Технология агломерационного обжига свинцовых концентратов и аппаратурное оформление процесса

Автор: Пользователь скрыл имя, 16 Марта 2012 в 06:40, курсовая работа

Описание работы

Свинец – один из самых мягких и пластичных из тяжелых металлов. Это металл, легкий в добыче и обработке. Свинец имеет серый цвет с синеватым металлическим блеском, при окислении – тусклый грязно-серый. На воздухе свинец очень быстро окисляется, поэтому его поверхность покрыта пленкой оксидов. Плотность свинца достаточно высока – в четыре раза выше, чем у алюминия, а температура плавления, наоборот, предельно низкая – 327,4 °C.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Характеристика сырьевых источников 5

2 Способы переработка свинцового сырья 7

3 Агломерирующий обжиг свинцовых концентратов 8

3.1 Подготовка шихты. 8

3.2Агломерация 9

3.2.1 Термодинамика окисления сульфидов металлов. 9

3.2.2 Поведение при обжиге компонентов свинцового концентрата. 11

3.2.3 Кинетика и механизм окисления сульфидов металлов. 13

3.2.4Спекание шихты при агломерирующем обжиге. 14

4 Аппаратурное оформление и практика агломерирующего обжига 18

5 Шахтная плавка агломерата 20

6 Переработка шлаков свинцовой плавки 21

7 Рафинирование чернового свинца 23

Глава 2 Рациональный состав свинцовых концентратов 27

2.1 Расчет рационального состава сульфидного свинцового концентрата 27

2.2 Расчет процесса агломерирующего обжига свинцовых концентратов 28

2.2.1 Расчет рационального состава агломерата, получаемого при обжиге «свежей» шихты 29

2.2.2 Расчет рационального состава свинцового агломерата, получающегося при обжиге шихты оптимального состава 32

2.2.3 Расчет количества воздуха процесса агломерирующего обжига шихты 35

2.2.4 Расчет количества и состава обжиговых газов 37

2.2.5 Расчет количества и состава пыли и агломерата 38

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 42

Работа содержит 1 файл

Мой=)).docx

— 756.13 Кб (Скачать)

Федеральное государственное  автономное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

« СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

Институт управления бизнес-процессами и экономики

Кафедра «Металлургии цветных  металлов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

Технология агломерационного обжига свинцовых концентратов и  аппаратурное оформление процесса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель работы    _______________________                                                  Селина Е.А.

(подпись, дата)                                                              (инициалы, фамилия)

 

Разработал студент     ___________________           ________________                   Мишустина Д.А.

        (номер группы)                 (подпись, дата)                      (инициалы, фамилия)

 

 

 

Красноярск, 2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

1. Характеристика  сырьевых источников 5

2 Способы  переработка свинцового сырья 7

3 Агломерирующий  обжиг свинцовых концентратов 8

3.1 Подготовка  шихты. 8

3.2Агломерация 9

3.2.1 Термодинамика окисления сульфидов металлов. 9

3.2.2 Поведение  при обжиге компонентов   свинцового   концентрата. 11

3.2.3 Кинетика  и механизм окисления сульфидов  металлов. 13

3.2.4Спекание  шихты при агломерирующем обжиге. 14

4 Аппаратурное  оформление и практика агломерирующего обжига 18

5 Шахтная  плавка агломерата 20

6 Переработка  шлаков свинцовой плавки 21

7 Рафинирование  чернового свинца 23

Глава 2 Рациональный состав свинцовых концентратов 27

2.1 Расчет  рационального состава сульфидного  свинцового концентрата 27

2.2 Расчет  процесса агломерирующего обжига  свинцовых концентратов 28

2.2.1 Расчет  рационального состава агломерата, получаемого при обжиге «свежей» шихты 29

2.2.2 Расчет  рационального состава свинцового  агломерата, получающегося при обжиге  шихты оптимального состава 32

2.2.3 Расчет  количества воздуха процесса  агломерирующего обжига шихты 35

2.2.4 Расчет  количества и состава обжиговых  газов 37

2.2.5 Расчет  количества и состава пыли  и агломерата 38

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 41

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 42

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Свинец – один из самых  мягких и пластичных из тяжелых металлов. Это металл, легкий в добыче и  обработке. Свинец имеет серый цвет с синеватым металлическим блеском, при окислении – тусклый грязно-серый. На воздухе свинец очень быстро окисляется, поэтому его поверхность покрыта  пленкой оксидов. Плотность свинца достаточно высока – в четыре раза выше, чем у алюминия, а температура  плавления, наоборот, предельно низкая – 327,4 °C.

