Курсовая работа (т): Агломерирующий обжиг свинцового концентрата

Для предотвращения разбавления богатые серосодержащие газы отбирают из головных камер и направляют на производство серной кислоты, а бедный газ из хвостовых камер либо используют как оборотный, либо выбрасывают. Кроме того, недостатком агломерации с прососом воздуха является получение рыхлого, недостаточно прочного агломерата и приваривание спека к колосникам паллет.

Эти недостатки в значительной степени устраняются при использовании агломерационных машин с подачей дутья снизу вверх. Вся рабочая часть такой агломашины оборудована укрытием (колпаком) для сбора серосодержащих газов. Пространство в колпаке условно разделено на две зоны - богатого и бедного (в хвостовой части) газа, которые отсасываются раздельно двумя вентиляторами. Богатые газы, содержащие 5-7 % SO₂, направляют на производство серной кислоты, бедные - 2-2,5 % SO₂ или, отправляют в оборот в первые дутьевые камеры (рециркуляция), или после пылеочистки выбрасывают.

Дутьевые агломашины имеют три бункера: для постели, зажигательного слоя и основной шихты. Зажигательный горн расположен между питателями зажигательного слоя и основной шихты, под ним находится одна вакуумная камера. На зажженный слой загружают основную массу шихты, при этом меняется направление дутья, нижний горящий слой поджигает шихту, и ее горение перемещается снизу вверх.

Агломерационные машины с дутьем имеют в 1,5-2 раза большую удельную производительность (13-18 т/(м2сут)), устраняют припекание шихты к колосникам, позволяют повысить степень использования серы из газов, обжигать шихту с более высоким содержанием свинца.

В отечественной цветной металлургии наибольшее распространение получили агломерационные конвейерные машины марок АКМ-50 и АКМ-75.

Техническая характеристика этих машин приведена ниже:

Таблица 1

Агломерационная машина (см. рис.1) имеет в качестве основного элемента замкнутую ленту (конвейер) из отдельных спекательных тележек-паллет. Тележка - это опирающаяся на четыре ролика колосниковая решетка с продольными бортами; тележки движутся по направляющим рельсам под воздействием пары приводных звездочек. На горизонтальном участке ленты тележки плотно примыкая друг к другу, образуют движущийся желоб с дном в виде колосниковой решетки.

Под тележками рабочей ветви ленты расположено 13-26 вакуум-камер, в которых с помощью эксгаустера создают разрежение 10-13 кПа. Ширина ленты составляет 2-4 м, число тележек в ленте от 70 до 130, скорость ее движения 1,4-7 м/мин; площадь спекания действующих машин равна 50-312 м².

1 - бункер для шихты; 2 - питатель; 3 - ведущие звездочки;

- холостая ветвь; 5 - зажигательный горн; 6 - вакуум-камеры

6. Расчет рационального состава свинцового агломерата

Таблица 2

Расчет оптимального состава шихты агломерирующего обжига свинцовых концентратов

Свинцовый концентрат, %: 48 Pb; 5,5 Zn; 1,5 Cu; 6,2 Fe; 15,3 S; 1 CaO; 4 SiO2; 2,5 Al2O3; 15,7 прочие.

Кварцевая руда, %: 90 SiO2; 5 CaO; 5 прочие.

Железная руда, %: 133 FeO; 5 SiO2; 5 CaO; 5 прочие.

Известняк, %: 50 СаО; 10,0 SiO2; 58 FeO; 30 прочие.

Рассчитываем количество флюсов подаваемых в шихту агломерирующего обжига для получения при плавке шлака следующего состава, %:

23,6 SiO2; 39,6 FeO; 12,3 CaO; 20 ZnO; 1,6 Pb.

Извлечение цинка в шлак принимаем 90 %.

Тогда в шлак переходит цинка:

,5·0,90 = 4,95 кг, оксида цинка в шлаке - 4,95·81,4/65,4 = 6,16 кг.

Отсюда выход шлака составляет 6,16·100/20 = 30,8 кг. В этом количестве шлака содержится, кг:

Кремнезема: 30,8·0,236 = 7,2 кг;

оксида железа (II) : 30,8·0,396 = 12,19 кг;

оксида кальция: 30,8·0,123 = 3,7 кг.

В шлак перейдет полностью кварц и оксид кальция из концентрата.

Тогда с флюсами потребуется добавить следующее количество шлакообразующих оксидов, кг:

Кремнезема: 7,2 - 2,5 = 4,7 кг;

Оксида железа (II): 12,19 - 6,2  71,8 : 55,8 = 4,29 кг;

Оксида кальция: 3,7 - 1 = 2,7.

Обозначим через Х - количество кварцевой руды, через у - количество известняка, через z - количество железной руды.

