Федеральное агентство по образованию
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
|
По дисциплине __________________________________________________________
________________________________________________________________________
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Выполнил: студент гр. ММ-05
____________________ / Иванов А.А. /
(подпись)
(Ф.И.О.)
ОЦЕНКА:
_____________
Дата: ___________________
ПРОВЕРИЛ
Руководитель проекта __профессор
__ __________________ / Петров Г. В.
/
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2008
Аннотация.
В работе освещены вопросы теории и практики конвертирования медно-никелевых штейнов. Проведен расчет материального и теплового баланса процесса на основании практики конвертирования медно-никелевых штейнов рудотермических печей комбината «Печенганикель».
The summary.
In work the questions of the theory and practice of converting copper-nikel stein are covered. The account of material and thermal balance of process is carried out on the basis of practice of converting copper-nikel stein ore-thermal of furnaces of combine «Pechenganikel».
Оглавление
Введение…………………………………………………………………………4
1. Теоретическая часть
1.1 Характеристика исходных материалов процесса конвертирования…….5
1.2. Теоретические основы процесса конвертирования медно-никелевых штейнов………………………………………………………………………….7
1.3 Продукты конвертирования……………………………………………….10
2. Материальный баланс процесса
2.1 Технологическая схема конвертирования………………………………..13
2.2 Расчет ведем в соответствии с технологической схемой……………….13
3 Аппаратно-технологическая схема конверторного передела…………….22
Список использованной литературы………………………………………....23
Введение
АО «Горно-металлургический комбинат Печенганикель» представляет собой сложный производственный комплекс по добыче и переработке сульфидной медно-никелевой руды.
Технологическая схема переработки медно-никелевых руд начинается с процессов обогащения и состоит из четырех циклов:
1) механическое обогащение руд;
2) металлургический передел (плавка концентратов и конвертирования штейна);
3) разделения меди и никеля методом флотации;
4) извлечение полученных из медных и никелевых концентратов меди, никеля и сопутствующих металлов.
Рис.1. Технологическая схема АО “ГМК Печенганикель”
Основной технологической задачей процесса конвертирования штейнов является продувка жидкого штейна воздушным дутьем и получения файнштейна заданного качества. При продувке железо и другие компоненты окисляются и переходят из штейна в шлак, сера, окисляясь, переходят в газовую фазу.
Конвертерные газы после очистки от пыли, поступают в оборот, выбрасывают в атмосферу или передают в сернокислотный завод для получения серной кислоты.
Файнштейн далее поступает на операцию разделения никеля и меди.
Файнштейн является конечной продукцией комбината. Его дальнейшая переработка осуществляется на комбинате «Североникель».
1. Теоретическая часть
1.1 Характеристика исходных материалов процесса конвертирования
В таблицах 1 и 2 приведены опытные данные конвертирования.
Таблица 1. Опытные данные конвертирования, %
Таблица 2. Опытные данные конвертирования с загрузкой массы из конвертора 1, %
1.1.1 Штейн
Штейн - промежуточный продукт, представляющий сплав сульфидов железа и цветных металлов переменного химического состава, в нём аккумулируются имеющиеся в сырье благородные и сопутствующие металлы.
Таблица 3. Состав штейнов, поступающих на конвертирование, %
Штейн имеет низкое содержание серы, в связи с этим серы штейна не хватает для связывания всех металлов в сульфид и часть металлов находится в нем в свободном состоянии, такие штейны называют металлизированными.
Штейны обеднительного передела имеют большую степень металлизации. Это существенно влияет на режим процесса конвертирования.
Так же используется штейн из рудотермических печей, получаемый при плавке в РТП руды, обожженных окатышей, оборотного шлака и флюса, а так же штейн из электропечей обеднения конверторного шлака, получаемый при переработке в ЭПО конверторного шлака.
