Конвертирование штейнов

5. Конвертирование штейнов

Состав штейнов,%: Cu 43,4,S 24,58,Fe 30,05,1,97 О2.

Примем состав кварцевого флюса,%: Fe2O3,85 (SiO2 + Al2O3 + прочие)

Состав конвертерного шлака,%: 2,3 Cu, 1,4 S, 25 SiO2,35 Fe, 11 O2,6 Al2O3,19,3 прочие.

Содержание меди в черновой меди 99%.

На 100 кг штейна ориентировочно получается конвертерного шлака

30,05 / 0,35 = 85,86 кг

В нем будет содержание меди

85,86.0,023 = 1,97 кг

Учитывая еще 2% потерь в угар, в черновую медь перейдет

43,40 – 1,97 – 43,40.0,02 = 40,56 кг

И должно получится черновой меди

40,56 / 0,99 = 40,97 кг

1% примесей в черновой меди распределяется на 0,5% Fe, 0,2% S и 0,3% О2.

Количество потребного воздуха берем по таблице Х.К. Аветисяна [5]. На 100 кг штейна потребуется воздуха по массе, без учета содержащемся в нем влаги, но с учетом использования 90% кислорода

101,6.1,293 / 0,9 = 145,97 кг

В нем 33,57 кг О2 (23%) и 112,4 кг N2 (77%)

Рассчитаем количество кварца

(21,47 + 5,15 + 16,58) / 0,85 = 50,82 кг

Все полученные данные сводим в таблицу 7 материального баланса конвертирования.

Таблица 7 - Материальный баланс конвертирования

компоненты	загружено			Итого	Получено
	штейна	кварца	воздуха		Черновой меди	шлака	Угара и газов
Cu Fe S O2 N2 SiO2 Al2О3 Прочие	43,4 30,05 24,58 1,97	2,33 2,29 21,47 5,15 16,58	33,57 112,4	43,4 35,38 24,58 37,83 112,4 21,47 5,15 16,58	40,56 0,21 0,08 0,12	1,97 30,05 1,2 9,44 21,47 5,15 16,58	0,87 5,12 23,3 28,27 112,4
Итого	100	50,82	145,97	296,79	40,97	85,86	169,96

6. Рафинирование меди

6.1 Материальный баланс огневого рафинирования меди

Содержание меди в черновой меди 99%.

В анодную печь загружается 13% анодного скрапа (от массы черновой меди), 1% брака и анодного скрапа цеха и 1% старых изложниц.

Из анодной печи получается,% от массы черновой меди

Шлака огневого рафинирования 1,5

Угара 0,31

Содержится меди,%

В анодах 99,4

В шлаке 40,0

Определим общее количество загруженной в печь меди

113,9 – (0,99 + 0,99 + 0,6 + 0,31) = 111,01 т

Это количество меди входит в состав анодов, содержащих 99,4% меди. Масса анодов составит

111,01 / 0,994 = 111,68 т

Таблица 8 – Материальный баланс огневого рафинирования

Статьи баланса	Всего, т	В том числе Cu
		%	т
Загружено Черновой меди Анодного скрапа Брака и скрапа Изложниц старых Кварца и ткосов	100 13 1 1 0,49	99,0 99,4 99,4 99,4	99,0 12,92 0,99 0,99
Итого	115,49		113,90
Получено Анодов годных Брака и скрапа Изложниц Шлака Угара	111,68 1 1 1,5 0,31	99,4 99,4 99,4 40	111,01 0,99 0,99 0,60 0,31
Итого	115,49		113,90

6.2 Электролиз меди

На электролиз поступает черновая медь следующего состава,%: 99,4 Cu, 0,32 Ni, 0,018 Fe, 0,052 As, 0,041 Sb, 0,005 Bi, 0,068 Se, 0,028 Te, 0,057 Pb, 0,037 O2,0,174 Ag + Au.

Для выполнения расчета задаемся по практическим данным работы заводов следующими примерными величинами

Выход анодного скрапа 15%

Переходит в раствор,% от массы растворенного анода: 100 Ni, 100 Fe, 80 As, 15 Sb, 20 Bi, 1,2 Cu.

В шлам переходит 100% Se, Te, Pb, O2,Ag + Au. Пренебрегаем в расчете содержанием примесей на катоде и считаем его на 100% из меди. Составляем таблицу 9 материального баланса электролиза меди на 100 т анодов.

По практическим данным суммарное количество Se, Te, Pb, O2,Ag + Au принимаем 61% (в шламе). Общая масса шлама

(0,0578 + 0,0238 + 0,0485 + 0,0315 + 0,1479) / 0,61 = 0,5074 т

Компоненты шлама (As, Sb, Bi) берутся по разности после расчета их количеств, перешедших в раствор согласно принятым коэффициентам.

Таблица 9 - Материальный баланс электролиза

Компоненты	Поступило с анодами, т	Перешло, т
		В скрап	В шлам	В раствор	На катод
Cu Ni Fe As Sb Bi Se Te Pb O2 Ag+Au	99,400 0,120 0,018 0,052 0,041 0,005 0,068 0,028 0,057 0,037 0,174	14,9100 0,0180 0,0027 0,0078 0,0062 0,0008 0,0102 0,0042 0,0085 0,0055 0,0261	0,1561 0,0088 0,0296 0,0034 0,0578 0,0238 0,0485 0,0315 0,1479	1,0139 0,102 0,0153 0,0354 0,0052 0,0008	83,3200
Итого	100	15,0000	0,5074	1,1726	83,3200

7. Расчет сквозного извлечения меди

При отражательной плавке извлечение меди составит

27,56.100 / 28,06 = 98,22%

При конвертировании извлечение меди

40,56.100 / 43,40 = 93,46%

При огневом рафинировании черновой меди

111,01.100 / 113,90 = 97,46%

При электролитическом рафинировании

83,32.100 / 99,4 = 83,82%

Сквозное извлечение меди составит

0,9822.0,9346.0,9746.0,8382.100 = 74,99%

Заключение

В курсовой работе обоснована необходимость переработки медного концентрата в отражательной печи с предварительным обжигом. В работе выполнен расчет материального баланса обжига, материального и теплового балансов процесса отражательной плавки, расчет процесса конвертирования штейна, огневого и электролитического рафинирования черновой меди.

Из теплового баланса можно сделать вывод, что к. п. д. печи (тепло штейна и шлака) составляет 42,59%. Основным источником потерь тепла являются отходящие газы. Использование тепла отходящих газов на производство пара и подогрев воздуха позволит повысить коэффициент использования тепла до 60-65%. Сквозное извлечение меди при переработке сырья предложенным способом составляет 74,99%.

Список литературы

1.         Худяков И.Ф., Тихонов А.И., Деев В.И., Набойченко С.С. Металлургия меди, никеля и кобальта. Т1. – М.: Металлургия, 1977

2.         Ванюков А.В., Уткин Н.И. Комплексная переработка и никелевого сырья. – М.: Металлургия, 1982

3.         Технологические расчеты в металлургии тяжелых цветных металлов / под ред. Н.В. Гудимы. – М.: Металлургия, 1977

4.         Лоскутов Ф.М., Цейдлер А.А. Расчеты по металлургии тяжелых цветных металлов. – М.: Металлургиздат, 1963