4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА
| Показатель | Значение |
| Производительность печи, т/сут | 445,44 |
| Удельный проплав, т/(м2 х сут) | 10-15 |
| Содержание О2 в дутье, % | 26 |
| Температура дутья, С | 25-40 |
| Содержание Ni, %: | |
| В штейне | 34,9 |
| В шлаке | 1,4 |
| Пылеунос, % | 10-15 |
5. Металлургический расчёт.
Исходные данные для расчёта: содержание Ni в концентрате – 8 %;
cодержание Сu в концентрате – 4 %;
Расчёт производим на 100 кг концентрата.
Химический состав концентрата:
Cu – 4 %; Ni – 8 %; Fe – 46 %; S – 30 %; SiO2 – 3,5 %; CaO – 2,3 % ; MgO – 2 %; Al2O3 – 1,38 %; прочие – 2,82 %.
По минералогическому составу ориентировочно 60% меди находится в кубаните, 40% в халькопирите, никель находится в пентландите
Состав концентрата.
Таблица №1
| Комп. | Cu | Ni | Fe | S | Оксиды | Прочие | Общ. мас. | |||
| Si | Ca | Mg | Al | |||||||
| NiFeS2 | 8,00 | 7,60 | 8,72 | 24,33 | ||||||
| CuFeS2 | 1,60 | 1,40 | 1,61 | 4,61 | ||||||
| CuFe2S3 | 2,40 | 4,21 | 3,62 | 10,23 | ||||||
| Fe11S12 | 32,78 | 16,04 | 48,83 | |||||||
| SiO2 | 3,50 | 3,50 | ||||||||
| CaO | 2,30 | 2,30 | ||||||||
| MgO | 2,00 | 2,00 | ||||||||
| Al2O3 | 1,38 | 1,38 | ||||||||
| Прочие | 2,82 | 2,82 | ||||||||
| % | 4,00 | 8,00 | 46,00 | 30,00 | 3,50 | 2,30 | 2,00 | 1,38 | 2,82 | 100,00 |
NiFeS2
58,7 Ni – 178,5NiFeS2 X= 24,33 (кг)
8 Ni – X NiFeS2
55,8 Fe - 178,5NiFeS2 X = 7.6 (кг Fe)
X Fe – 24,33 NiFeS2
64 S - 178,5 NiFeS2 X=8,73 (кг S)
X S - 24.33 NiFeS2
Проверка: 8,73+7,6+8=24,33
CuFeS2
63.6 Cu – 183.4 CuFeS2 X= 4.61 (кгСu)
1,6 Cu – X CuFeS2
55.8 Fe – 183.4 CuFeS2 X= 1.4 (кгFe)
X Fe – 4.61 CuFeS2
64 S – 183.4 CuFeS2 X= 1.61 (кг S)
X S - 4.61 CuFeS2
Проверка: 1,6+1,4+1,61=4,61
CuFe2S3
63,6 Cu – 271.2 CuFe2S3 X= 10.23 (кг)
2.4 Cu – X CuFe2S3
111.6 Fe – 271.2 CuFe2S3 X= 4.21 (кг)
X Fe – 10.23 CuFe2S3
96 S - 271.2 CuFe2S3 X= 3.62 (кг)
X S – 10.23 CuFe2S3
Проверка: 3,62+4,21+2,4=10,23
Fe11S12
Fe= 46-7.6-1.4-4.21=32.78
S = 30-8.72-1.4-4.21=16.04
Fe11S12 = 32.78+ 16.04= 48. 83 кг
Химический состав оборотной пыли ПВП:
Cu – 2,3%; Ni – 5,2 %; Fe – 26 %; S – 18,5 %; SiO2 – 24,5 %;
CaO – 2,6 % ; MgO – 2,1 %; Al2O3 – 2,3%; прочие – 16,5 %.
