Расчет шихты шахтной плавки (расчет количества и состава шлака и чернового свинца)
Химические реакции шахтной плавки. Структура и расход кемеровского кокса. Основные составляющие шлака. Количество и состав отходящих газов. Материальный баланс плавки свинецсодержащего материала на черновой свинец. Расчет выхода конечного продукта.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.09.2018 |
| Размер файла | 22,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Расчет шихты шахтной плавки (расчет количества и состава шлака и чернового свинца)
Цель работы: Ознакомить студентов с расчетами количества и состава шлака и чернового свинца.
Расчет количества и состава шлака. Отношение основных шлакообразующих FеО: СаО: SiO2 = 30: 20: 20 (практические данные).
Шлак образуется за счет золы кокса, пустой породы, присутствующей в металлосодержащей шихте, и флюсов. Расход кокса при шахтной плавке составляет 9 % или 9 кг (на 100 кг). Принимаем для расчета, содержащий 10 % золы. Ее состав, %: 45 SiO2; 30Аl2О 3; 20 Fе2О3; 2 СаО. Влажность кокса 4 %.
Количество компонентов, перешедших в шлак, с учетом золы кокса:
SiO2 0,75 + 0,45 · 0,1 · 9 = 1,16 кг;
Ai2O3 0,45 + 0,10 · 0,3 · 9 = 0,72 кг;
CaO 0,75 + 0,10 · 0,02 · 9 = 0,77 кг;
FeO (0,82-0,43 + 9 · 0,1 · 0,14) = 0,56 кг;
ZnO (0,59-0,03) = 0,70 кг.
Основными составляющими шлака в данном случае следует считать оксид цинка и глинозем. Их сумма не должна превышать 20 %. Тогда выход шлака составит:
100 = 7,10 кг.
Для его образования в шихте нужно иметь:
SiO2 7,10 · 0,20 = 1,42 кг;
СаО 7,10 · 0,20 = 1,42 кг;
FеО 7,10 · 0,30 = 2,13 кг.
т. е. требуется введение в шихту железа и кальция.
В качестве флюсов принимаем железную руду (60 % в пересчете на FeО, 9 % SiО 2) и известняк (55 %СаО и 2 % SiО 2).
Обозначив через х количество железной руды и через у количество известняка, рассчитаем их потребность для получения шлака заданного состава:
SiO2 1,16 + 0,09х + 0,02у = 1,42 кг;
FeO 0,56 + 0,60х = 2,13;
CaО 0,77 + 0,55у = 1,42 кг.
X = = 2,61 кг;
X = = 1,18 кг.
Окончательный состав шихты с учетом флюсов:
Аккумуляторный лом 88,30 кг,
Шликеры 5,70 кг,
Пыль 3,00 кг,
Железная руда 2,61 кг,
Известняк 1,18 кг.
Итого 103,79 кг.
Окончательный состав шлака приведен ниже:
|
кг |
% |
||
|
Pb |
0,07 |
1,0 |
|
|
Cu |
0,07 |
1,0 |
|
|
Sn |
0,035 |
0,5 |
|
|
Sb |
0,035 |
0,5 |
|
|
SiO2 |
1,42 |
20,0 |
|
|
FeO |
2,13 |
30,0 |
|
|
CaO |
1,42 |
20,0 |
|
|
Al2O3 |
0,72 |
10,0 |
|
|
ZnO |
0,70 |
10,0 |
|
|
Прочие |
0,50 |
7,0 |
|
|
Итого |
7,10 |
100,0 |
Расчет количества и состава чернового свинца. Содержание свинца и сурьмы в черновом свинце колеблется в пределах 97-99 %. Для расчета принимаем 98,6 %.
При плавке в черновой свинце переходит свинец:
73,44 - (0,32 + 1,80 + 0,07) = 71,25 кг,
сурьмы:
3,93 - (0,04 + 0,05 + 0,035) = 3,805 кг.
Выход чернового свинца:
100 = 76,1 кг;
Количество меди, перешедшей в черновой свинец
0,81 - (0,07 + 0,40) = 0,34 кг,
олова:
0,33 - (0,03 + 0,035) = 0,265 кг.
