Размещено на http://www.allbest.ru/

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ГОРНЫЙ»

Кафедра печных технологий и переработки энергоносителей

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: Пирометаллургическое оборудование

ТЕМА ПРОЕКТА

«Вельцевание свинцовых шлаков в трубчатой вращающейся печи»

ВЫПОЛНИЛ: студент гр. АПМ-08-2 _________ /Дергачева А.М./

ПРОВЕРИЛ: ассистент ___________ /Яковлев М.Г./

Санкт-Петербург

2012

1. АННОТАЦИЯ

В данном проекте рассматривается процесс вельцевания свинцовых шлаков в трубчатой вращающейся печи.

Проект содержит вводную часть, посвященную истории развития свинцовой промышленности, краткую характеристику процесса вельцевания, а также расчеты материального и теплового балансов, горения топлива и параметров печи.

Проект содержит пояснительную записку объемом 37 стр., вкл. 14 табл., 2 рис., 1 чертеж.

This project describes Waelz process lead slags in the tubular rotating furnace.

The project contains introducing part devoted to history of development lead industry, a short characteristic of Waelz process and calculations of material and thermal balance, of burning fuel and size of the furnace.

The project consists of 37 pages, 14 tables, 2 pictures, 1 draft.

2. ОГЛАВЛЕНИЕ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1. АННОТАЦИЯ

2. ОГЛАВЛЕНИЕ

3. ВВЕДЕНИЕ

4. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА

5. РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

5.1 РАСЧЕТ МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА ШЛАКОВ

5.2 РАСЧЕТ СОСТАВА ШИХТЫ

5.2.1 РАСЧЕТ ШТЕЙНА И ШЛАКА, ВЫБОР ФЛЮСОВ

5.2.2 РАЦИОНАЛЬНЫЙ СОСТАВ КОНЦЕНТРАТА

5.3 РАСЧЕТ СОСТАВА ПРОДУКТОВ ВЕЛЬЦЕВАНИЯ

5.3.1 РАСЧЕТ ПЫЛИ

5.3.2 РАСЧЕТ КЛИНКЕР

5.3.3 РАСЧЕТ ШЛАКА

5.3.4 РАСЧЕТ ЧЕРНОВОГО СВИНЦА

6. РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА

7. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА

8. РАСЧЕТ ПЕЧИ

8.1 ДИАМЕТР ПЕЧИ

8.2 ДЛИНА ПЕЧИ

9. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС

10. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. ВВЕДЕНИЕ

Свинец не сыграл столь выдающейся роли в истории человечества, как медь и железо, но тем не менее был известен человечеству еще в глубокой древности. Впервые его начали получать совместно с золотом и с серебром в VII-V тысячелетии до н.э. на территории Испании. По-видимому, свинец получали попутно с медью, но, в связи с невысокими механическими свойствами и способностью тускнеть на воздухе, он не представлял для человека большой ценности. В более позднее время (V-IV тысячелетия до н.э.) свинец использовали как добавку для приготовления бронз сложного состава. Финикияне за 3000-2000 лет до н.э. вели интенсивные разработки свинцовых месторождений на Пиренейском полуострове с целью извлечения из свинцовых руд серебра. Отходы производства ,оксид свинца, использовали в древние времена для приготовления распространенной краски - сурика.

Известны разработки свинцовых руд в Древней Греции на островах Родос, Кипр, Эвбей. Довольно основательно было налажено свинцовое производство в Древнем Риме. Римляне изготавливали из свинца трубы, монеты, крыши домов, посуду.

В средние века, особенно после изобретения пороха, спрос на свинец значительно вырос. В это время производство свинца непрерывно увеличивается, охватывая ряд горных округов в Германии и других странах. В США, например, начало производства свинца относится к 1621 г. На территории СССр свинец был известен уже в глубокой древности, о чем свидетельствуют остатки горных выработок и шлаковых отвалов, сохранившиеся в различных районах страны. Первые заводы по производству свинца появились в России в XVIII в. в Нерчинском крае и на Алтае. Производство на Кавказе началось с середины XIX в. и было основано на запасах Содонского месторождения свинцово-цинковых руд. В 1909 г. добыча и переработка свинцово-цинковых руд была организована на Дальнем Востоке, Сихоте-Алине. Получаемые концентраты отправлялись за границу. Отечественного производства металлов здесь не было.

В 1913 г. в России было выплавлено всего 1,5 тыс. т свинца (во всех остальных странах было выплавлено 1,2 млн. т металла). Это количество свинца обеспечивало потребности страны на 1,5%. После первой мировой войны и периода интервенции даже это малое производство было сокращено. Поэтому в постреволюционные периоды свинцовую промышленность в нашей стране пришлось создавать заново.

Мировое производство металлического свинца в 1998 и 2002 гг. оценивается в 6,0 и 6,47 млн. т, увеличиваясь в среднем за этот период примерно на 2% в год. Около половины из этого количества получают из вторичных источников сырья. Главными производителями свинца являются США, КНР, Канада, Япония. Великобритания, Австралия, Германия, Мексика и др.

Области потребления свинца определяются особенностями его физико-химических и механических свойств. Главный потребитель свинца - аккумуляторная промышленность. Устойчивость свинца к щелочным растворам позволяет изготавливать пластины аккумуляторных батарей из листового свинца. Решетки делают из свинцово-сурьмяного сплава и заполняют смесью свинца и глета. Свинец применяют для покрытия кабельных изделий и изготовления плавких предохранителей, а также в химической и металлургической промышленности - в виде труб и листов для защиты аппаратуры от агрессивных сред (кислот). Большое количество идет на производство тетраэтила свинца, который добавляют в бензин для улучшения его качеств. Но в настоящее время во всем мире ведется активная работа по улучшению качества бензина и без добавки тетраэтила свинца.

Развитие атомной энергетике поставило вопрос о защите от гамма-излучения. Свинец лучше других материалов способен поглощать гамма-лучи и поэтому, как защитное средство, очень широко используется в этой области.

Свинец применяют для приготовления различных сплавов - бронза, латунь, бабит, припой, типографский сплав и др., - из которых делают вкладыши подшипников, типографские литеры и другие изделия.