1.1.2 Флюсы
Флюсы - материалы, применяемые в металлургических процессах с целью образования или регулирования состава шлака, предохранения расплавленных металлов от взаимодействия с внешней газовой средой, а также служащие для связывания окислов при пайке и сварке металлов.
Кварцевый флюс (70-75% SiO2
) при конвертировании штейнов отвечает всем необходимым требованиям. Необходимо отметить, что кварцевый флюс в конверторном процессе применяют еще и в качестве регулятора температуры. Так же в качестве флюса применяется речной песок (65-68% SiO2
).
По техническим условиям содержание кремнезема SiO2
не должно быть ниже 67 %. Обычно предпочитают флюсы с максимальным содержанием кремнезема, поскольку в этом случае расход флюса минимален, а процесс шлакообразования протекает наиболее успешно. Влажность кварцевого флюса не должно превышать 2 %.
1.2. Теоретические основы процесса конвертирования медно-никелевых штейнов
Руда с низким содержанием металлов подвергается переработке на обогатительной фабрике в городе Заполярном. Полученный медно-никелевый сульфидный концентрат поступает в цех обжига, также расположенный в Заполярном. Обожженные окатыши поступают на рудную электроплавку в плавильный цех в поселке Никель. В сернокислотном цехе перерабатывают газы конверторного передела, содержащие в среднем 3% диоксида серы.
Богатые сульфидные медно-никелевые руды перерабатываются по схеме прямой селективной флотации с последовательным получением медного, никелевого, пирротинового концентратов и отвальных хвостов. Далее производится плавка.
Конвертирование штейнов — один из основных металлургических процессов в производстве меди и никеля. Конвертерный передел является частью плавильного цеха. В нем размещаются конвертеры - агрегаты, в которых перерабатывается медно-никелевый штейн, поступающий из рудно-термических и обеднительных электропечей. Целью конвертерного процесса является удаление из штейна практически всего железа и получение продукта, который называется файнштейном. В файнштейн с возможной полнотой должны быть извлечены никель, медь, кобальт, благородные (платина, рутений, родий, иридий, осмий) металлы.
В конверторах расплавленный штейн продувают воздухом в присутствии вводимого в конвертер кварцевого флюса. Образующее при продувке закисное железо FeO взаимодействует с кварцем флюса, образуя силикат типа фаялита [(FeO)2
ґSiO2
].
В операции конвертирования получают три конечных продукта: файнштейн; конверторный шлак и запыленные отходящие газы, содержащие сернистый ангидрид (SO2
).
Конверторный шлак направляют на операцию обеднения для обеспечения более высокого извлечения ценных металлов в файнштейн.
Конверторные газы после очистки от пыли, поступающей в оборот, выбрасывают в атмосферу или передают на сернокислотный завод для получения серной кислоты.
Файнштейн далее поступает на операцию разделения никеля и меди.
Сульфиды железа, кобальта, никеля и меди, из которых в основном состоит штейн, каждый в отдельности, при температуре конвертирования (1200С-1300o
С) обладает высоким сродством к кислороду. Это означает, что каждый сульфид способен активно окисляться кислородом по следующим реакциям:
FeS+0,5ґO2
=FeO+SO2
;
CoS+0,5ґO2
=CoO+SO2
;
Cu2
S+0,5ґO2
=2ґCu+SO2
;
2ґCu+0,5ґO2
=Cu2
O ;
Ni3
S2
+1,5ґO2
=3ґNiO+2ґSO2
.
Высокое сродство к кислороду при температурах конверторного процесса имеют также свободные металлы - железо, кобальт, никель и медь - и поэтому, они каждый в отдельности, весьма, активно взаимодействуют с кислородом.
При совместном присутствии в расплаве металлы и сульфиды окисляются не одновременно, а в определенной последовательности в соответствии с величинами их сродства к кислороду или сере.
1.2.1 Продувка штейнов
а) не содержащих свободных металлов.
