Печь взвешенной плавки. Процесс плавки во взвешенном состоянии, страница 20


3.3. Расчет основных статей теплового баланса плавки.

При расчете теплового баланса необходимо вычислить тепло, приносимое в печь исходными материалами и образующимися при протекании экзотермических реакций, а также тепло, выносимое из печи конечными материалами, уносимое газовой фазой, шлаком и штейном, а также поглощаемое эндотермическими реакциями.

3.3.1. Расчет тепловых эффектов химических реакций.

Тепловые эффекты реакций рассчитываются как разность сумм произведений тепловых эффектов образования конечных продуктов реакции на их количество (число молей) и произведений тепловых эффектов образования начальных продуктов реакции на их количество. Тепловые эффекты образования химических веществ при заданной температуре рассчитываются по формуле:

где  - тепловые эффекты образования химических веществ при температуре 298 К, ;– термодинамические коэффициенты мольной теплоемкости, ;  – абсолютная температура, .

Чтобы рассчитать тепловой эффект реакции, в которой участвуют определенные массы реагентов, необходимо умножить величину  на коэффициент , где  – масса одного из веществ, участвующих в химической реакции, ;  – молярная масса этого вещества, ;  – стехиометрический коэффициент вещества в уравнении химической реакции.

Принимаем, что химические реакции, протекающие в процессе плавки во взвешенном состоянии идут при температуре 1600 (1873). Величины , ,  для каждого соединения находятся по химическому справочнику термодинамических величин [3].

1..

             Это тепло выделится при образовании 1 моля . В результате этой реакции образовалось 0,4 .

.

Таким образом, количество тепла выделившегося в ходе реакции будет:

 .

2..

1. 

2.  Такое количество тепла потребуется для вступления в реакцию 1 моля . В реакцию вступило 2,8 .

.

3. .

Т.к. в справочнике не представлено никаких данных о  заменяем их значениями для .

Такое количество тепла выделится при образовании 1 моля . В результате реакции выделилось 17,65   .

 

3.   .

4. .

4.        Такое количество тепла потребуется для вступления в реакцию 2 молей . В реакцию вступило 26,9 .

5. .

             Такое количество тепла потребуется для вступления в реакцию 2 моля . В реакцию вступило 9,033 .

 .

6. .

            Такое количество тепла выделится при образовании 1 моля . В результате реакции образовалось 13,42 .

.

7.

            Это количество тепла выделится при образовании 1 моля . В результате реакции образовалось 19,6 .

.

8. .

            Такое количество тепла выделится при окислении 0,5 моля . В реакцию вступило 23,81 .

.

9. .

Это количество тепла выделится при образовании 1 моля . В результате этой реакции образуется 7,47 .

 .

10.

            Тепло выделяется при образовании 1 моля магнетита. В результате реакции образовалось 4,33  магнетита.

 .

Суммарный тепловой эффект от протекания данных реакций:

=-3799,5+9555,6-376558+21920,7-23996-171282-88714,7-45414,5=-678290 .

Заключение

В результате проведённых расчётов по материальному балансу подтвердилась возможность проведения плавки во взвешенном состоянии в автогенном режиме. Выход основных продуктов составил: штейна – 31,62%, шлака – 32,72%. При этом штейн очень богат медью – содержание меди в штейне 50%.

Расчёты теплового баланса потвердели, что выбранная высокая степень десульфуризации (72%) так же позволила провести плавку в автогенном режиме.

Помимо этого, применение дутья, обогащенного кислородом, обеспечило получение газов с высоким содержанием (81,47%). А это играет немаловажную роль  с экономической точки зрения, т. е. уменьшает затраты на дальнейшую переработку на элементарную серу и серную кислоту.

Библиографический список.

[1] Ю.П. Купряков. Автогенная плавка медных концентратов во взвешенном состоянии, М., Металлургия, 1979.

[2] Л.А. Синев, В.Ф. Борбат. Плавка сульфидных концентратов во взвешенном состоянии, М., Металлургия, 1979.

[3] Н.В. Гудима, Я.П. Шейн. Краткий справочник по металлургии цветных металлов, М., Металлургия, 1975.

[4]  Н.Е. Бобин, Ю.А. Эист, В.Р. Лангнер и др. Л., 1987.