Расчет материального баланса плавки на штейн.

Пример.Проведем расчет состава и количества отвального шлака и расхода флюсов на плавку.

Расчет проведем для концентрата и штейна, рассмотренных в примере практической работы №4.

Для расчета примем следующие условия:

1. Отвальный шлак должен содержать 36 % SiO₂ и 5 % CaO.

2. В качестве флюсов используем: кварц (100 % SiO₂), известняк (CaCO₃), содержащий 56 % CaO (ост. - CO₂).

3. Безвозвратные потери для упрощения расчета не учитываем.

С учетом перешедших в штейн и газы компонентов концентрата в шлак перейдет (см работу№4 по варианту2 ):

Cu………………………………………………….12-11,4=0,6 кг

Zn ………………………………………. 1,5-0,9=0,6 кг

Fe …………… …………. 35,5-7,9=27,6 кг

SiO₂………………………………………………………………..5 кг

CaO………………………………………………………………..1 кг

Прочие………………………………………..1,5-0,28=1,2 2кг

Всего………………………………………………………36,0кг

Такой шлак, полученный без добавки флюсов, называется самоплавким. Иногда самоплавкий шлак удовлетворяет требованиям данного вида плавки, и флюсы в этом случае в шихту не добавляют.

Проверим, удовлетворяет ли получающийся самоплавкий шлак заданным условиям. Для этого определим процентное содержание, по крайней мере, двух заданных компонентов. В самоплавком шлаке будет содержаться: (5:36,0)×100=13,4 % SiO₂ и (1:36,0) ×100=2,8 % CaO.

Эти цифры говорят о том, что шлак не будет удовлетворять заданным условиям. Для получения шлака, содержащего 36 % SiO₂ и 5 % CaO, необходимо ввести в шихту флюсы — кварц и известняк.

Расчет флюсов произведем методом балансовых уравнений. Обозначим потребное количество кварца через x, а известняка через y.

Тогда масса конечного шлака может быть выражена уравнением (36,0+x+0,56y) кг, где36,0— масса самоплавкого шлака.

В том количестве шлака будет содержаться: (36,0+x+0,56y)0,36 кг SiO₂ и (36,0+х+0,56y)0,05 кг CaO.

Эти количества двух основных шлакообразующих компонентов в шлаке нужно приравнять к их количествам в исходной шихте. Они соответственно составят: (5+х) кг SiO₂ и (1+0,56y) кг СаО.

Составим балансовое уравнение:

по SiO₂ (36,0+x+0,56y) 0,36=5+х

количество SiO₂ в шлаке SiO₂в шихте

по СаО (36,0+х+0,56y) 0,05 = 1+0,56y.

СаО в шлаке СаО в шихте

Решив эти два уравнения с двумя неизвестными, получим: x=13,3 кг и у=2,75кг.

С известняком поступил СаО:

2,75*0,56 = 1,54кг СаО.

Проверим правильность выполненного расчета, определив состав отвального шлака

	кг	%
Cu……………………	0,6	0,9
Zn……………….	0,6	1,2
Fe………………….	27,6	52,3
SiO₂………………….	18,3*	38,2
CaO………………….	2,5**	5,3
Прочие……………	1,22	2,0
Всего………………	50,8	100,0

*5+13,3=18,3 **1+1,54=2,54.

Приведенные выше данные о содержании в конечном шлаке SiO₂ и СаО говорят о правильности выполненного расчета.

Определим потребность в кислороде для окисления железа, цинка и серы.

Потребность в кислороде, кг:

для окисления Fe в FeO..........	(27,6/56)∙16=7,9
для окисления Zn в ZnO..........	(0,6/65,4)∙16=0,18
для окисления S в SO₂.............	(36,38/32)∙32=36,3
Всего.........................................	44,4кг

43,5-7,12=36,38 43,5кг- содержание серы в концентрате( работ.№4), 7,12кг- содержание в штейне(работ.№4)

С этим количеством кислорода с воздухом поступит азота: (44,4/21)79= 166,8 кг.

Общее количество воздуха с учетом коэффициента избытка α=1,1 будет равно: (44,4 + 166,8) 1,1 =232,3кг.

В этом количестве воздуха будет содержаться 45,5 кг кислорода и 171 кг азота.

В технологические газы перейдут SO₂, N_2, избыточный кислород и СО₂, выделившийся при разложении известняка. Общее количество образовавшихся газов и их состав приведены в табл. 1

Таблица 1. Количество и состав технологических газов

Компонент	кг	м3	%(объемн.)
SO₂	36,3+36,3=72,6	72,6:64∙22,4=25,4	15,7
N₂	166,8	166,8:28∙22,4=133,4	82,4
O₂	44,4*1,1)-(44,4+0,85)=3,5	3,5:32∙22,4=2,5	1,5
CO₂	2,75-1,54=1,2	1,2:44∙22,4=0,6	0,4
Всего:	244,1	161,9

По результатам расчетов, практической работы№4, составим предварительный материальный баланс плавки (табл. 2), в котором не учтены топливо и топочные газы, образующиеся при его сжигании.

Таблица 2. Предварительный материальный баланс плавки, кг

Материалы и продукты плавки	Всего	Cu	Zn	Fe	S	SiO₂	CaO	CO₂	O₂	N₂	Прочие
Поступило: концентрата			1,5	35,5	43,5			-	-	-	1,5
кварца	13,3	-	-	-	-	18,1	-	-	-	-	-
известняка	2,75	-	-	-	-	-	1,54	1,2	-	-	-
воздуха	211,2	-	-	-	-	-	-	-	44,4	166,8	-
Всего	330,5		1,5	35,5	43,5	23,1	2,54	1,2	44,4	166,8	1,5
Получено: штейна	28,5	11,4	0,9	7,95	7,12	-	-	-	0,85	-	0,28
шлака	50,8	0,6	0,6	27,6	-	18,3	2,5	-		-	1,22
газов	244,1	-	-	-	36,3	-	-	1,2	39,8	166,8	-
Всего	328,1		1,47	35,5	43,42	23,1	2,5	1,2	40,65	166,8	1,5

Расхождения в поступившем сырье полученных продуктов составляет 2,4кг это 0,7% допускается расхождение 2,

Варианты заданий

№ Варианта	Содержание SiO₂ , CaO в отвальном шлаке,%	В качестве флюсов используем: кварц (100 % SiO₂), известняк (CaCO₃), содержащий% CaO (ост. - CO₂).
SiO₂	CaO