Шахтная пкавка

Федеральное государственное  автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

Институт Цветных Металлов и  Материаловедения

институт

 

МЦМ

кафедра

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

____________________________________________________

тема проекта (работы)

_________________________________________________________________

____________________________________________________

____________________________________________________

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель      __________     __________________     ______________

                            подпись, дата       должность, ученая степень     инициалы, фамилия

Студент      МФ09-02           060902869        __________  _____________

                      номер группы     номер зачетной книжки   подпись, дата      инициалы, фамилия

 

 

 

 

Красноярск 2012

Содержание 

Введение…………………………………..……………………………..………...3

1 Общие сведения……………….………………………………………...………6

1. Нахождение свинца в природе…………..……………………………………6
2. Физические свойства………….………………………………………...…….6

1.3Химические свойства………….…………………………….…………...……7

1.4 Применение свинца……………….…………………….………………..…...9

2 Технология получения свинца………..…..………………………………..…10

3 Восстановительная шахтная плавка свинцового концентрата…………......14

3.1 Теоретические основы  процесса восстановительной шахтной  плавки….14

4 Система газоочистки…………………………………………………………..21

5 Расчёт процесса шахтной восстановительной плавки свинцового агломерата………………………………………………………………………..23

6 Тепловой баланс……………………………………………………………….35

Заключение………………………………………………………………………38

Список литературы………………………………………………………………39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Металлургия свинца имеет  древнюю историю. Свинец был известен жителям Месопотамии и Древнего Египта за 7 тысяч лет до нашей эры, свинец и его соединения использовались в Древней Греции и Древнем Риме. Из свинцовых руд на острове Родос три тысячи лет тому назад получали свинцовые белила и свинцовый сурик. Из металлического свинца были изготовлены трубы древнего римского водопровода. Известно, что свинцово-серебряное месторождение Рио-Тинто (Испания) финикийцы разрабатывали еще в третьем тысячелетии до н. э. Изделия из свинца, монеты и медальоны, найденные в египетских захоронениях, изготовлены в пятом – седьмом тысячилетии до н. э.

Для исторического развития народа свинец не имел такого значения, как медь и ее сплавы с оловом – бронзы. Мягкий и прочный, он не годится для изготовления оружия и орудий производства. Первоначальная добыча свинца была связана лишь с получением серебра, ассоциированного в рудах со свинцовыми минералами. Однако позднее ценные свойства самого свинца ( пластичность, высокая стойкость против коррозии и др.) определили на него широкий спрос. Потребность в свинце возросла после изобретения пороха и огнестрельного оружия: свинец стали применять в большом количестве для изготовления пуль и дроби.

На территории Советского союза на Алтае и Урале, в Казахстане и Узбекистане, восточном Забайкалье и на дальнем востоке свинец добывали еще первобытные племена. В Восточном Забайкалье было открыто в 1704 г. Нерчинское месторождение, на базе которого в 1705 г. был построен Нерчинский завод. На Алтае был открыт ряд месторождений: Змеиногорское (1736 г.), Риддерское (1784 г.), Зыряновское (1790 г.). На базе этих месторождений построили свинцовые заводы: Барнаульский (1739 г.), Павловский (1763 г.)

В начале  ХХ века царское  правительство сдало в концессию  наиболее богатые свинцово-цинковые месторождения: Тетюхинское - Германии (1702 г.), на Алтае – Англии (1705 г.), на Кавказе – Бельгии (1914 г.)..

Хищническая эксплуатация недр привела производство свинца к полному  упадку. Так, в 1913 г. производство свинца в россии составляло только 1,5 тыс. т. Потребность страны в свинце собственного производства удовлетворялась всего на 3%. Свинец ввозили из Германии, Англии, Бельгии, Франции и других стран.

Великая Октябрьская социалистическая революция положила начало быстрому развитию отечественной свинцовой  промышленности. За годы первых пятилеток  в Советском Союзе были восстановлены  и расширены действующие заводы: Лениногорский, Сихотэ-Алиньский, «Электроцинк» в городе Орджоникидзе.  В 1934 г. был построен новый свинцовый завод в Чимкенте. В 1952 г. пустили в эксплуатацию свинцовый завод в Усть-Каменогорске.

За годы Советской власти была создана мощная свинцовая промышленность, которая не только полностью обеспечила потребности народного хозяйства в свинце, но позволила экпортировать его в другие страны. 