На основании приведенных расчетов получится черновой свинец следующего состава:
|
кг |
% |
||
|
Pb |
71,250 |
93,62 |
|
|
Sb |
3,805 |
5,00 |
|
|
Cu |
0,340 |
0,45 |
|
|
Sn |
0,265 |
0,35 |
|
|
Прочие |
0,440 |
0,58 |
|
|
Итого |
76,100 |
100 |
Расчет материального баланса. Кокс содержит 86 % углерода или в 9 кг кокса содержится 7,74 кг углерода. За счет кислорода воздуха 50 % углерода сгорает до СО 2 и 50 % до СО. Потребуется кислорода для горения углерода до СО 2 10,32кг,
С+О2 = СО2,
образуется СО 2 14,19 кг. Потребуется кислорода для горения углерода до СО 5,16 кг,
С +1/2О 2 = СО,
образуется СО 9,03 кг.
Всего необходимо кислорода:
10,32 + 5,16 = 15,48 кг.
С этим количеством кислорода вводится азота:
= 51,82 кг.
Таким образом, расход воздуха на 100кг свинецсодержащей шихты составит: 51,82 + 15,48 = 67,30 кг или = 52,17 м 3.
Расчет состава отходящих газов. Основные реакции при шахтной плавке:
PbO + CO = Pb + CO2; (3-1)
2PbO + PbS = 3Pb + SO2; (3-2)
PbSO4 > PbO + SO2 + ЅO2; (3-3)
PbO2 > PbO + ЅO2; (3-4)
CaCO3 > CaO + CO2. (3-5)
Заслуживают внимания следующие взаимодействия:
PbS + 3PbSO4 > 4PbO + 4SO2; (3-6)
PbS + PbSO4 > 2Pb + 2SO2; (3-7)
Pb + PbSO4 > 2PbO + SO2. (3-8)
Не усложняя расчета можно РbSО 4 перевести в РbО по реакции (3-3).
Количество РbS, взаимодействующего в реакции (3-2):
4,39-0,37 = 4,02 кг.
Для протекания реакции необходимо РbО:
= 7,50 кг РbО (выделится 1,07 кг SО 2).
При разложении РbSО 4 образуется оксида свинца:
= 20,33 кг (выделится 7,29 кг SО 3 или 5,83 кг SО 2 и 1,46 кг О2). шахтная плавка баланс свинецсодержащий
При разложении РbО2 образуется:
= 12,44 кг РbО (выделится 0,88 кг О2).
Таким образом, с учетом РbО, имеющегося в шихте, образуется оксида свинца:
12,94 + 20,33 + 12,44-7,50 = 38,21 кг.
Для его восстановления потребуется СО:
= 4,79 кг.
Образуется СО 2:
= 7,55 кг.
Разлагается 1,18 кг СаСО 3:
СаСО 3 = СаО + СО2,
образуется 0,52 кг СО 2.
Образуется всего СО 2
14,19 + 0,52 + 7,55 = 22,26 кг.
Остается не израсходованного СО:
9,03-4,79 = 4,24 кг.
Всего выделится SО 2:
1,07 + 5,83 = 6,9 кг.1,45+0,88=2,34 кг.
Освободится кислорода по реакциям (3-3) и (3-4):
1,45+0,88=2,34 кг.
С учетом химических взаимодействий получается следующий состав отходящих газов (табл. 6).
В данной таблице обращают на себя, внимание два обстоятельства:
1) несмотря на восстановительную плавку в газах появился кислород за счет разложения РbО 2 и РbSО 4. Можно было бы откорректировать расход воздуха, уменьшив на 2,34 кг расход кислорода, но этого не следует делать, так как кислород выделяется в верхних горизонтах шахты печи и не принимает участия в горении углерода;
2) в составляющие газа включена строка "Прочие составляющие" (цифра 3,65). При металлургических расчетах их распределяют между продуктами плавки, что и сделано в расчете.
На основании приведенных расчетов составим таблицу материального баланса (табл. 7).
