Металлургия свинца и цинка (стр. 2 )

1.3 Проверка смеси материалов на самоплавкость

При шахтной плавке в шлак перейдут имеющиеся в смеси компоненты пустой природы: кремнезем и окись кальция. Железо, за вычетом перешедшего в штейн, пыль и с учетом потерь (0,32 кг FeO), пойдет в шлак в виде закиси железа. В шлак перейдет также в виде окиси цинка часть цинка, имеющегося в смеси, примерно 80% его. Всего шлакообразователей будет, кг: 4,45 FeO; 6,06 ZnO; 2,30 SiO2; 2,44 CaO; всего 15,25.

Таблица 5 – Элементарный состав штейна

Компоненты	кг	%
Cu	1,20	25
S	0,96	20
Pb	0,72	15
Zn	0,24	5
Fe	1,68	35
Всего	4,80	100

Так как в шлак перейдут еще и прочие компоненты шихты, то сумму главнейших шлакообразователей принимаем за 80%. Получаем шлак следующего состава, %: 23,3 FeO; 31,8 ZnO; 12,1 SiO2; 12,8 CaO; всего 80,0.

Шлак такого состава не приемлем для плавки ввиду высокого содержания в нем окиси цинка. В то же время он содержит мало закиси железа, необходимой для растворения окиси цинка. В шихту необходимо ввести флюсы с целью разбавления ее по окиси цинка и получения шлака нормального состава.

1.4 Расчет необходимого количества флюса

На заводе, перерабатывающем подобное сырье, получают шлак следующего состава: 31-32% FeO, 24-26% SiO, 12-14% CaO, до 15% ZnO.

Выбираем для плавки шлак состава, %: 31 FeO; 25 SiO2; 14CaO; 13 ZnO; всего 83.

Для того чтобы содержание окиси цинка в шлаке составляло 13%, общее количество шлака должно быть

кг.

Кремнезема в шлаке выбранного состава необходимо иметь

кг.

Так как в смеси уже имеется 2,3 кг кремнезема, то требуется ввести с флюсами

кг.

В распоряжении имеется кварц следующего состава: 92,30% SiO2, 1,65% FeO, 0,70% CaO, 5,35% прочих.

Определяем флюсующую способность кварца.

25 кг SiO2 связывают 31 кг FeO

х – 1,65 кг

х = 1,33 кг

Следовательно, свободного кремнезема будет

кг.

Необходимо ввести кварца

в 100 кг кварца свободного кремнезема 90,97 кг

х – 9,35 кг

х = 10,3 кг кварца

С этим количеством кварца будет введено

кг FeO;

кг CaO;

кг прочих компонентов.

Высчитываем, какое количество окиси кальция потребуется для шлакования кремнезема. В шлаке выбранного состава на каждые 25 кг кремнезема требуется 14 кг окиси кальция, а для 11,65 кремнезема требуется х. х = 6,55 кг.

В шихте уже имеется окиси кальция 2,44 кг + 0,07 кг. Значит надо ввести

кг.

В качестве флюса применяем известняк следующего состава: 46,24% CaO, 0,64% FeO, 1,70% SiO2, 51,42% прочих.

Определяем флюсующую способность известняка

14 кг CaO – 31 кг FeO

х – 0,64 кг

х = 0,29 кг CaO

Свободной окиси кальция будет

46,24 – 0,29 = 45,95 кг в 100 кг известняка.

Для введения в шихту 4,04 кг окиси кальция необходимо добавить известняка

100 кг – 45,95 кг

х – 4,04 кг

х = 8,8 кг

С этим количеством известняка будет введено

кг СаО;

кг FeO;

кг SiO2;

кг прочих компонентов.

Высчитаем, какое количество закиси железа необходимо для получения шлака выбранного состава. В шихте имеется кремнезема

кг.

Для его ошлакования потребуется закиси железа

25 кг SiO2 – 31 кг FeO

11,80 кг – х

х = 14,65 кг

Закись железа уже присутствует, кг:

в смеси материалов ………..4,26;

в кварце……………………..0,15;

в известняке………………...0,05;

всего в шихте …………........4,46.

