Расчет материального баланса агломерационного обжига свинцовых концентратов (десульфуризация при плавке составляет 30%)

3 Расчет материального баланса агломерационного обжига свинцовых концентратов

Исходные данные:

1. Состав концентрата, %: Pb-50; Cu-3,2; Zn-11; Fe-6; S-20; CaO-1,5; SiO₂-1; Al₂O₃-1,5.

2. Состав флюсов, %: известняк  CaO-54,2; SiO₂-0,4; CO₂-42,6; прочие-2,8; кварц SiO₂-92; прочие-8; железная руда Fe-55, в форме FeO; SiO₂-15; прочие-30.

3. Состав штейна, %: Pb-18; Zn-14; S-20; Cu-15; Fe-33.

4. Десульфуризация при плавке составляет 30%, извлечение Cu в штейн 60%, выход агломерата 90% от массы концентрата.

3.1Расчет вещественного состава концентрата

Расчет вещественного состава концентрата представлен в виде таблицы 1. Расчет ведем на 100 кг концентрата.

Таблица 1 – Вещественный состав свинцового концентрата

3.2 Расчет штейна

Расчет ведем на 100кг концентрата, значит масса агломерата равна 90кг, т.к. выход составляет 90% от массы концентрата.

Из концентрата в агломерат переходит вся медь (m=3,2кг), а так как извлечение меди в штейн составляет 60%, то меди в штейне будет 3,2·0,6=1,92кг, следовательно масса штейна равна 1,92·0,15=12,8кг. Серы в штейне: 12,8·0,2=2,56кг. Приняв десульфуризацию равную 30%, рассчитаем количество серы в агломерате: 100·2,56/70=3,65кг, следовательно в газовую фазу после плавки уйдет 3,65-2,56=1,09кг S, а после обжига: 20-3,65=16,35кг S. Степень обжига равна 100·3,65/90=4,05%, S в газовой фазе 100·16,35/20=81,75%.

3.3 Расчет шлака

Рассчитаем состав шлака при условии самоплавкости концентрата. В концентрате содержится большое количество Zn и Al₂O₃, воспользоваться данными из таблицы типичных шлаков не можем. Будем считать, что в шлак полностью перейдут ZnO, SiO₂, Al₂O₃, CaO, FeO и прочие. Количество FeO в шлаке можно рассчитать: 1,8·72/56=2,31кг. Состав шлака представлен в виде таблицы 2.

Таблица 2 – Состав шлака

Масса самоплавкого шлака (без флюсов) 24,64кг.

Рассчитаем массу шлака с флюсами, задав требуемое соотношение:

K₁=SiO₂/CaO=2, K₂=FeO/SiO₂=2. Нужно ввести кварца x, известняка y, железной руды z.

m_{шлака с фл}=m_шл+x+0,574y+z,

4,5+0,92x+0,004y+0,15z=2(3,7+0,542y),

15+0,55z=2(4,5+0,92x+0,004y+0,15z).

Решим систему:

x+0,574y+z=-24,64,

0,92x-1,08y+0,15z=2,9,

-1,84x-0,008y+0,25z=-6.

x=0,5; y=9,3; z=22,8.

m_{шлака с фл}=24,64+0,5+0,574·9,3+22,8=53,24кг.

Результаты расчета шихты представлены в таблице 3.

1% Fe переходит в пыль; 75% Zn переходит в шлак, следовательно 8,25кг, в пересчете на ZnO - 10,3кг, 2% Zn в пыль – 0,22кг. 1% Cu переходит в пыль – 0,03кг. 2% S в шлаке от массы шлака – 1,06кг. 1,5% Pb переходит в шлак – 0,75кг, 2% в пыль и газы – 1кг. Прочие по 1% в штейне, черновом Pb, пыль и газы, остальные 97% в шлаке – 12,6кг.

Масса чернового Pb равна 46,05+0,7+0,27+0,12=47,14кг; в 47,14кг содержится 97,7% Pb.