В 90-х годах мировое  производство рафинированного свинца достигало 3,5-4 млн. т (включая вторичный) а год (без советского союза и социалистических стран) и по своим масштабам уступало только производству железа, алюминия, меди и цинка. Современные специалисты Международной группы по изучению рынков свинца и цинка (International Lead and Zinc Study Group, ILZSG) заявили, что мировое производство свинца в 2011 году увеличилось и  составило 10,34 млн тонн. При этом потребление металла на мировом рынке повысится на 6,1%, до 10,15 млн тонн. Исходя из этого, избыток свинца в мире достигнет в этом году 188 тыс. тонн. В будущих годах мировое производство металла повысилось на 3,1%, до 10,65 млн тонн, а его потребление - на 4%, до 10,56 млн тонн. Избыток свинца при этом снизится по сравнению с текущим годом до 97 тыс. тонн. Вице-президент по продажам и маркетингу североамериканской компании Doe Run Хосе Хансен (Jose Hansen) заявил, что спрос на свинец на мировом рынке в 2011 году увеличился на 5 - 6%.

 Агентство Dow Jones Newswires сообщило, что банк BNP Paribas увеличил прогноз по свинцу на 2012 год. Согласно новому прогнозу, средняя стоимость свинца составит $2500 за тонну. Банк прогнозирует, что в I квартале 2012 года цена на свинец составит $2330 за тонну, а во II квартале - $2470 за тонну.

Доля России в мировых  природных запасах свинца оценивается  в 7-8%. По этому показателю РФ уступает лишь Австралии и КНР. Среди прочих стран выделяются Казахстан, Канада, США, Перу и Индия. Почти 90% запасов  металла РФ сконцентрировано в Сибири, еще 7% - на Дальнем Востоке. Около 70% российских запасов свинца сосредоточено  в двух регионах на трех крупнейших месторождениях: Горевском в Красноярском крае (почти 44% разведанных запасов), Озерном и Холоднинском в Республике Бурятия.

В настоящее время в  России, несмотря на значительные масштабы добычи свинцовых руд, практически  отсутствуют действующие металлургические мощности по переработке свинцовых  концентратов, содержащих драгоценные  металлы, а также по выпуску первичного рафинированного свинца. Поэтому  почти весь объем произведенных  свинцовых концентратов экспортируется, в основном в КНР, Японию, Южную  Корею и Казахстан. Поэтому основным сырьем для производства рафинированного  свинца и его сплавов в России стали свинецсодержащие отходы и лом. Отработанные аккумуляторные батареи представляют собой основной источник сырья для производства вторичного свинца в РФ, другие виды вторичного сырья представлены освинцованным кабелем, листовым прокатом, отходами припоев.

Крупнейшие страны потребители  и производители свинца представлены в Таблице 1.

Таблица 1 – крупнейшие производители  и потребители свинца

 

Целью курсового проекта  является:

- рассмотреть переработки  свинцового концентрата

- выбрать оптимальные  параметры процесса шахтной восстановительной  плавки свинцового агломерата

- произвести расчет материального  и теплового балансов процесса, выбор и расчет оборудования.

- определить суточный и годовой материальные потоки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общие сведения

1.1Нахождение свинца в природе

 В коре земли содержание свинца очень мало – всего 0,0016% от массы, но сам свинец является одним самых нелегких металлов и его количество на земле гораздо больше, чем похожих по весу – золота, ртути и висмута. Это произошло из-за того, что различные изотопы свинца – это окончательные продукты распада урана и тория. Поэтому количество свинца  в земной коре потихоньку возрастало в течение миллиардов лет.

