Обжиг цинковых концентратов
Цинковый концентрат поступает на обжиг с влажностью 6%
в газовую фазу перейдет:
азота 124,18
кислорода 53,22-48,37=4,85
сернистого ангидрида 63,06
воды 6,0
Расчет количества пыли и огарка
Пылевынос при обжиге составит 30%. Все компоненты огарка переходят в пыль на 30%.
Содержание компонентов в пыли составит, кг.
Цинк 52*0,3=15,6
Свинец 1,4*0,3=0,42
Медь 1,0*0,3=0,3
Железо 6,4*0,3=1,92
Кадмий 0,4*0,3=0,12
оксида кальция 1,1*0.3=0,33
кремнезема 1,3*0,3=0,39
глинозема 0,7*0,3=0,21
прочих 3,49*0,3=1,05
Примем для расчета содержание цинка в пыли в следующих формах[10,c.61]
90% ZnO; 7% ZnO*Fe2O3; 2.7%ZnSO4; 0.3%ZnS
Определяем количество цинка в оксиде цинка 15,6*0,9=14,04
количество оксида цинка составит 14,04*81,4/65,34=17,48
кислорода с оксиде цинка 14,04*16/65,34=3,44
Количество цинка, связанного в ферритную форму 15,6*0,07=1,1
количество феррита цинка составит 1,1*241/65,34=4,06
кислорода в феррите цинка 4,06*64/241=1,08
железа в феррите цинка 4,06*111,6/241=1,88
Определяем количество цинка в сульфате цинка 15,6*0,027=0,42
количество сульфата 0,42*161,4/65,34=1,04
кислорода в сульфате 0,42*64/65,34=0,41
серы сульфатной в сульфате цинка 0,42*32/65,34=0,21
Цинка содержится в пыли в сульфиде цинка 15,6*0,003=0,04
сульфида цинка в пыли 0,04*97,4/65,34=0,06
серы связанно в сульфиде цинка 0,06*32/97,4=0,02
Свинец в пыли содержится в виде оксида свинца.
определим количество оксида свинца 0,42*223,2/207,2=0,45
кислорода в оксиде свинца 0,42*16/207,2=0,03
Медь в пыли содержится в виде оксиде меди (1)
количество оксида меди 0,3*143/127=0,33
содержание кислорода 0,3*16/143=0,03
Количество железа в оксиде железа (3) в пыли содержится 1,92-1,88=0,04
сод-е в оксиде железа (3) в пыли 0,04*159,6/111,6=0,06
кислорода в оксиде железа (3) 0,06-0,04=0,02
Оксида кадмия в пыли присутствует 0,12*128,4/112,4=0,14
кислорода содержится 0,14*16/128,4=0,02
Таблица 4,3-Количество и состав пыли
Соединения
|
Zn
|
Pb
|
Cu
|
Fe
|
Cd
|
Sso4
|
Ss
|
O2
|
SiO2
|
CaO
|
Al2O3
|
проч.
|
Итого
|
|
ZnO ZnO .Fe2O3 ZnSO4 ZnS PbO Fe2O3 Cu2O CdO SiO2 Al2O3 CaО Прочие
|
14,04 1,1 0,42 0,04
|
0,42
|
0,3
|
1,88 0,04
|
0,12
|
0,21
|
0,02
|
3,44 1,08 0,41 0,03 0,02 0,03 0,02
|
0,39
|
0,33
|
0,21
|
1,05
|
17,48 4,06 1,04 0,06 0,45 0,06 0,33 0,14 0,39 0,21 0,33 1,05
|
|
Итого
|
15,6
|
0,42
|
0,3
|
1,92
|
0,12
|
0,21
|
0,02
|
5,03
|
0,39
|
0,33
|
0,21
|
1,05
|
25,6
|
|
|
В огарок перешло 70% компонентов концентрата
Zn 52*0.7=36,4
Pb 1.4*0,7=0,98
Cu 1.0*0.7=0.7
Fe 6.4*0.7=4,48
Cd 0.4*0.7=0,28
CaO 1.1*0.7=0,77
кремнезем 1,3*0,7=0,91
глинозем 0,7*0,7=0,49
прочих 3,49*0,7=2,4
Примем, что цинк в огарке находится в следующих соединениях[10,c.64]
90% ZnO; 7%ZnO*Fe2O3; 0.3ZnS; 2.7%ZnSO4.
