в Cu2S28 – 21=7 кг.
Количество компонентов
CuFeS2
63.5 : 55.8 : 64 = 21 : a : b
a= Fe= 55.8/64*21=18,3 кг
b= S= 63.5/64*21=20,8 кг
в Cu2S
S= (32*7)/127= 1,76 кг
в NiS
S= 32/58.7*1=0,54 кг.
Fe
Оставшееся Fe 35 – 18,3 = 16,7 кг.
в FeS (16,7)/6=2,8 кг.
S=(32*2,8)/55.8=1.6 кг.
в FeS2=16,7-2,8=13,9 кг.
S=(64*13,9)/55,8=15,9 кг.
Таблица 1 – Рациональный состав Cu – концентрата на 100 кг
| Компонент | Cu | Fe | Ni | S | SiO2 | Прочие | Итого |
| CuFeS2 | 21 | 18,3 | - | 18 | - | - | 57,3 |
| Cu2S | 7 | - | - | 1,76 | - | - | 8,76 |
| NiS | - | - | 1 | 0,54 | - | - | 1,54 |
| FeS | - | 2,8 | - | 1,6 | - | - | 4,4 |
| FeS2 | - | 13,9 | - | 13 | - | - | 26,9 |
| SiO2 | - | - | - | - | 0,5 | - | 0,5 |
| Прочие | - | - | - | - | - | 0,7 | 0,7 |
| Итого | 28 | 35 | 1 | 34,9 | 0,5 | 0,7 | 100 |
Расчет пыли
Механический унос пыли взвешенной плавки составляет 10 % от веса шихты, из них 4 % безвозвратно.
Расчет на 1000 кг.
Количество CuFeS2в механическом уносе
573*0,1*0,04=2,3 кг.
В нем:
Cu – 210*0,1*0,04=0,84 кг.
Fe – 183*0.1*0.04=0.732 кг.
S – 180*0.1*0.04=0.72 кг.
Количество Cu2S в механическом уносе
87,6*0,1*0,04=0,35
В нем:
Cu – 70*0,1*0,04=0,28 кг.
S – 17.6*0.1*0.04=0.07 кг.
Количество NiS в механическом уносе
154*0,1*0,04=0,616 кг.
В нем:
Ni – 10*0.1*0.04=0.04 кг.
S – 5.4*0.1*0.04=0.02 кг.
Количество FeS в механическом уносе
44*0,1*0,04=0,018 кг.
В нем:
Fe – 28*0.1*0.04=0.11 кг.
S – 16*0.1*0.04=0.064 кг.
Количество FeS2в механическом уносе
269*0,01*0,04=0,556 кг.
В нем:
Fe – 139*0.1*0.04=0.556 кг.
S – 130*0.1*0.04=0.52 кг.
Количество SiO2в механическом уносе
5*0,1*0,04=0,02 кг.
Прочие
0,7*0,1*0,04=0,003 кг.
Таблица 2 – Рациональный расчет концентрата с учетом уноса пыли на 1000 кг
| Минерал | Компонент | Всего | |||||||
| Cu | Ni | Fe | S | SiO2 | Прочие | кг. | % | ||
| CuFeS2 | 209,2 | – | 182,3 | 179,3 | – | – | 571 | 57,6 | |
| Cu2S | 69,7 | – | – | 17,5 | – | – | 87,2 | 8,8 | |
| NiS | – | 9,96 | – | 5,38 | – | – | 15,34 | 1,5 | |
| FeS | – | – | 27,89 | 15,94 | – | – | 43,83 | 4,4 | |
| FeS2 | – | – | 138,4 | 129,5 | – | – | 267,9 | 27 | |
| SiO2 | – | – | – | – | 4,98 | – | 4,98 | 0,5 | |
| Прочие | – | – | – | – | – | 9 | 9 | 0,9 | |
| Итого | кг. | 278,9 | 9,96 | 348,59 | 347,6 | 4,98 | 9 | 1000 | 100 |
| % | 28,1 | 1 | 35,2 | 35,2 | 0,5 | 0,07 | 100 | ||
Расчет рационального состава штейна
На основании практики, принимаем извлечение Cu в штейн 95,4 %.
1. Количество Cu, перешедшее в штейн
278,9*0,954=266,1 кг.
Количество штейна про 60 % содержании Cu в нем составит
266,1/0,6=443,5 кг.
2. Количество S связанное с 266,1 кг. Cu
(266,1*32)/127,1=66,99 кг.
3. Количество Ni перешедшее в штейн
9,96*0,85=8,5 кг.