Таблица 6. Количество и состав (в %) отходящих газов
|
Составляющие газа |
кг |
% (по массе) |
м 3 |
%, (объём) |
|
|
CО |
4,24 |
4,63 |
3,39 |
5,24 |
|
|
CO2 |
22,26 |
24,32 |
11,33 |
17,52 |
|
|
SО 2 |
6,90 |
7,53 |
2,40 |
3,72 |
|
|
N2 |
51,82 |
56,59 |
41,45 |
64,12 |
|
|
O2 |
2,34 |
2,55 |
1,64 |
2,53 |
|
|
H2O |
0,36 |
0,39 |
0,95 |
0,69 |
|
|
Прочие |
3,65 |
3,99 |
3,99 |
6,18 |
|
|
Всего |
91,57 |
100,00 |
65,16 |
100,00 |
Ранее было отмечено, что плавку свинцовых аккумуляторов на сурьмянистый свинец производят не только в шахтных, но и в электрических печах. Расчет электроплавки аналогичен расчету шахтной плавки, но не нужен кокс в таком большом количестве. Тепло получается за счет электрической энергии. Кокс нужен только для восстановления оксидов металлов. Расход его в этом случае составляет примерно 2 % от массы шихты. Соответственно уменьшится объем газов.
Таблица 7. Материальный баланс плавки
|
Поступило |
кг |
% |
Получено |
кг |
% |
|
|
Свинецсодержащей материал |
100,00 |
55,52 |
Черновой свинец |
76,10 |
42,27 |
|
|
Железная руда |
2,61 |
1,45 |
Штейн |
2,00 |
1,11 |
|
|
Известняк |
1,18 |
0,55 |
Пыль |
3,00 |
1,68 |
|
|
Кокс |
9,00 |
5,10 |
Шлак |
7,10 |
3,96 |
|
|
Воздух |
67,30 |
37,38 |
Газ + невязка* |
91,57+0,22 |
50,98 |
|
|
Всего |
180,09 |
100,00 |
Всего |
180,09 |
100,00 |
* Невязка баланса составила 0,12 %. Она образовалась при расчете в связи с округлением цифр до второго знака после запятой.
Данные баланса, приведенные в табл. 6, позволяют перейти к расчету суточной производительности шахтного передела. Ее необходимо знать для расчета основного и вспомогательного оборудования. На основании суточной производительности прежде всего определяют необходимую площадь сечения шахтных печей по удельному проплаву (т/м 2 в области фурм). Удельную производительность принимают на основании практических данных; задаваясь площадью одной печи в области фурм, рассчитывают число печей.
Литература
1. Волобуев В.Ф. и др. Заготовка и переработка вторичных металлов. Харьков: Основа, 1992. 400 с.
2. Худяков и др. Технология вторичных цветных металлов. М.: Металлургия, 1981, 280 с.
3. Мирбобоев В.А., Васильева Г.П. Металлар технологияси. "Ўкитувчи", Тошкент, 1971, 632 б.
4. Периодические издание: Горный журнал, Цветные металлы, Ўзбекистон кончилик хабарномаси, Металлы Евразии, Рынок вторичных металлов.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Требования, предъявляемые к качеству свинца и его сплавов. Сырье для пирометаллургического получения свинца. Технологическая схема производства, его главные этапы и оценка результатов. Расчет шахтной плавки свинецсодержащих материалов на свинец.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.03.2019Расчет шихты для получения медного штейна методом автогенной плавки "оутокумпу". Проведение расчета шихты для плавки окисленных никелевых руд в шахтной печи. Материальный баланс плавки агломерата на воздухе, обогащенном кислородом, без учета пыли.
контрольная работа [36,4 K], добавлен 15.10.2013Расчет шихты для плавки, расхода извести, ферросплавов и феррованадия. Материальный баланс периода плавления. Количество и состав шлака, предварительное определение содержания примесей металла и расчет массы металла в восстановительном периоде плавки.
курсовая работа [50,9 K], добавлен 29.09.2011Определение параметров процесса плавки стали в конвертере с верхней подачей дутья: расчет расход лома, окисления примесей металлической шихты, количества и состава шлака. Выход жидкой стали перед раскислением; составление материального баланса плавки.
курсовая работа [103,4 K], добавлен 19.08.2013Технология получения чугуна из железных руд путем их переработки в доменных печах. Расчет состава и количества колошникового газа и количества дутья. Материальный баланс доменной плавки, приход и расход тепла горения углерода кокса и природного газа.
курсовая работа [303,9 K], добавлен 30.12.2014Основные задачи, решаемые при производстве стали, перспективы развития кислородно-конвертерного производства. Максимально возможный расход металлического лома и уточнение количества шлака. Расчет потерь и выхода жидкого металла, материальный баланс.
