Процесс электроплавки сульфидных медно-никелевых материалов на штейн
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Вµреходит в штейн в виде сульфида.
m Cu2S (Cu) = 0,6 кг
m Cu2S (S) = кг(Cu2S) = m Cu2S (Cu) + m Cu2S (S) = 0,6 + 0,3 = 0,75 кг
Кобальт переходит в штейн в виде чистого металла, образующегося по реакции (1):
CoO + Fe Co + FeO(Co) = 0,19 кг
m (CoO) = кг(O) = m (CoO) - m (Co) = 0,24 - 0,19 = 0,05 кг(Fe) = 0,18 кг(FeO) = 0,23 кг
Никель переходит в штейн в виде сульфида и чистого металла.
m (Ni3S2) = 0,55 кгNi3S2 (Ni) = 0,4 кг
Металлический никель образуется по реакции (2):
NiO + Fe Ni + FeO
Масса никеля, образующегося по этой реакции:
m (Ni) = 0,76 - m Ni3S2 (Ni) = 0,76 - 0,4 = 0,36 кг
(0,76 кг - общая масса никеля, переходящего из конвертерного шлака в штейн).
m NiO (O) = кг(NiO) = 0,46 кг(Fe) = кг(FeO) = 0,44 кг
Металлическое железо на реакции (1) и (2) идет из штейна, полученного при переплавке окатышей (п. 2.4.2.). Образующийся оксид железа FeO восстанавливается оксидом углерода СО до металлического железа Fe (реакция [6]), которое переходит в штейн.
FeO + COFe + CO2(FeO) = 0,23 +0,44 = 0,67 кг(Fe) = 0,18 + 0,34 = 0,52 кг
m (CO) = кг(CO2) = m (CO) + m FeO (O) = 0,26 + 0,15 = 0,41 кг
Таким образом, массы компонентов, полученных в п. 2.1.4.2, не уменьшаются. Кроме того, при учете конвертерного шлака увеличиваются массы соединений цветных металлов. Массы остальных компонентов останутся такими же, какие были расiитаны в п. 2.1.4.2. Это приведет к повышению содержания цветных металлов в штейне и уменьшению содержания металлического железа в штейне (т.е. снижению степени металлизации штейна).
Масса соединений цветных металлов в штейне:
m (Ni3S2) = 7,62 + 0,55 = 8,17 кг(NiMe) = 0,21 + 0,36 = 0,57 кг(Cu2S) = 3,24 + 0,75 = 3,99 кг(Co) = 0,17 + 0,19 = 0,36 кг (штейна) = 38,91 + 0,55 + 0,36 + 0,75 + 0,19 = 40,76 кг
Массы элементов штейна, изменившиеся по сравнению с п. 2.1.4.2.:
m (Ni) = 5,8 + 0,76 = 6,56 кг(Cu) = 2,59 + 0,6 =3,19 кг(Co) = 0,17 + 0,19 = 0,36 кг (S) = 10,08 + 0,15 + 0,15 = 10,38 кг
Массы остальных компонентов штейна не изменятся по сравнению с п. 2.1.4.2.
С учетом доизвлеченных из конвертерного шлака цветных металлов сумма их процентных содержаний повысилась до 24,8%.
Переiет масс компонентов шлака
Все химические соединения, не идущие на реакции (1), (2), (7) и не переходящие в штейн, уходят в шлак. Массы соединений цветных металлов, которые уходят в шлак из конвертерного шлака:
m (NiO) = 0,51 - 0,46 = 0,05 кгNiO (Ni) = 0,04 кгNiO (O) = 0,01 кг(Cu2S) = 0,8 - 0,75 = 0,05 кгCu2S (Cu) = 0,04 кгCu2S (S) = 0,01 кг(CoO) = 0,3 - 0,24 = 0,06 кгCoO (Co) = 0,24 - 0,19 = 0,05 кг CoO (O) = 0,01 кг
Следует также напомнить, что магнетит из конвертерного шлака полностью прореагировал с сульфидом железа и кремнеземом из окатышей, образуя фаялит (реакция [7], раiет масс реагентов этой реакции приведен в п. 2.4.3.) и прореагировал с сульфидом железа, образуя оксид железа FeO (реакция [5], п. 2.4.2.).