Количество S связанной с Ni
(8,5*64)/176=3,1 кг.
Количество Ni3S2в штейне
3,1+8,5=1,6 кг.
4. Количество Cu2S в штейне
266,1+66,99=333,1 кг.
5. Количество О2 в штейне принимаем по данным практики: в содержании 60 % Cu равным 1,24 % О2
443,5*0,0124=5,5 кг.
С ним связано Fe в виде Fe3O4 в штейне
5,5+14,4=19,9 кг.
Количество FeS в штейне
443,5-333,1-19,9-14,4=76,1 кг.
Количество Fe в FeS
(76,1*55,8)/87,8=48,4 кг.
С ним связано S
76,1/2,74=27,8 кг.
Общее количество S в штейне
66,99+27,8+3,1=97,8 кг.
Таблица 3 – Состав штейна
| Компонент | Cu2S | Ni3S2 | FeS | Fe3O4 | Всего | ||
| кг. | % | ||||||
| Cu | 266.1 | – | – | – | 266,1 | 60,3 | |
| Ni | – | 8.5 | – | – | 8,5 | 1,93 | |
| Fe | – | – | 48.4 | 14.4 | 62,8 | 14,2 | |
| S | 66.99 | 3.1 | 27.8 | – | 97,9 | 22,2 | |
| O2 | – | – | – | 5.5 | 5,5 | 1 | |
| Итого | кг. | 333 | 11.6 | 76.2 | 19.9 | 441 | 100 |
| % | 75.5 | 2.6 | 17.3 | 4.5 | 100 | ||
Расчет количества шлака
1. Количество Cu, теряющееся в шлаке
278,9-266,1=12,8 кг.
Количество S, связанной с 12,8 кг. Cu, в виде Cu2S
(12.8*32)/127=3,22 кг.
2. Количество Ni, теряющееся со шлаком
9,96-8,5=1,46 кг.
Количество S, связанной с Ni3S2
(1.46*64)/176=0,5 кг.
3. Количество S, перешедшее в газы
S=Sк-та – Sш-та – Sшл-ма=347,6 – 97,9 – 3,72=246 кг.
4. Количество FeS, окисляющегося до Fe3O4 и перешедшее в штейн по реакции
3FeS+5O2→Fe3O4+3SO2
(264*19,9)/22,7 кг.
Количество Fe, окисленного до Fe3O4
(22,7*55,8)/87,9=14,4 ru/
Количество О2, необходимое для образования 19,9 кг. Fe3O4
(22,7*160)/264=13,7 кг.
19,9-14,4=5,5 кг. О2 в Fe3O4
5. Количество Fe, находящегося в шлаке в форме FeO
348,59-62,8=285,8 кг.
Количество FeO в шлаке
(285,8*71,8)/55,8=367,7 кг.
Общее количество О2 необходимое для окисления Fe до FeO
367,7-285,8=81,9 кг.
6. Количество О2, необходимое для окисления S
(246*32)/32,07=245,4 кг.
Всего SO2в газовой фазе
245,4+230=475,4 кг.
В шлак полностью перейдет полностью из концентрата SiO2 и прочие
Таблица 4 – Состав и количество шлака при плавке без флюсов
| Компонент | Cu | Ni | Fe | S | O2 | SiO2 | Прочие | Итого | ||||||||
| кг. | 13,8 | 1,46 | 285,8 | 3,72 | 81,9 | 5 | 9 | 399,7 | ||||||||
| Компонент | Cu | Ni | Fe | S | O2 | SiO2 | Прочие | Итого | ||||||||
| % | 3,3 | 0,4 | 73 | 1 | 21 | 1 | 0,9 | 100 | ||||||||
плавка взвешенный состояние штейн
Со шлаками такого состава теряется много Cu, поэтому плавку необходимо вести с флюсами. В качестве флюса используется кварцевая руда, %:
SiO2 – 74,8; Fe(в FeO) – 3,8; прочие – 17,8.
Расчет шлака при плавке с флюсом
В качестве исходных данных для состава рационального шлака взято содержание в нем SiO2,равное 30 %, и содержание Fe3O4 равное 14 %.
0,784Х+5=0,3(391,4+Х+Y)
Y=0.0691*0.14(391.4+X+Y)
Y=0.00967*(391,4+X+Y)
Y=3.79+0.00967X+0.00967Y
где, 0,786 – доля SiO2 в песчанике; 5 – масса SiO2 из концентрата;
0,3 – доля SiO2 в шлаке (30 %); 391,4 – масса первичного шлака; 0,0691 – коэффициент пересчета на О2.
