Металлургия свинца и цинка (стр. 1 )

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова

Факультет металлургии, машиностроения и транспорта

Кафедра металлургии

методические указания к практическим занятиям

для студентов металлургических специальностей

Павлодар

УДК 669.3 + 669.24] (07)

ББК 34.33 я 7

М 54

Рекомендовано ученым советом ПГУ им. С. Торайгырова

Рецензент: кандидат технических наук

Составители: , ,

М 54 Металлургия свинца и цинка. Методические указания к

практическим занятиям для студентов металлургических

специальностей / сост. , , . – Павлодар : ПГУ им. С. Торайгырова, 2006. – 93 с.

Методические указания разработаны на основании Государственного общеобязательного стандарта образования РК 3.07.196 – 2001 специальности 240140 «Металлургия черных и цветных металлов» и ГОСО РК 3.07.444 – 2003 специальности 240740 «Металлургия цветных металлов» и ГОСО РК 3.08.335 – 2006 специальности 050709 «Металлургия».

УДК 669.3 + 669.24] (07)

ББК 34.33 я 7

© , , 2006

©Павлодарский государственный университет

им. С. Торайгырова, 2006

Введение

«Металлургия свинца и цинка» - одна из основных дисциплин для подготовки инженера-металлурга, специализирующегося в цветной металлургии. Предметом изучения являются вопросы технологии металлургической переработки свинцового и цинкового сырья. Цель преподавания дисциплины состоит в подготовке специалистов для деятельности в производственных, проектных и исследовательских подразделениях предприятий свинцово-цинковой отрасли.

Курс «Металлургия свинца и цинка» ставит своей задачей приобретение студентами навыков и знаний, позволяющих ему ориентироваться в областях применения свинца, цинка и сопутствующих металлов, знать принципиальные технологические схемы, теоретические основы процессов окислительного обжига, восстановительных и ликвационных плавок, процессов выщелачивания, очистки растворов, электролитического рафинирования и выделения металлов из растворов.

Должны знать: основные условия осуществления технологических процессов, технико-экономические показатели, характеристики основного оборудования; теоретические основы процессов окислительного обжига, восстановительных и ликвационных плавок, процессов выщелачивания, очистки растворов, электролитического рафинирования и выделения металлов из растворов.

Должны уметь: приобретать навыки выполнения типовых металлургических расчетов, применять расчетных результатов для проектирования оборудования, а также навыки осуществления технологических процессов в лабораторных условиях, обработки полученных результатов, их анализа и формулирования выводов.

Практическая работа № 1 Расчеты по агломерирующему обжигу и шахтной плавке

1.1 Расчет рационального состава сырья

Переработке подвергаются свинцовый концентрат следующего состава, % (таблица 1).

Таблица 1 – Химический состав свинцового концентрата

Pb	Zn	Cu	Fe	CaO	SiO2	S	Прочие	Всего
69,17	3,15	1,60	6,18	0,24	0,96	17,70	1,00	100,0

На завод поступает также свинцовый кек с гидрометаллургического производства, имеющий следующий состав, % (таблица 2).

Таблица 2 – Химический состав свинцового кека

Pb	Zn	Cu	Fe	CaO	SiO2	S	Прочие	Всего
29,63	11,25	1,35	4,25	5,75	4,30	14,55	28,92	100,00

Основываясь на практике свинцовоплавильных заводов, перерабатывающих подобное сырье, составляем смесь из 60% концентрата и 40% свинцового кека. Получаем смесь следующего состава (таблица 3).

