Процесс электроплавки сульфидных медно-никелевых материалов на штейн
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ериального баланса электроплавки
Раiет материального баланса электроплавки проводится для 100 кг шихты.
Состав шихты
Таблица 2.1. Элементарный состав шихты электроплавки, %
NiCuCoFeSSiO2CaOMgOAl2O36,112,760,2128,4811,7128,981,110,724,5
Таблица 2.2. Вещественный состав шихты электроплавки, %
NiONi3S2Cu2SCoOFeSFe2O3Fe3O4SiO2CaOMgOAl2O31,177,083,460,27259,018,7128,981,110,724,5Раiет масс продуктов плавки
Раiет масс компонентов пыли
При загрузке шихты в электропечь мелкие частицы уносятся в виде пыли вместе с газами через газоотводы, после чего улавливаются специальными фильтрами. Пыль имеет такой же состав, как и исходная шихта. Масса пыли составляет 1,5% от массы шихты.
m (пыли) = 1,5 кг
Массы компонентов пыли также равны 1,5% от масс этих компонентов в исходной шихте.
Раiет масс компонентов штейна
По данным практики среднее суммарное содержание цветных металлов (Ni, Cu, Co) в конечном продукте электроплавки - штейне в настоящее время составляет 22%. Извлечение цветных металлов: никель - 95%, медь - 94%, кобальт - 80%.
При переплавке 100 кг шихты получится штейн, содержащий цветные металлы по массе:
m (Ni) = 6,110,95 = 5,8 кг
m (Cu) = 2,760,94 = 2,59 кгm?цв.Ме = 8,56 кг
m (Co) = 0,210,8 = 0,17 кг
Зная массу цветных металлов и их содержание в штейне, можно найти массу штейна:
m (штейна) = 38,91 кг
Медь присутствует в штейне в виде сульфида меди Cu2S:
mCu2S (Cu) = 2,59 кгCu2S (S) = кг(Cu2S) = mCu2S (Cu) + mCu2S (S) = 2,59 + 0,65 = 3,24 кг
Кобальт в штейне присутствует в виде чистого металла, образованного по реакции (1):
CoO + Fe = Co + FeO(Co) = 0,17 кгCoO (Co) = 0,17 кгCoO (O) = 0,05 кг(CoO) = m CoO (Co) + m CoO (O) = 0,17 +0,05 = 0,22 кг(Fe) = кгFeO (Fe) = 0,16 кгFeO (O) = = 0,05 кг(FeO) = m FeO (Fe) + m FeO (O) = 0,16 + 0,05 =0,21 кг
Никель присутствует в штейне в виде хизливудита Ni3S2, который переходит в штейн из исходной шихты, а также образуется по реакции (3):
NiO + 6FeS = 2Ni3S2 + 6FeO + S2
и чистого металла, который образуется по реакции (2):
NiO + Fe = Ni + FeO
Масса хизливудита, перешедшего из исходной шихты в штейн, равна разности масс исходного хизливудита в шихте и Ni3S2, ушедшего в пыль:
m ших. (Ni3S2) = m исх. (Ni3S2) - m пыли (Ni3S2) = 7,08 - 0,11 = 6,97 кгNi3S2 (Ni) = кг Ni3S2 (S) = кг
Всего в штейне содержится 5,8 кг никеля. Следовательно, 0,69 кг никеля переходит в штейн из исходного оксида никеля в виде хизливудита и чистого никеля, образующихся по реакциям (2), (3). Масса оксида никеля, участвующего в реакциях (2), (3), находится следующим образом:
m NiO (Ni) = 0,69 кг
m NiO (O) = кг(NiO) = m NiO (Ni) + m NiO (O) = 0,69 + 0,18 = 0,87 кг
Раiет реакции (2):
NiO + FeNi + FeO
На реакцию идет 30% оксида никеля из 0,87 кг.
m (NiO) = 0,87 кгNiO (Ni) = 0,21 кгNiO (O) = 0,05 кг(Fe) = кгFeO (Fe) = 0,2 кгFeO (O) = = 0,05 кг(FeO) = m FeO (Fe) + m FeO (O) = 0,2 + 0,05 =0,25 кг
Раiет реакции (3):
NiO + 6FeS Ni3S2 + 6FeO + S2
На реакцию (3) идет 70% оксида никеля из 0,87 кг.
m (NiO) = 0,87 кгNiO (Ni) = 0,48 кгNiO (O) = 0,13 кг(FeS) = кгFeS (Fe) = кгFeS (S) = = 0,26 кгNi3S2 (Ni) = 0,48 кгNi3S2 (S) = кгр-ция (3) (Ni3S2) = m Ni3S2 (Ni) + m Ni3S2 (S) = 0,48 + 0,17 = 0,65 кгFeO (Fe) = m FeS (Fe) = 0,46 кгFeO (O) = m NiO (O) = 0,13 кг(FeO) = m FeO (Fe) + m FeO (O) = 0,46 + 0,13 = 0,59 кг(S2) = m FeS (S) - m Ni3S2 (S) = 0,26 - 0,17 = 0,09 кг
Из раiета видно, что в штейне содержатся следующие соединения никеля:
- хизливудит Ni3S2
- m (Ni3S2) = m ших. (Ni3S2) + m р-ция (2) (Ni3S2) = 6,97 + 0,65 = 7,62 кг
m Ni3S2 (Ni) = кгNi3S2 (S) = кг
- металлический никель Ni
m Ме (Ni) = 0,21 кг
Общая масса никеля в штейне:
m (Ni) = m Ме (Ni) + m Ni3S2 (Ni) = 0,21 + 5,59 = 5,8 кг
Железо содержится в штейне в виде металлического железа и сульфидного железа.
Содержание металлического железа в штейне равно 19% [3].
m Me (Fe) = кг
Металлическое железо образуется по реакции (6):
FeO + CO Fe + CO2
Часть образовавшегося железа переходит в штейн, часть идет на восстановление никеля и кобальта из оксидов. Общая масса железа, образованного по реакции (6):
m (Fe) = m Me (Fe) + m NiO (Fe) + m CoO (Fe) =7,39 + 0,2 + 0,16 = 7,75 кг
m FeO (Fe) = m (Fe) =7,75 кг
m FeO (O) = = 2,22 кг(FeO) = m FeO (Fe) + m FeO (O) = 7,75 + 2,22 =9,97 кг(CO) = кгCO (C) = кгCO (O) = кг(CO2) = m (CO) + m FeO (O) = 3,89 + 2,22 = 6,11 кгCO2 (C) = кгCO2 (O) = кг
Оксид железа, идущий на реакцию (6) образуется по реакциям (1), (2), (3), (5):
1) CoO + FeCo + FeO
) NiO + FeNi + FeO
) 6NiO + 6FeSNi3S2 + 6FeO + S2
) FeS + 3Fe3O410FeO +SO2
Необходимо расiитать массы реагентов реакции (5). Всего требуется получить 9,97 кг оксида железа. Из них по реакциям (1) - (3) образуется:
m р.(1) - (3) (FeO) = 0,21 + 0,25 + 0,59 = 1,05 кг
тогда по реакции (5) образуется:
m р.(5) (FeO) = 9,97 - 1,05 = 8,92 кг
m FeO (Fe) = кгFeO (O) = m р.(5) (FeO) - m FeO (Fe) = 8,92 - 6,93 = 1,99 кгFeS (Fe) = кгFeS (S) = кг(FeS) = m FeS (Fe) + m FeS (S) = 0,69 + 0,4 = 1,09 кгFe3O4 (Fe) = m FeO (Fe) - m FeS (Fe) = 6,93 - 0,69 = 6,24 кгFe3O4 (O) = кг(Fe3O4) = m Fe3O4 (Fe) + m Fe3O4 (O) = 6,24 + 2,38 = 8,62 кгSO2 (S) = m FeS (S) = 0,4 кгSO2 (O) = кг(SO2) = m SO2 (S) + m SO2 (O) = 0,4 + 0,39 = 0,79 кг
Итак, металлическое железо составляет 19% штейна, т.е. 7,39 кг. Остальную массу штейна составляют металлический никель, металлический кобальт, сульфиды никеля и меди и сульфид железа FeS:
m (FeS) = m (штейна) - m (Ni3S2) - m (Ni) - m (Cu2S) - m (Co) - m (Fe)=
= 38,91 - 7,62 - 0,21 - 3,24 - 0,17 - 7,39 = 20,28 кгFeS (Fe) = 12,88 кгFeS (S) = 7,4 кг
Общая масса железа в штейне:
m (Fe) = m Me (Fe) + m FeS (Fe) = 7,39 + 12,88 = 20,27 кг
Сера в штейне присутствует в сульфидах меди, никеля и железа. Ее общая масса в штейне равна:
m (S) = mCu2S (S) + m Ni3S2 (S) + m FeS (S) = 0,65 + 2,03 + 7,4 = 10,08 кг
Таким образом, массы всех компонентов штейна найдены.
Раiет масс компонентов шлака
Шлак электропечного передела представлен силикатным расплавом. В его состав входит прежде всего фаялит (Fe2SiO4), а также такие соединения, как силикаты маг