Решив уравнение получил
X=256 кг;
Y=6,6 кг.
Приняв пылевынос 4 %, получаем массу песчанника, добавляемого в шихту
256/0,96=266,7 кг.
В 256 кг. Песчанника содержится
256*0,784=200,8 кг.
256*0,038=9,7 кг.
прочие 256*0,178=45,6 кг.
Масса шлака
391,4+256+6,6=654 кг.
Так как в песчанике содержится 9,7 кг. FeO, находим количество Fe, поступившего с флюсом
(9,7*55,8)/71,8=7,5 кг.
С ним связано 2,2 кг. О2
Так как содержание Fe3O4 в шлаке равно 14 %, то масса его составит
(654*14)/100=91,6 кг.
В 91,6 кг. Fe3O4 содержится
Fe – 66,3 кг.
О2 – 91,6-66,3=25,3 кг.
Всего Fe в виде закиси
219,5+7,5=227 кг.
С 227 кг. Fe будет связано О2
(227*16)/55,8=65,1 кг.
Таблица 5 – Количество и состав шлака с учетом флюса
| Компонент | Cu | Ni | Fe | S | O2 | SiO2 | Прочие | Всего |
| Cu2S | 12,8 | – | – | 3,22 | – | – | – | 16 |
| Ni3S2 | – | 1,46 | – | 0,5 | – | – | – | 1,96 |
| FeO | – | – | 227 | – | 65,1 | – | – | 292,1 |
| Fe3O4 | – | – | 66,3 | – | 25,3 | – | – | 91,6 |
| SiO2 | – | –– | – | – | – | 200 | – | 200 |
| Прочие | – | – | – | – | – | – | 9 | 9 |
| Итого | 12,8 | 1,46 | 293,3 | 3,72 | 90,4 | 200 | 9 | 610,7 |
Расчет пыли
1. Количество Cu, перешедшей в пыль
280-278,9=1,1 кг.
2. Количество Ni, перешедшего в пыль
9,96-8,5=1,46 кг.
3. Количество S перешедшей в пыли
349-347,6=1,3 кг.
4. Количество SiO2 перешедшего в пыль
5-4,98=0,02 кг.
из песчаника
200-192=8,02
Всего SiO2 в пыли 8+0,02=8,02 кг.
5. Количество прочих в пыли
из концентрата – 16,3-16,2=0,1 кг.
из песченика – (266,8-256,1)*0,178=1,9 кг.
Всего прочих в пыли
0,1+1,9=2 кг.
6. Количество Fe в пыли
Из концентрата – 349-348,5=0,5 кг.
Из песчаника – (266,8-256,1)*-0,038=0,4 кг. FeO или 0,31 кг. Fe
Всего Fe в пыли
0,315+0,5=0,815 кг.
7. Количество О2 в пыли
0,4-0,3=0,09 кг.
0,09+2,2=2,29 кг.
Таблица 6 – Количество и состав пыли
| Компонент | Cu | Ni | Fe | S | O2 | SiO2 | Прочие | Итого |
| кг. | 1,1 | 1,46 | 0,815 | 1,3 | 2,29 | 8,02 | 1,9 | 16,9 |
| % | 6,5 | 8,6 | 4,8 | 7,7 | 13,5 | 47,4 | 11,2 | 100 |
Расчет количества отходящих газов
Примем, что весь О2, необходимое для окисления реакции поступает с подогретым дутьем.
1) Количество О2, необхождимое для окисления Fe до FeO, составляет 90,4 кг.
2) Для окисления Fe до Fe3O4 необходимо О2
5,5+25,3=30,8 кг.
3) Для окисления S требуется 245,4 кг. О2
Общий расход на плавку О2, составит 366,6 кг.
Вместе с О2 в печь поступит N2 при содержании О2 в дутье 24,6 %:
366,6/0,246*0,754=1123,6 кг.
При содержании в концентрате влаги 0,1 % в печь поступит её
(1000+266,8)/0,999-(1000+266,8)=1,268 кг.
Таблица 7 – Количество и состав отходящих газов
| Газы | кг. | м3 | %(объемные) |
| SO2 | 475,4 | 165,9 | 15,9 |
| N2 | 1123,6 | 876,5 | 84 |
| H2O | 1,268 | 1,577 | 0,15 |
| Итого | 1600 | 1043,97 | 100 |
Таблица 8 – Материальный баланс плавки сульфидного медного концентрата на подогретом воздушном дутье, кг