В настоящее время промышленность всего мира переживает этап преобразований, связанных с ужесточением экологических стандартов - происходит всеобщий отказ от свинца. Германия существенно ограничила его использование с 2000 г., Голландия - с 2002 г., а такие европейские страны, как Дания, Австрия и Швейцария, вообще запретили использования свинца. Эта тенденция станет общей для всех стран ЕС в 2015 г. США и Россия также активно развивают технологии, которые помогут найти альтернативу свинцу. Дело в том, что опасность свинца для окружающей среды и здоровья человека парадоксальным образом сочетается с его исключительной значимостью для современной промышленности.

Говоря о цене свинца, необходимо отметить его относительную дешевизну. По ценам Лондонской Биржи Металлов он дешевле цинка в среднем на 100-150$, алюминия на 800$, а меди на 2000$ за тонну.

Свинец вреден для здоровья человека, а его широкое применение в промышленности привело к тому, что свинцовое загрязнение можно обнаружить повсюду. Наибольшие выбросы свинца в атмосферу происходят в следующих производствах:

1. металлургическая промышленность;

2. машиностроение (производство аккумуляторов);

3. топливно-энергетический комплекс (производство этилированного бензина);

4. химический комплекс (производство пигментов, смазок и т.д.);

5. стекольные предприятия;

6. консервное производство;

7. деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность;

8. предприятия оборонной промышленности.

Без сомнения, наиболее значимым источником загрязнения атмосферы свинцом является автомобильный транспорт.

Так что же такое свинец - универсальная защита от большинства агрессивных внешних воздействий, легко добываемая, легко перерабатываемая и потому дешевая?

Свинцовая угроза - результат неумеренного и недальновидного производства и использования свинца в течение минувших веков. Но сейчас на первый план выходит экологическая безопасность производств и технологических процессов, так что пришло время для тщательного анализа угроз окружающей среде и коренного пересмотра отношения к природе. Безусловно, свинец еще долгое время не потеряет своего значения в промышленности, но если находятся альтернативы, то ими необходимо воспользоваться.

4. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА

Из пирометаллургических способов одним из наиболее распространенных является вельцевание, т.е. высокотемпературный обжиг во вращающихся трубчатых печах.

Вельцевание распространено по причине своей универсальности, простоты обслуживания и других преимуществ. Достоинством вельц-процесса, отличающим его от гидрометаллургических способов и Аштек-процесса является возможность утилизации при вельцевании цинксодержащих отходов: шлаков свинцовой плавки, шламов от очистки сточных вод, содержащих цинк, отходов металлургических и химических предприятий, хвостов обогатительных фабрик и т.д.

К недостаткам вельц-процесса возможно отнести потребность в качественном углеродистом восстановителе (коксовая мелочь) и загрязнение окружающей среды продуктами переработки (трудноутилизируемый клинкер, содержащие серу отходящие газы). Однако в настоящее время вопрос утилизации побочных продуктов вельцевания находит свое решение - клинкер, даже не содержащий ценных компонентов, может быть использован в цементной промышленности и в качестве закладочного материала в горных выработках, тогда как железосодержащие отходы гидрометаллургических технологий в силу содержания токсичных соединений мышьяка, сурьмы и высокой дисперсности требует особых условий для складирования.

Вельц-процесс характеризуется нечувствительностью к химическому и физическому составу перерабатываемого материала, влажности исходных шихт, не требует высокой квалификации обслуживающего персонала благодаря устойчивости режима. Использование отходов цветной и черной металлургии, химической и других отраслей промышленности делает вельц-процесс своеобразным цинково-свинцовым очистителем для промышленности, позволяющим не только утилизировать отходы, но и получать ценное сырье для цинкового производства, черной металлургии, строительной индустрии.

Наиболее интенсивное развитие вельцевания наблюдается в последние годы. Этому способствовало накопление знаний о металлургических процессах, современные конструкции вельц-установок и расширение сырьевой базы. В настоящее время определились следующие основные направления совершенствования вельц-процесса:

* использование флюсующих добавок;

* смешивание и окатывание компонентов шихты в барабанном смесителе;

* магнитная сепарация клинкера с последующим рециклингом коксика;

* использование крупногабаритных вельц-печей;

* ведение технологического процесса с гарниссажем, обеспечивающим защиту футеровки от химической коррозии;

* применение многосекционных пылевых камер, позволяющих исключить загрязнение вельц-окиси шихтой и уменьшить затраты на систему газоочистки и улавливания вельц-окиси;

* грануляция оборотных пылей, позволяющая уменьшить пылевынос и повысить производительность вельц-печи;

* использование тепла отходящих газов и клинкера;

* применение фильтров с импульсной регенерацией и дешевых низкотемпературных нетканых фильтровальных материалов;

* применение "пенных" скрубберов, позволяющих утилизировать серу из отходящих газов.

Перечисленные выше усовершенствования направлены, прежде всего, на решение таких задач, как обеспечение стабильности ведения процесса, повышение качества вельц-окиси, увеличение производительности металлургических агрегатов, экономию топлива, вспомогательных материалов, огнеупоров, снижение выбросов в атмосферу.

Влияние на извлечение металлов при вельцевании, оказывает, главным образом, использование флюсующих добавок. Однако даже это мероприятие (добавление в шихту флюсового известняка) не исчерпывает резервов по повышению извлечения цинка, свинца, индия, серебра.

Рассмотрим поэтапно процесс вельцевания.

шлак шихта вельцевание печь

Рис.1. Схема трубчатой вращающейся печи.

1 - откатная головка; 2 - горелка; 3 - барабан; 4 - бандаж; 5 - венцовая шестерня; 6 - пыльная камера; 7 - наклонная течка; 8 - опорная станция; 9 - опорно-упорная станция; 10 - механизм привода.

Шихту, состоящую из смеси кека и мелкого твердого углеродистого восстановителя (обычно коксик в количестве 35-50 % от массы кека), нагревают в трубчатой вращающейся печи до температур 1100-1300°С. Печь вращается вокруг своей оси печь, имеет небольшой угол наклона к горизонту для создания направленного перемещения шихты от верхнего загрузочного торца к нижнему торцу, через который выгружают твердый остаток перерабатываемой шихты. Этот остаток называют клинкером. Печь состоит из стального корпуса цилиндрической формы (диаметр 2,5-4,5 м, длина 35-95 м), положенного горизонтально, футерованного внутри огнеупорным кирпичом и имеющего наклон по длине 2-4 %. Кожух печи опирается на ролики и медленно (около одного оборота в минуту) вращается вокруг горизонтальной оси от привода.