Цинк в оксиде цинка содержится, кг: 36,4*0,9=32,8
оксида цинка в огарке 32,8*81,4/65,34=40,8
кислорода в оксиде цинка 40,8*16/81,4=8
Цинк содержится в феррите цинкового огарка, кг: 36,4*0,07=2,55
феррита цинка в огарке 2,55*241/65,34=9,4
в феррите цинка железа 9,4*111,6/241=4,35
кислорода в феррите цинка 9,4*64/241=2,5
Цинка в сульфате цинкового огарка содержится, кг: 36,4*0,027=0,98
сульфата цинка 0,98*161,4/65,34=2,42
кислорода в сульфате цинка 2,42*64/161,4=0,96
серы в сульфате цинка 2,42*32/161,4=0,48
Цинк содержится в сульфиде огарка, кг: 36,4*0,003=0,11
сульфида цинка в огарке 0,11*97,4/65,34=0,16
серы в сульфиде цинка 0,16*0,11=0,05
Свинца содержится в оксиде свинца огарка 0,98кг,
оксида свинца 0,98*223,2/207,2=1,06
кислорода в оксиде свинца 1,06*16/223,2=0,08
Оксида меди находится в огарке 0,7*143/127=0,79
кислорода в оксиде меди 0,79-0,7=0,09
Железа находится в оксиде железа (3) огарка 4,48-4,35=0,13
оксида железа (3) в огарке 0,13*159,6/111,6=0,19
кислорода в оксиде железа 0,19-0,13=0,06
Оксида кадмия в огарке 0,28*128,4/112,4=0,32
кислорода в оксиде кадмия 0,32-0,28=0,04
Таблица 4,4-Количество и состав огарка
Соединения
|
Zn
|
Pb
|
Cu
|
Fe
|
Cd
|
Sso4
|
Ss
|
O2
|
SiO2
|
CaO
|
Al2O3
|
прочие
|
итого
|
|
ZnO ZnO .Fe2O3 ZnSO4 ZnS PbO Fe2O3 Cu2O CdO SiO2 CaO Ai2O3 Прочие
|
32,76 2,55 0,98 0,11
|
0,98
|
0,7
|
4,35 0,13
|
0,28
|
0,48
|
0,05
|
8,01 2,5 0,96 0,08 0,06 0,09 0,04
|
0,91
|
0,77
|
0,49
|
2,4
|
40,77 9,4 2,42 0,16 1,06 0,19 0,79 0,32 0,91 0,77 0,49 2,4
|
|
Итого
|
36,4
|
0,98
|
0,7
|
4,48
|
0,28
|
0,48
|
0,05
|
11,74
|
0,91
|
0,77
|
0,49
|
2,4
|
59,7
|
|
|
Таблица 4,5-Полный материальный баланс процесса обжига цинкового концентрата
Материалы
|
содержание компонентов, кг.
|
|
|
Всего, кг.
|
Zn
|
Pb
|
Cu
|
Fe
|
Cd
|
O2
|
N2
|
S
|
Прочие
|
|
Поступило, кг.: Zn концентрат Влага к-та Воздух Итого: Получено, кг.: Огарок Пыль Газ Итого:
|
100 6 177,4 283,4 59,7 25,6 198,1 283,4
|
52,0 52,0 36,4 15,6 52,0
|
1,4 1,4 0,98 0,42 1,4
|
1,0 1,0 0,7 0,3 1,0
|
6,4 6,4 4,48 1,92 6,4
|
0,4 0,4 0,28 0,12 0,4
|
53,22 53,22 11,74 5,03 36,38 53,15
|
124,18 124,18 124,18 124,18
|
32,21 32,21 0,53 0,23 31,53 32,29
|
6,59 6 12,59 4,57 1,98 6,05 12,6
|
|
|
Примечание: неувязка баланса +0,0кг., или 0,00%
Расчет теплового баланса процесса обжига цинкового концентрата
Расчет ведется на 106 кг. влажного концентрата
Расчет прихода тепла.
