Участок по переработке лома твёрдых сплавов способом хлорирования (стр. 8 из 13)
8 – Бункер для хранения ферромагнитного концентрата
9 – Хлоратор
10 – Бункер и дозатор для хранения сухого NaCl
11 – Бункер и дозатор для хранения сухого KCl
12 – Газовый баллон для хранения сжиженного хлора
13 – Газовый баллон для хранения сжатого кислорода
14 – Реактор для приготовления хлорирующего газа
15 – Реактор для осаждения непрореагировавшего сырья
16 – Бункер для хранения отработавшего расплава хлоратора
17 – Система теплорегулирования хлоратора (электронагев, воздоохлаждение)
18 – Емкость с холодной водой
19 – Емкость с водой
20 – Солевой фильтр с аэролфтной циркуляцией расплава
21 – Бункер для хранения отработавшего расплава фильтра
22 – Комбинированная система конденсации ПГС
23 – Система теплорегулирования комбинированной системы конденсации ПГС (воздоохлаждение)
24 – Бункер для хранения WOCl4
25 – Фильтр
26 – Емкость для хранения TiCl4
5. Расчет материального баланса
Метод расчета технологической схемы в целом заключается в составлении и решении системы уравнений, в которых неизвестными являются потоки ценного компонента. Этот метод универсален - он не зависит от структуры технологической схемы. Использование компьютеров позволяет рассчитывать технологические схемы с любым числом операций.
Введем некоторые обозначения.
Таблица 5.1 Принятые обозначения.
| Поток | Состав потока |
| X | Обозначение потока по компоненту |
| G01 | Лом твердого сплава Состав: твердый сплав - 90%, сталь - 9,4%, паечные материалы - 0,6% |
| G10 | Ферромагнитный концентрат Состав: твёрдый сплав ~ 8%, сталь ~ 90%, паечные материалы ~ 2% |
| G12 | Твердосплавный концентрат Состав: твёрдый сплав ~ 98,5%, сталь ~ 1%, паечные материалы ~ 0,5% |
| G021 | Газовая смесь хлора с кислородом Состав: хлор ~ 80%, кислород ~ 20% |
| G022 | Смесь солей для эвтектического расплава Состав: NaCl ~ 50%, KCl ~ 50% |
| G23 | Солевой расплав из хлоратора Состав: NaCl ~ 40%, KCl ~ 40%, CoCl2 ~10%, FeCl3 ~ 0,8%, CuCl2 ~ 0,5%, ZnCl2 ~ 0,5%, не прохлорировавший твёрдый сплав ~ 5% |
| G32 | Не прохлорировавший твердый сплав Состав: не прохлорировавший твёрдый сплав 80%, NaCl ~ 10%, KCl ~ 10% |
| G30 | Солевой расплав после отстаивания Состав: NaCl ~ 41,6%, KCl ~ 41,6%, CoCl2 ~11%, FeCl3 ~ 0,8%, CuCl2 ~ 0,5%, ZnCl2 ~ 0,5%, не прохлорировавший твёрдый сплав ~ 1% |
| G24 | ПГС из хлоратора Состав: CO2 ~ 13%, Cl2 ~ 2,6%, WOCl4 ~ 62,3%, TiCl4 ~ 21,5%, FeCl3 ~ 0,6% |
| G40 | Солевой расплав из солевого фильтра Состав: NaCl ~ 45%, KCl ~ 45%, FeCl3 ~ 10%, |
| G04 | Смесь солей для эвтектического расплава Состав: NaCl ~ 50%, KCl ~ 50%, |
| G45 | ПГС после солевой очистки Состав: CO2 ~ 13,1%, Cl2 ~ 2,6%, WOCl4 ~ 62,7%, TiCl4 ~ 21,6% |
| G501 | Конденсированный WOCl4 (Т) Состав: WOCl4 ~ 99,9% |
| G502 | Неконденсируемые газы Состав: CO2 ~ 83,6%, Cl2 ~ 16,4% |
| G56 | Конденсированный TiCl4 (Ж) Состав: TiCl4 ~ 90%, WOCl4 ~ 10% |
Продолжение таблицы.
| G65 | Пульпа Состав: WOCl4(т) ~ 90%, TiCl4(ж) ~ 10% |
| G60 | Хлорид титанаСостав: TiCl4(ж) ~ 100% |
5.1 Уравнения материального баланса.
Расчет будем вести из расчета переработки 10 000 кг твёрдосплавного лома в год. Будим считать, что вольфрам переходит в возгоны на 98%, остальные компоненты хлорируются на 100%. Расчет будем вести в килограммах.
Схему переработки можно разбить на 6 узлов:
5.1.1. Расчет блока №1
G01=10000 кг
Производительность по поступающему сырью можно рассчитать по производительности самого меленого аппарата (см.3.7.1). При работе аппарата 7 часов в сутки производительность равна: 230 кг/ч · 7 ч = 1610 кг
В дробилке и мельнице твердосплавный лом измельчается до крупности частиц 0,5 – 1 мм.
Магнитная сепарация разделяет данное сырье на две части – твердосплавный концентрат и ферромагнитный концентрат.