Раiет масс компонентов газовой фазы и подсасываемого в печь воздуха
В подсводном пространстве руднотермической электропечи устанавливается газовая фаза за iет введения в шихту кокса. Масса кокса должна составлять до 3 - 4% от массы шихты. Масса кокса принимается равной 3,6 кг. Причем 30% кокса окисляется до СО2 по реакции (9):
C + O2 CO2
m (C) = 3,6 0,3 = 1,08 кг
m (O2) = кг(CO2) = m (C) + m (O2) = 1,08 + 2,88 = 3,96 кг
70% кокса окисляется до монооксида углерода по реакции (8):
2C + O2 2CO(C) = 3,6 0,7 = 2,52 кг(O2) = кг (CO) = 5,88 кг
Оксид углерода СО создает восстановительную атмосферу в подсводном пространстве электропечи и восстанавливает железо по реакции (6):
FeO + COFe + CO2
(Раiет масс участвующих в этой реакции веществ приведен в п. 4.4.2. и п. 4.4.5.)
m (CO) = 3,89 + 0,26 = 4,15 кг
m (CO2) = 6,11 + 0,41 = 6,52 кг
Сернистый ангидрид образуется по реакциям (4), (5), (7), причем по реакции (4) окисляется элементарная сера, образованная по реакции (3):
S2 + 2O22SO2(S2) = 0,09 кг
m (O2) = кг (SO2) = 0,18 кг
Общая масса сернистого ангидрида, образующегося при переплавке 100 кг окатышей, равна:
m (SO2) = 0,18 + 0,79 + 1,85 = 2,82 кг(S) = 0,09 + 0,4 + 0,93 = 1,42 кг(O) = 1,4 кг
Объемная концентрация сернистого ангидрида в отходящих через газоотводы газах равна 0,7%.
Объемы сернистого ангидрида, углекислого и угарного газа при 273 К (0?C) равны:
V0(SO2) = м30(CO2) = м30(CO) = м3
Кокс, вводимый в шихту, окисляется кислородом подсасываемого воздуха (реакции [8], [9]). Кроме того, кислородом подсасываемого воздуха окисляется сера (реакция [4]). Масса необходимого для окисления кокса и серы кислорода равна:
m (O2) = 2,88 + 3,36 + 0,09 = 6,24 кг
Кислород по массе составляет 23,3% воздуха. Масса воздуха, содержащего 3,96 кг кислорода:
m (возд.) = кг
Остальную массу воздуха составляет азот, который не вступает в химические реакции.
m (N2) = m (возд.) - m (O2) = 26,78 - 3,96 = 22,82 кг
V0(N2) = м3
Зная объем сернистого ангидрида и его процентное содержание в газовой фазе и его процентное содержание, можно расiитать массу всей газовой фазы.
V0(газ. фазы) = м3
Объем сернистого ангидрида 0,99 м3, углекислого газа - 5,33 м3, угарного газа - 1,38 м3, азота - 18,24 м3. Остальной объем отходящих газов составляет воздух. Его плотность при 273 К:
?0(возд.) = 1,29 кг/м3.
V0(возд.) = 141,43 - 0,99 - 5,33 - 1,38 - 18,24 = 115,49 м3
m (возд.) = V0(возд.) ?0(возд.) = 148,98 кг
m (N2) = 148,98 0,767 = 114,27 кг
m (O2) = 148,98 - 114,27 = 34,71 кг
Таким образом, расiитаны массы подсасываемых в печь азота и кислорода.
m (N2) = 13,04 + 114,27 = 127,31 кг
m (O2) = 6,24 + 34,71 = 40,95 кг
Соответственно, масса подсасываемого в печь воздуха:
m (возд.) = 168,26 кг
В газоотводы кислород уходит из шихты в сернистом ангидриде (1,31 кг кислорода), в углекислом газе (2,37 кг); из подсасываемого воздуха - в сернистом ангидриде, углекислом и угарном газах (6,33 кг) и в виде непрогреагировавшего кислорода подсасываемого воздуха (34,71 к