При продувке воздухом медно-никелевого штейна, не содержащего свободных металлов, в начале кислородом воздуха будет окисляться наиболее активная составляющая расплава FeS по реакции FeS+0.5ґO2
=FeO+SO2
.
Находящийся в расплаве FeS защищает сульфиды Со, Ni и Cu от окисления, так как обменные реакции MeO+FeS=MeS+FeO, где Me означает Со, Ni, Cu, протекают слева направо. Основная реакция конвертирования неметаллизированных штейнов:
2ґFeS+3ґO2
+SiO2
= (FeO)2
ґSiO2
+2ґSiO2
.
При конвертировании большее значение имеет процесс образования магнетита (Fe3
O4
). Магнетит образуется при конвертировании любых штейнов вследствие окислительного характера процесса.
б) металлизированных штейнов.
При продувке металлизированных штейнов в начале протекает следующая реакция:
2ґFe+0.5ґO2
+SiO2
= (FeO)2
ґSiO2
Только после практически полного окисления свободного железа начинает окисляться FeS, характеризующее начало периода продувки.
Основная реакция конвертирования металлизированных штейнов:
6ґFe+3ґO2
+3ґSiO2
=3ґ(FeO)2
ґSiO2
1.2.2 Тепловая работа конвертора
Конвертерный процесс осуществляется за счет тепла экзотермических реакций окисления свободного железа(Fe) и его сульфида(FeS) и ошлакования закиси железа и по этому не требует использования топлива. Основные реакции конвертирования:
6ґFe+3ґO2
+3ґSiO2
=3ґ[(FeO)2
ґSiO2
]+448800
кал
2ґFeS+3ґO2
+SiO2
= (FeO)2
ґSiO2
+2ґSO2
+246080
кал
Продувка металлизированных штейнов имеет значительно большие резервы тепла, чем продувка насыщенных серой не металлизированных расплавов. Основные данные по температурному режиму процесса конвертирования Сu-Ni штейнов:
Температура штейна рудотермических печей, o
C…………………1100-1200
Оптимальная температура массы в конвертере в период
набора, o
C……………………………………………………………...1220-1250
Оптимальная температура массы в конвертере в период
варки файнштейна, o
C……………………………………………………1180
Температура, o
C:
конвертерных шлаков…………………………………………….1150-1290
конвертерных газов………………………………………………...950-1000
Количество холодных присадок зависит от степени металлизации штейна и ряда факторов, связанных с емкостью конвертера и характером поведения процесса. В условиях комбината «Печенганикель» количество холодных присадок составляет 10-20 %.
1.2.3 Механизмы процессов, протекающих в конверторной ванне окисления штейна
Окисление штейна происходит на границе воздух-штейн газового пузыря, образуемого дутьем, и в самой газовой струе на границе воздух -распыленный штейн, имеющей весьма развитую поверхность.
1) При продувке не металлизированных штейнов на границе газовый пузырь - штейновый расплав происходит преимущественное окисление сернистого железа, причем оно протекает непосредственно до магнетита по реакции 3ґFeS+5ґO2
= Fe3
O4
+3ґSO2
. Магнетит далее частично восстанавливается в расплаве по реакции 3ґFe3
O4
+FeS=10ґFeO+SO2
. Внутри дутьевого факела, кроме этой реакции, идут также следующие:
2ґNi3
S2
+7ґO2
=6ґNiO+4ґSO2
(после выгорания FeS)
2ґCu2
S+3ґO2
=2ґCuO+2ґSO2
(после выгорания основного количества Ni3
S2
) Сu2
S+2ґCuO=6ґCu+SO2
.
Далее образовавшиеся окислы и металлы, взаимодействуя со штейном, восстанавливаются и сульфидируются по реакциям:
3ґNiO+3ґFeS=Ni3
S2
+3ґFeO+0,5ґS2
,
Cu2
O+FeS=Cu2
S+FeO, 2ґCu+FeS=Cu2
S+Fe.
