Вельцевание цинковых кеков

 

Требуется выполнить расчеты по вельцеванию цинковых кеков, состав которых приведен в таблице 83. Количество кеков определено материальным балансом (таблица 84).

Целью вельцевания является извлечения цинка, свинца и кадмия в обогащенный продукт – вельц-окись. Благородные металлы и медь остаются в клинкере. Недостатком процесса является необходимость перерабатывать клинкер, сравнительно бедный по содержанию ценных компонентов.

РАСЧЕТ ВЫХОДА И СОСТАВА ВЕЛЬЦ-ОКИСН

 

Расчет ведем на 100 кг цинковых кеков. Степень возгонки цинка, свинца и кадмия зависит от качества приготовления шихты, соблюдения технологического режима процесса вельцевания, а также от состава цинковых кеков. Обычно при вельцевании кеков степень возгонки составляет, %: цинка 92–93,7, свинца 90–91, кадмия 94–96.

Для расчета принимаем извлечение, %: цинка 93,5, свинца. 90,5, кадмия 94.

Определяем количество ZnO. Перейдем в вельц-окись цинка 19,16•0,935=17,91 кг. Отсюда количество ZnO равно 81,4•17,91/65,4=22,29 кг.

Количество РbО. Перейдет в вельц-окись свинца 5,04•0 905=4,56 кг. Отсюда количество РbО равно 223,2•4,56/207,2=4,91 кг.

Количество CdO. Перейдет в вельц-окись кадмия 0,33•0,94=0,31 кг. Отсюда количество CdO равно 128,4•0,31/112,4=0,35 кг.

В процессе вельцевания кеков потоком газов механически уносится значительное количество компонентов шихты. Поэтому суммарное содержание ZnO, РbО и CdO в вельц-окислах составляет в зависимости от состава исходного сырья и условий проведения процесса 65–90%. В нашем случае сумма ZnO + РbО + CdO = 27,55 кг. Принимаем, что эта сумма составляет в вельц-окислах 75%, количеством прочих летучих компонентов в расчете пренебрегаем. С учетом этого определяем выход вельц-окислов равным 27,55/0,75=36,73 кг.

В вельц-окиси содержится, %: Zn 17,91/36,73•100=48,76; Pb 4,56/36,73•100=12,42; Cd 0,31/36,73•100=0,84.

Поступит в вельц-окись компонентов шихты за счет механического уноса 36,73–27,55=9,18 кг.

 

РАСЧЕТ РАСХОДА КОКСОВОЙ МЕЛОЧИ

 

В вельцевании ZnO восстанавливается до металла:

ZnO + СО = Zn + СО₂; СО₂ + С = 2СО.

Одновременно происходит восстановление и других окислов. Феррит цинка тоже восстанавливается до металла:

ZnO•Fe₂O₃ + 4СО = Zn + 2Fe + 4CO₂.

Происходит восстановление ферритов меди, кадмия. Сульфаты кальция, магния восстанавливаются до сульфидов:

MgSO₄ + 4СО = MgS + 4СО₂; CaSO₄ + 4СО = CaS + 4СО₂.

Идет восстановление до сульфидов и сульфатов других металлов; присутствующих в шихте вельцевания. Поэтому в целях уменьшения потерь цинка и повышения растворимости цинка в вельц-окиси важно цинковые кеки перед вельцеванием как можно лучше отмыть от воднорастворимых сульфатов. Наличие в шихте свободной СаО способствует повышению извлечения цинка, так как меньше образуется сульфидов цинка.

Определяем расход углерода по количеству кислорода, которое необходимо перевести в СО. Из таблицы 83 рационального состава цинкового кека это количество на 100 кг кека составляет 23,83 кг; расход углерода равен 12•23,83/16=17,87 кг.

Для того чтобы протекал процесс восстановления, необходимо, чтобы СО₂ по мере ее образования тут же восстанавливалась до СО. Для этого в шихту вельцевания задают избыток коксовой мелочи; практически в шихту вельцевания задают коксовой мелочи в 1,8–2,4 раза больше теоретически требуемого количества. Принимаем для расчета коэффициент избытка восстановителя равным 2,1. Количество, загружаемого углерода, равно 17,87•2,1=37,53 кг. Зольность коксовой мелочи составляет 12 %.. Расход коксовой мелочи равен 37,53/0,88=42,65 кг, или 426,5 кг на 1 т перерабатываемых цинковых кеков, что согласуется с заводскими данными по расходу коксовой мелочи.

Уточнение состава вельц-окиси

Составы золы коксовой мелочи: 51,5% SiO₂; 3% СаО; 8% FeO; 32% А1₂О₃; 1,2% MgO; 4,3% прочие. Всего будет получено золы 42,65–37,53=5,12 кг. С золой поступит в шихту вельцевания, кг: SiO₂ 5,12•0,515=2,64; СаО 5,12•0,03=0,15; FeO 5,12•0,08=0,41; А1₂О₃ 5,12•0,32=1,64; MgO 5,12•0,012=0,06; прочие 5,12•0,043=0,22.

Механические потери ценных металлов при вельцевании, по данным практики, принимаем для расчета равными: Zn 2,5%, или 19,16•0,025=0,048 кг; Рb 4,7%, или 5,04•0,047=0,24 кг; Cd 3,0%, или 0,33•0,03=0,01 кг.

