Предварительный обжиг цинковых концентратов для дистилляционного процесса (123713)

Посмотреть архив целиком










Конрольная работа

по дисциплине: «Металлургия тяжелых металлов»

на тему: «Предварительный обжиг

цинковых концентратов для дистилляционного процесса»





Выполнил: студент гр










Челябинск

2009 год


На цинковом дистилляционном заводе подвергают предварительному обжигу концентрат такого состава (в мас.%):


Таблица 1. Химический состав концентрата

Zn

Pb

Cu

Fe

S

Cd

SiO2

CaO

MgO

Прочие

52,5

2,5

1,7

5,8

31,9

0,5

2,1

0,6

0,9

1,5


Требуется рассчитать:

1. Рациональный состав сырого (необожжённого) концентрата;

2. Количество обожжённого цинкового концентрата, а также его химический и рациональный состав;

3. Количество воздуха, необходимого для предварительного обжига концентрата до порошка;

4. Количество и состав обжиговых газов;

5. Материальный баланс обжига;

6. Тепловой баланс обжига.

Подсчитаем рациональный состав сырого концентрата, полагая, что металлы в нём находятся в виде следующих соединений: Zn в виде ZnS; Pb-PbS; Cu-CuFeS2; Cd-CdS; Fe-FeS2 и Fe7S8 ;CaO-CaCO3и Mg-MgCO3. Расчёт ведём на 100 кг концентрата.

Количество жидкого минерала по элементам, входящим в этот минерал, рассчитывают по соотношениям атомных масс. Приведём примеры расчетов.

Количество ZnS (сфалерит) на 100 кг концентрата:

65,4 кг Zn требуют 32 кг S (по молекулярным массам)

52,5 кг Zn - x кг S;

xs=(52,5•32)/65,4=25,69 кг, mZnS=78,19 кг.

Количество PbS (галенит) на 100 кг концентрата:

207,2 кг Pb требуют 32 кг S

2,5 кг Pb - x кг S;

xS=(2,5•32)/207,2=0,39 кг, mPbS=2,89 кг.

Количество CuFeS2 (халькопирит) на 100 кг концентрата:

183,4 кг CuFeS2 содержат 63,6 кг Cu

x кг CuFeS2 - 1,7 кг Cu;

xCuFeS2=(183,4•1,7)/63,6=4,9 кг.

В халькопирите содержится серы:

183,4 кг CuFeS2 содержат 64 кг S

4,9 кг CuFeS2 - x кг S;

xS=(4,9•64)/183,4=1,71 кг.

В CdS содержится серы:

116,36 кг CdS содержат 32 кг S

0,5 кг Cd содержат x кг S;

xS=(32•0,5)/116,36=0,14 кг.

Количество железа в халькопирите:

183,4 кг CuFeS2 содержат 55,8 кг Fe

4,9 кг CuFeS2 - x кг Fe;

xFe=(4,9•55,8)/183,4=1,49 кг.

Согласно расчёту требуется серы для образования, кг:

ZnS-25,69;

PbS-0,39;

CuFeS2-1,71;

CdS-0,14

Итого: 27,93.

Остальная часть серы в количестве 31,9-27,93=3,97 кг будут связана с железом в виде FeS2 (пирит) и Fe7S8 (пирротин). Для этих соединений осталось железа 5,8-1,49=4,31 кг.

Примем, что с пиритом связано «а» кг железа, тогда с пирротином (4,31-а) кг железа. Если количество серы в пирите «b» кг, то в пирротине (3,97-b) кг серы. Составляем два следующих уравнения:

для пирита:

55,8 кг Fe требуют 64 кг S

а кг Fe - b кг S;

x =b=(64•a)/55,8=1,147a

для пирротина:

(55,8•7) кг Fe требуют (32•8) кг S

(4,31-а) кг Fe - (3,97-b) кг S.

Отсюда, (3,97-1,147а)=(4,31-а)•0,655;

а=2,33 кг;

b=2,67 кг.