В нижнем (разгрузочном) конце печи устанавливают мазутную форсунку или газовую горелку для быстрого подъема температуры в печи или для восполнения теплопритока от горения. При правильно подобранном режиме процесса подтопка горелкой не нужна, но горелка облегчает управление процессом и ей обычно пользуются.

На противоположном (верхнем) конце печи загружают шихту и отсасывают из печи газы вместе с возгонами. Степень заполнения объема печи шихтой обычно составляет 15-20%, продолжительность прохождения шихты через печь при L = 40 м составляет 2-3 часа, а при L = 90 м - 4-5 часов. Максимальная температура реакционной массы 1100-1350°С. За счет вращения печи шихта перемещается к разгрузочному концу печи навстречу потоку газов. В слое шихты атмосфера восстановительная, а в газовой фазе на поверхности шихты атмосфера окислительная. В верхнем конце печи сначала происходит удаление влаги из шихты, и постепенно она нагревается.

При достижении температуры 900-1000°С и более оксид свинца и другие соединения свинца восстанавливаются с образованием парообразного свинца и СО. Над поверхностью шихты парообразный свинец окисляется до PbO, а СО сгорает с образованием СО2. То же самое происходит с соединениями цинка и кадмия. Образовавшиеся очень мелкие частицы оксидов цинка, свинца и кадмия уносятся газовым потоком из печи в виде возгонов. Газы уходят из печи с температурой 600-800°С. Их охлаждают, а возгоны улавливают. Тонкую очистку газов обычно осуществляют в рукавных фильтрах (иногда используют электрофильтры). Максимальная температура в рукавных фильтрах не выше 110°С (шерстяная фильтроткань) и не выше 250°С (стеклоткань).

Приблизительный тепловой баланс вельц-печи длиной 41 м складывается из следующих статей. Приход тепла, %: горение коксика - 75, горение мазута (газа) в горелке - 4, экзотермические реакции - 21. Расход тепла, %: отходящие газы - 40-45, клинкер - 10-15, эндотермические реакции и нагрев шихты - 12-15, сушка шихты - 10-12, потери через стенки печи - 10-15.

Для нормальной работы вельц-печи необходимо в шихте создавать восстановительную газовую среду, а в газовом потоке над шихтой - окислительную. Кислород в дутье расходуется на газификацию восстановителя, на сжигание коксика как топлива и на окисление возгонов. При полном использовании газообразного кислорода, попадающего в шихту, в газовом потоке не должно быть СО, а содержание СО2 и О2 в потоке связано с объемной и линейной скоростями подаваемого в печь воздуха, а также с температурой газового потока шихты в печи.

Так как возгоны содержат компоненты с разной способностью к окислению (Znпар окисляется значительно легче, чем PbS, Cdпар, CdS), то для полноты окисления возгонов, что повышает их качество, приходится повышать концентрацию О2 в отходящих газах путем подачи подсосом «вторичного» воздуха на выходе газов из печи. Для интесификации горения коксика и возгонов, а также для повышения концентрации О2 в отходящих газах может быть использовано обогащение «первичного» воздуха кислородом. Промышленные испытания показали, что повышение концентрации кислорода в воздухе, проходящем через печь, до 25,7% повышает производительность печи на 20%, повышает максимальную температуру шихты на 100-150°С, улучшает качество возгонов, отпадает необходимость в подтопке печи горелкой.

Продуктами вельцевания материалов являются вельц-оксиды - промежуточный продукт; грубая пыль - оборотный продукт (возвращается на вельцевание); клинкер, который при достаточном содержании меди является промпродуктом (перерабатывается в медном производстве), а в противном случае является отвальным продуктом и хранится в отвалах предприятия (содержит благородные металлы, свинец и цинк).

Извлечение в вельц-возгоны из кека составляет, %: цинка 92-96; свинца 90-94; кадмия 94-96. Вельц-возгоны содержат, %: Zn 55-70; Pb 5-15; Cd 0,6-1,1. Они могут быть успешно переработаны гидрометаллургическим методом.

Вторым продуктом вельц-процесса, разгружаемым в нижнем конце печи, является клинкер. Он обычно содержит менее 1 % цинка, 15-22 % углерода, практически всю медь, благородные металлы, железо и пустую породу, содержавшиеся в исходной шихте.

5. РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Необходимо произвести расчет процесса и вращающейся трубчатой печи для вельцевания свинцовых шлаков производительностью 16 т/ч по шлаку.

Состав свинцовых шлаков, %: Pb - 36,0; Zn - 6,5; Cu - 1,0; Fe - 12,0; S - 15,0; SiO2 - 10,0; CaO - 5,5; Al2O3 - 3,0; прочие - 11,0.

Состав мазута, % (по массе): СР - 85,3; НР - 10,2; ОР + NP - 0,7; SP - 0,5; AP - 0,3; wP - 3,0; QHP - 9310 ккал/кг, Lтеор - 10,0 м3/кг; Vг - 10,9 м3/кг.

5.1 РАСЧЕТ МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА ШЛАКОВ

В данном концентрате свинец и цинк находятся в виде галенита PbS и сфалерита ZnS, медь в виде халькопипирита CuFeS2, железо в виде халькопирита, пирита FeS2 и гематита Fe2O3, окись кальция в виде известняка CaCO3.

Результаты расчета минералогического состава шлака сведены в табл. 1.

Таблица 1

Минералогический состав свинцового концентрата, кг (%)

Минерал	Всего	Pb	Zn	Cu	Fe	S	O	CaO	CO2	SiO2	Al2O3	Прочие
PbS ZnS CuFeS2 FeS2 Fe2O3 CaCO3 SiO2 Al2O3 Прочие	41,5 9,7 2,88 9,95 9,25 9,82 10,0 3,0 3,9	36 - - - - - - - -	- 6,5 - - - - - - -	- - 1,0 - - - - - -	- - 0,88 4,65 6,47 - - - -	5,5 3,2 1,0 5,3 - - - - -	- - - - 2,78 - - - -	- - - - - 5,5 - - -	- - - - - 4,32 - - -	- - - - - - 10,0 - -	- - - - - - - 3,0 -	- - - - - - - - 3,9
Итого	100	36	6,0	1,0	12,0	15	2,78	5,5	4,32	10,0	3,0	3,9

Пример расчета:

m(S) = m(PbS) - m(Pb) = 41,5 - 36 = 5,5 (кг)

5.2 РАСЧЕТ СОСТАВА ШИХТЫ

5.2.1 РАСЧЕТ ШТЕЙНА И ШЛАКА, ВЫБОР ФЛЮСОВ

Количество штейна определяется по количеству серы в концентрате с учетом степени десульфаризации при плавке 40%.

