Технология агломерационного обжига свинцовых концентратов и аппаратурное оформление процесса

 

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

В состав «свежей» шихты  входят свинцовый сульфидный копцвн трат, кварцевая и железная руда, известняк и оборотный шлак восстано вительной плавки. Для расчета рационального состава агломерата, полу

чаемого после окислительного обжига «свежей» шихты, необходимо знать  степень десульфуризации и формы нахождения металлов в агломерате.

Расчет выполняем на «свежую» шихту в следующем количестве: 27,88 + 2,55 + 3,47 + 1,47 + 1,4 = 36,77 кг. В этом количестве шихты содержится серы, кг,

27,88*0,196 = 5,464, где 0,196 - содержание серы в свинцовом концентрате, доли ед.

Степень десульфуризации при агломерирующем обжиге составит 75,26 %. При указанной десульфуризации в агломерат перейдет серы 5,464 • (1 - 0,7526) = 1,352 кг.

На основании состава  заводских агломератов принимаем, что 80 % серы образуют сульфиды металлов, а 20 % - сульфаты.

Количество серы сульфидной составит 1,352 • 0,8 = 1,082 кг, серы сульфатной - 1,352 • 0,2 = 0,270 кг.

Так как ZnS в концентрате является наиболее труднообжигающимся сульфидом, то полагаем, что 75 % сульфидной серы (0,811 кг) связано с цинком, 15 % серы (0,162 кг) - со свинцом и 10 % (0,108 кг) -с медью. Сульфатная сера связана с кальцием и со свинцом поровну.

Железо в агломерате находится  в виде оксида (Fe₂0₃) и в магнетите (Fe₃0₄) в соотношении 1:1. Остальные металлы находятся в агломерате в виде оксидов. Карбонаты при обжиге продиссоциируют полностью и углекислый газ перейдет в газовую фазу.

Определяем количество сульфида цинка в агломерате, кг: 0,811 • 97,4 : 32 = 2,468. В этом соединении находится цинка 2,468 - 0,811 = = 1,657 кг.

Количество цинка, которое  находится в виде оксида, определяем по разности между исходным в «сырой»  шихте и сульфидным цинком кг 2,122-   1,657=0,465.

Рассчитываем количество оксида цинка, кг: 0,465 • 81,4 : 65,4 = 1,551. С этим количеством оксида цинка связано кислорода 0,578 – 0,465 = 0,113 кг.

Определяем количество PbS в агломерате, кг: 0,162 • 239,2 : 32 = 1,21. В этом соединении находится свинца 1,21 - 0,162 = 1,048 кг.

По известному значению сульфатной серы (0,270 кг) рассчитываем количество сульфата свинца, кг: 0,270/32*303,2 = 2,408. С этим количеством связано свинца 2,408 • 207,2 : 303,2 = 1,645 кг, в сульфате свинца содержится кислорода 2,408 – 1,645 - (0,270 : 2) = 0,628 кг.

По разности между исходным количеством свинца в «сырой»  шихте и находящимся в сульфиде и сульфате определяем массу свинца в оксиде, кг: 13,266 – 2,408 – 1,645 = 9,213.

Масса оксида свинца в агломерате составляет 9,213 • 223,2 : 207,2 = 9,924 кг. В этом соединении содержится кислорода 9,924 – 9,213 = 0,711 кг.

Рассчитываем количество халькозина (Cu₂S) в агломерате, кг: 0,108 • 159 : 32 = 0,536. Меди в этом соединении находится 0,536 - 0,108= 0,428 кг.

Остальная медь в агломерате находится в оксиде (Cu₂0) в количестве 1,115 - 0,428 = 0,687 кг.

Количество оксида меди составляет 0,687 • 143 : 127 = 0,773 кг, кислорода в этом соединении содержится 0,773 - 0,687 = 0,086 кг.

По содержанию сульфатной серы в CaS0₄ (0,5 общей сульфатной се-

ры) определяем количество сульфата кальция, кг: (0,270/2*32)*136 = 0,592. В этом количестве CaS0₄ содержится оксида кальция 0,592 • 56 : 136 = 0,244 кг, кислорода 0,592 • 16 :136 = 0,069 кг.

Определяем массу оксида кальция, который находится в  агломерате в свободном состоянии, кг: 1,464 - 0,244 = 1,220.

Рассчитываем количество Fe₂О₃ в агломерате, кг:

4,584:2/2*55,8•159,6 = 3,278.

В этом соединении содержится кислорода 3,278 - (4,584 : 2) = 0,986 кг. Определяем количество магнетита (Fe₃0₄) в агломерате, кг:

4,584:2/3*55,8•231,4=3,168

С магнетитом связано кислорода 3,168 - 2,612 = 0,556 кг.