После отгонки цинка и свинца в шихте должно остаться, кг:

Fe 22,29+0,41•55,8/(55,8+16)=22,61;

Сu 0,63; SiO₂ 10,05+2,64=12,69;

Al₂O₃ 3,68+1,64=5,32;

CaS 3,35•(40,l+32)/(40,1+16)+0,15•(40,1+32)/(40,1+16)=4,49;

MgS 1,66•(40,3+32)/(40,3+16)+0,06•(40,3+32)/(40,3+16)=2,21;

итого 47,96 кг.

Прочих, принимаем 4,0%.

Всего, следовательно, с учетом прочих 47,96/(1–0,04)=49,96 кг.

Количество прочих составляет 49,96–47,96=2,00 кг.

Будет унесено потоком газов и уловлено с окислами цинка, свинца и кадмия 9,18 кг компонентов шихты, в том числе, кг:

Fe 22,61•9,18/49,96=4,17;

Сu 0,63•9,18/49,96=0,11;

SiO₂ 12,69•9,18/49,96=2,32;

А1₂О₃ 5,32•9,18/49,96=0,97;

CaS 4,49•9,18/49,96=0,83;

MgS 2,21•9,18/49,96=0,41;

прочих 2,00•9,18/49,96=0,37.

Рассчитанный состав вельц-окислов приведен ниже:

	кг	%
ZnO (Zn)	22,29 (17,91)	60,69 (48,76)
PbO (Pb)	4,91 (4,56)	13,37 (12,42)
CdO (Cd)	0,35 (0,31)	0,95 (0,84)
Fe	4,17	11,35
Сu	0,11	0,30
SiO2	2,32	6,32
Al2O3	0,97	2,64
CaS	0,83	2,26
MgS	0,41	1,11
Прочие	0,37	1,01
Итого	36,73	100,0

 

РАСЧЕТ ВЫХОДА И СОСТАВА КЛИНКЕРА

В клинкер перейдут все компоненты, за исключением возгонов и механических потерь. С учетом указанных выше потерь цинка, свинца и кадмия в клинкер перейдет, кг: Zn 19,16–(17,91+0,48)=0,77; Pb 5,04–(4,56+0,24)=0,24; Fe 22,29–4,17=18,12; Сu 0,63–0,11=0,52; Cd 0,33–(0,31+0,01)=0,01; SiO₂ 12,56–2,32=10,24; A1₂O₃ 5,24–0,97=4,27; CaS 4,49–0,83=3,66; MgS 2,21–0,41=1,80; прочие 1,99–0,37=1,62. Всего 41,25 кг. Кроме того, в клинкер пойдет углерод коксика, оставшийся от восстановления окислов металлов. Всего на восстановление окислов требуется 17 кг углерода. Сверх требуемого для восстановления металлических окислов остается углерода 35,7–17=18,7 кг. Часть оставшегося углерода сгорает в печи за счет кислорода газовой фазы. Принимаем по заводским данным содержание углерода в клинкере 15%. Выход клинкера составит 41,25/(1–0,15)=48,53 кг.

Количество углерода в клинкере равно 48,53–41,25=7,28 кг. Состав клинкера представлен ниже:

	кг	%
Zn	0,77	1,59*
Pb	0,24	0,49
Cd	0,01	0,02
Fe	18,12	37,34
Си	0,52	1,07
SiO2	10,24	21,10
А12О3	4,27	8,80
CaS	3,66	7,54
MgS	1,80	3,71
С	7,28	15,00
Прочие	1,62	3,34
Итого	48,53	100,00

* Передовые бригады снижают содержание цинка в клинкере до 0,5 %, свинца до 0,1–0,2 %.

 

РАСЧЕТ БАЛАНСА Zn, Pb и Cd

Годовое количество перерабатываемых цинковых кеков с учетом потерь составляет 175,02•365=63882 т. С ними поступит, т:

Zn 63882•0,1916=12239,8; Pb 63882•0,0504=3219,7; Cd 63882•0,0033=210,811.

Количество вельц-окислов равно 63882•36,73/100=23463,9 т, в них, т: Zn 12239,8•0,935=11444,2; Pb 3219,7•0,905=2913,8; Cd 210,811•0,94=198,162.

Количество клинкера равно: 63882•48,53/100=31000 т. В нем содержится, т: Zn 31000•1,59/100=492,9; Pb 31000•0,49/100=151,9; Cd 31000•0,02/100=6,2.

Потери металлов составляют, т: Zn 12239,8–(11444,2+492,9)=302,7; Pb 3219,7–(2913,8+151,9)=154,0; Cd 210,811–(198,162+6,2)=6,449.

Полученные результаты сведены в таблице 85.

 

ТАБЛИЦА 85. Баланс Zn, Pb и Cd при вельцевании цинковых кеков (в расчете на год), т

Статьи баланса	Всего	В том числе
Zn	Pb	Cd
Загружено: Цинкового кека		12239,8	3219,7	210,811
Получено: вельц-окиси клинкера потери	23463,9	11444,2 492,9 302,7	2913,8 151,9	198,162 6,2 6,449
Итого		12239,8	3219,7	210,811

Распределение элементов приведено ниже, %:

	Zn	Pb	Cd
Вельц-окись	93,5	90,5
Клинкер	4,0	4,8	3,0
Потери	2,5	4,7	3,0

 

⇐ Предыдущая33343536373839404142Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: