Технологические расчеты в металлургии меди. Учебное пособие

GHк−2Oт =106,383 – 100 = 6,38 кг;

Gкввл = Gкв / (1 – Wкв / 100),

где Wкв – влажность кварца, %,

Gкввл = 16,91 / (1 – 9/100) =18,59 кг;

GHкв2O = 1,67 кг;

Gизввл = Gизв / (1 – Wизв / 100),

где Wизв – влажность известняка, %,

Gизввл = 10,8 / (1 – 9 / 100) = 11,87 кг;

GHизв2O = 1,07 кг.

Общая масса водяного пара:

GH2O =GHк−2Oт +GHкв2O +GHизв2O = 6,38 + 1,67 + 1,07 = 9,12 кг.

цинка в газовую фазу, %. После подстановки численных значений получаем GZnг = (1,6 + 1,0) · (100 – 40 – 45) / 100 = 0,39 кг (0,13 м3).

Требующаяся для технологических целей масса кислорода, содержащегося в подсосах воздуха, с учетом кислорода, имеющегося в конвертерном шлаке,

91

Объем подсосов воздуха:

Vптехн = VO2 100 =12,38 100 =58,95м3. 21 21

Объем азота в подсосах воздуха:

VNп2 = Vптехн – VO2 = 58,95 – 12,38 = 46,57 м3.

Этот объем азота будет переходить в технологические газы. Масса азота в подсосах воздуха:

Расчет состава отходящих газов с учетом сжигания угля

Для определения объема и состава отходящих газов необходимо рассчитать расход угля, объем дутья, необходимый для его сжигания, объем топочных газов, а также учесть объем подсосов воздуха. По условиям для расчета расход угля составляет 15 кг на 100 кг шихты. Масса шихты равна сумме поступающих на плавку материалов:

Gш =Gквл−т +Gкввл +Gизввл = 106,38 + 18,59 + 11,87 = 136,84 кг.

Тогда расход угля

Gрасч

Gугвл =Gш 100уг ,

где Gуграсч – расход угля по условиям расчета, кг,

92

Gугвл =136,84 10015 = 20,526кг.

Влажность угля равна 7 %, следовательно, масса влаги

GHуг2O =Gугвл 1007 = 20,53 1007 =1,44кг.

Масса сухого угля:

Gуг =Gугвл −GHуг2O = 20,526 – 1,44 = 19,09 кг.

В состав сухого угля входят следующие компоненты: -- углерод массой GCуг =Gуг 10080 =19,09 0,8=15,27 кг;

-- SiO2 массой GSiOуг 2 =Gуг 10010 =19,09 · 0,1 = 1,91 кг (переходит в шлак);

-- прочие массой Gпруг =Gуг 10080 = 19,09 · 0,1 = 1,91 кг (переходят

вшлак).

Считаем, что углерод сгорает по реакции

C + O2 = CO2.

В соответствии с реакцией потребуется кислород массой

С учетом коэффициента избытка дутья потребуется кислород объемом

VOР2изб =VOр2 α,

где α – коэффициент избытка дутья,

93

VOР2изб = 28,51 1,15=32,78 м3

(массой GOР2изб = 46,83 кг).

Так как в дутье содержание кислорода составляет 28 % объемн., общий объем дутья

Объем азота:

VN2 =Vд −VOР2изб =117,8−32,78=84,30м3.

Масса дутья:

Gд =GOР2изб +GN2 = 46,83 + 105,37 = 152,21 кг.

При сжигании угля образуется СО2 массой

Таким образом, в состав топочных газов входят углекислый газ, образующийся при сжигании угля, азот из дутья, влага из топлива и избыточный кислород:

CO2:

N2:

105,37 кг (84,3 м3);

94

H2O:

O2:

GOизб2 =GOP2изб −GOP2 = 46,83−40,72 =6,11 кг;

Всего топочных газов

Vгтоп =VCOуг 2 +VN2 +VHуг2O +VOизб2 =28,51 + 84,3 + 1,79 + 4,28 = 118,87 м3

(Gгтоп =168,91 кг).

Подсосы воздуха составляют 400 % от объема дутья, или

Vп =Vд 100400 =117,08 100400 = 468,32 м3.

В подсосах воздуха содержатся следующие компоненты: -- кислород объемом

VOподс2 = V100п 21= 468,32 · 0,21 = 98,35 м3

(массой GOподс2 = 140,5 кг);

-- азот объемом

VNподс2 = V100п 79= 468,32 · 0,79 = 369,98 м3

(массой GNподс2 = 462,47 кг).

95

Масса подсосов:

Gп =GCOподс2 +GNподс2 = 140,5 + 462,47 = 602,97 кг.

