Расчет материального баланса процесса разложения германиевого концентрата

2 Cпециальная часть

2.1 Металлургические расчёты

2.1.1 Расчёт материального баланса процесса разложения германиевого концентрата

Исходный состав концентрата принимаем по данным заводской практики[8] и сводим в таблицу. Расчет процесса разложения германиевого концентрата проводится по технологической схеме, представленной на рисунке 2.1.

Таблица 2.1 – Вещественный состав германиевого концентрата, %:

Минералогический состав концентрата выглядит следующим образом:

Ge содержится в виде GeO₂, Na₂O·GeO₂, CaO·GeO₂ и FeO·GeO₂ в соотношении 0,82 : 0,04 : 0,08 : 0,06;

Ca – в виде CaO·GeO₂ и CaSO₄;

Fe – в виде FeO·GeO₂ и Fe₂O₃;

Na – в виде NaO·GeO₂ и Na₂O;

Al – в виде Al₂O₃;

As –в виде As₂O₃;

Zn – в виде ZnO;

Pb – в виде PbO;

По данным о составе концентрата проводим расчет рационального состава германиевого концентрата.

Расчет ведем на 100 кг концентрата.

1. Определяем количество GeO₂ в концентрате:

(m_Ge)_GeO2 = (m_Ge)_к-т · 0,82 = 13,54 · 0,82 = 11,1 кг

m_GeO2 = (m_Ge)_GeO2 · М _GeO2 / A_Ge = 11,1 · 104,59 / 72,59 = 15,99 кг

(m_O2)_GeO2 = m_GeO2 – (m_Ge)_GeO2 = 15,99 – 11,1 = 4,89 кг

2. Определяем количество Na₂O·GeO₂ в концентрате:

(m_Ge)_Na2O·GeO2 = (m_Ge)_к-т · 0,04 = 13,54 · 0,04 = 0,54 кг

m_Na2O·GeO2 = (m_Ge)_Na2O·GeO2 · М_Na2O·GeO2 /A_Ge = 0,54 · 166,57 / 72,59 =

= 1,24 кг

(m_Na)_Na2O·GeO2 = m_Na2O·GeO2 · 2A_Na / М_Na2O·GeO2 = 1,24 · 2 · 22,99 / 166,57 =

= 0,34 кг

(m_O2)_Na2O·GeO2 = m_Na2O·GeO2 – (m_Ge)_Na2O·GeO2 – (m_Na)_Na2O·GeO2 = 1,24 – 0,54 –

– 0,34 = 0,36 кг

3. Определяем количество CaO·GeO₂ в концентрате:

(m_Ge)_CaO·GeO2 = (m_Ge)_к-т · 0,08 = 13,54 · 0,08 = 1,08 кг

m_CaO·GeO2 = (m_Ge)_CaO·GeO2 · М_CaO·GeO2  / A_Ge = 1,08 · 160,67 / 72,59 = 2,39 кг

(m_Ca)_CaO·GeO2 = m_CaO·GeO2 · A_Ca / М_CaO·GeO2 = 2,39 · 40,08 / 160,67 = 0,6 кг

(m_O2)_CaO·GeO2 = m_CaO·GeO2 – (m_Ge)_CaO·GeO2 – (m_Ca)_CaO·GeO2 = 2,39 – 1,08 –

– 0,6 = 0,71 кг

4. Определяем количество FeO·GeO₂ в концентрате:

(m_Ge)_FeO·GeO2 = (m_Ge)_к-т · 0,06 = 13,54 · 0,06 = 0,81 кг

m_FeO·GeO2 = (m_Ge)_FeO·GeO2 · М_FeO·GeO2 / A_Ge = 0,81 · 176,44 / 72,59 = 1,97 кг

(m_Fe)_FeO·GeO2 = m_FeO·GeO2 · A_Fe / М_FeO·GeO2 = 1,97 · 55,85 / 176,44 = 0,62 кг

(m_O2)_FeO·GeO2 = m_FeO·GeO2 – (m_Ge)_FeO·GeO2 – (m_Fe)_FeO·GeO2 = 1,97 – 0,81 –

– 0,62 = 0,54 кг

5. Определяем количество CaSO₄ в концентрате:

(m_Ca)_CaSO4 = (m_Ca)_к-т – (m_Ca)_CaO·GeO2 = 4,55 – 0,6 = 3,95 кг

m_CaSO4 = (m_Ca)_CaSO4 · М_CaSO4 / A_Ca = 3,95 · 136,14 / 40,08 = 13,42 кг

(m_S)_CaSO4 = m_CaSO4 · A_S / М_CaSO4 = 13,42 · 32,06/ 136,14  = 3,16 кг

(m_O2)_CaSO4 = m_CaSO4 – (m_Ca)_CaSO4 – (m_S)_CaSO4 = 13,42 – 3,95 – 3,16 = 6,31 кг

6. Определяем количество Fe₂O₃ в концентрате:

(m_Fe)_Fe2O3 = (m_Fe)_к-т – (m_Fe)_FeO·GeO2 = 7,61 – 0,62 = 6,99 кг

m_Fe2O3 = (m_Fe)_Fe2O3 / 2A_Fe · М_Fe2O3 = 6,99 · 159,70 / 2 · 55,85 = 10,0 кг

(m_O2)_Fe2O3 = m_Fe2O3 – (m_Fe)_Fe2O3 = 10,0 – 6,99 = 3,01 кг

7. Определяем количество Na₂O в концентрате:

(m_Na)_Na2O = (m_Na)_к-т – (m_Na)_Na2O·GeO2 = 1,51 – 0,34 = 1,17 кг

m_Na2O = (m_Na)_Na2O · М_Na2O / 2A_Na = 1,17 · 61,98 / 2 · 22,99 = 1,58 кг

(m_O2)_Na2O = m_Na2O – (m_Na)_Na2O = 1,58 – 1,17 = 0,41 кг

8. Определяем количество Al₂O₃ в концентрате:

m_Al2O3 = (m_Al)_Al2O3 · М_Al2O3 / 2A_Al = 8,45 · 101,96 / 2 · 26,98 = 15,97 кг

(m_O2)_Al2O3 = m_Al2O3 – (m_Al)_Al2O3 = 15,97 – 8,45 = 7,52 кг

9. Определяем количество As₂O₃ в концентрате:

m_As2O3 = (m_As)_As2O3 · М_As2O3 / 2A_As = 4,75 · 197,84 / 2 · 74,92 = 6,28 кг

(m_O2)_As2O3 = m_As2O3 – (m_As)_As2O3 = 6,28 – 4,75 = 1,53 кг

10. Определяем количество ZnO в концентрате:

m_ZnO = (m_Zn)_ZnO · М_ZnO / A_Zn = 5,81 · 81,37 / 65,37 = 7,24 кг

(m_O2)_ZnO = m_ZnO – (m_Zn)_ZnO = 7,24 – 5,81 = 1,43 кг

11. Определяем количество PbO в концентрате:

m_PbO = (m_Pb)_PbO · М_PbO / A_Pb = 0,3 · 223,19 / 207,19 = 0,33 кг

(m_O2)_PbO = m_PbO – (m_Pb)_PbO = 0,33 – 0,3 = 0,03 кг

Рациональный состав германиевого концентрата представлен в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Рациональный состав германиевого концентрата