Таким образом, в конечном счете окисляется сернистое железо штейна при незначительном переходе цветных металлов в шлак, определяемом равновесием последних трех реакций и другими причинами физического характера, рассматриваемыми ниже.
2) При продувке металлизированных штейнов окислительные процессы протекают по несколько иной схеме. На границе воздух - штейновый расплав идет реакция избирательного окисления металлического железа до вюстита FeO по реакции 2ґFe +O2
=2ґFeO. В дутьевой струе происходит окисление мелких капель штейна по стадиям:
2ґFe +O2
=2ґFeO,
3ґFeO+0,5ґO2
.=Fe3
O4
,
3ґFeS+5ґO2
=Fe3
O4
+3ґSO2
(после выгорания Fe),
2ґNi3
S2
+7ґO2
=6ґNiO+4ґSO2
(после выгорания FeS),
2ґCu2
S+3ґO2
=2ґCu2
O+2ґSO2
( после выгорания большей части Ni3
S2
),
Cu2
S+2ґCu2
O=6ґCu+SO2
.
Окислы цветных металлов и двуокись серы взаимодействуют с расплавленным штейном, в результате чего металлы и сера снова переходят в штейн по реакциям:
3ґNi+2ґFeS=Ni3
S2
+2ґFe,
Cu2
O+Fe=2ґCu+FeO,
2ґCu+FeS=Cu2
S+Fe,
SO2
+3ґFe=FeS+2ґFeO.
1.3 Продукты конвертирования
Конечными продуктами конверторного передела являются медно-никелевый файнштейн, конвертерный шлак периода набора, конвертерные газы и конвертерная пыль. Кроме, того при конвертировании получают шлаки периода варки файнштейна, которые являются внутренним оборотным продуктом конвертерного передела.
1.3.1 Фанштейн
В таблице приведен состав файнштейна, получаемого на «Печенганикель»..
Таблица 4. Состав медно-никелевого файнштейна ,%
Медно-никелевый файнштейн разделяют методом флотации. Успешное разделение его на никелевый и медный концентраты зависит от:
1) состава и главным образом от содержания серы и железа. По действующим техническим условиям содержание серы в файнштейне не должно быть ниже 23%.
2) отношение меди к никелю в нем. В настоящее время перерабатывают файнштейн, отношение меди к никелю в котором не превышает 1,0.
1.3.2 Конверторные шлаки
Состав конвертерного шлака приведен в таблице 5.
Конвертерные шлаки состоят в основном из силикатов железа фаялита (FeO)2
ґSiO2
, в котором растворено небольшое количество окислов, перешедших из кварцевого флюса и футеровки.
Конвертерные шлаки также содержат некоторое количество цветных металлов. Цветные металлы в шлаке находятся в трех основных формах: свободных сульфидов, сульфидов, растворенных в шлаке, и окислов, образующих обычно в расплаве силикатные комплексы.
Таблица 5 . Состав конвертерных шлаков, %
В шлаке также растворяется заметное количество сульфида железа, чем объясняется повышенное содержание в шлаке серы. Характерная особенность конвертерных шлаков - присутствие в них значительных количеств магнетита. Содержание магнетита в шлаке обычно составляет 10-25 % и зависит от ряда факторов.
1.3.3 Конверторные газы
Концентрация SO2
в отходящих газах в газоходе снижается вследствие очень больших подсосов воздуха через напыльник в газоходную систему. С целью повышения концентрации SO2
в газах для получены из него серной кислоты на предприятии установлены герметичные напыльники.
На графике приведён состав конверторных газов по ходу продувки
Рис 2. Состав конверторных газов по ходу продувки
1- обычный режим продувки;
2,3 – продувка обогащённой массы, перелитых из других конверторов;
4,5 – продувка штейна, залитого на оставленный в конверторе шлак;
6 – продувка после загрузки ферроникелевых «жуков»;
7 – продувка одного ковша штейна
1.3.4 Конверторная пыль
В результате интенсивной продувке расплава воздухом конвертерный процесс всегда сопровождается некоторым разбрызгиванием массы, которая выносится в газоходную систему и там оседает в виде конверторной пыли,
Частично из конвертера выносится мелкая фракция кварцевого флюса и холодных присадок.
