Обжиг цинкового концентрата

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Декабря 2010 в 16:25, курсовая работа

Описание работы

В задачи данного курсового проекта входит рассмотрение процесса обжига цинковых концентратов, обеспечивающего высокие технико-экономические показатели, расчет необходимых показателей, выбор схемы обжига и выбор основного оборудования для выполнения производственной программы, а также расчет материального и теплового балансов.

Скачать архив (104.50 Кб) Сколько стоит заказать работу?
Файлы: 1 файл

мой курсач бажин.doc

— 418.00 Кб (Скачать файл)

    Масса O2 в Cu2О=(16,0·1,80)/127,10 = 0,23 кг.

    Масса Cu2О=1,80 + 0,23 = 2,03 кг.

    Масса Pb в виде РЬО=0,8· 0,5 = 0,4 кг.

    Масса O2 в РЬО=(16,0· 0,40)/207,2 = 0,03 кг.

    Масса РЬО=0,4 + 0,03 = 0,43 кг.

    Масса S в PbSО4=(33,02·0,40)/207,2 = 0,06 кг.

    Масса O2 в PbSО4=(64,0·0,40)/207,2 = 0,12 кг.

    Масса PbSО4=0,40 + 0,06 + 0,12 = 0,58 кг.

    Масса O2 в CdO=(16,0·0,30)/112,41 = 0,04 кг.

    Масса CdO=0,30 + 0,04 = 0,34 кг.

    Масса Fe в феррите цинка (ZnO·Fe203)=8,30·0,70 = 5,81 кг.

    Масса Zn в ZnO·Fe203=(65,39·5,81)/111,70 = 3,40 кг.

    Масса O2 в ZnO·Fe203=(64,0·5,81)/111,70 = 3,33 кг

    Масса ZnO·Fe203= 5,81 + 3,40 + 3,33 = 12,54 кг.

    Масса Fe  в виде  свободного  оксида железа (Fe2O3)=8,30·0,30 = 2,49 кг.

    Масса O2 в Fe2O3=(48,0·2,49)/111,70 = 1,07 кг.

    Масса Fe2O3=2,49 + 1,07 = 3,56 кг.

    Масса S в CaSО4=(33,02·0,90)/56,08 = 0,51 кг.

    Масса O2 в CaSО4=(48,0·0,90)/56,08 = 0,77 кг.

    Масса CaSО4 = 0,90 + 0,51 + 0,77 = 2,18 кг.

    Масса S в MgSО4=(33,02·0,50)/40,30 = 0,40 кг.

    Масса O2 в MgSО4=(48,0·0,50)/40,30 = 0,60 кг.

    Масса MgSО4 = 0,50 + 0,40 + 0,60 = 1,50 кг.

    Масса сульфатной серы в смеси огарка и пыли= 2,38∙10-2·Х, кг.

    Масса серы, входящей в состав сульфата цинка=

    =2,38 ∙10-2 ·Х - (0,06 + 0,51 + 0,40) = (2,38 ∙10-2 ·Х - 0,97) кг.

    Масса Zn в ZnSО4=65,39·(2,38 ∙10-2 ·Х - 0,97)/32,06 = (4,85∙10-2 ·Х - 1,98) кг.

    Масса O2 в ZnSО4=64,0·(2,38 ∙10-2 ·Х - 0,97)/32,06 = (4,75∙10-2 ·Х - 1,94) кг.

    Масса ZnSО4 =2,38∙10-2·Х - 0,97 + 4,85∙10-2·Х - 1,98 + 4,75∙10-2·Х - 1,94 = (11,98∙10-2·Х-4,89) кг.

    Масса Zn в свободном оксиде цинка (ZnO)= 

           =49,50 - 0,86∙10-2·Х - 3,40 - 4,85∙10-2 ·Х + 1,98 = (48,08 - 5,71∙10-2 ·Х) кг.

    Масса O2 в ZnO= 16,0·(48,08 - 5,71∙10-2 ·Х)/65,38 = (11,77 - 1,40∙10-2 ·Х) кг.

          Масса ZnO= 48,08 - 5,71∙10-2 ·Х + 11,77 - 1,40∙10-2 ·Х =  (59,85 - 7,11∙10-2 ·Х) кг.

