Плавка свинца

Определяем количество Fe2O3, которое будет восстановлено по уравнению (29), кг:

Для восстановления 5,714 кг Fe2O3 необходимо затратить оксида углерода СО 5,714 · 28 : 159,6 = 1,002 кг. В результате будет получено диоксида углерода СО2 5,714 · 44 : 159,6 = 1,575 кг.

Магнетит Fe3O4 в условиях плавки восстанавливается до FeO по реакции

Fe3O4 + СО = 3Fe + СО2 (38)

На осуществление этой реакции потребуется оксида углерода 10,38 · 28 : 231,4 = 1,256 кг. При этом в газовую фазу выделится диоксида углерода СО2 10,38 · 44 : 231,4 = 1,974 кг.

Металлическое железо Fe образуется по реакции

FeO + CO = Fe + CO2 (39)

На образование 0,91 кг металлического железа потребуется оксида углерода СО 0,91 · 28 : 55,8 = 0,457 кг. В ходе реакции в газовую фазу выделится диоксида углерода СО2 0,91 · 44 : 55,8 = 0,718 кг.

В черновой свинец перейдет 0,31 кг меди Cu. на восстановление Cu2O по реакции

Cu2O + CO = 2Cu = CO2 (40)

необходимо затратить оксида углерода СО 0,31 · 28 : (2 · 63,5) = 0,07 кг. В результате будет получено диоксида углерода СО2 0,31 · 44 : (2 · 63,5) = 0,107 кг.

В восстановительной атмосфере и при температурах более 1000° С сульфат кальция будет превращаться в CaS по уравнению

CaSO4 + 4CO = CaS + 4CO2 (41)

При этом потребуется оксида углерода СО 0,85 · 4 · 28 : 136 = 0,7кг, а врезультате реакции образуется диоксида углерода СО2 0,85 · 4 · 44 : 136 = 1,1 кг.

Сульфид кальция, участвуя в реакциях сульфидирования FeO, Cu2O, ZnO, переходит в шлак в виде оксида СаО.

Рассчитываем количество оксидов углерода (СО и СО2) в отходящих газах.

Итак, оксида углерода них содержится, кг:

mCO = (mCO)(25) + (mCO)(37) - (mCO)(33) - (mCO)(34) - (mCO)(26) - (mCO)(27) - (mCO)(28) - (mCO)(29) - (mCO)(38) - (mCO)(39) - (mCO)(40) - (mCO)(41) = 14,532 + 0,283 - 0,042 - 0,199 - 0,743 - 2,592 - 1,957 - 1,002 - 1,256 - 0,457 - 0,07 - 0,7 = 5,797.

Диоксида углерода содержится, кг:

mCO2 = (mCO2)(24) - (mCO2)(37) + (mCO2)(33) + (mCO2)(24) + (mCO2)(26) + (mCO2)(27) + (mCO2)(28) + (mCO2)(29) + (mCO2)(38) + (mCO2)(39) + (mCO2)(40) (mCO2)(41) = 15,224 - 0,444 + 0,093 + 0,314 + 1,17 + 4,074 + 3,076 + 1,575 + 1,974 + 0,718 + 0,107 + 1,1 = 28,981.

Количество прочих компонентов в отходящих газах составляет, кг: азота - 69,225; сернистого андигрида SO2 - m SO2 = (m SO2)к + (m SO2)(30) + (m SO2)(31) = 0,12 + 0,42 + 0,336 = 0,876; серного андигрида SO3 - (m SO3)(32) = 0,105; воды - 0,432; кислорода - 0,983.

Состав отходящих газов приведен в таблице 7.

Таблица 7 - Количественный и качественный состав отходящих газов восстановительной плавки Pb - агломерата

Рассчитываем количество кислорода, углерода, серы и водорода в отходящих газах, кг

кислорода в СО будет 5,797 · 16 : 28 = 3,316,

углерода в СО - 5,797 · 12 : 28 = 2,484,

кислорода в СО2 - 28,981 · 32 : 44 = 21,077,

углерода в СО2 - 28,981 · 12 : 44 = 7,904,

кислорода в SO2 - 0,876 · 32 : 64 = 0,438,

серы в SO2 - 0,876 · 32 :64 = 0,438,

кислорода в SO3 - 0,105 · 48 : 80 = 0,063,

серы в SO3 - 0.105 ·32 : 80 = 0,042,

кислорода в Н2О - 0,432 · 16 : 18 = 0,384,

водорода в Н2О - 0,432 · 2 : 18 = 0,048,

избыточный О2 - 0,983.

