Расчет рационального состава минерального сырья для металлургических предприятий

Министерство образования и науки Российской Федерации

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра металлургии цветных металлов

 

 

 

 

      Допускаю к защите

 

Руководитель_________________

Васильев А.А.

                       Фамилия И.О.

 

 

 

Расчет рационального состава минерального сырья для металлургических предприятий

 

Вариант №14. Цинковый концентрат

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине

«Металлургические технологии» 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы МЦБ-12-1      _________       Наумов Е. В.

                                                 шифр             подпись          И.О. Фамилия

 

                                                                     

 

Курсовая работа защищена с оценкой ___________________________

 

 

 

 

 

 

Иркутск 2013 г.

Содержание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Концентрат цинковый получается при обогащении цинксодержащих руд цветных металлов и предназначен для извлечения цинка и сопутствующих ему ценных компонентов.

Цинковый концентрат (КЦ) может выпускаться трех марок, химический состав которых в пересчете на абсолютно сухое вещество должен соответствовать требованиям, указанным в таблице:

Химический состав:

Марка	Массовая доля, %
	Цинка не менее	Примесей, не более
		железа	кремнезема	меди	мышьяк
КЦ-2	53,0	7,0	3,0	1,5	0,1
КЦ-3	50,0	9,0	4,0	2,0	0,3
КЦ-4	45,0	12,0	5,0	3,0	0,5

 

Примечание:

1. В цинковом концентрате всех марок по согласованию потребителя с изготовителем определяется массовая доля фтора. Концентраты с массовой долей фтора более 0,02 % допускается поставлять по согласованию изготовителя с потребителем.
2. В цинковом концентрате всех марок определяются массовые доли кадмия, золота и серебра.
3. Массовая доля влаги в цинковом концентрате должна быть не более 9 %.

 

Массовая доля влаги:

Допускается поставлять цинковый концентрат с массовой долей влаги более 9 %, если это оговорено в договоре на поставку. Массовая доля влаги в концентрате устанавливается в зависимости от гранулометрического состава и должна соответствовать таблице:

Массовая доля фракции -0,071 мм, %	Массовая доля влаги в концентрате, %, не более
Менее 70	12
От 70 до 80	14
От 80 до 90	16
Свыше 90	18

 

Обожженный цинковый концентрат (частично) подвергается агломерирующему обжигу на круглых или прямолинейных спекательных машинах. Иногда обжиг проводится в одну стадию с агломерацией, при этом концентрат должен быть разубожен по сульфидной сере до 5-6 % оборотным агломератом, т.е. шихта примерно состоит из 20 % сырого концентрата и 80 % оборотного агломерата. Агломерат представляет собой зерна величиной 4-12 мм. Это придает шихте дистилляции большую пористость. Температура агломерирующего обжига 1200-1400 °С.

Таким образом, обжиг цинковых концентратов перед дистилляцией преследует следующие цели:

• возможно, более полное удаление серы (до 1 %) с переводом цинка и других металлов из сернистых соединений в оксидные;
• отгонка из концентратов свинца, кадмия, мышьяка, сурьмы и некоторых рассеянных элементов;
• получение крупных частиц или кусков с пористой структурой;
• получение концентрированных по содержанию сернистого ангидрида газов, пригодных для производства серной кислоты.
• На гидрометаллургическом заводе обжиг проводят также окислительный, но с частичной сульфатизацией, чтобы за счёт небольшого количества сульфатов металла (цинка в частности) компенсировать потери кислоты в замкнутом цикле выщелачивания цинкового огарка и электролиза растворов сульфата цинка. Обычно оставляют около 3 % сульфатной серы .

При таком обжиге стараются:

• окислить полностью мышьяк и сурьму и удалить их в виде летучих соединений;
• как можно меньше получить при обжиге ферритов цинка, не растворимых в слабых растворах серной кислоты, и силикатов цинка, образующих при растворении коллоидные растворы;
• получить огарок в виде мелкого порошка (-0,15 мм ) для лучшего выщелачивания;
• получить концентрированные по сернистому ангидриду газы, пригодные для производства серной кислоты.
• Температура обжига 850-970 °С.