Данный поток был рассмотрен в таблице 3.7.3, и расчитан в таблице 4.2.1. Следовательно:
G10 = 940 кг
G12 = G01 − G10
G12 = 10000 – 940 = 9060 кг
Потоки компонентов G12 и G10 равны:
| G12 – твердосплавный концентрат | G10 – ферромагнитный концентрат |
| X12(WC) = 7050,75 X12(TiC) = 1338,75 X12(Co) = 535,5 X12(Fe) = 70 X12(Cu) = 20,5 X12(Zn) = 20,5 | X10(WC) = 59,3X10(TiC) = 11,2X10(Co) = 4,5X10(Fe) = 835X10(Cu) = 9,5 X10(Zn) = 9,5 |
5.1.2. Расчет блока № 2
В блок 2 поступает измельченное и обогащенное сырье не более 1 мм.
Продуктами хлорирования являются WOCl4, TiCl4, CoCl2, FeCl3, CuCl2, ZnCl2, не прохлорировавший твёрдый сплав ~ 2%.
Летучие WOCl4, TiCl4 и FeCl3 возгоняются и направляются на солевую очистку и конденсацию. Не летучие CoCl2, CuCl2, ZnCl2 остаются в расплаве NaCl – KCl, также в расплаве остается некоторое количество FeCl3, доля FeCl3 задержаного в расплаве примем ~ 40%. Не прореагировавший карбид также остается в расплаве.
Для расчета материального баланса нам необходимо знать состав тведосплавного концентрата, идущего на хлорирование и протекающие реакции. Химический состав сырья идущий на хлорирование представлен в таблице 4.2.1, основные протекающие реакции представлены в разделе 4.2.2.1.
Поток G021: Данный поток был расчитан в пункте 4.2.2.
[кг/год]При избытке Cl2 на 5%
=10223X021(Cl2) = 10223 [кг/год]
X021(O2) = 2443 [кг/год]
G021 = X12(Cl2) + X12(O2) = 12043 [кг/год]
Поток G022: Данный поток рассчитывается из сходя из того, что при содержании CoCl2 ~ 10% в расплаве, расплав сливают на переработку.
[кг/год]Т. к. NaCl − 50% и KCl − 50% следовательно
X022(NaCl) = 5309,1 [кг/год]
X022(KCl) = 5309,1 [кг/год]
Поток G23:
G23 = G12 + G021 + G022 + G32 − G24
Поток G24: В поток G24 переходят летучие WOCl4, TiCl4 и 60% FeCl3.
5.1.3. Расчет блока № 3
Поток G32: Данный поток рассчитывается из сходя из того, что отстаивание обеспечивает очистку от не прохлорировавшего твердого сплава примерно на 80%, который возращают на дохлорирование, остальные 20% переходят в поток G30. С не прохлорировавшим твердвм сплавом в поток G32 переходит 10% расплава.
Поток G30:
G30 = G23 − G32
5.1.4. Расчет блока № 4
Поток G04: Данный поток рассчитывается из сходя из того, что при содержании FeCl3 ~ 10% в расплаве, расплав сливают на переработку.
[кг/год]Т. к. NaCl − 50% и KCl − 50% следовательно
X022(NaCl) =550 [кг/год]
X022(KCl) = 550 [кг/год]
Поток G40:
G40 = G24 + G04 − G45
G40 = G04 + X24(FeCl3) = G04
=1100 + 
=1222 [кг/год]Поток G45: В поток G24 переходят летучие WOCl4, TiCl4
5.1.5. Расчет блока № 5
Поток G501: Конденсированный WOCl4(т)
Поток G502: Неконденсируемые газы Cl2, СO2.
[кг/год] 
10223,7− 
=486,8 [кг/год]G502
= 2567,5 + 486,8 = 3054,3 [кг/год]Поток G56: Конденсированный TiCl4(ж) и WOCl4(т) − 10%
5.1.6. Расчет блока № 6
Поток G65: Пульпа WOCl4(т) − 90%, TiCl4(ж) − 10%
Поток G60: TiCl4(ж) − 100%
5.2 Расчет технологической схемы в целом
Запишем уравнения, используя исходные данные и принятые значения для потоков вольфрама.
= 7050,75 кг1) измельчение и обогащение: в твердосплавный концентрат переходит 7050,75 кг соответственно 0,2 и 0,8 количества молибдена, поступающего на операцию;
2) возгонка: в остатке от возгонки 0,3, в возгонах 0,7 количества молибдена;
3) выщелачивание: в растворе 0,98, в отвалах выщелачивания 0,02;
4) очистка от тяжелых металлов: в сульфидном кеке 0,05, в очищенном растворе 0,95;,.
5) нейтрализация: в кислом маточном растворе 0,01, в кристаллах тетрамолибдата аммония 0,99;
6) перекристаллизация: в маточном растворе 0,1, в кристаллах парамолибдата аммония (конечный продукт) 0,9. /
Зададимся производительностью по молибдену в конечном продукте 1000 т/год.
Обозначим потоки молибдена (т.е. количества его в различных материалах), т/год, неизвестными x-i; Хг, - ', Х^2, *13 в соответствии с рис.7.
Для определения неизвестных составим систему, состоящую их уравнений трех типов.
1. Уравнение, в котором задана производительность:
х-i з=1000.
2. Уравнения, в которых использованы соотношения между потоками. Это могут быть непосредственно содержащиеся в исходных данных сведения о доле ценного компонента от количества, поступающего на операцию, переходящей в каждый из продуктов этой операции, например:,