Кремнезем в количестве 3,36 кг и оксид алюминия в количестве 0,715 кг перейдут из шихты в агломерат без изменений. Прочие компоненты перейдут из шихты в агломерат в количестве 3,4686 кг.

Результаты расчета, получающегося  при агломерирующем обжиге свинцового агломерата, сводим в табл. 2.3.

Этот агломерат содержит большое количество серы -4,16 %, Если в шихту агломерации добавить оборотный агломерат в количестве 63,23 кг, то после обжига получим готовый агломерат с содержанием серы 1,784 %.   

Разница в содержании серы в агломератах составляет 4,16- 1,784= 2,376 % и она должна быть восполнена за счет пропорционального увеличения каждого элемента в составе готового агломерата.

Таблица 2.3 Состав свинцового агломерата, получившегося при обжиге «свежей» шихты

Соединения	Компоненты, кг
	Pb	Zn	Cu	Fe	S	O	CaO	SiO2	Al2O3	Прочие	Всего
PbS	1,048				0,162						1,21
PbSO4	1,645				0,135	0,628					2,408
PbO	9,213					0,711					9,924
ZnS		1,657			0,811						2,468
ZnO		0,465				0,113					0,578
Cu2S			0,428		0,108						0,536
Cu2O			0,687			0,086					0,773
CaSO4					0,279	0,069	0,244				0,592
CaO							1,220				1,220
Fe2O3				2,292		0,986					3,278
Fe3O4				2,612		0,556					3,168
SiO2								2,67			2,67
Al2O3									0,7068		0,7068
Прочие										3,43	3,43
Итого	13,9	2,2497	1,17	4,3375	1,65	3,3606	1,29	2,67	0,7068	3,43	34,765
%	39,98	6,47	3,37	12,48	4,75	9,666	3,71	7,68	2,034	9,86	100

 

С учетом этого определяем ожидаемый состав свинцового агломерата, который может быть получен при обжиге 36,62 кг «свежей» шихты и 63,38 кг оборотного агломерата.

Содержание свинца в агломерате составит, %,

39,98 + 0,02637 •39,98 = 41,03;

содержание цинка в  агломерате равно, %,

6,47 +0,02637 • 6,47=6,64;

содержание меди в агломерате составит, %,

3,37 + 0,02637• 3,37 = 3,45;

количество железа в агломерате равно, %,

12,48 + 0,02637 • 12,48 = 12,81;

количество кислорода  составит, %,

9,666 + 0,02637*9,666 = 9,92;

количество оксида кальция  равно, %,

3,71 + 0,02637 • 3,71 = 3,81;

содержание кварца составит, %,

7,68 + 0,02637 • 7,68 = 7,88;

количество глинозема  равно, %,

2,034 + 0,02637 • 2,034 = 2,09;

количество прочих компонентов  равно, %,

9,86 + 0,02637 * 9,86 = 10,13.

Все данные расчетов сводим в табл. 2.4.

 

Таблица 2.4 Предварительный химический состав свинцового агломерата

Элемент	Pb	Zn	Cu	Fe	S	CaO	SiO2	Al2O3	O	Прочие	Всего
Количество, %	41,03	6,643	3,454	12,807	2,238	3,808	7,882	2,088	9,92	10,13	100

 

 

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

Используя данные о количестве элементов в составах «сырой»  шихты (табл. 2.2) и свинцового агломерата (табл. 2.4) и зная его массу (63,38 кг) , рассчитываем окончательный состав шихты агломерирующего обжига. Например, количество свинца в шихте составит 13,9 + 63,38 • 0,4103= 34,769 кг; количество цинка в шихте равно 2,2497+ 63,38 •0,06643 = 6,46 кг и т.д.

Результаты расчетов сводим в табл. 2.5.

Теперь выполняем проверку правильности предварительного расчета химического состава Pb-агломерата. Для этого примем распределение серы и формы нахождения металлов такие же, как в расчете состава свинцового агломерата, получаемого при обжиге «сырой» шихты.

Количество серы в агломерате составит 6,999 • (1 - 0,7071) =2,05 кг; из них серы сульфидной будет 2,05 • 0,8 = 1,64, серы сульфатной  2,05• 0,2 = 0,41 кг.

Определяем количество серы в сульфиде цинка, кг: 1,64 • 0,75 =1,23;

количество серы в сульфиде свинца будет равно 1,64 • 0,15 = 0,246;

количество серы в халькозине (Cu₂S) - 1,64 • 0,10 = 0,164.

