Лекция: Расчет шихты шахтной плавки (расчет вещественного состава свинецсодержащего сырья и процесса шахтной плавки)

Расчет шихты шахтной плавки (расчет вещественного состава свинецсодержащего сырья и процесса шахтной плавки)

Цель работы: Ознакомить студентов с расчетами вещественного состава свинецсодержащего сырья и расчетом процесса шахтной плавки.

В качестве примера приведем расчет шахтного передела по переработке свинец содержащего лома на черновой свинец. Исходное сырье - аккумуляторный лом. Головной металлургический, агрегат - шахтная печь (возможна электропечь). Продукты шахтной плавки - черновой свинец (при наличии серы, возможно, образование штейна), газ и шлак. Как показывает опыт, не во всех случаях шлак получается отвальным. Шлак, содержащий более 1 % свинца, возвращается в оборот.

Газы подвергают тщательной очистке от пыли в рукавных фильтрах. По данным практики, к. п. д. фильтров составляет 99,6 %, уловленная пыль содержит около 60 % свинца. Современные способы окускования материалов (холодная грануляция) позволяют уловленную пыль в виде окатышей вернуть снова в плавку.

Черновой свинец выпускают в ковш, затем заливают в электрическую печь сопротивления, где вследствие снижения его температуры образуются съемы (Шликеры), которые возвращают в шахтную печь в виде оборотов. После удаления съемов производят подшихтовку к свинцу металлической сурьмы до содержания, предусмотренного ГОСТом, затем полученный сурьмянистый свинец разливают в изложницы.

Средний химический состав свинецсодержащего сырья для шахтной плавки приведен в табл. 1.

Согласно данным практики, принимаем следующий состав шихты шахтной плавки: 88,3 % - аккумуляторный лом, 5,7 % - шликеры, 3,0 % - пыль, 3,0 % - шлак.

Таблица 1. Химический состав сырья шахтной плавки, %

Расчет вещественного состава свинецсодержащего сырья. Как в первичной, так и во вторичной цветной металлургии расчет целесообразно проводить на 100 кг исходного металлсодержащего сырья.

Для правильной оценки поведения отдельных компонентов шихты при плавке нужно иметь представление об их вещественном составе и составе газовой фазы, полученной при сжигании топлива (шахтная плавка).

В данном случае плавка восстановительная, следовательно, газовая фаза должна содержать наряду с СО₂ определенное количество СО и не содержать кислорода. шахтная плавка свинецсодержащий шихта

В аккумуляторном ломе свинец находится в виде РbS (5,2 %), РbS0₄ (25,6 %), РbО₂ (17,2 %), РbО (16,1 %), Рb_мет (35,9 %).

Всего с аккумуляторным ломом поступает свинца: 88,3 х 0,76 = 67,11 кг или его соединений (табл. 2).

Близким по вещественному составу к аккумуляторному лому являются шликеры. По данным многочисленных анализов, выполненных на заводе, для расчета можно принять следующее распределение свинца в шликерах, %: 4,1 в РbS, 8,5 в РbSО ₄, 19,1 РbО, 68,3 Рb_мет.

Вещественный состав шликеров приведен в табл. 3.

Таблица 2. Вещественный состав аккумуляторного лома, %

Таблица 3. Вещественный состав шликеров, %

На основании данных о распределении свинца в пыли получаем следующее количество отдельных составляющих (табл. 4).

Принимаем условно, что в оборотном шлаке весь свинец находится в металлическом виде, тем более, что его количество весьма незначительно:

3,00-0,01 = 0,03 кг.

Таблица 4. Распределение свинца между компонентами пыли, поступающей в виде окатышей в плавку, %

На основании приведенных расчетов с учетом содержания в исходном свинецсодержащей сырье других металлов и пустой породы, составляем итоговую таблицу, позволяющую судить о вещественном и химическом составе свинецсодержащей шихты (табл. 5).

Таблица 5. Химический и вещественный составы свинецсодержащей шихты, %

Расчет процесса шахтной плавки. В шахте печи протекают физико-химические превращения в результате взаимодействия составляющих шихты при высоких температурах между собой и газовой фазой.

При металлургическом расчете, все эти взаимодействия просчитывать, необходимости нет. На основании исходных компонентов шихты сразу рассчитывают продукты плавки.

В данном конкретном случае следует обратить внимание на повышенное содержание серы. Согласно диаграмме состояния Рb-РbS, растворимость серы в металлическом свинце незначительна. Следовательно, при плавке будет получаться штейн, тем более, что в исходной шихте присутствует медь.

Для расчета количества штейна и его состава нужно знать распределение меди между продуктом плавки. При расчете его принимают по литературным или практическим данным.

Приняв переход меди в штейн в количестве 44 %, определяем ее количество в штейне:

0,81-0,44 = 0,40 кг.

При содержании меди в штейне в количестве 20,0 % его выход составит: = 2 кг.

Ниже приведен состав штейна с учетом практических данных:

На основании практических данных принимаем, что при плавке образуется 3 % пыли от массы свинецсодержащей шихты. Расчетный состав пыли приведен ниже:

Литература

1. Волобуев В.Ф. и др. Заготовка и переработка вторичных металлов. Харьков: Основа, 1992. 400 с.

2. Худяков и др. Технология вторичных цветных металлов. М.: Металлургия, 1981, 280 с.

3. Купряков Ю.П. Производство тяжелых цветных металлов из лома и отходов. Харьков: Основа, 1992. 400 с.

4. Севрюков Н.Н. Общая металлургия. М.: Металлургия. 1976.

5. Алексенков А.В. Сбор и переработка металлической стружки. М.: Машиностроение. 1980.

6. Периодические издание: Горный журнал, Цветные металлы, Ўзбекистон кончилик хабарномаси, Металлы Евразии, Рынок вторичных металлов.

7. Интернет сайты: www.picanal.narod.ru, www.bilimdon.uz, www.elibrary.ru/menu_info.asp, www.minenet.com, www.mining-journal.com/mj/MJ/mj.htm.