1 ЗАДАНИЕ 2 ОБЖИГ МОЛИБДЕНОВЫХКОНЦЕНТРАТОВ И ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ ОГАРКА
1.1Содержание задания
Рассчитать количество и состав огарка при обжиге молибденового концентрата при заданной степени окисления MoS2 и избытке воздуха. Составить материальный баланс процесса обжига. Рассчитать расход аммиака и массу кека заданной влажности при аммиачном выщелачивании полученного молибденового огарка. Расход аммиака принять 120% от стехиометрически необходимого количества. Выщелачивание производится 10% раствором NH4OH. Расчёт произвести на 100 кг концентрата. Состав концентрата приведён в таблице 1.1 Условия осуществления процессов обжига и выщелачивания приведены в таблице 1.2
Таблица 1.1 – Состав молибденового концентрата, %.
Компонент | MoS2 | FeS2 | CuS | CaCO3 | SiO2 | Re2S7 | Прочие |
% | 82,0 | 7,0 | 0,5 | 2,5 | 7,0 | 0,11 | 0.89 |
Таблица 1.2 - Условия обжига
Коэффициент избытка воздуха, б | Степень окисления MoS2, % | Влажность кека, % | Концентрация аммиачного раствора, % |
2,5 | 97,5 | 28 | 10 |
2 Пример выполнения задания 2
Рассчитать количество и состав огарка при обжиге молибденового концентрата состава: MoS2 -81%; FeS2-6,0%; CuS - 0,8%; CaCO3-3,0%; SiO2- 6,0; Re2S7 -0,13% прочие - 3,07%. Принять степень окисления MoS2 - 97%. Рассчитать расход аммиака и массу влажного кека при аммиачном выщелачивании огарка. Влажность кека -25%. Расход аммиака составляет 120% от стехиометрически необходимого количества. Выщелачивание производится 10% раствором NH4OH. Расчёт произвести на 100 кг концентрата
2.1 Расчёт процесса обжига
Рассчитаем рациональный состав концентрата
В 81 кг MoS2 содержится
48,55 кг
32,45 кг
В 6 кг FeS2 содержится
2,79 кг
3,21 кг
В 0,8 кг CuS содержится
0,53 кг
0,27 кг
В 3 кг СаСО3 содержится
1,68 кг
1,32 кг
В 0,13 кг Re2S7 содержится
0,08 кг
0,05 кг
На основании выполненных расчётов составляем таблицу рационального состава концентрата.
Таблица 1.3- Рациональный состав концентрата
Mo | Fe | Cu | Re | S | CaO | SiO2 | CO2 | Прочие | Всего | |
MoS2 | 48,55 | 32,45 | 81,0 | |||||||
FeS2 | 2,79 | 3,21 | 6,0 | |||||||
CuS | 0,53 | 0,27 | 0,8 | |||||||
Re2S7 | 0,08 | 0,05 | 0,13 | |||||||
CaCO3 | 1,68 | 1,32 | 3,0 | |||||||
SiO2 | 6,0 | 6,0 | ||||||||
Прочие | 3,07 | 3,07 | ||||||||
Итого | 48,55 | 2,79 | 0,53 | 0,08 | 35,98 | 1,68 | 6,0 | 1,32 | 3,07 | 100 |
Количество MoS2, которое окисляется в процессе обжига, составит
78,57 кг
Количество неокислившегося MoS2 составит
81,0- 78,57 = 2,43 кг
Окисление MoS2 протекает по реакции
MoS2+ 3,5О2 = МоО3 +2SO2
Количество образовавшегося МоО3 и SO2 составит
70,66 кг
62,89 кг
При этом расходуется кислорода
54,98 кг
Окисление FerS2 протекает по реакции
2FeS2 + 5,5O2 = Fe2O3 + 4SO2
В результате образуется Fe2O3 и SO2
3,99 кг
6,41 кг
При этом расходуется кислорода
4,4 кг
Окисление CuS протекает по реакции
CuS + 2O2 = CuSO4
В результате образуется CuSO4
1,33 кг
и расходуется кислорода
0,53 кг
Карбонат кальция СаСО3 в процессе обжига превращается в сульфат по реакции
CaCO3 + SO2 + 0,5O2 = CaSO4 + CO2
В результате образуется CaSO4 и СО2
4.08 кг
1,32 кг
и расходуется SO2 и О2
1,92 кг
0,48 кг
Окисление сульфида рения протекает по реакции
2Re2S7 +21O2 = 2Re2O7(газ) +14SO2
При этом образуется SO2 и Re2O7
0,1 кг
0,11 кг
В нём содержится рения и кислорода
0,08 кг
0,03 кг
и расходуется кислорода
0,08 кг
Принимаем, что SiO2 и прочие не претерпевают изменений в процессе обжига.