Примерный состав конвертерной состав пыли приведен ниже, %:
Ni ………………….9,0-12,0 Fe…………………….16,0-25,0
Cu…………………10,0-15,0 S………………………10,0-12,0
Co………………….0,3-0,4 SiO2
……………………22,0-30,0
Конвертерная пыль является оборотным материалом. Крупную фракцию конвертерной пыли перерабатывают в конвертерах, а мелкую - в руднотермических электропечах.
2. Материальный баланс процесса
2.1 Технологическая схема конвертирования.
Медно-никелевый штейн
Воздух Кварцевый флюс
Конвертирование
Газ и пыль Файнштейн Конвертерный шлак
Газоочистка На разделение меди На обеднение в
и никеля электропечи
Газы Пыль
На производство В электро-
Н2
SO4
или плавку
в трубу
2.2 Расчет ведем в соответствии с технологической схемой
2.2.1 Вещественный состав штейна
Принимаем, что цветные металлы находятся в штейне в виде , ,, железо – в виде свободного металла (абсолютное содержание 4%), ,.
Для расчета массы сначала находим массу серы в .
, где
- масса Ni
(9,1кг),
- масса S
,
- молекулярная масса Ni
(58,71г/моль),
- молекулярная масса S
(32,06 г/моль).
.
Тогда масса равна 10,5 + 3,823= 14,323 кг.
Аналогично рассчитывается масса других соединений. Для железа сначала считаем массу , а затем . Результаты сводим в таблицу.
Таблица № 6 Вещественный состав медно-никелевого штейна, кг
| Соединения |
Элементы |
|||||||
| Ni |
Cu |
Co |
Fe |
S |
O2
|
Прочие |
Всего |
|
| Ni3
|
10,5 |
3,823 |
14,323 |
|||||
| Cu2
|
7,7 |
1,943 |
9,643 |
|||||
| CoS |
0,55 |
0,299 |
0,849 |
|||||
| FeS |
36,46441 |
20,936 |
57,400 |
|||||
| Fe3
|
9,14 |
3,490 |
12,626 |
|||||
| Fe мет |
4,00 |
4,00 |
||||||
| прочие |
1,160 |
1,160 |
||||||
| Всего |
10,500 |
7,700 |
0,550 |
49,600 |
27,000 |
3,490 |
1,160 |
100,0 |
2.2.2 Масса металлов в каждом продукте.
Распределение металла по продуктам конвертирования в процентах принимаем по данным практики и рассчитываем массу металлов в каждом продукте.
Таблица № 7 Распределение металлов штейна между продуктами конвертирования
| Продукт |
Распределение, % |
Масса, кг |
||||||
| Ni |
Cu |
Co |
Fe |
Ni |
Cu |
Co |
Fe |
|
| Файнштейн |
88,0 |
87,0 |
30,0 |
1,5 |
9,240 |
6,699 |
0,165 |
0,744 |
| Конвертерный шлак |
11,0 |
12,0 |
68,5 |
97,0 |
1,155 |
0,924 |
0,377 |
48,112 |
| Пыль |
1,0 |
1,0 |
1,5 |
1,5 |
0,105 |
0,077 |
0,008 |
0,744 |
| Всего |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
10,500 |
7,700 |
0,550 |
49,600 |
2
.2.3 Масса и состав файнштейна
Примем по данным практики суммарное содержание в фанштейне никеля, меди, кобальта и железа равным 77,5%, тогда выход файнштейна:
( 9,240 + 6,699 + 0,165 + 0,744 ):0,775 = 21,74 кг.
