Шахтная пкавка

 

Невязка составляет:

 

 

Таблица 11 – Суточный материальный баланс плавки 350000 т свинцового агломерата

Материалы и продукты	Содержание компонентов, кг
	Всего	Pb	Zn	Cu	Fe	SiO2	CaO	Al2O3	O2	N2	S	C	Прочие
Поступило
Свинцовый агломерат	958,9	527,4	19,2	28,8	134,2	76,3	28,8	14,4	107,7	-	21,1	-	0,9
Кокс	95,89	-	-	-	0,96	4,6	0,2	3,5	1,5	1,2	0,5	78,2	5,4
Воздух	554,05	-	-	-	-	-	-	-	127,4	426,6	-	-	-
Итого	1608,84	527,4	19,2	28,8	135,2	80,9	29	17,9	236,5	427,8	21,8	78,2	6,2
Получено
Черновой свинец	550,4	503,9	0,96	9,68	-	-	-	-	-	-	-	-	35,86
Штейн	69,04	11,03	1,7	17,3	20,05	-	-	-	3,2	-	13,8	-	-
Шлак	310,39	5,56	17,4	1,8	113,1	80,9	29	17,9	37,01	-	1,53	-	6,2
Пыль	11,51	6,9	1,2	-	-	-	-	-	1,34	-	-	-	2,1
Газы	699,6	-	-	-	-	-	-	-	184,6	427,8	4,5	78,2	4,5
Итого	1640,97	527,4	21,2	28,8	135,2	80,9	29	17,9	226,15	427,8	19,85	78,2	48,62

 

Невязка составляет:

 

 

 

6 Расчет теплового  баланса шахтной плавки

Приход тепла

1. Тепло горения кокса. От горения углерода кокса по реакции С + О₂ = СО₂ + 94052 ккал получаем

94052 ∙ 5,53:12=43342 ккал, от  горения углерода кокса по  реакции С + 1/2О₂ = СО + 26416 ккал получаем

26416 ∙ 2,63: 12 = 4755 ккал;

От горения водорода кокса  по реакции Н₂ + 0,5О₂ = Н₂О_(пар)+ 57798 ккал получаем

57798 ∙ 0,05:2 = 1445ккал

От горения серы кокса  по реакции S + O₂ = SO₂ + 70960 ккал получаем 70960∙ 0,05:32 = 111 ккал.

Всего от горения топлива  получаем тепла 

Q_гор = 43342+4755+1445+111=49653 ккал.

2. Физическое тепло агломерата Q_ш = C_шm_шt_ш.

При С_ш= 0,12 ккал/(кг∙°С) и t_ш = 20°С

Q_ш = 0,12∙100∙20 = 240 ккал.

3. Физическое тепло топлива Q_т = С_тm_тt_т.

При С_т = 0,2 ккал/(кг∙°С) и t= 20°C

 Q_т= 0,2∙10∙20= 40 ккал.

4. Физическое тепло воздуха Q_возд = С_воздV_воздt_возд.

При  С_возд =0,31ккал/(м³∙°С); V_возд = 57,78м³ и t_возд= 20°С

Q = 0,31∙57,78∙20 = 358 ккал.

5. Тепло экзотермических реакций. За счет окисления цинка по реакции Zn+1/2O₂=ZnO + 83170 ккал будет получено

83170(2,25 - 2):81,4 = 225ккал.

За счет окисления 1,44 кг серы по реакции S+O₂=SO₄+70960 ккал будет получено 70960 ∙1,44 : 32 = 3193ккал.

Количество серы в шлаке  и в черновом свинце равно

1,44 – (0,16+0,58) = 0,7кг

При расчете теплового  баланса принимаем содержание серы в черновом свинце 0,4%, или 52,55∙0,004 = 0,21 кг, и считаем, что вся она связана  со свинцом; по реакции Pb + S = PbS + 22540 ккал приход тепла составит 22540 : 32 ∙0,21 = 148 ккал.

Остальное количество серы (0,7 – 0,21 = 0,49 кг) переходит в шлак (сера сульфидов).

Шлакообразование. За счет реакций  шлакообразования при свинцовой  плавке выделяется 135 ккал на 1 кг шлака. Учитывая, что шлакообразование в  значительной степени развивается  при агломерации, в расчет принимаем

Q_шл= ¼ ∙ 135 ∙ 32,37 = 1093 ккал.

Всего тепло экзотермических  реакций составит

225 + 3193 + 148 + 1093= 4659 ккал.

Итого приход тепла равен 49653 + 240 + 40 + 358 +4659 = 54950 ккал.

 

 

Расход тепла

1. Тепло чернового свинца Q_c= C_cm_ct_c. При C_c = 0,033 ккал/(кг∙°С) и t_c = 800°С

Q_c=0,033 ∙ 800 ∙ 52,55= 1387 ккал.

2. Тепло шлака Q_шл= C_шлm_шлt_шл.

При 1250°С можно принять C_шлm_шл≈ 320 ккал/кг, тогда

Q_шл= 32,37∙ 320 = 10358 ккал.

3. Тепло пыли Q_п = C_пm_пt_п. При С_п= 0,12 ккал/(кг∙°С) и t_п = 250°С

Q_п= 0,12∙1,2∙ 250 = 36 ккал.

4. Тепло отходящих газов  Q_г = С_гV_гt_г.При  C_г =0,334 ккал/(м³∙°С), t_г = 250°С и V_г= 72,96 м³

Q_г= 0,334∙ 72,63∙ 250 = 6065 ккал.