По результатам расчётов определим состав и количество огарка, представленные в таблице 1.4
Таблица 1.4 – Состав и количество огарка
Компонент | МоО3 | MoS2 | Fe2O3 | CuSO4 | CaSO4 | SiO2 | Прочие | Всего |
кг | 70,66 | 2,43 | 3,99 | 1,33 | 4,08 | 6,0 | 3,07 | 91,56 |
% | 77,17 | 2,65 | 4,36 | 1,45 | 4,46 | 6,55 | 3,36 | 100 |
Рассчитаем рациональный состав огарка
В 70,66 кг МоО3 содержится
47,1 кг
23,56 кг
В 2,43 кг MoS2 содержится
0,97 кг
1,46 кг
В 3,99 кг Fe2O3 содержится
2,79 кг
1,2 кг
В 1,33 кг CuSO4 содержится
0,53 кг
0,27 кг
0.53 кг
В 4,08 кг CаSO4 содержится
1.68 кг
0,96 кг
1,44 кг
На основе выполненных расчётов составляем таблицу рационального состава огарка
Таблица 1.5- Рациональный состав огарка
Мo | Fe | Cu | S | CaO | O | SiO2 | Прочие | Всего | |
МoO3 | 47,1 | 23,56 | 70,66 | ||||||
MoS2 | 1,46 | 0,97 | 2,43 | ||||||
Fe2O3 | 2,79 | 1,2 | 3,99 | ||||||
CuSO4 | 0,53 | 0,27 | 0,53 | 1,33 | |||||
CaSO4 | 0,96 | 1,68 | 1,44 | 4,08 | |||||
SiO2 | 6,0 | 6,0 | |||||||
Прочие | 3,07 | 3,07 | |||||||
Итого | 48,56 | 2,79 | 0,53 | 2,2 | 1,68 | 26,73 | 6,0 | 3,07 | 91,56 |
В процессе обжига образуется SO2
62,89 + 6,41 - 1,92 + 0,1 = 67,48 кг
В нем содержится кислорода и серы
33,77 кг
33,71 кг
В процессе обжига расходуется кислорода
= 54,98 + 4.4 + 0,53 + 0,48 + 0,08 = 60,47 кг
С учётом коэффициента избытка дутья б =2, для обжига потребуется кислорода
120,94 кг
Тогда количество свободного кислорода в газовой фазе составит
60,47 кг
Тогда в отходящей газовой фазе будет содержаться кислорода
94,21 кг
С кислородом в печь поступает азота
404,82 кг
По результатам расчётов определяем количество и состав газовой фазы
Таблица 3.4 - Состав и количество газовой фазы
SO2 | CO2 | O2 | N2 | Re2O7 | Всего | |
кг | 67,48 | 1,32 | 60,47 | 404,82 | 0,11 | 534,2 |
% | 12,63 | 0,25 | 11,32 | 75,78 | 0,02 | 100 |
На основе выполненных расчётов составим материальный баланс обжига
Таблица 1.6- Материальный баланс процесса обжига
Mo | Fe | Cu | Re | S | CaO | SiO2 | CO2 | О | N2 | Прочие | Всег0 | |
Поступило | ||||||||||||
К-т | 48,55 | 2,79 | 0,53 | 0,08 | 35,98 | 1,68 | 6,0 | 1,32 | 3,07 | 100 | ||
Дутьё | 120,92 | 404,82 | 525,74 | |||||||||
Итого | 48,55 | 2,79 | 0,53 | 0,08 | 35,98 | 1,68 | 6,0 | 1,32 | 120,92 | 404,82 | 3,07 | 625,74 |
Получено | ||||||||||||
О-к | 48,55 | 2,79 | 0,53 | 2,2 | 1,68 | 6,0 | 26,73 | 3,07 | 91,56 | |||
Газ | 0,08 | 33,77 | 1,32 | 94,21 | 404, 82 | 534,,2 | ||||||
Итого | 48,55 | 2,79 | 0,53 | 0,08 | 35,97 | 1,68 | 6,0 | 1,33 | 120,94 | 404,82 | 3,07 | 625,76 |
2.2 Расчёт процесса выщелачивания
Растворение МоО3 в аммиачном растворе протекает по реакции
MoO3 + 2NH4OH = (NH4)2MoO4 + H2O
На реакцию израсходуется NH4OH
34,36 кг
На реакцию
CuSO4 +6NH4OH = [Cu(NH4)4](OH)2 + 4H2О
расходуется NH4OH
1,71 кг
Сернокислотный кальций в условиях выщелачивания способен образовывать менее растворимую с соль в аммиачном растворе CaMoO4 по реакции.
CaSO4 + MoО
= CaMoO4 + SO
Это приводит к снижению извлечения молибдена в процессе аммиачного выщелачивания.. Для предотвращения протекания этой реакции вводим в раствор соль(NH4)CO3, которая по реакции
CaSO4 + (NH4)CO3 = CaCO3 + (NH4)2SO4
превратит сульфат кальция в менее растворимую соль CaCO3, также нерастворимую в аммиачном растворе, и которая переходит в кек. Количество образовавшегося карбоната кальция составит
3,0 кг
Расход (NH4)CO3 составит
1.69 кг
Компоненты MoS2, Fe2O3, CaCO3, SiO2 и рочие переходят в кек. Тогда масса сухого кека составит
2,43 + 3,99 + 3,0 + 6,0 + 3,2 = 18,62 кг
Масса влажного кека составит
74,48 кг
Тогда стехиометрический расход NH4OH составит
34,36 + 1,71 = 36,07 кг
Фактический расход щёлочи составит
43,28 кг
Расход 10% NH4OH составит
432,8 кг