Количество серы в концентрате: 15 • 0,1 = 1,5 (кг).

Количество серы в штейне: 1,5 • 0,6 = 0,9 (кг).

Содержание серы в заводских медносвинцовых штейнах в среднем составляет 20%. При этом условии количество штейна: .

При более богатом медью концентрате, чем в данном примере, медь стремятся, в основном, перевести в штейн на 70 - 80%. В этом случае расчет количества штейна ведут иначе, принимая либо содержание меди в штейн, либо выход штейна от концентрата.

Количество меди в штейне 1,0 • 0,15 = 0,15 (кг) и содержание меди в штейне .

На основании данных практики и состава данного концентрата при выбранной схеме переработки принимаем следующий состав штейна, %: Cu - 3,33; Pb - 20,0; Zn - 8,0; S - 20,0; Fe - 40,0; прочие - 100.

Количество железа в штейне: 4,5 • 0,4 = 1,8 (кг).

Остальное железо: 12 - 1,8 = 10,2 (кг) в виде закиси железа перейдет в шлак. Кроме того, в шлак из концентрата перейдут: окись кальция, кремнезем, глинозем, 90% цинка (5,85 кг) в виде окиси и прочие.

При выборе и расчете шлака должны учитываться физико-химические данные: взаимодействие компонентов, удельный вес, температура плавления, вязкость и др., а также экономические факторы: применение минимального количества дешевых флюсов, минимальные потери ценных компонентов со шлаком и др.

Расчет шлака начинается с определения его состава. Такой состав шлака из концентрата приведен в табл. 2.

Таблица 2

Состав шлака при условии самоплавкости концентрата

	Всего	ZnO	Al2O3	FeO	CaO	SiO2
Количество, кг Состав, %	38,89 90	7,27 16,8	3,0 6,9	13,12 30,4	5,5 12,7	10,0 23,2

Рекомендуемые соотношения шлакообразующих компонентов в зависимости от содержания окиси цинка в шлаке приведены в табл. 3. Эти данные получены расчетом из предположения, что цинк в шлаке находится в виде цинката закиси железа FeO • ZnO, растворенного в остальной массе шлака.

Таблица 3

Состав шлаков в зависимости от содержания в них окиси цинка, %

ZnO	FeO	SiO2	CaO	ZnO	FeO	SiO2	CaO
0 5 10 15 20	37,8 38,26 38,72 39,18 39,64	34,2 30,62 27,05 23,47 19,89	18,0 16,12 14,23 12,35 10,47	25 30 35 40	40,10 40,57 41,02 41,48	16,31 12,73 9,16 5,58	8,59 6,70 4,82 2,94

С увеличением содержания ZnO в шлаке (или ZnO + Al2O3, так как влияние Al2O3 на свойства шлака аналогично влиянию ZnO) должно возрастать содержание закиси железа, а содержание окиси кальция и кремнензема уменьшается.

В ряде работ по металлургии свинца рекомендуется при выборе состава шлака придерживаться также следующих правил: сумма SiO2 и ZnO в шлаках должна быть равной или близкой к 40%, а сумма CaO и ZnO к 28 - 29%; сумма ZnO + Al2O3 не должна превышать 20 - 21%.

На основе данных табл. 2 и 3, руководствуясь приведенными выше соображениями, выбираем шлак состава, %: 20ZnO + Al2O3; 39,6FeO; 19,9SiO2; 10,5CaO; 10,0 прочие.

Количество шлака равно:

В этом шлаке должно содержаться:

51,35 • 0,396 = 20,35 (кг) - FeO

51,35 • 0,199 = 10,2 (кг) - SiO2

51,35 • 0,105 = 5,39 (кг) - CaO

В шлаке, получаемом из концентрата без подлюсовки, имеется 10 кг SiO2 и 5,5 кг CaO, т.е. примерно те же количества. Содержание FeO значительно ниже. Поэтому для получения шлака выбранного состава необходимо домбавить к концентрату железосодержащий флюс. Учитывая, что в этом флюсе содержится SiO2, кварцевый флюс не добавляется.

Состав железной руды, %: Fe2O3 - 62,1; Fe3O4 - 25,9; SiO2 - 2,5; прочие - 9,5.

В пересчете на FeO состав руды будет, %: FeO - 80; SiO2 - 2,5; прочие - 17,5.

Потребуется добавить с флюсом:

20,35 - 13,12 = 7,23 (кг) - FeO,

Что составит железной руды.

Таким образом, шихта, поступающая на вельцевание, будет состоять из 100 кг концентрата и 9,04 кг железной руды.

После выбора шлака целесообразно ориентировочно определить его удельный вес, вязкость и температуру плавления.

Удельный вес шлака определяем по удельным весам его компонентов, т/м3:

Na2O……………………….2,27

SiO2……………………..2,2 - 2,

MgO………………….3,2 - 3,65

CaO……………………3,3 - 3,4

Al2O3…………………3,6 - 3,68

FeO…………………………..5,0

MnO………………………….5,0

Fe2O3.......................................5,2

Fe3O4………………….....5 - 5,4

ZnO…………………….5,3 - 5,6

Cu2O………………………….6,6

PbO…………………………...9,2

Удельный вес прочих принимаем равным 4.

гшл = 0,1415 • 5,4 + 0,585 • 3,64 + 0,396 • 0,5 + 0,199 • 2,4 + 0,105 • 3,35 + 0,1 • 4,0 = 4,2 (т/м3)

Удельный вес свинцовых штейнов составляет величину порядка 5,5 т/м3. Для хорошего разделения шлака и штейн, наряду с небольшой вязкостью этих продуктов, необходимо иметь разницу в их удельных весах около 1 - 1,5 т/м3. В данном случае эта разница равна 1,4 т/м3.

Вязкость шлака при температуре 1300°С и его температура плавления равны 1пз и 1070°С.