Сульфидный цинковый концентрат обжигают в окислительной среде при избытке кислорода и при высокой температуре.

 

 

 

1. Задание

Варианты минерального состава (минералы, присутствующие в сырье обозначены знаком «+»)

Минералы	Вариант минерального состава
	14
Галенит (PbS)	+
Церрусит (PbCO3)	-
Англезит (PbSO4)	-
Сфалерит (ZnS)	+
Смитсонит (ZnCO3)	+
Цинкит (ZnO)	+
Халькопирит (CuFeS4)	-
Малахит (CuCO3·Cu(OH)2)	-
Азурит (2CuCO3·Cu(OH)2)	-
Ковеллин (CuS)	+
Борнит (Cu5FeS4)	-
Хризоколла (CuSiO3·2H2O)	-
Пирит (FeS2)	+
Арсенопирит (FeAsS)
Кварц (SiO2)	+
Мусковит (KAl2[AlSi3O10][OH]2)	-
Кальцит (CaCO3)	+
Доломит (CaMg(CO3)2)	+
Каолинит (Al4[Si4O10][OH]8)	+
Альбит (Na[AlSi3O8])	+
Сидерит (FeCO3)	-
Гетит (Fe2O3·H2O)	+
Гематит (Fe2O3)	+
Магнетит (Fe3O4)	-
Молибденит (MoS2)	-
Ферримолибдит (Fe2[MoO4]3)	-
Повеллит (CaMoO4)	-

 

Варианты химического состава минерального сырья

Компонент	Наименование минерального сырья
	Цинковый концентрат
	Номер варианта
	14
	Содержание компонента,%
Al2O3	0,37
SiO2	7,3
K2O	-
Na2O	0,16
CaO	0,51
MgO	0,2
CO2	н.д.
Fe	6
As	-
Pb	1,3
Cu	0,75
Mo	-
Zn	50,3
S	27,4

*н.д. - данный компонент присутствует в сырье, но содержание его в материале неизвестно

** прочерком  обозначаются компоненты, которые  отсутствуют в сырье.

Дополнительные данные для расчета:

Соотношение минералов Сфалерит: Смитсонит: Цинкит составляет соответственно 90: 5: 5; соотношение минералов Гетит : Гематит = 30: 70.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчетная часть.

Al2O3 = 0,37

SiO2= 7,3

Na2O= 0,16

CaO= 0,51

MgO= 0,2

Fe= 6

Pb= 1,3

Cu= 0,75

Zn = 50,3

S= 27,4

 

Рассчитаем S в PbS, зная содержание Pb:

 

32,07- х

207,2- 1,3

 

;                     

Рассчитаем S в CuS, зная содержание Cu:

 

32,07- х

63,55- 0,75

 

;                 

Рассчитаем Mg в MgO:

 

MgO=0,2

MgO= 24,3+ 16= 40,3

 

Mg: = 60,3;                             

0,2- 100%

х- 60,3%  х= 0,12

 

1. Рассчитываем Ca в CaMg(CO3)2, зная содержание Mg:

 

;

2. Рассчитаем О2:    ;

 

Рассчитаем С:        ;

 

Рассчитаем Са:

 

СаО: 40,1+ 16= 56,1

Са:

71,5%- х

100%- 0,51  ;                   

0,36-0,2=0,14

 

Рассчитаем О2:

 

;

Рассчитаем С:

 

;

Рассчитаем Na в Na2O:

 

Na2O: 23∙2+16= 62

Na:

0,16- 100%

х- 74,2%  ;  

Рассчитаем Al:

;

Рассчитаем Si:

;

Рассчитаем О2:

;

3. Рассчитаем Al в Al2O3:

Al2O3: 27∙2+16∙3=102

Al: ;

0,37- 100%

х- 52,9%   ;                

0,2-0,14=0,06;

Рассчитаем Н2:

;

Рассчитаем Si:

;

Рассчитаем О2:

;

4. Рассчитаем Si в SiO2:

SiO2: 28+32=60

SiO2:

7,3-100%

х- 46,7%                                ;               

3,4-0,06-0,44=2,9;

Рассчитаем О2:

;

Сфалерит: Смитсонит: Цинкит.