Всего в отходящих газах содержится кислорода

3,316 + 21,077 + 0,438 + 0,063 + 0,384 + 0,983 = 26,261 кг.

Углерода в отходящих газах присутствует 2,484 + 7,904 = 10,388 кг.

Серы в отходящих газах находится 0,438 + 0,042 = 0,48 кг.

Полный материальный баланс плавки свинцового агломерата приведен в таблице 8.

Таблица 8 - Материальный баланс плавки свинцового агломерата в шахтной печи

3.2 Выбор и расчет количества оборудования

Рассчитаем количество печей, необходимых для выполнения производственной программы

1) 600 000 : 340 = 1764 т. в сутки

2) удельная производительность печи 70 тонн/м2 · сутки

3) S=3 м2

4) 70м2 · 3т. = 210 т. с печи в сутки

5) 1764 : 210 = 9 печей

Принимаю 9 печей, площадь которых составляет 3 м2 .

4. Экологическая часть

Защита окружающей среды - комплексная проблема: наряду с природоохранными задачами она решает также и социально - экономическую задачу - улучшение условий жизни, сохранение его здоровья.

Основными направлениями по решению проблем защиты окружающей среды является: совершенствование технологических процессов и разработка нового оборудования с меньшим уровнем выбросов примесей и отходов на окружающую среду, замена токсичных отходов на нетоксичные; замена неутилизируемых отходов на утилизируемые; применение пассивных методов защиты окружающей среды.

Важную роль в защите окружающей среды принадлежит мероприятиям по рациональному размещению источников загрязнений: устройство санитарно - защитных зон; вынесение промышленных предприятий из крупных городов; расположение промышленных предприятий с учетом топографии местности и розы ветров. Большое значение имеет контроль качества окружающей среды /6/.

Несмотря на высокую токсичность свинца и его соединений потребление этого металла за последние 20 лет удвоилось и продолжает расти, в первую очередь за счет увеличения выпуска различных видов свинцово - кислотных аккумуляторов, так как альтернативных им источников для транспорта, связи, оборонной техники и ближайшем будущем.

Экологические требования предусматривают минимизацию воздействия свинца, серы и других вредных веществ и факторов на человека и окружающую среду. За последние 10 лет ужесточились экологические требования к промышленным объектам такого рода /5/.

Летучесть свинца и его соединений приводит к потерям его в металлургическом производстве, что обуславливает необходимость организации на свинцово - плавильных заводах совершенной системы пылеулавливания. Это необходимо также для предохранения о отравления парами свинца и его соединений обслуживающего персонала заводов и населения, проживающего вблизи заводов. Пары свинца ядовиты. Они нарушают обменные процессы в организме, вызывая тяжелые заболевания /4/.

Заключение

В данной курсовой работе был рассмотрен тяжелый цветной металл - свинец. Его физические и химические свойства, применение и сырьевые источники, а также способы получения свинца. Была рассмотрена экологическая проблема, связанная с эти металлом. Произведен расчет материального баланса, определено количество основного оборудования для выполнения производственной программы.

Список литературы

1. Зайцев В.Я. Маргулис Е.В. Металлургия свинца и цинка; Учебное пособие для вузов. - М.: Металлургия, - 1985. - 263с.

2. Гудима Н.В., Шеин Я.П. Краткий справочник по металлургии цветных металлов. - М.: Металлургия, 1975. - 536с.

3. Уткин Н.И. Производство цветных металлов. - 2 изд. - М.: Интермет Инжиниринг, 2004. - 442с.

4. Шиврин Г.Н. Металлургия свинца и цинка. - М.: Металлургия, 1982. - 352с.

5. Бессер А.Д. Экологическая безопасность переработки вторичного сырья. Свинец - важнейшее требование при разработке технологии // Цветные металлы. - №8. - 2001 г. - с. 34 - 36

6. Обеспечение безопасности жизнедеятельности в машиностроении: Учебное пособие для вузов / Еремин В.Г., Сафронов В.В. Схиртладце А.Г., Харламов Г.А. - М.: Машиностроение, 2002. - 400с.

7. Колмаков А.А. Расчеты технологических процессов в металлургии свинца. - Красноярск:Практикум,2005г.-90с.

Размещено на Allbest.ru