Определенные ориентировочные значения удельного веса, вязкости и температуры плавления шлака указывают на правильность выбора его состава.

5.2.2 РАЦИОНАЛЬНЫЙ СОСТАВ КОНЦЕНТРАТА

На основе анализов заводских концентратов принимаем отношение содержаний сульфидов серы Ss к сульфатной сере SSO4 равным 4:1. Считаем, что 60% сульфидной серы связано с цинком, а 40% - с железом. Сульфатная сера в количестве 60% связана с кальцием, а 40% - со свинцом. Половина окисленного железа находится в концентрате в форме окиси Fe2O3, а другая половина в магнетите Fe3O4. Вся мель находится в форме закиси Cu2O.

При принятой степени десульфаризации при вельцевании 90% в шлак из концентрата перейдет 1,5 кг серы, распределение которой будет равно:

1,5 • 0,8 = 1,2 (кг) - Ss

1,5 • 0,2 = 0,3 (кг) - SSO4

Количество ZnS:

в нем 1,47 кг Zn.

Количество FeS:

в нем 0,84 кг Fe.

Количество CaSO4:

в нем 0,23 кг Са, 0,36 кг О2 и 0,32 кг СаО.

Количество PbSO4:

в нем 0,78 кг Pb и 0,24 кг О2.

Количество Zn в виде ZnO: 6,5 - 1,47 = 5,03 (кг).

Количество ZnO:

в ней 1,23 кг О2.

Количество Fe в виде окислов (из концентрата): 12 - 0,84 = 11,16 (кг).

Количество Fe2O3 из концентрата:

.

Всего Fe2O3 (из концентрата и железной руды):

в нем кислорода:

Количество Fe3O4 из концентрата:

Всего Fe3O4:

в нем кислорода:

Количество СаО: 5,5 - 0,32 = 5,18 (кг).

Количество Pb в виде PbO: 36 - 0,78 = 35,22 (кг).

Количество PbO:

Количество Cu2O:

Количество SiO2 (из концентрата и железной руды):

Количество прочих (из концентратов и железной руды):

Результаты расчета рационального состава концентрата внесены в табл. 4. Дальнейшие расчеты проводятся на 100 кг концентрата полученного состава.

Таблица 4

Рациональный состав концентрата

Компо- ненты	Всего	Содержание, кг	Прочие
	кг	%	Pb	Zn	Cu	Fe	Ss	SSO4	O	CaO	SiO2	Al2O3
PbO PbSO4 ZnO ZnS Cu2O Fe2O3 Fe3O4 FeS CaO CaSO4 SiO2 Al2O3 Прочие	37,95 1,14 6,26 2,19 1,13 13,59 10,05 1,32 5,18 0,77 10,23 3,0 4,76	38,9 1,17 6,41 2,24 1,16 13,91 10,3 1,35 5,31 0,79 10,5 3,08 4,88	35,22 0,78 - - - - - - - - - - -	- - 5,03 1,47 - - - - - - - - -	- - - - 1 - - - - - - - -	- - - - - 9,5 7,27 0,84 - - - - -	- - - 0,72 - - - 0,48 - - - - -	- 0,12 - - - - - - 0,18 - - - -	2,73 0,24 1,23 - 0,13 4,09 2,78 - - 0,27 - - -	- - - - - - - - 5,18 0,32 - - -	- - - - - - - - - - 10,23 - -	- - - - - - - - - - - 3,0 -	- - - - - - - - - - - - 4,76
Итого: Кг %	97,57 -	- 100	36,0 36,9	6,5 6,66	1,0 1,02	17,61 18,05	1,2 1,23	0,3 0,31	11,47 11,77	5,5 5,64	10,23 10,48	3,0 3,07	4,76 4,87

5.3 РАСЧЕТ СОСТАВА ПРОДУКТОВ ВЕЛЬЦЕВАНИЯ

5.3.1 РАСЧЕТ ПЫЛИ

Поданным практики при вельцевании свинцовых шлаков с высокой сыпью величина пылеуноса колеблется в пределах 0,5 - 3,0%. Пыль по сотаву близка к шихте, будучи несколько обогащенной летучими компонентами (свинцом, кадмием и др.).

Таблица 5

Количество и состав пыли

	Всего	Pb	Zn	Cu	Fe	CaO	SiO2	Al2O3	S	O2	Прочие
Содержание, % Количество, кг	100 1,0	36,9 0,37	6,66 0,07	1,02 0,01	18,05 0,18	5,64 0,06	10,48 0,10	3,07 0,03	1,54 0,01	11,77 0,12	4,87 0,05

5.3.2 РАСЧЕТ КЛИНКЕРА

Определяем с учетом пылеуноса количество клинкера, образовавшегося из 100 кг шлака.

Количество серы в клинкере:

(1,54 - 0,01) • 0,6 = 0,92 (кг)

Количество клинкера:

Количество и состав клинкера приведены в табл. 6.

В табл. 7 приведены данные расчета рационального состава клинкера. В расчете принято, что 20% свинца находится в виде металла, остальные металлы находятся в сульфидной форме; железо частично находится в форме магнетита.

Таблица 6

Количество и состав клинкера

	Всего	Cu	Pb	Zn	S	Fe	Прочие
Содержание, % Количество, кг	100 4,6	3,33 0,15	20 0,92	8,0 0,37	20 0,92	40 1,84	8,67 0,40

Таблица 7

Рациональный состав клинкера, кг

Компоненты	Всего кг	Cu	Pb	Zn	S	Fe	O2	Прочие
Сu2S PbS Pbмет ZnS FeS Fe3O4 Прочие	0,19 0,85 0,18 0,55 1,62 1,12 0,09	0,15 - - - - - -	- 0,74 0,18 - - - -	- - - 0,37 - - -	0,04 0,11 - 0,18 0,59 - -	- - - - 1,03 0,81 -	- - - - - 0,31 -	- - - - - - 0,09
И т о г о	4,6	0,15	0,92	0,37	0,92	1,84	0,31	0,09

5.3.3 РАСЧЕТ ШЛАКА

В шлак переходят все щлакообразующие, а также некоторое количество металлов и их соединений.

Подсчитываем количество шлака по компонентам.

Количество ZnO в шлаке:

.

Количество Al2O3:

3,07 - 0,03 = 3,04 (кг).

Количество SiO2:

10,48 - 0,10 = 10,38 (кг).