Определяем физическое тепло концентрата
Q1=c1* m1* t1
где c1 -теплоемкость концентрата=0,75 кДж/кг .град.?2?
m1 -масса концентрата=106 кг.
t1 -температура концентрата=15?С
Q1=0,75*106*15=1192,5 кДж.
Определяем физическое тепло воздуха
Q2=c2*v2*t2
где c2 -теплоемкость воздуха=1,3 кДж/нм .град.?2?
v2 -объем воздуха =135,03 нм3
t2 -температура воздуха=25?С
Q2 =1,3*135,03*25=4388,5 кДж
Рассчитываем тепло экзотермических реакций
ZnS+1.5O2=ZnO+SO2+442589,7 кДж
75,34*442589,7/97,4=342348,1 кДж
ZnS+2O2=ZnSO4+775150 кДж
2,1*775150/97,4=16712,7 кДж
PbS+1.5O2=PbO+SO2+421053,1 кДж
1,62*421053,1/239,2=2851,6 кДж
2CuFeS2+6O2=Cu2O+Fe2O3+4SO2+2015809 кДж
1,44*2015809/366,4=7922,4 кДж
2FeS2+5.5O2=Fe2O3+4SO2+1656308 кДж
8,52*1656308/239,6=58897,1 кДж
2FeS+3.5O2=Fe2O3+2SO2+725370 кДж
2,0*725370 /175,6=8261,6 кДж
2CuS+2.5O2=Cu2O+2SO2+384642 кДж
0,75*384642/191,2=1508,8 кДж
CdS+1.5O2=CdO+SO2+413972 кДж
0,51*413972/144,4=1462,1 кДж
Приход тепла от экзотермических реакций составит, кДж:
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:
Q1=c1*(m1*t1+m2*t2)
где c1 -теплоемкость огарка и пыли=0,9799 кДж/кг. град ?2?
m1,2 -масса огарка и пыли, кг.
t1,2 -температура огарка и пыли, С.
Q1=0,9799*(59,7*970+25,6*940)=57691,2 кДж
Тепло, уносимое газом (без паров воды)
Q2=(Cso2*Vso2+Co2*Vo2+CN2*VN2)*tгаз
где Cso2=2,23 кДж/нм град.
Vso2=22,1 нм
Co2=1,47 кДж/нм град.
Vo2=3,4 нм
CN2=1,39 кДж/нм град.
VN2=99,3 нм
tгаз=940?С
Q2=940*(2,23*22,1+1,47*3,4+1,39*99,3)=180755,7 кДж
Тепло на нагрев воды с 15 до 100?C
Q3=св*тв*(t1-t2)
Q3=4,19*6*(100-15)=2137 кДж
Тепло, необходимое на испарение воды:
Q4=?*mв
?-скрытая теплота парообразования=2258,4 кДж
Q4=2258,4*6=13550,4 кДж
Теплота, на нагрев пара до температуры газа:
Q5=Cn*Vn*(t2-100)
Cn=1,72 кДж/нм*гр.
Q5=1,72*67,2*(940-100)=97090,6 кДж
Таблица 4,6 -тепловой баланс обжига цинкового концентрата
|
Количество
|
|
|
кДж
|
%
|
|
Приход тепла: физическое тепло кислорода физическое тепло воздуха Тепло экзотермических реакций Итого: Расход тепла: Тепло, уносимое огарком и пылью Тепло, уносимое газом Тепло, на нагрев воды Тепло, на испарение воды Тепло, на нагрев пара Тепло, необходимо отводить от процесса Итого:
|
1192,5 4388,5 439964,4 445545,4 57691,2 180755,7 2137 13550,4 97090,6 94320,5 445545,4
|
0,27 0,98 98,75 100 12,95 40,57 0,48 3,04 21,79 21,17 100
|
|
|
Расчет материальных потоков на заданную производительность
220 тыс. тонн/ 350 раб. дней = 630 т/сут.
Годовая произв. Суточная произв.