Используя данные о составе флюсов составляем три уравнения:

Для кремнезема: 0,9х + 0,010у + 0.05z = 4,7

Для оксида железа (II): 0,58у + 0,133z = 4,29

Для оксида кальция: 0,05х + 0,5у +0,05z = 2,7

Δ = 0,0145 + 0,05985 + 0 - 0,0261 - 0,0000665 - 0 = 0,04818535

Δх =  = 0,145854

Δу =  = 0,10961

Δz =  = 0,63595

х =  = 3,027 кг

у =  = 2,274 кг

z =  = 13,198 кг

Таблица 3 Количество и состав шлакообразователей

Таблица 4 Состав шихты на 100 кг свинцового концентрата без учета расхода оборотного агломерата

Содержание серы в шихте без оборотного агломерата составит:

,3·100/118,499 = 12,91 %.

Для снижения содержание серы в шихте до оптимального ( 6-8 %) в шихту добавляют оборотный агломерат.

Рассчитываем окончательный состав шихты агломерирующего обжига.

Для этого необходимо найти содержание серы в готовом агломерате. Принимаем, что степень десульфуризации при плавке агломерата в шахтной печи составляет 25 %, поэтому с учетом серы, перешедшей в штейн при плавке, в агломерате можно оставить следующее количество серы, кг: 1,623·100/75 = 2,164. Выход агломерата от массы шихты обжига по производственным данным находится в пределах 88-93%. Принимаем в расчетах 92 %, тогда масса агломерата составит, кг: 118,499·0,92 = 109,02.

В этом агломерате должно содержаться серы, %: 2,164·100/109,02 = 1,984. Обозначим через х - количество оборотного агломерата в 100 кг шихты оптимального состава. Составим уравнение материального баланса обжига по сере:

(100 - х)·0,1598 + 0,0188х = 7,

где 0,1598 - содержание серы в шихте без оборотного агломерата, доли ед.; 0,0188 - содержание серы в агломерате; 7 - количество серы в 100 кг шихты оптимального состава, кг; х = 63,68, т.е. на каждые 36,32 свежей шихты требуется вводить 63,68 кг оборотного агломерата, что от первоначальной шихты составит:

,68·100 : 36,32= 175%

Выход агломерата от свежей шихты составит 36,32·0,92 = 33,41 кг, а с учетом оборотного агломерата составит 63,68 + 33,41 = 97,09 кг. В агломерате останется серы 97,09 · 0,0188 = 1,825 кг. Десульфуризация при обжиге составит (7-1,825) · 100 : 7 = 73,9%.

Данные о составе шихты сведем в табл.

Таблица 5 Оптимальный состав шихты агломерирующего обжига свинцового концентрата

В шихту оптимального состава добавляют 7-9% воды. Вода повышает газопроницаемость шихты и выполняет роль терморегулятора в процессе агломерирующего обжига.

Расчет процесса агломерирующего обжига свинцовых концентратов

Окислительно-агломерирующий обжиг проводят на ленточный спекательных машинах путем продувки воздуха через слой шихты. В результате взаимодействия сульфидов металлов с кислородом образуются оксиды металлов и сернистый ангидрид и выделяется большое количество тепла. Сернистый ангидрид переходит в газовую фазу. В зависимости от содержания диоксида серы в газовой фазе ее условно делят на богатую и бедную. При обжиге в газовую фазу также переходят мельчайшие частички шихты и летучие соединения металлов. Крупные куски агломерата направляют на восстановительную плавку, а мелкие куски - в оброт для приготовления шихты агломерирующего обжига.

Для выполнения расчета процесса обжига требуется сделать следующее:

. Рассчитать расход воздуха на горение топлива, применяемого для зажигания шихты;

. Вычислить расход воздуха для окисления сульфидов металлов шихты;

. Определить количество богатых и бедных отходящих газов;

. Составить материальный баланс процесса обжига.

Состав шихты, поступающей на агломерирующий обжиг, принят такой:

Свинцовый концентрат - 30,64%;

Кварцевая руда - 0,92%;

Железная руда - 4,04%;

Известняк - 0,69%;

Оборотный агломерат - 63,68%.

Зная массы компонентов шихты и их химические составы, можно рассчитать химический состав «сырой» шихты.

Свинцовый концентрат:

Pb: 30,64·0,48 = 14,70: 30,64·0,055 = 1,68: 30,64·0,015 = 0,45: 30,64·0,062 = 1,89: 30,64· 0,153 = 4,68: 30,64 · 0,01 = 0,30 30,64 · 0,04 = 1,22

: 30,64 ·0,025 = 0,76

Прочие: 30,64· 0,157 = 4,81

Кварцевая руда:

Si: 0,92·0,9 = 0,828

CaO: 0,92·0,05 = 0,046

Прочие: 0,92·0,05 = 0,046

Железная руда:

Si: 4,04·0,05 = 0,202

CaO: 4,04·0,05 = 0,202

FeO:4,04·0,133 = 1,537

Прочие: 4,04·0,05 = 0,202

Известняк:

Si: 0,69·0,5 = 0,345

CaO: 0,69·0,1 = 0,069

FeO: 0,69·0,58 = 0,400

Прочие: 0,69·0,30 = 0,207

Таблица 6