Вельцевание цинковых кеков – курсовая работа

2.2.2 Расчёт количества коксовой мелочи

При наличии в шихте углерода окись цинка восстанавливается и превращается в пары цинка, окисляющиеся затем вновь до окиси цинка кислородом или углекислотой. Происходящие при этом основные реакции Гофман изображает следующим образом:
Складывая уравнения, получим
.
Некоторые авторы (Барт, Гаррис, Стром) предпочитают обозначать основные процессы, происходящие в вельц-печи, несколько иным образом:
Складывая все три уравнения, получаем суммарный процесс:
Следовательно, суммарный тепловой эффект этих реакций можно выразить через тепловой эффект горения углерода.
Сульфид свинца и окись свинца также возгоняются из шихты при температуре вельцевания. Сульфат свинца частично диссоциирует, а частично восстанавливается углеродом до сульфида:
Медь, золото и серебро при вельцевании не возгоняются и остаются в твёрдом остатке (клинкере). Часть сульфида свинца вступает во взаимодействие с окисью и сульфатом свинца по реакциям:
Небольшая часть сульфида свинца сплавляется с сульфидами других металлов, образуя штейн.
Феррит цинка восстанавливается до металла. Происходит восстановление ферритов меди, кадмия. Сульфаты кальция, магния восстанавливаются до сульфидов:
По данным исследований 45-50 % серы шихты переходит в отходящие газы (сернистый ангидрид), около 10 % переходит в вель-окислы, остальное в виде сульфидной серы уходит с клинкером. Таким образом около половины сульфатной серы кека восстанавливается до сульфидной, и это требует четырёхкратного расхода углерода по сравнению с реакциями образования окислов:
Суммарный процесс описывается реакцией
Железо, находящееся в основном в виде ферритов, активно восстанавливается до металла. Металлическое железо способствует возгонке цинка из трудно восстановимых соединений – силикатов и сульфидов:
Расход коксика определяем по количеству кислорода, которое необходимо перевести в СО. Из табл. 1 рационального состава кека это количество составляет 22,4904 кг. Расход углерода равен
При вельцевании необходимо, чтобы СО2 по мере её образования тут же восстанавливалась до СО. Для этого в шихту вельцевания задают коксовой мелочи с избытком в 1,8 – 2,4 раза от теоретически необходимого количества. Принимаем для расчёта коэффициент избытка восстановителя равным 2 (kИЗБ=2) . Состав кокса, %: СР =78,72; SР =1,94; АР =11,5; НР=1,92; ОР=0,96; NР=0,96, WР=4,0.
Тогда количество загружаемого коксика составит
С ним поступит углерода
Избыток углерода составляет
Состав золы коксика, %: SiO2 =53,5; СаО=2; FeO=7,7; Al2O3=31,5; MgО=1,3; прочие= 4,0.
2.2.3 Уточнение состава вельц-окислов
Всего будет получено золы коксика
С золой в шихту вельцевания поступит, кг:
,
Механический унос компонентов шихты в вельц-окись был принят в количестве 20 % от её состава. Условимся, что железо и медь представлены в виде окислов, сульфаты кальция и магния восстановились по 50 % до сульфидов и оксидов. Тогда состав шихты после отгонки цинка, свинца и кадмия, кг:
Итого
Будет вынесено газовым потоком компонентов шихты, кг:
Примем, что железо и медь находятся в вельц-окислах в составе FeO и CuO (на практике около 80%). Тогда
По практическим данным принимаем механический унос коксика (по углероду) с отходящими газами в вельц-окислы 2,0 % от его массы ( ). Количество вельц-окиси после уточнения составит:
Данные расчёта сведём в табл. 2.