Таблица 3 – Состав смеси (концентрат+кек)

Материал	Содержание компонентов, кг
Pb	Zn	Cu	Fe	CaO	SiO2	S	прочие	всего
Кон-центрат	41,50	1,88	0,96	3,71	0,14	0,58	10,62	0,61	60,0
Кек	11,85	4,50	0,54	1,70	2,30	1,72	5,82	11,57	40,0
Всего	53,35	6,38	1,50	5,41	2,44	2,30	16,44	12,18	100,0

Для расчета минералогического состава концентрата принимаем, что в концентрате металлы присутствуют в виде следующих материалов: свинец в виде свинцового блеска, цинк в виде цинковой обманки, медь в виде халькопирита, железо в виде пирита и пирротина. Пустая порода представлена известняком и кремнеземом в свободном виде.

Расчет ведем на 100 кг смеси материалов.

Серы связано со свинцом

207,21 кг Pb – 32 кг S

41,5 кг – х

х = 6,3 кг

Серы связано с цинком

65,38 кг Zn – 32 кг S

1,88кг – х

х = 0,93 кг

Серы связано в халькопирите

63,57 кг Cu – 2·32 кг S

0,96 кг – х

х = 0,96 кг

Железо присутствует в халькопирите в количестве

63,57 кг Cu – 55,85 кг Fe

0,96 кг – х

х = 0,84

Остальное железо в количестве

кг

и оставшуюся несвязанной серу в количестве

кг

распределяем между минералами пиритом и пирротином. Обозначим черех х количества железа, присутствующего в перите, а через а – количество серы в пирите. Тогда в пирротине железа будет (2,87 – х) кг и серы (2,5 – а) кг.

В соответствии с правилами стехиометрических расчетов составляем уравнения

(1)

(2)

Решая совместно полученные уравнения (1) и (2), находим х = 1,28 кг железа в пирите, а = 1,46 серы в пирите.

На долю пирротина приходится

кг железа,

кг серы.

Количество углекислого газа, связанного с окисью кальция будет

56 кг CaO – 44 кг СО2

0,144 кг – х

х = 0,113 кг СО2

Аналогичными расчетами устанавливаем рациональный состав свинцового кека, принимая, что в нем свинец, медь, кальций и 75% цинка присутствуют в виде сульфатных соединений, остальной цинк в виде окиси, железо в виде закиси и кремнезем ввиду его малого количества считаем находящимся в свободном состоянии.

Результаты расчета сводим в таблицу 4.

1.2  Расчет состава и выхода штейна

Принимаем извлечение меди в штейн при шахтной плавке равным 80%, что составит

кг меди.

Ориентируясь на получение богатого штейна ввиду цинковистой шихты, задаемся содержанием меди в штейне равным 25% и определяем выход штейна

кг штейна.

Таблица 4 – Рациональный состав смеси материалов

Компоненты	Pb	Zn	Fe	Cu	S	O2	SiO2	CaO	СО2	Прочие	Всего
PbS	41,50	-	-	-	6,40	-	-	-	-	-	47,90
ZnS		1,88			0,93						2,81
FeS2			1,28		1,46						2,74
Fe7S8			1,59		1,04						2,63
CuFeS2			0,84	0,96	0,96						2,76
CaCO3								0,14	0,11		0,25
ZnSO4		3,38			1,69	3,36					8,43
ZnO	-	1,12	-	-	-	0,28	-	-	-	-	1,40
PbSO4	11,85	-	-	-	1,86	3,70	-	-	-	-	17,41
CuSO4	-	-	-	0,54	0,27	0,54	-	-	-	-	1,35
FeO	-	-	1,70	-	-	0,49	-	-	-	-	2,19
SiO2	-	-	-	-	-	-	2,30	-	-	-	2,30
CaSO4	-	-	-	-	1,30	1,96	-	2,30	-	-	5,56
Прочие	-	-	-	-	-	-	-	-	-	2,24	2,24
Всего	53,35	6,38	5,41	1,50	16,44	9,83	2,30	2,44	0,11	2,24	100,00

Обычно в штейнах свинцовой плавки содержится в среднем 20% серы, около 5% цинка и примерно 35% железа. Высчитывая по разности содержание свинца в штейне, находим состав штейна (таблица 5).