Для расчета вещественного состава файнштейна и содержания в нем серы примем по данным литературы и практики, что частично никель, кобальт, железо и медь находятся в виде сплава металлов (соответственно 20, 25, 25 и 5 % от их массы в файнштейне) и, главным образом, в виде сульфидов (, , ). Результаты расчета массы и вещественного состава файнштейна сводим в таблицу.
Таблица № 8 Масса файнштейна и его вещественный состав
| Соединения |
Элементы, кг |
||||||
| Ni |
Cu |
Co |
Fe |
S |
Прочие |
Всего |
|
| Ni мет |
xt-align:center;">1,848 |
1,848 |
|||||
| Ni3
|
7,392 |
2,691 |
10,083 |
||||
| Cu мет |
0,335 |
0,335 |
|||||
| Cu2
|
6,364 |
1,606 |
7,970 |
||||
| Co мет |
0,041 |
0,041 |
|||||
| CoS |
0,124 |
0,022 |
0,146 |
||||
| Fe мет |
0,186 |
0,186 |
|||||
| FeS |
0,558 |
0,320 |
0,878 |
||||
| Прочие |
0,252 |
0,252 |
|||||
| Всего |
9,240 |
6,699 |
0,165 |
0,744 |
4,639 |
0,252 |
21,739 |
| Содержание,% |
42,504 |
30,815 |
0,759 |
3,422 |
21,341 |
1,159 |
100,000 |
2.2.4 Масса и состав пыли
По данным практики принимаем суммарное содержание никеля, меди, кобальта и железа в пыли 60%, тогда выход пыли:
( 0,105 + 0,077 + 0,008 + 0,744 ):0,60 = 1,557 кг.
Для расчета вещественного состава пыли принимаем, что данные металлы находятся в пыли на 50% в виде сульфидов , , и (50%), оксидов , , и (50%).
Масса Ni
в рассчитывается:
кг.
Тогда масса серы в рассчитывается:
,
где - масса никеля в пыли,
- масса серы в в медно – никелевом штейне,
- масса никеля в в медно – никелевом штейне.
кг.
Тогда масса в пыли равна 0,0525 + 0,019 = 0,0715 кг.
Аналогично рассчитываются массы для остальных сульфидов.
Масса Ni
в рассчитывается:
кг.
Масса кислорода в рассчитывается:
,
где: - масса Ni
в пыли(0,0525 кг),
- масса O
в пыли,
- молекулярная масса Ni
(58,71 г/моль),
- молекулярная масса O
(16 г/моль).
Тогда масса в пыли равна 0,0525 + 0,0143 = 0,0668 кг.
Аналогично рассчитываются массы для остальных оксидов.
Результаты расчета массы и вещественного состава пыли сводим в таблицу.
Таблица № 9 Масса пыли и ее вещественный состав
| Соединения |
Элементы, кг |
|||||||
| Ni |
Cu |
Co |
Fe |
S |
O2 |
Прочие |
Всего |
|
| Ni3
|
0,053 |
0,019 |
0,072 |
|||||
| NiO |
0,053 |
0,014 |
0,067 |
|||||
| Cu2
|
0,039 |
0,010 |
0,048 |
|||||
| Cu2
|
0,039 |
0,005 |
0,043 |
|||||
| CoS |
0,004 |
0,002 |
0,006 |
|||||
| CoO |
0,004 |
0,001 |
0,005 |
|||||
| FeS |
0,372 |
0,214 |
0,586 |
|||||
| FeO |
0,372 |
0,107 |
0,479 |
|||||
| Прочие |
0,251 |
0,251 |
||||||
| Всего |
0,105 |
0,077 |
0,008 |
0,744 |
0,245 |
0,127 |
0,251 |
1,557 |
| Содержание,% |
6,743 |
4,945 |
0,530 |
47,782 |
15,712 |
8,148 |
16,140 |
100,000 |
2.2.5 Масса кварцевого флюса, массы и состав конвертерного шлака
Для расчета массы кварцевого флюса учитываем его флюсующую способность. Вычислим массу кремнезема, необходимого для ошлакования 48,112 кг железа, содержащегося в конвертерном шлаке, и 5,8 кг железа в кварцевом флюсе. Соответственно
54,0 кг Fe
требуют 16,5 кг SiO2
48,112 кг Fe
требуют X
кг SiO2
Тогда X
= 14,7 кг
54,000 кг Fe
требуют 16,5 кг SiO2
5,8 кг Fe
требуют X
кг SiO2
Тогда X
= 1,772 кг
Шлакующая способность кварцевого флюса:
72,5-1,772=70,728 %.