Содержание в земной коре 1,6·10^-3 % по массе. Самородный свинец встречается редко, круг пород, в которых он установлен, достаточно широк: от осадочных пород до ультраосновных интрузивных пород. В этих образованиях он часто образует интерметаллические соединения - звягинцевит (Pd,Pt)₃(Pb,Sn) и др.; сплавы с другими элементами например Pb + Sn + Sb. Он входит в состав 80 различных минералов. Важнейшие из них: галенит PbS, церуссит PbCO₃, англезит PbSO₄ (сульфат свинца); из более сложных — тиллит PbSnS₂ и бетехтинит Pb₂(Cu,Fe)₂₁S₁₅, а также сульфосоли свинца — джемсонит FePb4Sn₆S₁₄, буланжерит Pb₅Sb₄S₁₁. Всегда содержится в рудах урана и тория, имея часто радиогенную природу. В природных условия часто образует крупные залежи свинцово-цинковых или полиметаллических руд стратиформного типа (Холоднинское, Забайкалье), а также скарнового (Дальнегорское (бывшее Тетюхинское), Приморье; Брокен-Хилл в Австралии) типа; галенит часто встречается и в месторождениях других металлов: колчеданно-полиметаллических (Южный и Средний Урал), медно-никелевых (Норильск), урановых (Казахстан), золоторудных и др. Сульфосоли обычно встречаются в низкотемпературных гидротермальных месторождениях с сурьмой, мышьяком, а также в золоторудных месторождениях (Дарасун, Забайкалье). Минералы свинца сульфидного типа имеют гидротермальный генезис, минералы окисного типа часты в корах выветривания (зонах окисления) свинцово-цинковых месторождений. В кларковых концентрациях свинец входит практически во все породы.[2]

 

1.2 Физические  свойства

Свинец обычно имеет грязно-серый  цвет, хотя свежий его разрез имеет  синеватый отлив и блестит. Однако блестящий металл быстро покрывается  тускло-серой защитной пленкой оксида. Плотность свинца (11,34 г/см³) в полтора раза больше, чем у железа, вчетверо больше, чем у алюминия; даже серебро легче свинца. Свинец очень легко плавится – при 327,5° С, кипит при 1751° С и заметно летуч уже при 700° С. Этот факт очень важен для работающих на комбинатах по добыче и переработке свинца. Свинец – один из самых мягких металлов. Он легко царапается ногтем и прокатывается в очень тонкие листы. Свинец сплавляется со многими металлами. С ртутью он дает амальгаму, которая при небольшом содержании свинца жидкая.

Свинец кристаллизуется  в гранецентрированной кубической решётке (а = 4,9389), аллотропических модификаций  не имеет. Атомный радиус 1,75, ионные радиусы: Pb₂+ 1,26 , Pb₄+ 0,76. На ряду с этим свинец имеет следующие свойства: удельная теплоёмкость при 20°C 0,128 кДж/(кг·К) [0,0306 кал/г·°C]; теплопроводность 33,5 вт/(м·К)[0,08 кал/(см·сек·°С)]; температурный коэффициент линейного расширения 29,1·10^-6 при комнатной температуре; твёрдость по Бринеллю 25-40 Мн/м² (2,5-4 кгс/мм²); предел прочности при растяжении 12-13 Мн/м², при сжатии около 50 Мн/м²; относительное удлинение при разрыве 50-70%. Наклёп не повышает механических свойств свинца, т. к. температура его рекристаллизации лежит ниже комнатной (около -35 °C при степени деформации 40% и выше). Свинец диамагнитен, его магнитная восприимчивость - 0,12·10^-6. При 7,18 К становится сверхпроводником.

Относительная атомная масса (Ar = 207,2) является усредненной из масс нескольких изотопов: (1,4%), (24,1%),  (22,1%) и (52,4%). Последние три нуклида – конечные продукты естественных радиоактивных превращений урана, актиния и тория. Известно также более 20 радиоактивных изотопов свинца, из которых наиболее долгоживущие – и (с периодами полураспада 300 тысяч и 15 млн. лет). В природе образуются также и короткоживущие изотопы свинца с массовыми числами 209, 210, 212 и 214 с периодами полураспада соответственно 3,25 ч, 27,1 года, 10,64 ч и 26,8 мин. Соотношение различных изотопов в разных образцах свинцовых руд может несколько различаться, что не дает возможности определить для свинца значение Ar с большей точностью.

 

1.3 Химические  свойства

По химическим свойствам  свинец – малоактивный металл: в  электрохимическом ряду напряжений он стоит непосредственно перед  водородом. Поэтому свинец легко  вытесняется другими металлами  из растворов его солей. Если опустить в подкисленный раствор ацетата  свинца цинковую палочку, свинец выделяется на ней в виде пушистого налета из мелких кристалликов, имеющего старинного название «сатурнова дерева». Если затормозить реакцию, обернув цинк фильтровальной бумагой, вырастают более крупные кристаллы свинца.