    Масса смеси  огарка и пыли

    X = 1,28∙10-2·Х + 2,03 + 0,43 + 0,58 + 0,34 + 12,54 + 3,56 + 2,18 + 1,50 + 11,98∙10-2 ·Х - 4,89 + +59,85 - 7,11∙10-2 ·Х + 1,50 + 1,95.

          Решив это уравнение, находим  X = 86,92 кг.

          По значению X находим массу элементов и соединений в смеси огарка и пыли и по этим данным составляем таблицу вещественного состава твердого продукта обжига  
 
 
 
 
 
 
 

 

Соединение Масса (содержание) составляющих, кг (%) Всего
Zn Сu РЬ Cd Fe S2 Sso4 SiO2 СаО Mg O2 Прочие
% кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг
ZnO 49,61 43,12                                     12,14 10,55     61,75 53,67
ZnO·Fe2О3 3,91 3,4             6,68 5,81                     3,83 3,33     14,42 12,54
ZnS 0,86 0,75                 0,42 0,36                         1,28 1,11
ZnSO4 2,57 2,23                     1,26 1,1             2,53 2,2     6,36 5,53
Cu2О     2,07 1,8                                 0,26 0,23     2,33 2,03
PbO         0,46 0,4                             0,03 0,03     0,49 0,43
PbSO4         0,46 0,4             0,07 0,06             0,14 0,12     0,67 0,58
CdO             0,35 0,3                         0,05 0,04     0,4 0,34
Fe2O3                 2,86 2,49                     1,23 1,07     4,09 3,56
SiO2                             1,73 1,5                 1,73 1,5
CaSO4                         0,59 0,51     1,03 0,9     0,89 0,77     2,51 2,18
MgSO4                         0,46 0,4         0,58 0,5 0,69 0,6     1,73 1,5
Прочие                                             2,24 1,95 2,24 1,95
Всего 56,95 48,55 2,07 1,8 0,92 0,8 0,35 0,3 9,54 8,3 0,42 0,36 2,38 2,07 1,73 1,5 1,03 0,9 0.58 0,5 21,79 18,94 2,24 1,95 100 86,92
 

Масса и  вещественный состав смеси огарка и  пыли 
 
 
 
 

 

Расчет  количества дутья, количества и состава отходящих газов. 

       Масса серы, переходящей в газовую фазу равна  33,02 - (0,36 + 2,07) = 30,27 кг.

     Принимаем, что сера в газах находится  целиком в виде SO2, тогда масса O2 потребного на образование этого соединения равна (33,02· 30,27)/32,07= 30,21 кг.

     На  образование оксидов и сульфатов  твердого продукта обжига потребуется еще

18,94 - 0,49 = 18,43 кг кислорода.

     Всего на обжиг 100 кг сухого концентрата потребуется 30,21 + 18,43 = 48,64 кг кислорода.

     На  практике обжиг сульфидных цинковых концентратов в печах кипящего слоя ведут как на воздушном дутье (21 % кислорода по объему), так и  на дутье, обогащенном кислородом, с  содержанием кислорода в дутье до 35 % по объему.

     Содержание  кислорода в дутье обычно задают по объему, тогда содержание кислорода  по массе [О2]масс в процентах можно рассчитать по формуле                             [О2]масс = 800·[О2]об /(700 + [О2]об),

где [О2]об – содержание кислорода в дутье по объему, %.

      Примем  содержание кислорода в дутье 28 % по объему, тогда содержанке кислорода  в дутье по массе составит (800·28)/(700 + 28) = 30,77%.

      Теоретическое количество дутья равено 48,64/(30,77·10-2) = 158,08 кг.

     Коэффициент расхода дутья при обжиге цинковых концентратов в печах кипящего слоя от теоретического a = 1,1 - 1,4.

     Примем a = 1,25, тогда практическое количество дутья

           158,08·1,25 = 197,60 кг, где  197,60·30,77·10-2 = 60,80 кг

     или (60,80·22,4)/32,0 = 42,56 м3  O2.

      Масса азота в дутье равна 197,60 - 60,80 = 136,80 кг или (136,80·22,4)/28,0 = 109,44 м3.

      Масса избыточного кислорода в дутье, который перейдет в отходящие  газы равна,

60,80 - 48,64 = 12,16 кг или (12,16-22,4)/32,0 = 8,51м3.

      Масса SО2 в газах (30,27·64,07)/33,02 = 60,48 кг или (60,48·22,4)/64,06 = 21,15 м3.