Учитывая, что шихта состоит на 85% из концентрата и на 15% из оборотной пыли, то рассчитываем химический состав шихты:
m (Cu) = 4*0,85 + 2,3*0,15 = 3,75 (кг);
m (Ni) = 8*0,85 + 5,2*0,15 = 7,58 (кг);
m (Fe) = 46,0*0,85 + 26*0,15 = 43 (кг);
m (S) = 30*0,85 + 18,5*0,15 = 28,28 (кг);
m (SiO2) = 3,5*0,85 + 24,5*0,15 = 6,65 (кг);
m (CaO) = 2,3*0,85 + 2,6*0,15 = 2,35 (кг);
m (MgO) = 2*0,85 + 2,1*0,15 = 2,02 (кг);
m (Al2O3) = 1,38*0,85 + 2,3*0,15 = 1,52 (кг);
m (проч.) = 2,82*0,85 + 16,5*0,15 = 4,87 (кг);
Химический состав шихты.
Таблица №2
| Комп. | Cu | Ni | Fe | S | Оксиды | Прочие | Общ. мас. | |||
| Si | Ca | Mg | Al | |||||||
| Конц-т | 4 | 8 | 46 | 30 | 3,5 | 2,3 | 2 | 1,38 | 2,82 | 100 |
| Обор. Пыль | 2,3 | 5,2 | 26 | 18,5 | 24,5 | 2,6 | 2,1 | 2,3 | 16,5 | 100 |
| Шихта | 3,75 | 7,58 | 43,00 | 28,28 | 6,65 | 2,35 | 2,02 | 1,52 | 4,87 | 100 |
Извлечение в штейн из шихты :
Cu – 91%
Ni – 91 %
Всего в штейн перейдет :
Cu 3,75х0,91= 3,41
Ni 7,58х0,91= 6,9
Вес штейна на 100 кг концентрата при 50 % содержании металлов :
(3,41+6,9)х0,5= 20,61
По данным Б.П. Недведецкого, в штейнах с 50% металла содержится 2% О2 и 23,7% S
В этом случае содержание железа в штейне составит:
Fe: 100-(50+2+23,7)= 24,3%
Предварительный состав штейна.
Таблица № 3
| Хим. Сост.
| Масса кг. | % |
| Ni | 6,9 | 33,48 |
| Cu | 3,41 | 16,55 |
| S | 4,88 | 23,7 |
| O2 | 0,41 | 2 |
| Fe | 5,01 | 24,3 |
| Итого | 20,61 | 100 |
Перейдет в шлак железа: 43-5,01=37,99 кг
Флюсы:
Для получения кондиционных отвальных шлаков и в связи с высоким содержанием Fe в исходном сырье в шихту вводятся флюсующие присадки. Основным флюсующим компонентом в шихте служит песчаник. Примем следующий состав песчаника: SiO2 – 80 %, MgO – 1,5%, Al2O3 – 8,7% CaO – 1,3 %, FeO – 2,5%,Расчет ведем на получение шлака, содержащего 30% SiO2.
Примем, что Х – общая масса шлака, кг; У – масса загружаемого песчаника, кг. Составляющие песчаника переходят в шлак целиком. Тогда общая масса шлака будет, кг:
Х=У+37,99х71,85/55,85+5,88+6,65= У+61,4
37,99х71,85/55,85 – количество FeO, образовавшаяся из железа концентрата, перешедшего в шлак.
6,65 – количество SiO2 в концентрате
5,88 – количество CaO, MgO, Al2O3
Второе уравнение получаем из баланса:
0,30 Х=6,65+0,8У
Решая систему уравнений получаем:
У=23,54 (песчаник) Х = 84,94 (шлак)
Результат проверяем подсчетом количества и состава шлака:
| FeO | 48,87+23,54х0,025=49,46 | 58,23 |
| SiO2 | 6,65+23,54х0,8=25,48 | 30,00 |
| Al2O3 | 1,52+23,54*,087=3,57 | 4,19 |
| CaO | 2,35+23,54х0,013=2,66 | 3,12 |
| MgO | 2,02+23,54х0,015=2,37 | 2,79 |
| Прочие | 1,42 | 1,67 |
| Итого | 84,94 | 100 |
Для расчета состава и количества отходящих газов примем, что весь кислород, необходимый для осуществления реакций, поступает с подогретым дутьем. При этом необходимо учитывать, что на практике имеются неорганизованные подсосы холодного воздуха, количество которого может колебаться от 2% до 6%.
