Конрольная работа
по дисциплине: «Металлургия тяжелых металлов»
на тему: «Предварительный обжиг
цинковых концентратов для дистилляционного процесса»
Выполнил: студент гр
Челябинск
2009 год
На цинковом дистилляционном заводе подвергают предварительному обжигу концентрат такого состава (в мас.%):
Таблица 1. Химический состав концентрата
Zn Pb Cu Fe S Cd SiO2 CaO MgO Прочие 52,5 2,5 1,7 5,8 31,9 0,5 2,1 0,6 0,9 1,5
Требуется рассчитать:
1. Рациональный состав сырого (необожжённого) концентрата;
2. Количество обожжённого цинкового концентрата, а также его химический и рациональный состав;
3. Количество воздуха, необходимого для предварительного обжига концентрата до порошка;
4. Количество и состав обжиговых газов;
5. Материальный баланс обжига;
6. Тепловой баланс обжига.
Подсчитаем рациональный состав сырого концентрата, полагая, что металлы в нём находятся в виде следующих соединений: Zn в виде ZnS; Pb-PbS; Cu-CuFeS2; Cd-CdS; Fe-FeS2 и Fe7S8 ;CaO-CaCO3и Mg-MgCO3. Расчёт ведём на 100 кг концентрата.
Количество жидкого минерала по элементам, входящим в этот минерал, рассчитывают по соотношениям атомных масс. Приведём примеры расчетов.
Количество ZnS (сфалерит) на 100 кг концентрата:
65,4 кг Zn требуют 32 кг S (по молекулярным массам)
52,5 кг Zn - x кг S;
xs=(52,5•32)/65,4=25,69 кг, mZnS=78,19 кг.
Количество PbS (галенит) на 100 кг концентрата:
207,2 кг Pb требуют 32 кг S
2,5 кг Pb - x кг S;
xS=(2,5•32)/207,2=0,39 кг, mPbS=2,89 кг.
Количество CuFeS2 (халькопирит) на 100 кг концентрата:
183,4 кг CuFeS2 содержат 63,6 кг Cu
x кг CuFeS2 - 1,7 кг Cu;
xCuFeS2=(183,4•1,7)/63,6=4,9 кг.
В халькопирите содержится серы:
183,4 кг CuFeS2 содержат 64 кг S
4,9 кг CuFeS2 - x кг S;
xS=(4,9•64)/183,4=1,71 кг.
В CdS содержится серы:
116,36 кг CdS содержат 32 кг S
0,5 кг Cd содержат x кг S;
xS=(32•0,5)/116,36=0,14 кг.
Количество железа в халькопирите:
183,4 кг CuFeS2 содержат 55,8 кг Fe
4,9 кг CuFeS2 - x кг Fe;
xFe=(4,9•55,8)/183,4=1,49 кг.
Согласно расчёту требуется серы для образования, кг:
ZnS-25,69;
PbS-0,39;
CuFeS2-1,71;
CdS-0,14
Итого: 27,93.
Остальная часть серы в количестве 31,9-27,93=3,97 кг будут связана с железом в виде FeS2 (пирит) и Fe7S8 (пирротин). Для этих соединений осталось железа 5,8-1,49=4,31 кг.
Примем, что с пиритом связано «а» кг железа, тогда с пирротином (4,31-а) кг железа. Если количество серы в пирите «b» кг, то в пирротине (3,97-b) кг серы. Составляем два следующих уравнения:
для пирита:
55,8 кг Fe требуют 64 кг S
а кг Fe - b кг S;
x =b=(64•a)/55,8=1,147a
для пирротина:
(55,8•7) кг Fe требуют (32•8) кг S
(4,31-а) кг Fe - (3,97-b) кг S.
Отсюда, (3,97-1,147а)=(4,31-а)•0,655;
а=2,33 кг;
b=2,67 кг.
Количество FeS2=2,33+2,67=5 кг;
Количество Fe7S8=(4,31-2,33)+(3,97-2,67)=3,28 кг.
Количество CaCO3:
56,1 кг CaO требуют 44,0 кг CO
0,6 кг CaO - x кг CO;
xСО2 =(0,6•44)/56,1=0,47 кг,
mСaCO3=0,6+0,47=1,07 кг.
Количество MgCO3:
40,3 кг MgO требуют 44,0 кг CO2
0,9 кг MgO - x кг CO;
xCO2 =(0,9•44)/40,3=0,98 кг,
mMgCO3 =0,9+0,98=1,88 кг.
Данные по рациональному составу сырого концентрата приведены в табл.2.
Таблица 2.
Рациональный состав сырого цинкового концентрата, %
Соединение Zn Pb Cu Cd Fe S CaO MgO CO2 SiO2 Прочие Всего ZnS 52,5 25,69 78,19 PbS 2,5 0,39 2,89
CuFeS2
1,7 1,49 1,71 4,90 CdS 0,5 0,14 0,64
FeS2
2,33 2,67 5,00
Fe7S8
1,98 1,30 3,28
CaCO3
0,6 0,47 1,07
MgCO3
0,9 0,98 1,88
SiO2
2,1 2,10
Прочие (по
разности)
0,05 0,05 Итого: 52,5 2,5 1,7 0,5 5,8 31,90 0,6 0,9 1,45 2,1 0,05 100
Подсчитаем рациональный состав огарка. ............
