Методические указание для выполнения практических работ по курсу «Основы вторичной металлургии» (стр. 4 )

Шлак образуется за счет золы кокса, пустой породы, присутствующей в металлосодержащей шихте, и флюсов. Расход кокса при шахтной плавке составляет 9 % или 9кг (на 100кг). Принимаем для расчета кемеровский кокс, содержащий 10% золы. Ее состав, %: 45 SiO2; 30 Аl2О3; 20 Fе2О3; 2 СаО. Влажность кокса 4 %.

Количество компонентов, перешедших в шлак, с учетом золы кокса:

SiO2 0,75 + 0,45 · 0,1 · 9 = 1,16 кг;

Ai2O3 0,45 + 0,10 · 0,3 · 9 = 0,72 кг;

CaO 0,75 + 0,10 · 0,02 · 9 = 0,77 кг;

FeO (0,82 - 0,43 + 9 · 0,1 · 0,14) = 0,56 кг;

ZnO (0,59 - 0,03) = 0,70 кг.

Основными составляющими шлака в данном случае сле­дует считать оксид цинка и глинозем. Их сумма не должна превышать 20 %. Тогда выход шлака составит:

100 = 7,10 кг.

Для его образования в шихте нужно иметь:

SiO2 7,10 · 0,20 = 1,42 кг;

СаО 7,10 · 0,20 = 1,42 кг;

FеО 7,10 · 0,30 = 2,13 кг.

т. е. требуется введение в шихту железа и кальция.

В качестве флюсов принимаем железную руду (60 % в пересчете на FeО, 9 % SiО2) и известняк (55 %СаО и 2 % SiО2).

Обозначив через х количество железной руды и через у количество известняка, рассчитаем их потребность для получения шлака заданного состава:

SiO2 1,16 + 0,09х + 0,02у = 1,42 кг;

FeO 0,56 + 0,60х = 2,13;

CaО 0,77 + 0,55у = 1,42 кг.

X = = 2,61 кг;

X = = 1,18 кг.

Окончательный состав шихты с учетом флюсов:

Аккумуляторный лом 88,30 кг,

Шликеры 5,70 кг,

Пыль 3,00 кг,

Железная руда 2,61 кг,

Известняк 1,18 кг.

Итого 103,79 кг

Окончательный состав шлака приведен ниже

Расчет количества и состава чернового свинца. Содержание свинца и сурьмы в черновом свинце колеблется в пределах 97-99 %. Для расчета принимаем 98,6 %.

При плавке в черновой свинце переходит свинец:

73,44 - (0,32 + 1,80 + 0,07) = 71,25 кг,

сурьмы:

3,93 - (0,04 + 0,05 + 0,035) = 3,805 кг.

Выход чернового свинца:

100 = 76,1 кг;

Количество меди, перешедшей в черновой свинец

0,81 - (0,07 + 0,40) = 0,34 кг,

олова:

0,33 - (0,03 + 0,035) = 0,265 кг.

На основании приведенных расчетов получится черновой свинец следующего состава:

Расчет материального баланса. Кокс содержит 86 % углерода или в 9 кг кокса содержится 7,74 кг углерода. За счет кислорода воздуха 50 % углерода сгорает до СО2 и 50 % до СО. Потребуется кислорода для горения углерода до СО2 10,32кг, С+О2 = СО2, образуется СО2 14,19 кг. Потребуется кислорода для горения углерода до СО 5,16 кг, С +1/2О2 = СО, образуется СО 9,03 кг.

Всего необходимо кислорода:

10,32 + 5,16 = 15,48 кг.

С этим количеством кислорода вводится азота:

= 51,82 кг.

Таким образом, расход воздуха на 100кг свинецсодержащей шихты составит: 51,82 + 15,48 = 67,30 кг или = 52,17 м3.

Расчет состава отходящих газов. Основные реакции при шахтной плавке:

PbO + CO = Pb + CO2; (3-1)

2PbO + PbS = 3Pb + SO2; (3-2)

PbSO4 → PbO + SO2 + ½O2; (3-3)

PbO2 → PbO + ½O2; (3-4)

CaCO3 → CaO + CO2. (3-5)

Заслуживают внимания следующие взаимодействия:

PbS + 3PbSO4 → 4PbO + 4SO2; (3-6)

PbS + PbSO4 → 2Pb + 2SO2; (3-7)

Pb + PbSO4 → 2PbO + SO2. (3-8)

Не усложняя расчета можно РbSО4 перевести в РbО по реакции (3-3).

Количество РbS, взаимодействующего в реакции (3-2):

4,39 - 0,37 = 4,02 кг.

Для протекания реакции необходимо РbО:

= 7,50 кг РbО (выделится 1,07 кг SО2).

При разложении РbSО4 образуется оксида свинца:

= 20,33 кг (выделится 7,29 кг SО3 или 5,83 кг SО2 и 1,46 кг О2).

При разложении РbО2 образуется:

= 12,44 кг РbО (выделится 0,88 кг О2).

Таким образом, с учетом РbО, имеющегося в шихте, образуется оксида свинца:

12,94 + 20,33 + 12,44 - 7,50 = 38,21 кг.

Для его восстановления потребуется СО:

= 4,79 кг.

Образуется СО2:

= 7,55 кг.

Разлагается 1,18 кг СаСО3:

СаСО3 = СаО + СО2, образуется 0,52 кг СО2.

Образуется всего СО2

14,19 + 0,52 + 7,55 = 22,26 кг.

Остается не израсходованного СО:

9,03 - 4,79 = 4,24 кг.

Всего выделится SО2:

1,07 + 5,83 = 6,9 кг.1,45+0,88=2,34 кг.

Освободится кислорода по реакциям (3-3) и (3-4):

1,45+0,88=2,34 кг.

С учетом химических взаимодействий получается следующий состав отходящих газов (табл. 6).

В данной таблице обращают на себя, внимание два обстоятельства:

1) несмотря на восстановительную плавку в газах по­явился кислород за счет разложения РbО2 и РbSО4. Можно было бы откорректировать расход воздуха, уменьшив на 2,34 кг расход кислорода, но этого не следует делать, так как кислород выделяется в верхних горизонтах шахты печи и не принимает участия в горении углерода;

2) в составляющие газа включена строка «Прочие составляющие» (цифра 3,65). При металлургических расчетах их распределяют между продуктами плавки, что и сделано в расчете.

На основании приведенных расчетов составим таблицу материального баланса (табл. 7).

Таблица 6.

Количество и состав (в %) отходящих газов

Ранее было отмечено, что плавку свинцовых аккумуляторов па сурьмянистый свинец производят не только в шахтных, но и в электрических печах. Расчет электроплавки аналогичен расчету шахтной плавки, но не нужен кокс в таком большом количестве. Тепло получается за счет электрической энергии. Кокс нужен только для восстановления оксидов металлов. Расход его в этом случае составляет примерно 2 % от массы шихты. Соответственно уменьшится объем газов.

Таблица 7.

Материальный баланс плавки

* Невязка баланса составила 0,12 %. Она образовалась при расчете в связи с округлением цифр до второго знака после запятой.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10