Количество CaO:

5,64 - 0,06 = 5,58 (кг).

Количество FeO подсчитываем по железу, перешедшему в шлак:

В шлак переходит основная масса прочих, в том числе зола прочих. Определяем количество золы топлива.

Основываясь на данных практики, принимаем расход мазута 0,3% от веса шихты.

Количество золы мазута:

Количество прочих в шлаке:

4,87 - (0,09 + 0,05 + 0,37) + 0,035 = 4,4 (кг),

где 4,87 - количество прочих в шлаке;

0,09 - количество прочих в клинкере;

0,05 - количество прочих в пыли;

0,37 - ориентировочное количество прочих в черновом свинце (принято равным 1% от свинца, содержащегося в шлаке).

Всего образуется шлака без учета свинца и меди:

7,38 + 3,04 + 10,38 + 5,58 + 20,62 + 4,4 = 51,4 (кг).

На основании данных практики принимаем содержание свинца в шлаке 0,8% и меди 0,25%.

Количество свинца и меди определяем из уравнения:

51,4 + 0,008•х + 0,0025•х = х,

где х - количество шлака;

0,008•х и 0,0025•х - соответственно количество свинца и меди в шлаке.

Отсюда х = 51,95 (кг).

Количество Pb в шлаке:

51,95 • 0,008 = 0,42 (кг).

Количество Cu в шлаке:

51,95 • 0,0025 = 0,13 (кг).

Составляем табл. 8 состава шлака, одновременно проверяя правильность расчета. Как видно из таблицы, состав шлака соответствует выбранному ранее.

Таблица 8

Количество и состав шлака

	Всего	Pb	Cu	ZnO	Al2O3	FeO	SiO2	CaO	Прочие
Количество, кг Содержание, %	51,95 100	0,42 0,82	0,13 0,25	7,38 13,85	3,04 5,70	20,62 38,72	10,38 19,49	5,58 10,46	5,68 10,72

5.3.4 РАСЧЕТ ЧЕРНОВОГО СВИНЦА

Количество Pb в черновом свинце:

mч.св(Pb) = m(Pb) - [mпыль(Pb) + mклинкер(Pb) + mшлак(Pb)] = 36,9 - (0,92 + 0,43 + 0,37) = 35,18 (кг).

Количество Cu в черновом свинце:

mч.св(Cu) = m(Cu) - [mпыль(Cu) + mклинкер(Cu) + mшлак(Cu)] = 1,02 - (0,15 + 0,13 + 0,01) = 0,73 (кг).

Количество Zn в черновом свинце:

mч.св(Zn) = m(Zn) - [mпыль(Zn) + mклинкер(Zn) + mшлак(Zn)] = 6,66 - (0,37 + 5,93 + 0,07) = 0,29 (кг).

Прочих в черновом свинце 0,37 кг.

Количество и состав чернового свинца приведены в табл. 9.

Таблица 9

Количество и состав чернового свинца

	Всего	Pb	Cu	Zn	Прочие
Количество, кг Содержание, %	36,57 100	35,18 96,2	0,73 2,0	0,29 0,8	0,37 1,0

Полученный состав чернового свинца отвечает практическим данным.

Извлечение свинца в черновой свинец составляет:

меди

6. РАСЧЕТ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВА

Воздух в процессе вельцевания расходуется, главным образом, на горение шлака. Принимаем в нашем случае, что 60% углерода мазута в печи сгорает до СО2, а остальные 40% - до СО. Состав мазута в пересчете на рабочую массу и количество составляющих его на 100 кг шлака приведены в табл. 10.

Таблица 10

Состав и количество мазута

	Всего	CP	HP	NP	OP	SP	AP	wP
Содержание, % Количество, кг	100 11,5	85,3 9,81	10,2 1,17	0,3 0,03	0,4 0,05	0,5 0,06	0,3 0,03	3,0 0,35

Определяем теоретическое количество воздуха, необходимое для процесса вельцевания с учетом кислорода шихты.

До СО2 сгорает:

СР • 0,6 д.ед.(С) = 9,81 • 0,6 = 5,87 (кг),

на это расходуется кислорода

До СО сгорает:

СР • 0,4 д.ед.(С) =9,81 • 0,4 = 3,92 (кг)

на это расходуется кислорода:

.

Количество кислорода на сжигание водорода топлива:

Количество кислорода на сжигание серы топлива:

Всего требуется кислорода на горение топлива:

15,63 + 5,23 + 9,36 + 0,06 - 0,05 = 30,23 (кг)

При вельцевании свинцовых шлаков в трубчатой вращающейся печи значительно развиваются восстановительные процессы, в результате чего часть кислорода шихта является окислителем.

Всего активного кислорода в шихте:

mшихта(О2) = 11,77 - (0,31 + 6,04 + 0,12) - (1,54 - 0,1) • 0,4 = 11,77 - 6,47 - 0,61 = 4,69 (кг),

где 11,77 кг - количество кислорода в шлаке, связанное со свинцом, медью, цинком и железом;

0,31 кг - количество кислорода в штейне;

6,04 кг - количество кислорода в шлаке, связанное с железом и цинком;

0,12 кг - количество кислорода в пыли;

(1,54 - 0,1) • 0,4 - количество кислорода, связанное с удаляемой из шлака серой в форме сернистого газа (0,4 - степень десульфаризации в долях единицы).

Таким образом, при вельцевании потребуется подать с дутьем

mдутья = 20,26 - 4,69 = 15,57 (кг) кислорода

или mвозд = 15,57 • воздуха.

Всего будет подано в печь на 100 кг шлака:

mвозд,шл = 67,8 • 1,25 = 84,7 (кг) или

воздуха.

В нем содержится

m(O2) = mвозд,шл • 0,23д.ед.(О2) = 84,7 • 0,23 = 19,45 (кг) О2;

m(N2) = mвозд,шл • 0,77д.ед.(N2) 84,7 • 0,77 = 65,25 (кг) N2;

В отходящих газах содержится:

mг(О2) = m(O2) - mдутья = 19,45 - 15,57 = 3,88 (кг) О2;

mг(N2) = m(N2) + mN2 = 65,25 + 0,10 = 65,35 (кг) N2;

mг(H2O) = m(H2O) - mH2O = 0,46 + 0,36 = 0,82 (кг) Н2О;

0,06 • 2 + 0,61 • 2 = 1,34 (кг) SO2.