Основными характеристиками свинца является мягкость и пластичность – он легко режется ножом, куется и прокатывается в листы различной  толщины. Кроме того, он обладает низкой теплопроводностью и относится  к категории малоактивных металлов. Это позволяет легко отделять свинец из раствора солей, поскольку  он быстро вытесняется другими металлами.

Свинец широко применяют  в производстве свинцовых аккумуляторов, используют для изготовления заводской  аппаратуры, стойкой в агрессивных  газах и жидкостях. Свинец сильно поглощает γ-лучи и рентгеновские лучи, благодаря чему его применяют как материал для защиты от их действия (контейнеры для хранения радиоактивных веществ, аппаратура рентгеновских кабинетов и других). Большие количества Свинца идут на изготовление оболочек электрических кабелей, защищающих их от коррозии и механических повреждений. На основе Свинца изготовляют многие свинцовые сплавы. Оксид Свинца РbО вводят в хрусталь и оптическое стекло для получения материалов с большим показателем преломления.

Важными областями применения свинца являются химическая и металлургическая промышленность, где его в виде труб и листов применяют для футеровки  трубопроводов и различной аппаратуры, работающих в контакте с агрессивными средами, а также для изготовления нерастворимых анодов, используемых при электролиза цинка, меди и др.

До недавнего времени  значительное количество свинца расходовалось  при получении тетраэтилсвинца  Pb(C2H5)4, добавки которого в бензин существенно повышают эффективность работы двигателей внутреннего сгорания. Однако с целью предотвращения загрязнения воздушной среды в последние годы использование этилированного бензина во многих странах запрещено, поэтому эта статья расхода свинца из года в год сокращается.

Сравнительно большое  количество свинца применяется при  производстве красителей(свинцовые белила, сурик и др.) и различных химикатов.

Структура потребления свинца выражается следующими среднестатистическими  данными, % от общего потребления:

Аккумуляторы – 40-50

Оболочки кабелей – 5-15

Листы и трубы – 5-10

Тетраэтилсвинец – меньше 20

Красители и химикаты – 5-10

Сплавы и припои – 10-15

Свинец является четвертым  по потреблению цветным металлом после алюминия, меди и цинка.

Общие мировые объемы потребления  свинца за последние годы не снизились. Добыча свинцовых руд и выплавка металла в последние годы растут.

Самые большие запасы свинца в недрах находятся в Австралии (15,6млн.т), Казахстане (14,5млн.т), США (12,2млн.т), Канаде (9,6 млн.т), Китае (7,6млн.т). Доля России в мировых запасах свинца оценивается в 10-12%.

Основные производители  свинцового сырья в мире – Австралия (685тыс.тонн свинца в концентрате), Китай (580тыс.тонн), США (460тыс.тонн), Перу (270тыс.тонн), Мексика (175тыс.тонн). В значительных объемах добыча ведется в Казахстане, России, Ирландии, Швеции, ЮАР.

Соответственно основными  производителями свинца в мире являются Австралия, Китай и США (более 70% мирового выпуска). Австралия по производству свинца в концентратах занимает первое место в мире – 25% мирового производства.

Средняя цена на Лондонской бирже металлов в 2010 году составляла 1724$ за тонну.

Конец прошлого века оказался знаковым для свинцовой промышленности России. После потрясений 1990-х годов, вызванных развалом Советского союза, основные производители свинца (Усть-Каменогорский свинцово-цинковый комбинат, Чимкентский свинцовый завод, объединение «Укрнцинк») оказались за пределами России.

В ближайшее время в  Хакассии может появиться первый в России современный завод по производству первичного свинца. В  качестве площадки для размещения предприятия  рассматривается город Сорск.

В настоящее время в  России практически нет заводов  по переработке первичного свинца. Хотя в Красноярском крае находится  одно из крупнейших в мире месторождений  этого металла – Горевское. Оно содержит 42% российских запасов свинца. Завод, строительство которого планируется в Хакассии, будет заниматься переработкой свинцового концентрата этого месторождения.

Количество балансовых запасов  свинца в России достигает почти 20 млн.т, страна занимает по этому параметру второе место в мире после Австралии.

Около 70% запасов свинца сосредоточено  в трех крупнейших месторождениях: Горевском в Красноярском крае, заключающем почти 44% разведанных запасов РФ, Озерном и Холоднинском в Республике Бурятия.