Количество FeS2=2,33+2,67=5 кг;

Количество Fe7S8=(4,31-2,33)+(3,97-2,67)=3,28 кг.

Количество CaCO3:

56,1 кг CaO требуют 44,0 кг CO

0,6 кг CaO - x кг CO;

xСО2 =(0,6•44)/56,1=0,47 кг,

mСaCO3=0,6+0,47=1,07 кг.

Количество MgCO3:

40,3 кг MgO требуют 44,0 кг CO2

0,9 кг MgO - x кг CO;

xCO2 =(0,9•44)/40,3=0,98 кг,

mMgCO3 =0,9+0,98=1,88 кг.

Данные по рациональному составу сырого концентрата приведены в табл.2.


Таблица 2.

Рациональный состав сырого цинкового концентрата, %

Соединение

Zn

Pb

Cu

Cd

Fe

S

CaO

MgO

CO2

SiO2

Прочие

Всего

ZnS

52,5





25,69






78,19

PbS


2,5




0,39






2,89

CuFeS2



1,7


1,49

1,71






4,90

CdS




0,5


0,14






0,64

FeS2





2,33

2,67






5,00

Fe7S8





1,98

1,30






3,28

CaCO3







0,6


0,47



1,07

MgCO3








0,9

0,98



1,88

SiO2










2,1


2,10

Прочие (по

разности)











0,05

0,05

Итого:

52,5

2,5

1,7

0,5

5,8

31,90

0,6

0,9

1,45

2,1

0,05

100


Подсчитаем рациональный состав огарка. Принимаем, что концентрат обжигают в виде порошка в печи с механическим перегребанием, а затем на спекательной машине. В предварительно обожжённом концентрате оставляем 7,9% общей серы, причём 0,9% находится в виде SSO3 и 7,0% в виде SS. В концентрате наиболее трудно обжигающийся сульфид ZnS, поэтому допустим, что вся сульфидная сера будут связана в огарке только с цинком. Сульфатную серу распределяем следующим образом: половину свинца, оксида кальция и оксида магния связываем в сульфатную форму, а остальную серу связываем с цинком в ZnSO4.

Принимаем, что все карбонаты, присутствующие в концентрате, при обжиге диссоциируют полностью; железо окисляется наполовину до Fe2O3 и наполовину до Fe3O4; вся медь окислиться до Cu2O и весь кадмий-до CdO.

Принимаем, что полуобожжённого концентрата будет получено 87% от сырого. Тогда в огарке будет содержаться 0,783 кг SSO3 и 6,09 кг SS.

Результаты подсчётов рационального и химического составов полуобожжённого концентрата представлены в табл.3.

Количество ZnS:

65,4 кг Zn требует 32 кг SS

x кг Zn - 6,09 кг SS

xZn=(65,4•6,09)/32=12,45 кг,

mZnS=12,45 + 6,09=18,54 кг.

Количество PbO:

207,2 кг Pb требует 16 кг O2

1,25 кг Pb - x кг O2

xO2=(1,25•16)/207,2=0,097 кг,

mPbO=1,25 + 0,097=1,347 кг.

Количество Cu2O:

127,2 кг Cu требует 16 кг O2

1,7 кг Cu - x кг O2

x O2=(16•1,7)/127,2=0,2 кг,

mCu2O=1,7+ 0,2=1,9 кг.

Количество Fe2O3:

111,6 кг Fe требует 48 кг O2

2,9 кг Fe - x кг O2

xO2=(2,9•48)/111,6=1,25 кг,

mFe2O3=1,25 + 2,9=4,15 кг.

Количество Fe3O4:

167,4 кг Fe требует 64 кг O2

2,9 кг Fe - x кг O2

xO2=(2,9•64)/167,4=1,11 кг,

mFe3 O4=1,11 + 2,9=4,01 кг.

Количество CdO:

112,4 кг Cd требует 16 кг O2

0,5 кг Cd - x кг O2

xO2=(0,5•16)/112,4=0,07 кг,






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.