Влажность шихты 0,2%, следовательно в печь поступит ее
(100+23,54)х0,002=0,25 кг
С учетом содержания серы в штейне и шлаке ее перейдет в газы:
28,28 – 4,88- 0,67=22,73 кг
32S-64 SO2
22,73 S - X SO2, что составляет 45,46 кг SO2
На окисление железа, переходящего в шлак, расход кислорода составит 48,87-37,99=10,88кг
Общая потребность кислорода на плавку 100 кг концентрата будет, кг:
- На окисление серы – 22,73
- На окисление железа – 10,88
- Переходит в штейн – 0,41
Итого:34,02 кг
Вместе с кислородом в печь поступит азота
34,02/0,23 х 0,77=113,8 кг
Из практики работы известно, что со шлаком теряется: Cu – 2%, Ni – 4,5%
Cu= 3,75 x 0,02= 0,075
Ni= 7,58 x 0,045=0,34
S в шлак = 28,28- (4,88+22,73)=0,67
В технические газы отходит:
Cu: 3,75-(3,41+0,08)= 0,26
Ni: 7,58-(6,9+0,34)=0,34
| Статьи баланса | Всего | В том числе | |||||||||||
| Cu | Ni | Fe | S | SiO2 | CaO | MgO | Al2O3 | O2 | N2 | H2O | прочие | ||
| Загружено: | |||||||||||||
| Шихты | 100,22 | 3,75 | 7,58 | 43,00 | 28,28 | 6,65 | 2,35 | 2,02 | 1,52 | - | - | 0,20 | 4,87 |
| Песчаника | 21,59 | 18,83 | 0,31 | 0,35 | 2,05 | - | - | 0,05 | |||||
| Воздуха | 147,82 | 34,02 | 113,80 | ||||||||||
| Всего: | 269,63 | 3,75 | 7,58 | 43,00 | 28,28 | 25,48 | 2,66 | 2,37 | 3,57 | 34,02 | 113,80 | 0,25 | 4,87 |
| Получено: | |||||||||||||
|
| |||||||||||||
| Штейна | 20,61 | 3,41 | 6,90 | 5,01 | 4,88 | - | - | - | - | 0,41 | - | ||
| Шлаков | 88,91 | 0,08 | 0,34 | 37,99 | 0,67 | 25,48 | 2,66 | 2,37 | 3,57 | 10,88 | 4,87 | ||
| Технические газы | 160,11 | 0,26 | 0,34 | 22,73 | 22,73 | 113,80 | 0,25 | ||||||
| Всего: | 269,63 | 3,75 | 7,58 | 43,00 | 28,28 | 25,48 | 2,66 | 2,37 | 3,57 | 34,02 | 113,80 | 0,25 | 4,87 |
Библиографический список.
1. И.А.Стригин и др. «Основы металлургии»,т.1 Общие вопросы
Металлургии, Москва, Металлургия, 1975г.
2. И.А.Стригин и др. «Основы металлургии»,т.2 Тяжелые металлы, Москва, Металлургия, 1975г.
3. И.А.Стригин и др. «Основы металлургии»,т.7 Технологическое оборудование предприятий цветной металлургиии, Москва, Металлургия, 1975г.
4. Н.В.Гудима “Технологические расчёты в металлургии тяжёлых цветных металлов», Москва, Металлургия, 1977г.
5. Ф.М.Лоскутов, А.А.Цейдлер «Расчёты по металлургии тяжёлых цветных металлов», Москва, Металлургиздат, 1963г.
6. Технологическая инструкция №0401-3.1.109-34-80
7. А.В. Ванюков, Н.И. Уткин «Комплексная переработка медного и никелевого сырья», Челябинск, Металлургия,1988г.
0 комментариев