курсовая работа [93,2 K], добавлен 25.03.2009Общая характеристика шахтной восстановительной плавки. Шлак как многокомпонентный расплав. Штейн свинцового производства. Конструктивные особенности шахтной печи. Применение печей сложного профиля с двумя рядами фурм. Замена кокса природным газом.
реферат [283,3 K], добавлен 17.06.2012Расчет материального баланса плавки в конвертере. Определение среднего состава шихты, определение угара химических элементов. Анализ расхода кислорода на окисление примесей. Расчет выхода жидкой стали. Описание конструкции механизма поворота конвертера.
реферат [413,6 K], добавлен 31.10.2014Расчет шихты доменной печи. Средневзвешенный состав рудной смеси. Выбор состава чугуна и шлака. Оценка физических и физико-химических свойств шлака. Заплечики и распар, шахта и колошник. Профиль и горн доменной печи, показатели, характеризующие ее работу.
курсовая работа [465,5 K], добавлен 30.04.2011Химический состав компонентов шихты. Определение состава доменной шихты. Составление уравнений баланса железа и основности. Состав доменного шлака, его выход и химический состав. Анализ состава чугуна и его соответствие требованиям доменной плавки.
контрольная работа [88,4 K], добавлен 17.05.2015Расчёт технологии выплавки стали ёмкостью 80 тонн, химический состав металла по периодам плавки. Соотношения в составе шихты: лома и чугуна, газообразного кислорода и твердого окислителя, в виде железной руды. Количество и состав шлака, расход извести.
курсовая работа [222,0 K], добавлен 08.06.2016Определение среднего состава металлошихты, состава металла по расплавлении, количества руды в завалку, количества шлака, образующегося в период плавления, состава металла перед раскислением, количества руды в доводку. Расчет материального баланса.
курсовая работа [135,8 K], добавлен 25.03.2009Процесс плавки в тигельной печи с выемным тиглем. Расчет шихтовых материалов для плавки сплава МА3Ц: модифицирование, рафинирование. Определение необходимой емкости ковша, техника подготовительных работ перед заливкой. Механизм реализации заливки.
практическая работа [19,0 K], добавлен 14.12.2012Технологические параметры плавки и тепловой баланса (химическое тепло металлошихты и миксерного шлака, реакций шлакообразования). Технология конвертерной плавки. Расчет размеров и футеровка кислородного конвертера, конструирование кислородной фурмы.
дипломная работа [661,7 K], добавлен 09.11.2013Выбор плавильного агрегата. Подготовка шихтовых материалов. Исследование порядка загрузки шихты. Анализ состава неметаллической части шихты и кладки. Расчет количества шлака без присадок извести, чугуна в шихте, остаточной концентрации кремния и магния.
практическая работа [164,0 K], добавлен 11.12.2012Устройство и рабочий процесс вагранки (плавильная печи шахтного типа). Описание технологии плавки. Материальный и тепловой баланс вагранки. Расчет размеров плавильной печи. Управление работой вагранки в период плавки. Дутье и период окончания плавки.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 25.03.2012Обоснование технологии переработки сульфидного медьсодержащего сырья. Достоинства и недостатки плавки. Химические превращения составляющих шихты. Расчет минералогического состава медного концентрата. Анализ потенциальных возможностей автогенной плавки.
дипломная работа [352,2 K], добавлен 25.05.2015Особенности организации ведения плавки. Контролируемые признаки, методы и средства контроля покрытий. Окисление примесей и шлакообразование. Изменение состава металла и шлака по ходу плавки в кислородном конвертере. Применение неметаллических покрытий.
контрольная работа [61,1 K], добавлен 17.05.2014Приминение бестигельной зонной плавки. Применение метода зонной плавки для глубокой очистки металлов, полупроводниковых материалов и других веществ. Оборудование для зонной плавки. Установки зонной плавки в контейнерах. Влияние электромагнитных полей.
курсовая работа [831,7 K], добавлен 04.12.2008Общая характеристика автогенных процессов. Структура пирометаллургического процесса. Расчет теплового баланса для переработки медного концентрата. Сущность плавки сульфидного сырья во взвешенном состоянии. Печь взвешенной плавки как объект управления.
дипломная работа [5,1 M], добавлен 06.03.2012