    Масса СО2 в газах 1,16 кг или (1,26·22,4)/44,01 = 0,64 м3.

      Для расчета массы и объема паров  воды в газах примем влажность  концентрата равной 7 % (на практике при загрузке шихты в печь кипящего слоя в сухом виде она составляет 6-10 %).

     На 100 кг сухого концентрата поступит

     (100·7)/(100 - 7) = 7,53 кг или (7,53·22,4)/18,02 = 9,37 м3 воды.

    На  основании выполненных расчетов составляем таблицу 

Количество  и состав отходящих газов

Газ Масса, кг Массовое содержание, % Объем, м3 Объемное содержание, %
N2 136,80 62,69 109,44 73,40
О2 12,16 5,57 8,51 5,71
SO2 60,48 27,71 21,15 14,18
H2O 7,53 3,45 9,37 6,28
CO2 1,26 0,58 0,64 0,43
Всего 218,23 100,00 149,11 100,00
 
 

     Для проверки правильности выполненных  расчетов и удобства пользования ими сводим результаты расчетов в таблицу материального баланса 
 
 
 
 

 

Материальный  баланс обжига цинкового концентрата в печи кипящего слоя 

Материалы

и продукты

 Всего Zn Сu РЬ Cd Fe S SiO2 СаО MgO СО2 Н2О О2 N2 Прочие
% кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг % кг
Поступило
Влажный Zn кон-т 99 107,5 46,0 49,5 1,6 1,8 0,7 0,8 0,3 0,3 7,7 8,3 30,41 32,7 1,39 1,5 0,84 0,9 0,46 0,5 1,17 1,26 7 7,53 0,46 0,49     1,81 1,95
Дутье 100 197,6                                             30,77 60,8 69,23 136,8    
Всего   305,1   49,5   1,8   0,8   0,3   8,3   32,7   1,5   0,9   0,5   1,26   7,53   61,29   136,8   1,95
Получено
Огарок  и пыль 100 86,9 56,9 49,5 2,1 1,8 0,9 0,8 0,3 0,3 9,5 8,3 2,8 2,43 1,73 1,5 1,03 0,9 0,58 0,5         21,79 18,94     2,24 1,95
Газы 100 218,2                     13,87 30,3             0,58 1,26 3,45 7,53 19,41 42,37 62,69 136,8    
Всего   305,1   49,5   1,8   0,8   0,3   8,3   32,7   1,5   0,9   0,5   1,26   7,53   61,31   136,8   1,95
Невязка баланса                                                            
 
 
 
 
 
 
 
 

 

     

     Тепловой  баланс обжига цинкового концентрата.

     Расчет  прихода тепла. 

           При расчете физического  тепла концентрата и воздуха  примем их температуры соответственно 15 и 25°С. Расчет ведется на 107,53 кг. влажного концентрата. Объем воздуха равен  158,08 м3.

           Определяем физическое тепло концентрата по формуле

     где c1 -теплоемкость концентрата=0,75 кДж/кг .град

      кДж

     Определяем  физическое тепло воздуха по формуле 

      кДж

     По  данным справочной литературы найдем тепло экзотермических реакций

     ZnS+1.5O2=ZnO+SO2+442589,7 кДж

     

     ZnS+2O2=ZnSO4+775150 кДж

     

     PbS+1.5O2=PbO+SO2+421053,1 кДж

     

     2CuFeS2+6O2=Cu2O+Fe2O3+4SO2+2015809 кДж

     

     2FeS2+5.5O2=Fe2O3+4SO2+1656308 кДж

     

     2FeS+3.5O2=Fe2O3+2SO2+725370 кДж

     

     2CuS+2.5O2=Cu2O+2SO2+384642 кДж

       

     CdS+1.5O2=CdO+SO2+413972 кДж

      0,51*413972/144,4=1462,1 кДж

     Приход  тепла от экзотермических реакций  составит:

     Q3=342348,1+16712,7+2851,6+7922,4+58897,1+8261,6+1508,8+1462,1=439964,4 кДж 

     Расчет  расхода тепла

     Определяем  тепло, уносимое огарком и пылью:

где c1 -теплоемкость огарка и пыли=0,74 кДж/кг. град

m1,2 -масса огарка и пыли, кг. m1=62,23кг, m2=24,69кг.

Информация о работе Обжиг цинкового концентрата