Таким образом, в состав отходящих газов войдут технологические газы объемом 73,51 м3 (массой 108,97 кг), топочные газы – 118,87 м3 (168,91 кг) и подсосы воздуха с учетом частичного использования их на окисление (см. расчет технических газов) – Vпост =Vп −Vптехн =

= 468,32 – 58,95 = 409,37 м3 (Gпост = 527,07 кг). Общий объем отходящих газов составляет 601,75 м3 (804,95 кг).

Масса углекислого газа, азота, воды и кислорода в отходящих газах соответственно составляет:

CO2:

GCOотх2г =GCO2 +GCOуг 2 = 6,96 + 56,0 = 62,95 кг;

N2:

GNотх2 г =GN2 +GNподс2 = 105,37 + 462,47 = 567,84 кг;

H2O:

GHотх2Oг =GH2O +GHуг2O = 9,12 + 1,44 = 10,56 кг;

O2:

GOотх2 г =GOизб2 +GOподс2 −GOп2 = 6,11 + 140,5 – 17,69 = 128,92 кг.

Состав отходящих газов представлен в таблице 23. Таблица 23 – Состав отходящих газов

96

Так как в шлак переходят оксид кремния SiO2 и прочие из угля, его состав и масса незначительно изменятся. Скорректированный состав шлака представлен в таблице 24.

Таблица 24 – Состав отвального шлака

Материальный баланс отражательной плавки

Все рассчитанные выше значения параметров поступающих на плавку материалов и полученных продуктов вносим в таблицу материального баланса плавки (таблица 25). Дополнительно для исходных материалов (концентрата, кварца, известняка) и продуктов (отходящих газов), содержащих CO2, необходимо пересчитать его на углерод и кислород, а SO2 в газах – на серу и кислород, и внести полученные значения в соответствующие ячейки таблицы 25.

97

7 Тесты по основным технологическим процессам медного производства

В разделе представлены тестовые вопросы по основным операциям, входящим в пирометаллургическую технологию получения меди, предназначенные для самостоятельной подготовки обучающихся к контрольным мероприятиям, проверке знаний, приобретенных в процессе освоения курсов по цветной металлургии.

Процесс окислительного обжига медных концентратов

1 Основная цель процесса окислительного обжига в металлургии меди:

1)окисление содержащейся в концентрате меди;

2)окисление всей содержащейся в концентрате серы в целях получения H2SO4;

3)перевод сульфидных соединений меди в сульфаты;

4)удаление части серы в целях перевода железа в окисленную форму;

5)нагрев и удаление влаги из сырья.

2 Cтепень десульфуризации (при обжиге) – это:

1)содержание серы в отходящих газах в %;

2)количество оставшейся в огарке серы в %;

3)  отношение количества удаленной серы к ее количеству в исходном сырье, выраженное в %;

4)отношение количества оставшейся серы в огарке к ее количеству

висходном сырье, выраженное в %;

5)содержание сульфатной серы в огарке.

3 Cтепень десульфуризации при обжиге в печах кипящего слоя

4 Выберите реакции, характерные для окислительного обжига медных концентратов:

1)FeS2 => FeS + ½S2;

2)3Fe3O4 + FeS => 10FeO + SO2;

99

3)2CuFeS2 => Cu2S + 2FeS + ½S2;

4)3FeS + 5O2 => Fe3O4 + 3SO2;

5)CH4 + 2O2 => CO2 + 2H2O.

5 Нагрев медного концентрата при обжиге в печах кипящего слоя происходит:

1)с помощью электронагрева;

2)за счет введения в шихту угольной пыли;

3)за счет сжигания кокса;

4)за счет тепла от окисления серы и сульфидов;

5)за счет сжигания природного газа.

6 Содержание SO2 в отходящих газах печей кипящего слоя для обжига медного концентрата составляет:

1)1 – 1,5 %;

2)2 – 5 %;

3)10 – 15 %;

4)25 – 35 %;

5)40 – 50 %.

7 Как правило, отходящие газы печей кипящего слоя для обжига медных концентратов:

1)используют в других металлургических процессах;

2)перерабатывают для получения серной кислоты;

3)используют для сульфидирующего рафинирования;

4)после охлаждения и очистки от пыли выбрасывают в атмосферу;

5)используют для получения медного купороса.

8 Какой интервал значений температуры является оптимальным при обжиге медных концентратов?

1)450 – 550 °С;

2)650 – 700 °С;

3)800 – 900 °С;

4)950 – 1100 °С;

5)1100 – 1200 °С.

9 Какие меры целесообразно применять для снижения температуры процесса обжига?

100