Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Февраля 2012 в 11:47, курсовая работа
Отражательная плавка медных концентратов имеет большие достоинства: высокое извлечение меди, малый унос пыли, хорошие условия отстаивания шлака, несложное конструктивное оформление агрегата и легкую регулировку температуры в печи. В этом процессе просто обеднять конвертерные шлаки. Но для отражательной плавки характерны также и серьезные недостатки; относительно невысокая удельная производительность, высокий расход топлива, большой выход отходящих газов, что не позволяет утилизировать серу, редкие и рассеянные элементы. Эти недостатки отражательной плавки определили разработку финскими, канадскими, советскими и японскими металлургами процессов взвешенной плавки медных концентратов на горячем воздушном и кислородном дутье, а также плавки концентратов- в конвертерах на обогащенном кислородном дутье.
ВВЕДЕНИЕ
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ ПЛАВКЕ
Химические превращения в процессе плавки
Химическое взаимодействие компонентов шихты
Процессы штеино и шлакообразования
Десульфуризация при отражательной плавке
ШТЕЙНЫ И ШЛАКИ
Физико-химические свойства штейнов
Состав промышленных штейнов
Физико-химические свойства шлаков
КОНСТРУКЦИЯ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕИ
Общая характеристика отражательных печей
Конструктивные элементы печей
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТ
Расчет рационального состава концентрата
Расчет обжига концентрата
Расчет пыли
Расчет штейна-и конвертерного шлака
Расчет газов
Материальный баланс процесса
Определение теплопотребления шихты
Тепловой баланс печи
МЕРОПРИЯТИЯ ПО БЕЗОПАСНОМУ ВЕДЕНИЮ РАБОТЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЯ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Ориентировочный расчет штейна и конвертерного шлака был произведен выше, в расчете процесса обжига. Все изложенные там основные положения, касающиеся определения состава штейна и конвертерного шлака, остаются в силе, и здесь уточняется только распределение цинка и содержание прочих в конвертерном шлаке, а количество штейна и шлака пересчитывается на 100 кг огарка.
Из 100 кг огарка в штейн переходит меди 19,52 * 0,96=18,74 кг.
Количество штейна, получаемого непосредственно из 100 кг огарка:
18,74 (100/30) = 62,46кг
Содержание серы в штейне в форме Cu2S: 30,0 (32/127) = 7,53 %
Содержание серы в штейне в форме FeS: 24,8 — 7,53 = 17,27 %.
Содержание FeS' в штейне: 17,27 (88/32) = 47,49%
'
Исправленный рациональный состав штейна, %: 37,53 Cu2S; 47,49 FeS; 11,97 Fe304; 3,01 прочие.
Производим
расчет уточненного состава
Количество
Fe в штейне: (62,46/100)*(47,49(56/88) + 11,97(168/232))
= 24,29 кг
Содержание Fe в штейне: (24,29/62,46)100 = 38,89 %
Считаем, что все это количество Fe при конвертировании полностью перейдет в конвертерный шлак.
Считаем, что в конвертерный шлак перейдут все прочие штейна.
Количество прочих, перешедших из штейна в конверторный шлак:
62,46
* 0,03 = 1,87кг
Обозначим количество конвертерного шлака, получаемого из 62,46 кг штейна х.
В соответствии с ранее принятым содержанием основных компонентов; в конвертерном шлаке их количество в шлаке coставит (кроме FeO):
Cu2S……... 0,03 (159/127) х = 0,0375 х.
Si02 …….. 0,24х
FeS . . .0,088х
В конвертерный шлак переходят второстепенные компоненты (СаО, А1203) кварцевого флюса, подаваемого в конвертер. Считая, что второстепенные компоненты флюса полностью переходят в конверторный шлак, найдем количество этих компонентов в шлаке.
При содержании
в конвертерном шлаке 24% Si0 и следующем
составе кварцевого флюса, %: 83,0 Si02,
6 СаО, 8 А1203, 3прочие количество
примесей, переходящих в конвертерный
шлак, будет:
СаО………. 0,24(6/83)х = 0,0174х
A1203 ……….. 0,24(8/83)х = 0,0232х
Прочие флюса……… 0,24(3/83)х = 0,0087х
Количество Fe в конвертерном шлаке в форме Fes04
0,17х (168/232) = 0,123х
Количество Fe в конвертерном шлаке в форме FeS '
0,088х (56/88) = 0,056х
Количество Fe в конвертерном шлаке в форме FeO
24,29 —(0,123х+ 0,056х)= 24,29 — 0,179х;
Количество FeO в конвертерном шлаке
(24,29 – 0,179х)(72/56) = 31,23 – 0,23х
Общее количество конвертерного шлака:
х = 0,0375х + 0,17х + 0,24х + 31,23 — 0,23х + 0,088х + 0,861 +0,0174х + 0,0232х + 1,266 + 0,0087х,
откуда х=51,7 кг.