90:5:5

ZnS: 65,4+32,1=97,5

Zn: 6540/97,5=67,1%

 

ZnCO3: 65,4+12+16∙3=125,4

Zn: 6540/125,4=52,2%

 

ZnO: 65,4+16=81,4

Zn: 6540/81,4=80,3

 

5.   

ZnS	90	67,1
ZnCO3	5	52,2
ZnO	5	80,3
	100	Х

 

;                        

 

у1= ;

у2= ;

у3= .

z1= ;

z2= ;

z3= .

 

 

Рассчитаем S в ZnS, через Zn:

;

Рассчитаем C в ZnCO3:

;

Рассчитаем О2:

;

6. Рассчитаем О2 в ZnO:

;

Рассчитаем S в FeS2:

S=27,4

27, 4-22, 2-0,2-0,38=4,62;

Рассчитаем Fe:

;

6-4,03=1,97

Гетит: Гематит

30:70

1. Fe2O3∙H2O= 56∙2+16∙4-2=112+64+2178;

Fe= ;

2. Fe2O3=56∙2+16∙3=160;

Fe= ;

.

Fe2O3	30	62,9
Fe2O3∙H2O	70	70
	100	Х

 

y1= ;

y2=

z1=

z2=

7. Рассчитаем Н2:

Рассчитаем О2:

Рассчитаем О2 в Fe2O через Fe:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1. Результаты расчетов

Минерал	Pb	S	Zn	C	O	Cu	Fe	Si	Ca	Mg	Al	H	Na	Прочие	Всего
PbS	1,3	0,2	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-		1,5
ZnS	-	22,2	45,3	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-		67,5
ZnCO3	-	-	2	0,37	1,47	-	-	-	-	-	-	-	-		3,73
ZnO	-	-	3	-	0,73	-	-	-	-	-	-	-	-		1,13
CuS	-	0,38	-	-	-	0,75	-	-	-	-	-	-	-		8,65
FeS2	-	4,62	-	-	-	-	4,03	-	-	-	-	-	-		6,2
SiO2	-	-	-	-	3,3	-	-	2,9	-	-	-	-	-		0,35
CaCO3	-	-	-	0,04	0,17	-	-	-	0,14	-	-	-	-		0,91
CaMg(CO3)2	-	-	-	0,12	0,47	-	-	-	0,2	0,12	-	-	-		0,284
Al4[Si4O10][OH]8	-	-	-	-	0,16	-	-	0,06	-	-	0,06	0,004	-		1,37
(Na[AlSi3O8])	-	-	-	-	0.67	-	-	0,44	-	-	0,14	-	0,12
Fe2O3∙H2O	-	-	-	-	0.32	-	0,56	-	-	-	-	0,01	-		0,89
Fe2O3	-	-	-	-	0.6	-	1.41	-	-	-	-	-	-		2,01

 

Таблица 1. Результаты расчетов

Прочие														0,3
Итого	1,3	27,4	50,3	0,59	8,13	0,75

 

Заключение

 

 

По работе, которую провел, я сделал вывод о том что, что для металлических полезных ископаемых кондиции учитывают содержание основного компонента, полезных и вредных примесей.

 

  

Список использованных исьочников:

 

• http://www.ugok.ru/ru/business/production/index.php?id15=237

 

• http://window.edu.ru/resource/121/71121/files/geology_posobie2.pdf

 

• http://mos-mtk.net/articles/251-proizvodstvo-cinka-obzhig-cinkovyh-koncentratov.ht