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.
1. 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=15С
Q1=0,75*106*15=1192,5 кДж.
2. 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=25С
Q2 =1,3*135,03*25=4388,5 кДж
3. 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
1. 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
2. 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=940С
Q2=940*(2,23*22,1+1,47*3,4+1,39*99,3)=180755,7 кДж
3. Тепло на нагрев воды с 15 до 100C
Q3=св*тв*(t1-t2)
Q3=4,19*6*(100-15)=2137 кДж
4. Тепло, необходимое на испарение воды:
Q4=*mв
-скрытая теплота парообразования=2258,4 кДж
Q4=2258,4*6=13550,4 кДж
5. 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.
5. Список литературы.
1. В.Я.Зайцев, Е.В.Маргулис «Металлургия свинца и цинка». Учебное пособие для вузов-М.: Металлургия, 1986, 263с.
2. Ю.Н.Матвеев, В.С.Стрижко «Технология металлургического производства». Учебник для вузов.- М.: Металлургия, 1986, 368с.
3. Н.Н.Севрюков, Б.А.Кузьмин, Е.В.Челищев «Общая металлургия» -М.: Металлургия, 1976, 568с.
4. С.С.Набойченко, А.П.Агеев, А.П.Дорошкевич и др. «Процессы и аппараты цветной металлургии». Учебник для вузов.- Екатеринбург: УГТУ, 1997, 648с.
5. А.П.Снурников «Гидрометаллургия Zn-ка» 1982г., 190с.
6. Н.П.Диев, И.П.Гофман «Металлургия свинца и цинка». Учебник для вузов.- Металлургия, 1961г., 390с.
7. Н. Добрев Комбинат цветных металлов: этапы развития «Цветные металлы». 2001г. № 12.
8. В.В. Гейхман, П.А.Козлов, О.И.Решетов и др. Обжиг цинковых концентратов с рассредоточенной подачей кислорода. «Цветные металлы». 2000г. № 5.
9. В.В.Гейхман, П.А.Козлов, В.А.Лукьянчиков Совершенствование очистки газов от обжига цинковых концентратов. «Цветные металлы». 2000г. № 5.
10.А.А.Колмаков, Л.Г.Садилова, О.В.Спектор «Расчеты технологических процессов в металлургии свинца и цинка»: учебное пособие/ КГАЦМиЗ.- Красноярск 1998, 120с.
11.В.С.Кокорин «Аппаратурно-технологические схемы при проектировании переделов производства тяжелых цветных металлов»: методические указания к курсовому и дипломному проектированию/ КГАЦМиЗ.- Красноярск 1983, 47с.