Содержание FeO в конвертерном шлаке
100(31,23 – 0,23*51,7)/51,7 = 37,41 %
Содержание Fe в конвертерном шлаке
(37,41 (56/72) + 17,0 (168/232) + 8,8 (56/88)) 100 = 47%
Содержание прочих в конвертерном шлаке
((1,266/51,7 + 0,0087)) 100 = 4,98 %
Таким образам, получен следующий исправленный рациональный состав конвертерного шлака, %: 3,75 Cu2S; 17,0 Fe304; 24,0 Si02; 8,8 FeS; 37,41 FeO; 1,74 CaO; 2,32 A1203; 4,98 прочие.
Подсчитываем теперь общее количество штейна и конвертерного шлака, получаемых на 100 кг огарка с учетом оборота.
Из 100 кг огарка непосредственно получается 62,46 кг штейна.
Из этого штейна получается 51,7 кг конвертерного шлака.
Из этого шлака получится штейна: 51,7 (0,03*0,8 /0,3) = 4,136 кг
Из этого штейна получится шлака: 4,136 (51,7/47) = 4,55 кг
Из
этого шлака получится штейна:
Из этого штейна получится шлака: 0,36 (51,7/47) = 0,40
Общее
количество штейна: 62,46 +4,136 + 0,36 = 66,956
кг.
Общее количество конвертерного шлака:
51,7 + 4,55 + 0,4 = 56,65 кг
На основе проведенных расчетов составляем
табл. 4 состава и количества штейна и табл.
5 для конвертерного шлака.
Таблица 5
Состав и количество штейна
| Соединения | Количество | Cu | Fe | S | O | Прочие | ||||||
| кг | % | кг | % | кг | % | кг | % | кг | % | кг | % | |
| Cu2S | 25,13 | 37,53 | 20,09 | 30 | 5,04 | 7,53 | ||||||
| FeS | 31,8 | 47,49 | 19,16 | 28,61 | 11,56 | 17,27 | ||||||
| Fe3O4 | 8,01 | 11,97 | 5,8 | 8,67 | 2,21 | 3,30 | ||||||
| Прочие | 2,02 | 3,01 | 2,02 | 3,01 | ||||||||
| итого | 66,956 | 100 | 20,09 | 30 | 24,96 | 37,28 | 16,6 | 24,8 | 2,21 | 3,30 | 2,02 | 3,01 |
Таблица 6
Состав и количество конверторного шлака
| Соеди
нения |
Количество | Cu | Fe | S | O | Si02 | A1203 | CaO | Прочие | |||||||||
| кг | % | кг | % | кг | % | кг | % | кг | % | кг | % | кг | % | кг | % | кг | % | |
| Cu2S | 2,12 | 3,75 | 1,7 | 3,0 | 0,42 | 0,75 | ||||||||||||
| FeS | 4,98 | 8,8 | 3,17 | 5,6 | 1,81 | 3,2 | ||||||||||||
| FeO | 21,19 | 37,41 | 16,48 | 29,1 | 4,35 | 8,31 | ||||||||||||
| Fe203 | 9,63 | 17,0 | 6,97 | 12,3 | 2,66 | 4,7 | ||||||||||||
| Si02 | 13,6 | 24,0 | 13,6 | 24,0 | ||||||||||||||
| A1203 | 1,31 | 2,32 | 1,31 | 2,32 | ||||||||||||||
| CaO | 0,98 | 1,74 | 0,98 | 1,74 | ||||||||||||||
| Прочие | 2,82 | 4,98 | 2,82 | 4,98 | ||||||||||||||
| итого | 56,65 | 100 | 1,7 | 3,0 | 26,62 | 47 | 2,23 | 3,95 | 7,01 | 13,01 | 13,6 | 24,0 | 1,31 | 2,32 | 0,98 | 1,74 | 2,82 | 4,98 |
4.5. Расчет газов
Газы технологического процесса отражательной плавки в нашем случае представлены только одним S02, образующимся при реакциях окисления FeS высшими окислами железа. По реакции
10 Fe203 + FeS = 7 Fe304 + S02
образуется 0,288 кг S02 (0,114 кг S; 0,114 кг О).
