая.

Выбор холодильников пульпы. Из головной мешалки пульпа (46,54 м³) направляется в холодильники, представляющие собой цилиндрические резервуары с водяной рубашкой, оборудованные рамными мешалками. Продолжительность охлаждения 20–24 ч. С учетом времени на заполнение и освобождение холодильников при емкости каждого из них 30 м³ необходимо иметь три аппарата.

Фильтрация кеков. Для фильтрации коллективного кека принимаем фильтр-прессы с площадью фильтрации 50 м² и объемом межрамного пространства 1150 л. Длительность одного полного цикла фильтрации с разгрузкой и сборкой фильтр-пресса принимаем по практическим данным равной 4,5 ч. Количество коллективного кека 22,25 т/сут. Объем коллективного кека 22,25/1,7=13,09 м³/сут.

Здесь 1,7 – плотность осадка.

Число полных циклов фильтрации в сутки 13,09•1000/1150=11,38. Продолжительность работы фильтр-прессов составляет 22 ч в сутки. Необходимое число фильтр-прессов равно 4,5•11,38/22=2,33, принимаем три фильтр-пресса.

Необходимое количество остальной баковой и фильтровальной аппаратуры рассчитывают аналогично. При этом в целях лучшего использования фильтр-прессов практикуют поочередную фильтрацию различных пульп на одном и том же фильтре.