5. Тепло эндотермических реакций. На разложение сульфата кальция по реакции

CaSO₄→CaO + SO₂ +1/2 O₂ - 119560 ккал

119560 ∙ 3: 136,1 = 2635 ккал.

На разложение сульфата свинца по реакции

PbSO₄ →PbO+ SO₂ + 1/2O₂ – 96470 ккал

96470∙6,44 :303,2 = 2049ккал

На восстановление PbO до Pb по реакции

PbO→Pb + ½ O₂ – 52070 ккал

52070 ∙ 55 : 207,2 = 13822 ккал.

На восстановление Cu₂O до Cu по реакции

Cu₂O → 2Cu + 1/2 O₂ – 39840 ккал

39840 ∙ 0,02 : 143,2 = 5,5 ккал.

На диссоциацию сульфата цинка по реакции

ZnS→Zn + ½ S₂ – 45800 ккал

45800 ∙ 1,9 : 95,6 = 910 ккал

На восстановление Fe₂O₃  до FeO по реакции

Fe₂O₃ → 2FeO + ½ O₂ – 71100 ккал

71100 ∙ 10,24 : 159,6 = 4562 ккал.

На испарение влаги  топлива будет затрачено 0,43 ∙ 595 =256 ккал.

В шлак перейдет 0,16 кг серы.

С учетом реакции ZnO + S = ½ O₂ – 34670 ккал

34670 ∙ 0,16 : 32 = 173 ккал

Всего тепла на протекание эндотермических реакций требуется 

Q_энд =2635 +2049 + 13822+ 5,5+910 + 4562 + 256 +173= 24412,5 ккал.

Тепло, уносимое охлаждающей  водой. Расход воды на охлаждение кессонов обычно составляют 2 - 3,5 м³ на 1 т шихты при изменении температуры воды на 30 – 35 °С.

Принимаем расход воды из расчета  на 100 кг агломерата при ∆t = 35°C равным 350 кг. Тогда расход тепла с водой из кессонов составит 1∙350∙35 = 12250 ккал.

Потери тепла во внешнюю  среду. Потери за счет лучеиспускания через колошник (при температуре 200°С)

Q^’ = Ф 4,96(T_ш/100)⁴F_ш τ_ш.

При F_ш = 11,73 м²; Ф = 0,8; τ_ш= 0,0032 ч; Т_ш= 200 + 273 = 473К

Q^’= 0,8∙ 4,96 (473/100)⁴ 11,73∙ 0,0032 = 75 ккал.

Потери через подину внутреннего  горна

Q^’’= gF_п τ_ш = 5000∙11,73∙0,0032 = 188 ккал;

Всего потери во внешнюю  среду составят 75 + 188 = 263 ккал.

Итого расход тепла равен 

1387 + 10358+ 36 + 6065+ 24412,5 +12250+263= 54771,5 ккал.

Невязка 54950-547715,5 = 178,5 ккал

Тепловой баланс по результатам  расчета сводим в таблицу 12.

Таблица 12 – Тепловой баланс шахтной плавки

Приход тепла			Расход тепла
Статьи баланса	ккал	%	Статьи баланса	ккал	%
Горение топлива Тепло шихты Физическое  тепло топлива Физическое  тепло воздуха Экзотермические процессы	49653 240 40 358   4659	90,36 0,44 0,07 0,65   8,48	Черновой  свинец Шлак Пыль Отходящие газы Эндотермические реакции Охлаждающая вода Потери  во внешнюю среду  Невязка	1387 10358 36 6065 24412,5 12250 263 178,5	2,52 18,85 0,07 11,04 44,43 22,29 0,48 0,32
Итог	54950	100	Итог	54950	100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В ходе данной курсовой работы была дана теоретическая характеристика процесса шахтной восстановительной  плавки свинцового агломерата, а так  же проведены металлургические расчёты  этого процесса.

Восстановительная шахтная  плавка является основным способом переработки  свинцовых концентратов. В процессе металл подвергают плавке, переводя металл в жидкую металлическую фазу.

Были рассчитаны массы  компонентов, участвующих в плавке. Для плавки 100 кг агломерата необходимо 10 кг кокса и 57,78 кг воздуха.  А  так же был составлен материальный годовой и суточный баланс плавки свинцового агломерата. Из 350000 т агломерата по проводимым расчетам вычислили годовую  производительность чернового свинца – 200,9 тыс.∙т и суточную – 550,4 кг. Расчет тепловой баланс процесса показал, что  выделяется 54950 ккал тепла,  которые  практически полностью расходуются  в процессе плавки. Большее количество тепла выделяется при горении  топлива, а теряется в эндотермических  реакциях и охлаждением водой, невязка  теплового баланса составила 0,32%.

В курсовом проекте были выполнены главные цели:

- Максимально извлечь  свинец в черновой металл

- Цинк перевести в шлак (из 2 кг в шлак перешло 1,8 кг  цинка)

- Выбрали оптимальные  параметры процесса и оборудования

- Рассчитали материальные  потоки.

 

Список использованных источников 

1. Интернет-ресурс: /http://www.metalbulletin.ru/  Информационно-политический журнал «Металлургический бюллетень»/; свидетельство МПРТ РФ № 77-12574.

2. Интернет-ресурс: /http://www.wikipedia.ord/ Свободная энциклопедия «Википедия»/.

3. Интернет-ресурс: /http://www.edudic.ru  /Химическая энциклопедия/.

4. Лоскутов Ф. М., Цейдлер А.А /Расчеты по металлургии тяжелых цветных металлов/; учеб.: изд-во АСВ 1963.

5. Шиврин Г.Н. /Металлургия свинца и цинка//; учеб.М: изд-во 1982.