Таблица 4,7 -материальные потоки
Суточные
|
Годовые
|
|
Материалы
|
Потоки, тонн
|
материалы
|
Потоки, тонн
|
|
Zn концентрат
|
630
|
Zn концентрат
|
220000
|
|
Влага к-та
|
1,89
|
Влага к-та
|
13200
|
|
Воздух
|
1117,62
|
Воздух
|
390280
|
|
Итого
|
1785,42
|
Итого
|
623480
|
|
Огарок
|
376,11
|
Огарок
|
131340
|
|
Пыль
|
161,28
|
Пыль
|
56320
|
|
Газ
|
1248,03
|
Газ
|
435820
|
|
Итого
|
1785,42
|
Итого
|
623480
|
|
|
7. Выбор и расчет количества оборудования
Перед обжигом материал будет усредняться.
При обжиге цинковый концентрат из бункера (1) поступает на ленточный питатель (2), который осуществляет непрерывную, дозированную подачу концентрата в печь кипящего слоя (3). Подача концентрата будет осуществляться через загрузочные окна в стенках печи и по всей поверхности кипящего слоя, непрерывно.
Выходящий из печи огарок охлаждается и транспортируется конвейером (13) на классификацию и выщелачивание.
Вместо использования котла-утилизатора в схеме будем использовать термосифон.
Запыленные газы будут охлаждаться в термосифоне (4) и очищаться от пыли в двух последовательно соединенных циклонах (5) и электрофильтре (7). Для организации движения газов перед электрофильтром установим эксгаустер (6). После очистки газы направляются в сернокислотный цех.
Пыль, осевшая в термосифоне, винтовым конвейером (11) транспортируется на конвейер (13), где смешивается с огарком. Пыль из циклонов направляется в промежуточный бункер (12) с помощью винтового (9) и скребкового (10) конвейеров, а из бункера на выщелачивание. Пыль из электрофильтра поступает на винтовой конвейер (8) и далее - на выщелачивание.
Производительность отделения обжига 220000 тонн огарка в год. Удельная производительность печи 9 тонн в сутки с м2.
Найдем суточную производительность отделения обжига:
Псут.=220000/365=602,74 т/сут.
Найдем суммарную площадь печей:
S?=Псут/Пуд=602,74/9=66,97м2
Принимаем площадь печи равной Sпечь=30 м2, тогда потребуется печей:
N= S?/Sпечь+ (0,5-1 шт.)=66,97/30+(0,5-1 шт.)=2,2+0,7=3 шт.
Итого для отделения обжига с производительностью 220000 тонн огарка в год потребуется три печи, три термосифона, три циклона первой ступени, три циклона второй ступени, три электрофильтра и др.
Список литературы.
В.Я.Зайцев, Е.В.Маргулис «Металлургия свинца и цинка». Учебное пособие для вузов-М.: Металлургия, 1986, 263с.
Ю.Н.Матвеев, В.С.Стрижко «Технология металлургического производства». Учебник для вузов.- М.: Металлургия, 1986, 368с.
Н.Н.Севрюков, Б.А.Кузьмин, Е.В.Челищев «Общая металлургия» -М.: Металлургия, 1976, 568с.
С.С.Набойченко, А.П.Агеев, А.П.Дорошкевич и др. «Процессы и аппараты цветной металлургии». Учебник для вузов.- Екатеринбург: УГТУ, 1997, 648с.
А.П.Снурников «Гидрометаллургия Zn-ка» 1982г., 190с.
Н.П.Диев, И.П.Гофман «Металлургия свинца и цинка». Учебник для вузов.- Металлургия, 1961г., 390с.
Н. Добрев Комбинат цветных металлов: этапы развития «Цветные металлы». 2001г. № 12.
В.В. Гейхман, П.А.Козлов, О.И.Решетов и др. Обжиг цинковых концентратов с рассредоточенной подачей кислорода. «Цветные металлы». 2000г. № 5.
В.В.Гейхман, П.А.Козлов, В.А.Лукьянчиков Совершенствование очистки газов от обжига цинковых концентратов. «Цветные металлы». 2000г. № 5.
А.А.Колмаков, Л.Г.Садилова, О.В.Спектор «Расчеты технологических процессов в металлургии свинца и цинка»: учебное пособие/ КГАЦМиЗ.- Красноярск 1998, 120с.
В.С.Кокорин «Аппаратурно-технологические схемы при проектировании переделов производства тяжелых цветных металлов»: методические указания к курсовому и дипломному проектированию/ КГАЦМиЗ.- Красноярск 1983, 47с.
Array
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|
|