Составляем табл. 11 количества и состава отходящих газов.

Таблица 11

Состав и количество отходящих газов

	Всего	CO2	CO	SO2	O2	N2	H2O
Количество, кг Объем, нм3 Состав, % (вес.) Состав, % (объемн.)	154,86 73,95 100 100	20,63 10,5 3,32 13,95	8,77 6,52 5,66 9,52	1,34 0,49 0,87 0,65	16,34 11,48 10,55 3,70	106,94 85,49 69,06 70,76	0,82 1,02 0,53 1,42

7. МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПРОЦЕССА

На основании проведенных расчетов состава шихты и продуктов вельцевания составляем таблицу материального баланса процесса вельцевания (табл. 12).

Таблица 12

Материальный баланс процесса вельцевания свинцовых шлаков

№ п/п	Материалы и продукты	Всего	Pb	Zn	Cu	Fe	CaO	SiO2
		кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%
Поступило
1 2 3	Шихта Мазут Воздух	100 11,5 84,75	51,0 5,87 43,13	36,9 - -	36,9 - -	6,66 - -	6,66 - -	1,02 - -	1,02 - -	18,05 - -	18,05 - -	5,64 - -	5,64 - -	10,48 - -	10,48 - -
	И т о г о	196,2	100	36,9	-	6,66	-	1,02	-	18,05	-	5,64	-	10,48	-
Получено
1 2 3 4 5	Черновой свинец Клинкер Шлак Пыль Газы: СО2 СО О2 N2 SO2 H2O	36,57 4,6 53,24 1,0 20,63 8,77 3,88 65,35 1,34 0,82	18,6 2,34 27,17 0,51 10,5 4,46 1,97 33,3 0,78 0,42	35,18 0,92 0,43 0,37 - - - - - -	96,2 20 0,81 36,9 - - - - - -	0,29 0,37 5,93 0,07 - - - - - -	0,8 8,0 11,1 6,66 - - - - - -	0,73 0,15 0,13 0,01 - - - - - -	2,0 3,33 0,25 1,02 - - - - - -	- 1,84 16,03 0,18 - - - - - -	- 40 30,16 18,05 - - - - - -	- - 5,58 0,06 - - - - - -	- - 10,46 5,64 - - - - - -	- - 10,38 0,10 - - - - - -	- - 19,49 10,48 - - - - - -
	И т о г о	196,2	100	36,9	-	6,66	-	1,02	-	18,05	-	5,64	-	10,48	-

8. РАСЧЕТ ПЕЧИ

8.1 ДИАМЕТР ПЕЧИ

Диаметр трубчатой печи определяется из условия оптимальной скорости движения газового потока в печи по формуле (1):

(1).

При принятом сравнительно невысоком пылеуносе 20% скорость газов в печи должна быть умеренной. Принимаем ее равной 5 м/сек.

Определяем действительное количество газов Vt, м3/сек.

Производительность печи 16 т/час, т.е. 384 т/сутки.

Время переработки 100 кг шлака:

Количество отходящих газов на 100 кг шлака с учетом горения топлива ранее было приведено в табл. 9.

Секундное количество отходящих газов:

Принимая на основании данных заводской практики температуру отходящих из печи газов 250°С, найдем среднюю температуру газов в печи:

При этой температуре средний объем газов в печи:

Находим диаметр печи:

Стандартному значению соответствует диаметр, равный 3 м.

При толщине футеровки: высокоглиноземистый кирпич 250 мм; слой теплоизоляции 30 мм; кожух 20 мм, наружный диаметр печи будет:

Dнар = 3,0 +0,25 • 2 + 0,03 • 2 + 0,02 • 2 = 3,6 (м).

8.2 ДЛИНА ПЕЧИ

Работающую барабанную печь для вельцевания свинцовых шлаков можно подразделить по характеру протекающих физико-химических превращений и тепловой работе на зоны: испарения влаги, подогрева шихты, прокалки и охлаждения.

Ввиду того что условия теплоотдачи и физико-химические процессы в разных зонах существенно отличаются, расчет длины печи необходимо вести по отдельным зонам.

Длину печи определяют из условия теплообмена в основных зонах, а затем проверяют размеры этих зон по времени пребывания в них материала.

Для расчета длины отдельных зон определяем необходимые величины.

Теплопотребление материала по зонам.

Теплопотребление материала по зонам находим по формуле (2):

(2),

Где - теплосодержание исходных материалов, поступающих в зону, ккал;

- тепло экзотермических реакций, протекающих в зоне, ккал;

- теплосодержание материалов, выходящих из зоны, ккал;

- тепло эндотермических реакций, протекающих в зоне, ккал.

Зона испарения.

В зоне испарения испаряется основная масса влаги шихты. В этой же зоне наблюдается максимальный пылеунос. Температура шихты на входе в зону равна 40°С, на выходе ~150°С. Температура газов на входе в зону 750°С, на выходе 250°С.

В расчете принято, что из шихты в этой зоне удаляется вся внешняя влага; пылеунос составляет 50% от всего пылевыноса из печи.

сш• mш• tш = 0,54• [196, 2 - (67,2 - 6,75) - 22,3•0,5](150 - 40) = 7401,24 (ккал)

Средняя теплоемкость твердой части шихты определена как средневзвешенная по теплоемкостям составляющих шихты и их процентному содержанию в шихте. Теплоемкости составляющих твердой части шихты в свою очередь также определены как средневзвешенные исходя из их рационального состава. Ввиду простоты эти расчеты не приводятся.

Нагрев и испарение влаги, нагрев паров воды:

122,2[1(100 - 40) + 539 + 0,362• 22,4/18(250 - 100)] = 81000 (ккал)

Подогрев пыли до 250°С:

0,23• 53,3 • 0,5(250 - 40) = 1285 (ккал)

Тепло, отдаваемое пылью, выносимой из зоны подогрева:

0,23 • 53,3 • 0,5(750 - 250) = 3070 (ккал)

Тепло, отдаваемое газами зоны подогрева:

сг•Vг•?t = 0,436 • 38,7(750 - 250) = 8440 (ккал).

Итого теплопотребление в зоне:

7400 + 81000 + 1285 - 3070 = 86615 (ккал).

Зона подогрева.