По реакции 3 Fe203 + FeS = 7 FeO + S02
образуется 2,534 кг S02 (1,267/ег-S; 1,267 кг О).
Всего образуется
0,228 +.2,534 = 2,762 кг S02 (0,114 + 1,267 = 1,381 кг S;
0,114 + 1,267 " = 1,381 кг О),
Или 0,966 нм3
4.6. Материальный баланс процесса
На
основании выполненных расчетов
составлена табл.7 предварительного материального
баланса,, который является итогом расчета
технологического процесса без учета
процесса горения топлива.
Таблица 7
Материальный баланс процесса
| № | Матер. и продукты | Кол-во. кг | Cu | Fe | S | O | Si02 | A1203 | CaO | Прочие |
| Поступило | ||||||||||
| 1 | Огарок | 100 | 19,72 | 14,49 | 17,58 | 5,6 | 17,32 | 1,43 | 0,83 | 0,95 |
| 2 | Конверторный шлак | 56,65 | 1,7 | 26,62 | 2,23 | 7,01 | 13,6 | 1,31 | 0,98 | 2,82 |
| 3 | Кварцевый флюс | 20,673 | 17,159 | 1,654 | 1,24 | 0,62 | ||||
| 4 | Известковый флюс | 3,636 | 0,086 | 0,025 | 0,222 | 2,446 | 0,857 | |||
| Всего: | 180,959 | 21,42 | 41,196 | 19,81 | 12,635 | 48,301 | 4,385 | 5,496 | 5,247 | |
| Получено | ||||||||||
| 1 | Штейн | 66,956 | 20,09 | 24,96 | 16,6 | 2,21 | 2,02 | |||
| 2 | Отвальный шлак | 110,21 | 1,13 | 16,091 | 1,653 | 8,988 | 48,128 | 4,371 | 5,488 | 3,218 |
| 3 | Пыль | 1,00 | 0,197 | 0,145 | 0,176 | 0,056 | 0,173 | 0,014 | 0,008 | 0,009 |
| 4 | Газы (S02) | 2,762 | 1,381 | 1,381 | ||||||
| Всего: | 180,959 | 21,42 | 41,196 | 19,81 | 12,635 | 48,301 | 4,385 | 5,496 | 5,247 | |
4.7. Определение теплопотребления шихты
Для определения теплопотребления шихты составляем уравнение теплового баланса плавления шихты.
Вначале рассчитываем отдельные статьи теплового баланса на 100 кг огарка.
1) Физическое тепло твердой шихты.
Принимаем температуру нагретой шихты при загрузке в отражательную печь равной 400°.
Рассчитываем среднюю удельную теплоемкость шихты по основным ее компонентам — Gu2S, FeS, FeO, Fe203. Для этого воспользуемся значениями средних удельных теплоемкостей этих компонентов (табл. 47).
Сср= 0,196 ккал/кг*град.
Удельную теплоемкость остальных 'компонентов принимаем равной удельной теплоемкости главных компонентов. Количество тепла, вносимое твердой шихтой:
0,196 * 124,309-400 = 9750 ккал.
2) Физическое теп л о ж и дког о к о н в е р т е р н о г о ш л а к а
Температуру жидкого конвертерного шлака при заливке его в печь принимаем (равной 1150°. Теплосодержание конвертерного шлака приятой температуре примерно равно 325 ккал/кг. Количество тепла, вносимое конвертерным шлаком:
325*56,65 = 18411 ккал.13000
3) Физ и ческое т е п л о штейна
Температура плавления отвального шлака определена нами 1120°. Учитывая перегрев, температуру отвального шлака принимаем 1200°. Температура штейна обычно на 50—70° ниже температуры шлака. Принимаем ее 1150°. При этой температуре теплосодержание 30%-иого медного штейна составляет 230 ккал/кг (табл. 48). Количество тепла, уносимое штейном:
230 •66,956= 15400 ккал.11440
4) Ф и з и ч е с к о е т е п л о отвального о ш л а к а
Количество тепла, уносимое отвальным ишаком:
300 * 110,21 = 33063 ккал.33100
5) Физическое тепло пыли
Температура отвального шлака равна ~ 1200°. Исходя из этого температуру отходящих газов в хвосте печи принимаем 1300°. Температура пыли, покидающей печь, равна температуре отходящих газов.
Ввиду небольшого- количества, пыли доля тепла, уносимого пылью, мала по сравнению- с прочими продуктами, поэтому нет надобности рассчитывать среднюю теплоемкость пыли по отдельным компонентам. Примем приближенно эту теплоемкость равной 0,2 ккал/кг-град.