Рациональный (минеральный) состав концентрата

Задание

Произвести расчет полного обжига никелевого сульфидного концентрата в печи кипящего по следующей схеме:

1) Расчет минерального (рационального) состава концентрата

2) Расчет материального баланса обжига.

3) Расчет необходимого числа обжиговых печей

4) Расчет теплового баланса печи

Исходные данные

Таблица 1

Состав концентрата (по сухому), % (масс.)

Состав (качественный): Ni₃S₂, Ni, Cu₂S, Cu, CoS, FeS, Fe₃O₄.

Плотность частиц обжигаемой шихты r_тв = 6500 кг/м³.

Температура при обжиге t = 1150 ^оС. (Т = 1423 К)

Эквивалентный диаметр частиц d = 6,6ּ10^-4 t – 0,38 = 0,346 мм.

Влажность концентрата 7,0 %.

Площадь пода печи S_q = 24,0 м².

Годовая производительность цеха по концентрату 180 тыс.т / год.

Унос пыли от массы шихты, % - 30,0.

На рис. 1 приведена принципиальная технологическая схема применительно к расчету.

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема обжига никелевых

концентратов от флотационного разделения Cu-Ni файнштейна

I. РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНЫХ БАЛАНСОВ

Рациональный (минеральный) состав концентрата

(на 100 кг сухого концентрата, кг.)

По данным [1] 10 % меди находится в концентрате в металлическом виде, а 90 % - в виде Cu₂S; кобальт целиком в виде CoS; железо поровну (по 50 %) в виде FeS и Fe₃O₄; никель в виде Ni₃S₂, а остаток в металлическом виде.

1. Медь в Cu₂S, кг

2. Масса Cu₂S, кг.

Здесь 159,158 – молекулярная масса Cu₂S;

63,546 – атомная масса Cu.

3. Сера в Cu₂S, кг.

4. Медь в металлической форме, кг

5. Масса CoS, кг

6. Сера в CoS, кг

7. Масса железа в виде FeS, кг

8. Масса FeS, кг

9. Сера в FeS, кг

10. Масса железа в виде Fe₃O₄, кг

11. Масса Fe₃O₄, кг

12. Кислород в Fe₃O₄, кг

13. Сера в Ni₃S₂, кг

14. Масса Ni₃S₂, кг

где 240,202 – молекулярная масса Ni₃S₂;

32,066 – атомная масса S.

15. Никель в Ni₃S₂, кг

16. Никель в металлическом состоянии, кг

16’. Прочие (по разности), кг

Таблица 2

Рациональный состав Ni-концентрата

1.2. Рациональный состав огарка (S_ог = 0,2 %)

По данным [1] принимаем, что в огарок переходит без изменения вся металлическая медь и 10 % металлического никеля. Содержание серы в огарке по технологическим причинам принимаем 0,2 %.

17. Масса серы в огарке, кг

Принимаем выход огарка 95,5% от массы концентрата при содержании в нем серы 0,2 %, что соответствует производственным данным. Тогда

18. Масса Ni₃S₂ в огарке, кг

19. Никель в Ni₃S₂ , кг

20. Металлический никель в огарке, кг

21. Суммарная масса окисляющегося при обжиге никеля, кг

22. Кислород для образования NiO, кг

23. Масса NiO в огарке, кг

24. Металлическая медь в огарке, кг

25. Окисляется меди, кг

26. Кислород в Cu₂O, кг

27. Масса Cu₂O, кг

28. Кислород для окисления кобальта, кг

29. Масса CoO в огарке, кг

30. Кислород, необходимый для окисления железа до Fe₂O₃, кг

31. Масса Fe₂O₃ в огарке, кг

32. Суммарная масса кислорода в оксидах огарка, кг

33. Выход огарка на 100 кг концентрата, кг

34. Проверка содержания серы в огарке, %

Таблица 3

Рациональный состав огарка (S = 0,2 %)

1.3. Рациональный состав циклонной пыли (S_п = 2,0 %)

35. Масса серы в пыли, кг

Согласно предварительным расчетам выход огарка при содержании в нем серы 0,2 % составляет 95, 5кг на 100 кг концентрат.

Тогда

36. Масса Ni₃S₂ в пыли, кг

37. Никель в Ni₃S₂, кг

38. Металлический никель в пыли (10 % от Ni_к-т), кг

39. Суммарная масса окисляющегося никеля, кг

40. Кислород в NiO, кг

41. Масса NiO, кг

42. Металлическая медь в пыли, кг

43. Масса окисляющейся меди, кг

44. Кислород в Cu₂O, кг

45. Масса Cu₂O, кг

46. Кислород для окисления кобальта, кг

47. Масса CoO, кг

48. Кислород для окисления железа в Fe₂O₃, кг

49. Масса Fe₂O₃, кг

50. Суммарная масса кислорода в оксидах металлов, кг

51. Выход огарка из 100 кг концентрата, кг

52. Проверка содержания серы в огарке, %

Таблица 4

Рациональный состав пыли (S = 2,0 %) на 100 кг концентрата