Взвешенная плавка рудных медных концентратов на штейн
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
. Известно, что технический кислород содержит 95% и 5% . Т.е. необходимо технического кислорода, из которых или .
Количество подаваемого воздуха сводим в таблицу 11.
Таблица 11 Состав дутья
КомпонентыкгВес., % Объёмн., ,29523,2494,321,7551,45,68Итого34,95100,0024,64100,00
Рассчитаем состав выходящих газов.
Воспользовавшись расчётами количества окисленных элементов, можно определить количество : или из которых будет и .
Определим количество образующегося кислорода:
или .
Количество выходящих газов приведено в таблице 12.
Таблица 12 Состав выходящих газов
КомпонентыкгВес., % Объёмн., ,0881,4713,6868,137,14114,89524,91,753,641,46,97Итого47,971100,0029,12100,00
Теперь имеются все необходимые данные для составления таблицы материального баланса - см. таблицу 13
Таблица 14 Материальный баланс плавки во взвешенном состоянии
4. Расчёт теплового баланса
Для начала расчёта теплового баланса воспользуемся справочными данными стандартных теплот образования [5].
Таблица 14 Теплоты образования соединений
Соединение H298, кДж/мольCuFeS2 NiFeS2 Fe7S8 Fe3О4 FeO Cu2O NiO SiO2 2FeO SiO2 SO2 O2190 ---- 755 1120 270 171,8 244,7 860,6 1440 297 0
Определим тепловой эффект и количество тепла для реакции окисления:
Определим тепловой эффект и количество тепла для реакции окисления(т.к. данных стандартных теплот образования для в справочнике нет, возьмём их равными как и для , т.е. ):
Определим тепловой эффект и количество тепла для реакции окисления до:
Определим тепловой эффект и количество тепла для реакции окисления до :
Определим тепловой эффект и количество тепла для реакции шлакования :
Всего, в результате протекания экзотермических реакций, выделится тепла:
Определим приход физического тепла с шихтой. В состав шихты входит медный концентрат и флюс. Средняя удельная теплоёмкость шихты равна Шихта поступает в печь с температурой Количество тепла, вносимое шихтой равно:
Определим физическое тепло дутья. . Обозначим объемное содержание кислорода в техническом кислороде {O2}т.к.,%. Масса кислорода и азота в дутье соответственно и . Объем дутья Vт.к. .
Объёмы кислорода и азота в дутье в этом случае равны:
;
Так же объёмы кислорода и азота можно вычислить как:
;
Приравняв эти выражения, получим:
Решив это уравнение, получаем:
Найдем теперь теплоту, вносимую техническим кислородом по формуле: , где - средняя объёмная теплоемкость при температуре технического кислорода. Примем при , . Отсюда получаем:
.
Теперь определим статьи потерь тепла.
Продуктами плавки ПВП являются штейн, шлак и технические газы (пыль + газ). Теплоту уносимую со штейном, шлаком и пылью вычислим через энтальпии, которые принимаем: при , ; при , ; при , . В результате получаем:
;
;
.
Тепло, уносимое отходящими газами, определим по отдельным газовым составляющим: , где - средние объёмные теплоёмкости газовых составляющих; - объёмы газов; - температура выходящих газов. Принимаем при , , , . Получаем:
Потери тепла во внешнюю среду определим по разнице статей прихода и расхода тепла:
Результаты расчётов теплового баланса сводим в таблицу 15.
Таблица 18 Тепловой баланс
Приход теплаРасход теплаСтатьикДж%СтатьикДж%Экэотерм. реакции Физ. тепло шихты Физ. тепло дутья283960 1890 1480 98,8 0,7 0,5Тепло со штейном Тепло со шлаком Тепло с пылями Тепло отходящих газов Потери во внешнюю среду50406 70236 7065 98623 5967917,5 24,4 2,5 18,7 36,9Итого287330100,00Итого287330100,00
5. Условия теплогенерации и теплообмена
Условия теплогенерации и теплообмена в печи взвешенной плавки (ПВП), разработанной финской фирмой "Оутокумпу" и представленной в России двумя пирометаллургическими линиями на Надеждинском заводе НГМК, принципиально отличаются от рассмотренных выше аппаратов струйно-окислительного типа. ПВП относится к категории автогенных аппаратов. Главную часть тепловой энергии доставляют реакции факельного окисления частиц сульфидных минералов. Однако, к этому добавляются энергозатраты на глубокую сушку измельченной шихты (до влажности не более 0,4-0,5%), нагрев воздуха до 300-500С (а из практики зарубежных предприятий - до 1100С) и обогащения дутья кислородом (до 30-50%).
Основной особенностью тепловой работы ПВП является конструктивно предопределенная кардинальная пространственная разобщенность зоны теплогенерации и зоны теплообменных процессов в массе расплава.
Реакционная шахта ПВП представляет собою своеобразную топку, в которой в нагретом и обогащенном кислородом дутье в распыленном виде сжигается сухая, тонко измельченная сульфидная шихта. Продуктами этого процесса являются концентрированные по SO2 газы и оксисульфидный расплав, падающий в виде огненно-жидкого диспергированного потока в головную часть отстойной зоны печи.
Тепловое состояние ванны, заполненной расплавом, должно отвечать термодинамическим и кинетическим условиям протекания реакций обменного взаимодействия типа MeO + FeS = MeS + FeO, реакций шлакообразования 10FeO + 5SiO2 = 5(2FeOSiO2) и восстановления магнетита 3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5(2FeOSiO2) + SO2.
Доставка тепла к ванне ПВП необходима также для перегрева шлака и штейна до температур, обеспечивающих усл