Российское месторождения  свинца, как правило, комплексные (свинцово-цинковые). Руды, крупнейшего в стране «стратиформного» Горевского месторождения характеризуются очень высокими содержаниями свинца (более 7%) и низкими – цинка. Только в Австралии есть крупные свинцовые месторождения с более богатыми рудами, такие как Брокен-Хилл (8,5% свинца в рудах), Хилтон (7,3%) и Каннингтон (10,7%), однако все они относятся к колчеданно-полиметаллическому промышленному типу. Основная часть запасов Горевского месторождения расположена под руслом р.Ангара, разработка их пока не планируется.

 

1. Характеристика  сырьевых источников

Самородный свинец в природе  не найден. Монометаллические свинцовые  руды встречаются очень редко. Наибольшее распространение имеют свинцово-цинковые, реже встречаются медно-свинцовые  руды. Часто руды, кроме свинца и  цинка, содержат медь, золото, серебро, кадмий и другие металлы. Такие руды называются полиметаллическими. Присутствие  в них многих металлов обуславливает  крайнюю сложность минералогического  состава этих руд. [1]

Железо и избыток серы, не связанный с сульфидами цветных  металлов, нередко присутствуют в  полиметаллических рудах в виде пирита. Это существенно осложняет  процесс обогащения; при значительных количествах пирит извлекают  в отдельный концентрат.[3]

Руды классифицируют на:

сернистые или сульфидные руды, в которых свинец и цинк содержатся в сульфидной форме;

окисленные руды, содержащие окислы металлов.[1]

Наиболее распространены в природе сульфидные руды, в которых  свинец находится главным образом  в виде галенита PbS, а цинк – в виде цинковой обманки (сфалерита) ZnS. Это первичные руды. Сфалерита в рудах обычно содержится в 1,5 – 2 раза больше, чем галенита.

В окисленных рудах свинец находится обычно в виде церуссита PbCO3, а цинк – в виде смитсонита ZnCO3 и каламина Н2Zn2SiO5. Также эти руды называют карбонатными.

Оба минерала - PbCO3 и ZnCO3 – вторичного происхождения и образуются в результате длительного процесса выветривания соответствующих сульфидов. Церуссит – главный минерал зоны окисления полиметаллических руд – нередко образует богатые промышленные скопления. Англезит меньше распространен, так как он менее стоек, чем церуссит, и переходит в него.[5]

Окисленные руды встречаются  преимущественно в верхних, окисленных, зонах месторождений. К настоящему времени они почти все выработаны. Современная свинцово-цинковая промышленность перерабатывает почти исключительно  сульфидные руды. Примером таких руд  могут служить руды месторождений  Садонского, Буронского, Сихотэ-Алиньского, Салаирского. Уральские месторождения включают в себя медно-цинковые руды.

Вследствие выработки  более богатых руд свинцово-цинковая промышленность вынуждена постепенно снижать промышленный минимум содержания свинца и цинка в руде. Состав свинцово-цинковых руд приведён в  табл.1:0

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 – Состав свинцово-цинковых руд

Руда

Химический состав, %

Руда

Химический состав, %

Pb

Zn

Cu

Pb

Zn

Cu

1

2,10

7,02

2,13

7

1,75

2,90

0,352

2

0,71

2,97

0,10

8

1,73

6,24

1,495

3

1,99

3,65

-

9

1,85

3,72

-

4

2,18

4,79

-

10

1,55

1,884

-

5

1,86

3,60

-

11

1,12

4,1

-

6

1,11

2,32

0,236

12

3,59

3,17

-


 

В табл. 2 приведён состав отечественных  свинцовых концентратов различного качества: от самых бедных до самых  богатых и чистых:

Таблица 2 – Состав свинцовых  концентратов

концентраты

Химический состав, %

Pb

Zn

Cu

Fe

S

Cd

Bi

As

Sb

CaO

MgO

SiO2

Al2O3

А

78.0

2.6

0.8

1.8

14.9

-

-

-

-

0.3

0.1

0.8

0.1

Б

75.7

2.71

0.22

5.13

16.98

0.007

0.09

0.059

0.038

-

-

-

-

В

59.5

5.84

0.26

4.13

14.89

0.024

0.003

0.004

0.03

-

-

-

-

Г

64.8

5.43

1.71

7.27

18.39

0.033

0.028

0.098

0.024

-

-

-

-

Д

61.1

6.32

0.27

4.14

15.46

0.068

0.002

0.63

0.057

-

-

-

-

Е

55.6

9.4

0.33

6.71

19.14

0.03

0.002

0.014

0.009

-

-

-

-

Ж

50.5

8.0

1.6

15.54

24.7

0.029

0.08

0.12

0.028

-

-

-

-

Информация о работе Технология агломерационного обжига свинцовых концентратов и аппаратурное оформление процесса