Масса кварцевого флюса:
кг
С рассчитанным количеством кварцевого флюса в конвертер поступит:
кг SiO2
Аналогично для Fe
(1,206 кг); Fe2
O3
(1,497 кг); CaO
(0,603 кг); MgO
(0,436);
Al2
O3
(1,226 кг) и прочих (1,954 кг).
Для расчета массы и вещественного состава конвертерного шлака принимаем по данным литературы и практики, что никель в нем находится на 50% в виде и на 50% в виде , медь на 85% в виде и на 15% в виде , кобальт – на 25% в виде и на 75% в виде , а железо – в виде , и (соответственно 10; 35 и 55 % от его массы в конвертерном шлаке). Количество прочих в шлаке находим из баланса их прихода и расхода:
1,160 + 1,954 - ( 0,252 + 0,251 ) = 2,610 кг.
Результат сводим в таблицу.
Содержание железа и кремнезема в шлаке оказалось несколько выше заданного (из-за недостаточного количества прочих), но их соотношение 54,0:16,5 выдержано, что свидетельствует о правильности расчета количества кварцевого флюса.
2.2.6 Расчет количества воздуха и отходящих газов
Масса серы, переходящей в газовую фазу:
27,0 - ( 4,639 + 0,245 + 3,291 ) = 18,829 кг
Считаем, что сера в газовой фазе находится полностью в виде . Масса кислорода, потребного для связывания серы в ,
Масса 18,829 + 18,794 = 37,623 кг, а объем (рассчитан при нормальных условиях)
Таблица № 10 Масса конвертерного шлака и его вещественный состав
| Соединения |
Элементы ,кг |
|||||||||||
| Ni |
Cu |
Co |
Fe |
S |
O2
|
SiO2
|
CaO |
MgO |
Al2
|
Прочие |
Всего |
|
| Ni3
|
0,578 |
0,210 |
0,788 |
|||||||||
| NiO |
0,578 |
0,157 |
0,735 |
|||||||||
| Cu2
|
0,785 |
0,198 |
0,984 |
|||||||||
| Cu2
|
0,139 |
0,017 |
0,156 |
|||||||||
| CoS |
0,094 |
0,051 |
0,145 |
|||||||||
| CoO |
0,283 |
0,077 |
0,359 |
|||||||||
| FeS |
4,932 |
2,832 |
7,763 |
|||||||||
| Fe3
|
17,261 |
6,595 |
23,856 |
|||||||||
| FeO |
27,125 |
7,772 |
34,897 |
|||||||||
| SiO2
|
15,069 |
15,069 |
||||||||||
| CaO |
0,603 |
0,603 |
||||||||||
| MgO |
0,436 |
0,436 |
||||||||||
| Al2
|
1,226 |
1,226 |
||||||||||
| Прочие |
2,610 |
2,610 |
||||||||||
| Всего |
1,155 |
0,924 |
0,377 |
49,318 |
3,291 |
14,618 |
15,069 |
0,603 |
0,436 |
1,226 |
2,610 |
89,628 |
| Содержание,% |
1,289 |
1,031 |
0,420 |
55,025 |
3,672 |
16,310 |
16,813 |
0,673 |
0,487 |
1,368 |
2,912 |
100,000 |
Теоретическая масса кислорода для переработки 100 кг штейна соответственно:
( 18,794 + 0,127 + 14,618 ) - ( 3,49 + 0,291 ) = 29,758 кг, объем (при нормальных условиях):
Примем коэффициент использования кислорода дутья ванной конвертера равным 95%, тогда практический объем и масса кислорода:
м3
кг.