Следовательно, надо добавить

кг.

Имеется в распоряжении железная руда следующего состава: 62% FeO, 0,58% CaO, 5,7% SiO2, 30,72% прочих.

Определяем флюсующую способность железной руды

31 кг FeO – 25 кг SiO2

х – 5,7 кг

х = 7,06 кг

Свободной закиси железа в 100 кг железной руды

кг.

Значит, для того чтобы ввести в шихту 10,16 кг FeO, надо железной руды

100 кг железной руды содержит 55 кг свободной FeO

х – 10,16 кг

х = 18,5 кг железной руды

С этим количеством железной руды в шихту будет введено следующее количество компонентов: 0,11 кг СаО, 1,06 кг SiO2, 11,50 кг FeO, 5,67 кг прочих.

На основании полученных результатов составляем таблицу главнейших шлакообразователей (таблица 6).

Таблица 6 – Весовое и процентное содержание в шлаке главнейших

шлакообразователей

Статьи прихода шлако-образующих	SiO2	FeO	CaO	ZnO	Всего шлакооб-разующих	Всего флюсов
Со смесью свинецсодержа-щих материалов	2,30	4,45	2,44	6,06	15,25	-
С железной рудой	1,06	11,50	0,11	-	12.67	18,6
С известняком	0,15	0,05	4,07	-	4,27	9,3
С кварцем	9,60	0,17	0,07	-	9,84	10,3
Итого кг	13,11	16,17	6,69	6,06	42,03	38,2
%	25,9	32,0	13,2	11,9	83,00	-

Таблица 6 показывает, что в результате расчета получился шлак, близкий по своему составу к принятому.

Таким образом, шихта должна иметь следующий состав:

кг %

Концентрат свинцовый………………………………60,0 43,4

Кек свинцовый ……………………………………….40,0 28,9

Кварц…………………………………………………..10,3 7,5

Известняк……………………………………………...9,3 6,7

Железная руда………………………………………...18,6 13,5

Всего………………………………………………….138,2 100,0

Химический состав шихты приведен в таблице 7.

Таблица 7 – Химический состав шихты, поступающий на обжиг

Составляющие шихты	Pb	Cu	Fe	Zn	SiO2	CaO	CO2	O2	S	Прочие	Всего
Смесь (см. таблицу 4) Кварц Известняк Железная руда	53,35 - - -	1,5 - - -	5,41 0,13 0,05 8,98	6,38 - - -	2,30 9.60 0,16 1.06	2.44 0,07 4.04 0,11	0,113 - 4,82 -	9,83 0,04 0,01 2,52	16,44 - - -	2,24 0,55 - 5,67	100,00 10,30 9,30 18,60
Итого кг %	53,35 38,6	1,5 1,1	14,57 10,6	6,38 4,6	13,22 9,5	6,66 4,8	4,93 3,6	12,4 9,0	16,44 11,9	8.43 6,3	138,2 100,00

1.5 Расчет необходимого количества флюсов алгебраическим способом

Количество флюсов, необходимых для плавки свинецсодер-жащих материалов, можно рассчитать не только синтетическим способом, но и более коротким алгебраическим.

Обозначим потребные количества кварца, известняка и железной руды соответственно через х, у, z и, пользуясь анализами флюсов, составляем таблицу шлакообразователей (таблица 8).

Таблица 8 – Главнейшие шлакообразователи шихты

Материал	SiO2	FeO	CaO
%	кг	%	кг	%	кг
Кварц	92,30	0,923х	1,65	0,0165х	0,70	0,007х
Известняк	1,70	0,017у	0,64	0,0064у	46,24	0,4624у
Железная руда	5,70	0,057z	62,0	0,62z	0,58	0,0058z

При общем количестве шлака 46,6 кг, высчитанном по содержанию окиси цинка в шлаке принятого состава, необходимое количество шлакообразователей будет