 |
Расчет основных размеров вельц-печи
|
|
|
|
По данным заводской практики количество рабочих суток вельц-печи принимаем 320 в году. Количество цинковых кеков, которое необходимо переработать в рабочие сутки, составляет 63882/320=199,6 т. Удельная производительность по nepeрабатываемому цинковому кеку для средних вельц-печей равна 0,75–0,80 т/сут на 1 м3 объема; принимаем для расчета: 0,80т/(м3• сут). Требуемый печной объем составляет 199,6/0,80=249,5 м3. Принимаем к установке печь длиной 41 м с внутренним диаметром кожуха 2,5 м. Диаметр вельц-печи в свету с учетом футеровки равен 2 м. Объем печного пространства будет составлять 3,14•22•41/4=128,74 м3, а с учетом объема конуса у разгрузочного конца печи 125 м3. Число вельц-печей составит 249,5/125=2 шт. Необходимо установить 3 печи, что обеспечить ритмичную работу в течение года.
ЭЛЕКТРОЛИЗ ЦИНКОВОГО РАСТВОРА
И ПЕРЕПЛАВ КАТОДНОГО ЦИНКА
Требуется выполнить расчеты материального баланса и оборудования для проведения электролиза и переплава, полученного катодного цинка. Количество очищенного цинкового электролита составляет 3256 м3/сут. Концентрация цинка в нейтральном растворе составляет 135 г/л.
Извлечение цинка из очищенного цинкового раствора — цинкового электролита – производится электролизом с нерастворимыми свинцово-серебряными (обычно 1% Ag) или более сложными по составу анодами. Процесс электролиза цинкового раствора описывается суммарной реакцией
ZnSO4 + Н2О = Zn + ½О2 + H2SO4.
В результате электролиза на катоде выделяется металлический цинк, а в электролите образуется эквивалентное количество серной кислоты. Переплав катодного цинка осуществляют в индукционных электропечах. Часть цинка идет на собственные нужды для производства цинковой пыли, используемой для очистки растворов от меди и кадмия, а также на производство металлического кадмия. Цинковую пыль получают распылением жидкого цинка сжатым воздухом.
|
|
|
РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА КАТОДНОГО ЦИНКА
Тенденция к интенсификации гидрометаллургического производства цинка обусловила стремление работать с повышенным содержанием цинка в растворах и иметь повышенный съем металла с единицы объема раствора. В заводской практике содержание цинка в растворах колеблется в пределах 120–170 г/л. Заданное в данном примере содержание цинка в электролите 135 г/л отвечает средним цифрам. Оно обусловливает проведение электролиза при содержании кислоты 130 г/л. Количество цинка, осаждаемого на 1 м3 раствора, находим следующим образом: 98 г H2SO4 образуется при выделении 65,4 г Zn, 130 г H2SO4 образуется при выделении X г Zn, отсюда X=65,4 130/98=86,76 г.
Остаточное содержание цинка в отработанном электролите равно 135–86,76=48,24 г/л.
Количество цинка, подлежащего осаждению, равно 86,76•3250/1000=281,97 т. На практике потери цинка при электролизе составляют 0,3–0,5%, принимаем для расчета 0,4 %.
Будет получено катодного цинка 281,97•(1,0–0,004)=280,84 т/сут.
На основании выполненных расчетов составляем материальный
баланс электролиза.
Материальный баланс электролиза цинкового раствора: загружено цинкового раствора 3256 м3 (содержание цинка 135 кг/м3, всего цинка в нем 436,75 т). Получено катодного цинка 280,9 т при содержании цинка в нем 99,8 %, отработанного электролита 3256 м3 при содержании цинка в нем 48,24 %. Потери цинка составляют 1,13 т.
Примечания. 1. Загружено цинка (за вычетом цинка в отработанном электролите) 281,97 т. Следовательно, извлечение цинка в катодный металл составляет 99,6 %, потерь 0,4 %.
2. При расчетах с применением точно определенных плотностей растворов объемы цинкового раствора и отработанного электролита не равны. Кроме того, следует учесть испарение электролита.
|
|
|
РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
ОДНОЙ ЭЛЕКТРОЛИЗНОЙ ВАННЫ
Принимаем для расчета типовую ванну с 33 алюминиевыми катодами и 34 свинцово-серебряными анодами. Рабочая площадь 1 катода равна 1,25 м2.
Суммарная площадь катодов в одной электролизной ванне равна 1,25•33=41,25 м2. По заводским данным, плотность тока на катоде колеблется в пределах 400–630 А/м2. Принимаем для; нашего расчета 550 А/м2. В проектах плотность, тока должна быть обоснована. Токовая нагрузка на ванну составляет 550•41,25=22688 А. Производительность одной электролизной ванны определяем по формуле
Qв= 
,
где 
– сила тока в цепи (22688 А);
– продолжительность электролиза (24 ч);
– электрохимический эквивалент для цинка [1,2193 г/(А•ч)];
– выход по току (обычно составляет 89–92%, принимаем для расчета 91).
Q= 
кг/сут.
Сопоставляя производительность ванны со съемом цинка с 1 м3 раствора, устанавливаем, что в ванну следует подавать 604,1/86,76=7,0 м3 раствора в сутки. Обычно подачу нейтрального раствора (циркуляцию) рассчитывают в л/мин. В нашем примере циркуляция равна 4,86 л/мин.
|
|
|
