Процесс электроплавки сульфидных медно-никелевых материалов на штейн
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ния, кальция и алюминия.
Фаялит образуется по реакции (7):
FeS + 3Fe3O4 + 5SiO2 5Fe2SiO4 + SO2
Сульфид железа из исходной шихты уходит в пыль (0,37 кг), переходит в штейн (20,28 кг), идет на реакцию (3) (0,72 кг) и на реакцию (5) (1,09 кг). Остальная масса FeS идет на реакцию (7).
(7) (FeS) = m исх. (FeS) - m шт. (FeS) - m (3) (FeS) = 25 - 0,37 - 20,28 -0,72 - 1,09 = 2,54 кг
m FeS (Fe) = кгFeS (S) = кгFe3O4 (Fe) = FeS (Fe) = кгFe3O4 (O) = кг(SiO2) = 8,66 кгFe2SiO4 (SiO2) = m (SiO2) = 8,66 кгFe2SiO4 (FeO) = кгFe2SiO4 (Fe) = кг(Fe2SiO4) = m Fe2SiO4 (SiO2) + m Fe2SiO4 (FeO) = 8,66 + 20,71 = 29,37 кг
В трех молях магнетита содержится 12 атомов кислорода, два из них идут на образование сернистого ангидрида. Следовательно:
m SO2 (O) = m Fe3O4 (O) = m Fe3O4 (O) = кг
m SO2 (S) = кг(SO2) = m SO2 (S) + m SO2 (O) = 0,93 + 0,92 = 1,85 кг
Силикаты магния, кальция и алюминия образуются по реакциям (10), (11), (12).
Раiет реакции (10):
MgO + SiO2MgOSiO2
Оксид магния из исходной шихты (10,87 кг) идет в пыль (0,16 кг) и идет на реакцию (10). Масса оксида магния, идущего на реакцию (10), равна:
m (MgO) = 10,87 - 0,16 = 10,71 кг
m (SiO2) = кг
m (MgOSiO2) = m (MgO) + m (SiO2) = 10,71 + 15,96 = 26,67 кг
Раiет реакции (11):
CaO + SiO2CaOSiO2
Оксид кальция из исходной шихты (1,1 кг) идет в пыль (0,02 кг) и идет на реакцию (11). Масса оксида кальция, идущего на реакцию (11), равна:
m (CaO) = 1,1 - 0,02 = 1,08 кг
m (SiO2) = кг
m (CaOSiO2) = m (CaO) + m (SiO2) = 1,08 + 1,16 = 2,24 кг
Раiет реакции (12):
Al2O3 + SiO2Al2O3SiO2
Оксид алюминия из исходной шихты (4,5 кг) идет в пыль (0,06 кг) и идет на реакцию (12). Масса оксида алюминия, идущего на реакцию (12), равна:
m (Al2O3) = 4,5 - 0,06 = 4,44 кг
m (SiO2) = кг
m (Al2O3SiO2) = m (Al2O3) + m (SiO2) = 4,44 + 2,62 = 7,06 кг
Кремнезем из исходной шихты (28,83 кг) уходит в пыль (0,43 кг) и идет на реакции (7) (8,66 кг), (10) (15,96 кг), (11) (1,16 кг), (12) (2,62 кг).
Масса расходуемого кремнезема:
m (SiO2) = 0,43 + 8,66 + 15,96 +1,16 +2,62 = 28,83 кг,
Это совпадает с массой исходного оксида кремния. Это означает, что в исходном материале нет ни избытка, ни недостатка кремнезема. Следовательно, необходимости во введении в шихту электропечи кварцевых флюсов при плавке окатышей данного состава нет.
В шлак переходят также гематит Fe2O3, оксиды кобальта, никеля и сульфид меди.
Гематит из исходной шихты (9,01 кг) уходит в пыль (0,14 кг) и переходит в шлак. Его масса в шлаке:
m (Fe2O3) = 9,01 - 0,14 = 8,87 кг
m (Fe) = кг
m (O) = кг
Оксид кобальта из исходной шихты (0,27 кг) уходит в пыль (0,01 кг), идет на реакцию (1) (0,22 кг) и переходит в шлак. Масса оксида кобальта в шлаке:
m (CoO) = 0,27 - 0,01 - 0,22 = 0,04 кг(Co) = кг (O) = кг
Оксид никеля из исходной шихты (1,17 кг) уходит в пыль (0,02 кг), идет на реакции (2) (0,26 кг), (3) (0,61 кг) и переходит в шлак. Масса оксида никеля в шлаке:
m (NiO) = 1,17 - 0,02 - 0,26 - 0,61 = 0,28 кг
m (Ni) = кг
m (O) = кг
Сульфид меди из исходной шихты (3,46 кг) уходит в пыль (0,05 кг), переходит в штейн (3,24 кг) и идет в шлак (механические потери). Масса сульфида меди в шлаке:
m (Cu2S) = 3,46 - 0,05 - 3,24 = 0,17 кг
m (Cu) = кг
m (S) = кг
Таким образом, был произведен раiет масс компонентов шлака. Следовательно, можно найти массу всего шлака, просуммировав массы всех компонентов, и их процентное содержание в шлаке электропечного передела.
Раiет массы необходимого конвертерного шлака
В исходном материале содержится 8,71 кг магнетита Fe3O4. Магнетит в процессе плавки идет в пыль (0,13 кг) и на реакции (5) (8,62 кг) и (7) (20,02 кг). Всего расходуется:
m (Fe3O4) = 0,13 + 8,62 + 20,02 = 28,77 кг
Очевидно, что магнетит в исходной шихте явно в недостатке. Масса недостающего магнетита 20,06 кг. Возникает технологическая задача, решением которой может являться слив в электропечь оборотного конвертерного шлака. Содержащийся в нем магнетит восполнит недостающее в окатышах количество. Кроме того, высокое содержание цветных металлов в конвертерном шлаке позволит повысить массу извлеченных в штейн цветных металлов и увеличить их процентное содержание в штейне. Недостатком технологии введения в электропечь конвертерного шлака является неоднократная переработка железа и его соединений.
Состав конвертерного шлака приведен в таблице 2.3.
Таблица 2.3. Элементарный состав конвертерного шлака, %
NiCuCoFeSOSiO2CaOMgOAl2O310,80,3500,3816,2725,0914,230,93
% никеля в конвертерном шлаке окислено, 50% присутствует в виде хизливудита. Кобальт окислен на 100%, медь представлена в виде сульфида. Содержание магнетита 25%.
Таблица 2.4. Вещественный состав конвертерного шлака, %
NiONi3S2Cu2SCoOFe3O4Fe2SiO4CaOSiO2MgOSiO2Al2O3SiO20,640,6810,382558,222,0710,531,48Недостаток магнетита в окатышах 20,06 кг. Зная процентное содержание магнетита в конвертерном шлаке, можно вычислить массу шлака, а затем, зная его процентный состав, вычислить массы всех его компонентов.
m (Fe3O4) = 20,06 кг
m (конв. шл.) = кг
Извлечение цветных металлов из конвертерного шлака в штейн принимается таким же, как из исходной шихты:
Ni - 95%; Cu - 94%; Co - 80%.
Так как шлак заливается в печь в жидкотекучем состоянии (t = 1280C), его компоненты в пыль не уходят. Следовательно, состав пыли не изменится. Содержащиеся в конвертерном шлаке вещества будут переходить в штейн и в шлак. В связи с этим массы компонентов штейна и шлака электропечного передела необходимо переiитать заново, учитывая изменение состава исходного материала.
Переiет масс компонентов штейна
Извлечение цветных металлов из конвертерного шлака в штейн принято таким же, как из окатышей:
Ni - 95%; Cu - 94%; Co - 80%.
Тогда массы цветных металлов, переходящих из конвертерного шлака в штейн:
m (Ni) = 0,8 0,95 = 0,76 кг(Cu) = 0,64 0,94 = 0,6 кг(Co) = 0,24 0,8 = 0,19 кг
Медь п