 

Таблица 2.5 Состав шихты агломерирующего обжига с учетом оборотного агломерата

Материал	Содержание компонентов, кг
	Pb	Zn	Cu	Fe	S	CaO	СО2	SiO2	Al2O3	O	Прочие	Всего
«сырая шихта»	13,9	2,2497	1,17	5,3375	4,654	1,29	1,2	2,67	0,7068	-	3,43	36,62
Оборотный агломерат	26,0	4,21	2,19	7,1125	2,345	2,41	-	4,99	1,3232	6,287	6,42	63,38
Итого	39,90	6,46	3,359	12,45	6,999	3,70	1,2	7,66	2,024	6,287	9,85	100

 

Серы в сульфате свинца и сульфате кальция содержится по 0,41: 2 = 0,205 кг.

Количество сульфида цинка  составляет 1,23 • 97,4 : 32 = 3,74 кг, в этом количестве содержится цинка 3,74 - 1,23 = 2,513 кг.

Массу цинка, которая находится  в виде оксида, определяем по разности между исходным в шихте и «сульфидным» цинком, кг: 6,46-2,513=3,946.

Количество оксида цинка  составляет 3,946 • 81,4 : 65,4 = 4,91 кг, в нем содержится кислорода 4,91 – 3,946 = 0,964 кг.

Рассчитываем массу халькозина в агломерате, кг: 0,164 • 159 : 32 =0,814, в нем находится меди 0,814 – 0,164 = 0,65.

Остальная медь в агломерате присутствует в оксиде (Cu₂О) в количестве 3,359 — 0,65 = 2,709 кг. Количество оксида меди составляет 2,701 • 143 : 127 = 3,050 кг, кислорода в этом соединении содержится 3,050-2,709 = 0,341 кг.

Определяем количество сульфида свинца, кг: 0,246• 239,2 : 32 =1,839 ,масса свинца в этом соединении равна 1,839 - 0,246 = 1,593.

Рассчитываем количество сульфата свинца, кг: 0,205 • 303,2 : 32 =1,942. В этом соединении находится свинца 1,942 • 207,2 : 303 = 1,328 кг, кислорода 1,942 • 64 : 303,2 = 0,409 кг.

Остальной свинец в агломерате находится в оксидной форме (РЬО) в количестве 39,90- 1,328 - 1,593 = 36,979 кг, масса оксида свинца составляет 36,979•223,2 : 207,2 = 39,90 кг, кислорода в оксиде свинца содержится 39,90 – 36,979= 2,921 кг.

Определяем массу сульфата кальция в агломерате, кг: 0,205 • 136 : 32 = 0,871. Количество оксида кальция в этом соединении равно 0,871 • 56 :136 = 0,359 кг, кислорода в сульфате кальция находится 0,871 • 48 :136 = 0,307 кг.

Масса оксида кальция, который  находится в агломерате в свободном состоянии, составляет 3,70 - 0,359 = 3,341 кг.

Рассчитываем количество Fe₂О₃ в агломерате, кг:

12,45 : 2/ 2•55,8 *159,6= 8,902

В этом оксиде содержится кислорода  8,902 - (12,45 : 2) = 2,677 кг. Определяем количество магнетита (Fe₃О₄) в агломерате, кг:

12,45:2/3•55,8*231,4=8,605

В магнетите находится  кислорода 8,605 - (12,45 :2) = 2,38 кг.

Остальные компоненты за исключением  диоксида углерода (СО₂) перейдут в агломерат из шихты без изменений.

Результаты расчета состава, получающегося при агломерирующем обжиге свинцового агломерата, сводим в табл. 2.6.

Таблица 2.6 Состав свинцового агломерата, получающегося при обжиге шихты оптимального состава

 

Соединения	Компоненты, кг
	Pb	Zn	Cu	Fe	S	O	CaO	SiO2	Al2O3	Прочие	Всего
PbS	1,593				0,246						1,839
PbSO4	1,328				0,205	0,409					1,942
PbO	36,979					2,921					39,90
ZnS		2,513			1,227						3,74
ZnO		3,946				0,964					4,91
Cu2S			0,65		0,164						0,814
Cu2O			2,709			0,341					3,050
CaSO4					0,205	0,307	0,359				0,871
CaO							3,341				3,341
Fe2O3				6,225		2,677					8,902
Fe3O4				6,225		2,38					8,605
SiO2								7,66			7,66
Al2O3									2,024		2,024
Прочие										9,85	9,85
Итого	39,90	6,46	3,359	12,45	2,047	9,999	3,70	7,66	2,024	9,85	97,448
%	40,94	6,63	3,45	12,77	2,10	10,26	3,8	7,86	2,08	10,11	100