Масса воздуха, подаваемого в конвертер:
кг.
Воздух содержит 136,183 – 31,322 = 104,861 кг или
м3
азота.
Масса и объем избыточного кислорода в газах 31,322 – 29,753 = 1,565 кг и
21,926 – 20,827 = 1,095 м3
соответственно.
Данные расчета количества и состава отходящих газов сводим в таблицу.
Таблица № 11 Содержание отходящих газов и их состав
| Газы |
количество, кг |
Массовое содержание, % |
Объем, м3
|
Объемное содержание, % |
| SO2
|
37,614 |
26,115 |
13,153 |
13,403 |
| O2
|
1,566 |
1,087 |
1,096 |
1,117 |
| N2
|
104,852 |
72,798 |
83,882 |
85,480 |
| Всего |
144,032 |
100,000 |
98,130 |
100,000 |
2.2.7 Материальный баланс процесса конвертирования
Для проверки правильности выполненных расчетов и удобства пользования ими сводим результаты расчетов в таблицу материального баланса.
Таблица № 12 Материальный баланс конвертирования медно – никелевого штейна, кг
| Параметр |
Всего |
Ni |
Cu |
Co |
Fe |
S |
SiO2
|
CaO |
MgO |
Al2
|
O2
|
N2
|
Прочие |
| Поступило |
|||||||||||||
| Штейн |
100,000 |
10,500 |
7,700 |
0,550 |
49,600 |
27,000 |
3,490 |
1,160 |
|||||
| Кварцевый флюс |
20,785 |
1,206 |
15,069 |
0,603 |
0,436 |
1,226 |
0,291 |
1,954 |
|||||
| Воздух |
136,171 |
31,319 |
104,852 |
||||||||||
| Всего |
256,956 |
10,500 |
7,700 |
0,550 |
50,806 |
27,000 |
15,069 |
0,603 |
0,436 |
1,226 |
35,101 |
104,852 |
3,114 |
| Получено |
|||||||||||||
| Файнштейн |
21,739 |
9,240 |
6,699 |
0,165 |
0,744 |
4,639 |
0,252 |
||||||
| Конвертерный шлак |
89,628 |
1,155 |
0,924 |
0,377 |
49,318 |
3,291 |
15,069 |
0,603 |
0,436 |
1,226 |
14,618 |
2,610 |
|
| пыль |
1,557 |
0,105 |
0,077 |
0,008 |
0,744 |
0,245 |
0,127 |
0,251 |
|||||
| газы |
144,032 |
18,825 |
20,356 |
104,852 |
|||||||||
| Всего |
256,956 |
10,500 |
7,700 |
0,550 |
50,806 |
27,000 |
15,069 |
0,603 |
0,436 |
1,226 |
35,101 |
104,852 |
3,114 |
| Невязка баланса |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
0,000 |
3 Аппаратно-технологическая схема конверторного передела
Список использованной литературы
1. Бабаджан, Худяков.Конвертирование полиметаллических штейнов.
2. Тавастшерна С.С., Карасев Ю.А. Конвертирование медно-никелевых штейнов.М.,»Металлургия», 1972, 72 с.
3. Петровия С.Н, журнал «Цветные металлы», выпуск №12, 2004.
4. Петровия С.Н, журнал «Цветные металлы», выпуск №10, 2006.
5. Ю.М. Смирнов, В.Н.Бричкин Специальный курс по технологии пирометаллургического производства, методические указания, СПб 2003 19с