В этой зоне удаляется связанная вода. Шихта в зоне подогрева нагревается до температуры ~750°С; температура газов на входе в зону 1250°С. Унос материала в пыль - 25% от общего пылеуноса.

Теплопотребление по статьям.

Нагрев шихты до 750°С:

0,54•(196,2 - 67,2 - 22,3•0,75)(750 - 150) = 36377 (ккал).

Испарение влаги и нагрев паров воды:

12,75•[539 + 0,376•22,4/18(750 - 150)] = 10360 (ккал).

Подогрев пыли до 750°С:

0,54 • 22,3 • 0,25(750 - 150) = 1806 (ккал).

Скорость движения материала в печи, коэффициент заполнения печи материалом, значения lx и lg по зонам.

Скорость движения материалов в печи находим по формуле (3):

wм = 5,78 • Dвn, (3)

при в = 2,0° и n = 0,8 об/мин

wм = 5,78 • 3,0 • 2,0 • 0,8 = 27,7 (м/час).

Коэффициент заполнения печи материалом определяется из формулы (4):

(4)

после преобразования которой получим выражение для коэффициента заполнения:

где А - среднее количество материала, проходящего через зону, т/сутки;

г - средний объемный вес материала в зоне, т/м3;

ф - время работы печи в сутки, час/сутки.

Для зоны испарения:

;

г = 1,5 т/м3 (средние объемные веса материалов по длине печи взяты на основании данных исследований заводских печей).

Зная коэффициент заполнения поперечного сечения зоны материалом, из геометрической зависимости находим lx и lg .

Рис. 2. Схема теплообмена в трубчатой вращающейся печи

Площадь сегмента:

(м2)

Из отношения определяем центральный угол сегмента б и отношение : при б = 86,25° и , откуда lx = 1,392•1,5=2,08 (м);

.

Аналогично определяются значения ц, lx и lg для остальных зон.

Исходные данные и результаты расчетов занесены в табл. 13.

Таблица 13

Значения ц, lx и lg по зонам печи

Зона	А, т/сутки	г, т/м2	ц, %	Fс, м2	б, град	lx, м	lg, м
Испарения Подогрева Вельцевания Охлаждения	403,73 312,42 278,1 229,57	1,4 1,2 1,8 2,2	5,7 5,5 3,3 1,8	0,4 0,367 0,22 0,15	86,25 79,3 72,2 60,5	2,08 1,98 1,65 1,49	2,26 2,17 1,97 1,66

Размеры зон по условиям теплообмена.

З о н а и с п а р е н и я.

В зону испарения материал подается в распыленном виде; основное тепло в этой зоне затрачивается на испарение влаги. Поэтому данную зону можно рассматривать как сушило барабанного типа с пересыпанием материала, в котором сушильным агентом являются печные газы.

Длину зоны сушки подсчитывают по формуле (5):

(5),

где А - производительность печи, т/сутки;

wисх и wподс - содержание влаги в исходной и конечной шихте, доли единицы; wисх = 22,2/384 = 0,059 ( с учетом оборотной пыли), а в нашем случае wподс = 0 ( в зоне испарения удаляется вся внешняя влага);

ф - время работы печи в сутки, час/сутки;

D - диаметр печи, м;

?w - допустимое напряжение рабочего пространства сушильной зоны печи по удаляемой влаге, т/м3•час.

Учитывая высокую дисперсность материала и способ загрузки, принимаем напряжение рабочего пространства 0,08 т/м3•час:

З о н а п о д о г р е в а.

Длина зоны подогрева, а также для зоны вельцевания, определяется из условий теплообмена по формуле (6):

(6),

где qлуч - тепловой поток на открытую поверхность шихты (излучение от газов и кладки), ккал/м2•час;

q'луч - тепловой поток на закрытую поверхность шихты (излучение от кладки), ккал/м2•час;

qконв - тепловой поток, передаваемый на шихту конвекцией, ккал/м2•час;

q - теплопотребление шихты, ккал/т;

lх - ширина слоя шихты, м;

lg - длина закрытой поверхности шихты в поперечном сечении печи, м;

L - длина зоны, м;

ф - время работы печи, час/сутки.

После преобразования формулы (6) получим выражение:

Тепловые потоки qлуч, q'луч, qконв определяются по следующим формулам:

, (7)

где СГКМ - приведенный коэффициент излучения от газов и кладки на шихту (3,21 ккал/м2•час•К4).

(8)

где СКМ - приведенный коэффициент излучения от кладки на шихту (2,99 ккал/м2•час•К4 ).

qконв = 9w0(tг - tш) ккал/м2•час, (9)

qконв = 9 • 0,78(960 - 450) = 3580 (ккал/м2•час),

где w0 - условная скорость газов в печи при t = 0;

tг и tш - средние температуры газов и шихты.

Длина зоны подогрева:

З о н а в е л ь ц е в а н и я.

Средняя температура газов в зоне 1320°С. Средняя температура кладки в зоне 1100°С.

qконв = 9 • 0,71(1320 - 875) = 2840 (ккал/м2•час),

З о н а о х л а ж д е н и я.

Эта зона находится в самом конце печи, за корнем факела горения топлива, поэтому процесс лучистого теплообмена между шихтой и газовой фазой играет здесь незначительную роль.

Ввиду этого длину зоны охлаждения нельзя рассчитывать по теплообмену, ее принимают по данным практики. Принимаем длину зоны охлаждения равной:

Lохл = 5 (м).

Таким образом, полная длина печи, рассчитанная, в основном, по условиям теплообмена, составляет:

L = Lс + Lподогр + Lвельц + Lохл = 11,17 + 16,1 + 8,3 + 5,0 = 40,57 (м)

Принимаем Lпечи = 40 м.

9. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС

Полученные основные размеры печи позволяют составить тепловой баланс процесса вельцевания, который одновременно является проверкой правильность принятого вначале расхода топлива.

Подсчитываем статьи теплового баланса. При этом используем результаты уже проведенных расчетов по теплопотреблению материала и материальному балансу. Тепловой баланс печи составляется на время переработки 100 кг свинцовых шлаков.

Приход тепла.

1. тепло от горения топлива:

2. физическое тепло шихты:

3. физическое тепло воздуха:

4. физическое тепло топлива:

5. тепло экзотермических реакций:

И т о г о приход тепла:

Отметим, что хотя отдельные статьи баланса и выходят за пределы точности расчета, метод...