Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ В МЕТАЛЛУРГИИ ТЯЖЕЛЫХ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ.doc
Скачиваний:
41
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
3 Мб
Скачать
☆

§ 25. Продувка никелевого концентрата кислородом в вертикальном конверторе

Требуется определить расход кислорода, состав отходящих газов и тепловой баланс при продувке расплавленного никелевого концентрата в вертикальном конверторе. Состав концентрата: 67% N1; 0,9% Со; 3,2% Fe; 4,6% Сu; 24,3% S.

В настоящее время внедряют технологию получения металлического никеля путем продувки сульфидного никелевого расплава кислородом в вертикальном конверторе с последующей вакуумной обработкой расплава и разливкой металла на аноды. Расплавление никелевого концентрата производится в специальной отражательной печи, отапливаемой природным газом. Продувка сульфидного никелевого расплава ведется до остаточного содержания серы 2–4% и заканчивается при температуре 1600–16500С. Основной реакцией, определяющей процесс, является реакция взаимодействия между сульфидом и закисью никеля:

Ni3S2 + 4NiO ↔ 7Ni + 2SO2.

Полнота протекания этой реакции определяется температурой процесса. Данные по влиянию температуры на конечное содержание серы в никеле приведены ниже.

t,0C

1200

1250

1300

1350

1400

1450

1500

1550

1600

1650

S,%

26,2

22,4

17,8

14,2

9,6

6,0

4,8

3,7

2,6

2,0

25.1 Расчет расхода кислорода

Расчет производится на 100 кг расплавленного никелевого концентрата. Первоначально определяем его рациональный состав, принимая, что вся медь связана с серой в форме Cu2S, а остальная сера связана с никелем в форме Ni3S2 Рациональный состав исходного никелевого расплава приведен в таблице 58.

ТАБЛИЦА 58 Рациональный состав исходного никелевого расплава, %

Компоненты

Ni

Cu

Co

Fe

S

Всего

Ni3S2

Cu2S

Niмет

Coмет

Feмет

64,0

–

3,0

–

–

–

4,6

–

–

–

–

–

–

0,9

–

–

–

–

–

3,2

23,14

1,16

–

–

–

87,14

5,76

3,0

0,9

3,2

Итого

67,0

4,6

0,9

3,2

24,3

100,00

Для расчета можно принять, что извлечение никеля в расплав после кислородной продувки составляет 75%. В такой же мере извлекается кобальт.

Железо извлекается на 50%, а медь на 90%. Содержание никеля в расплаве после кислородной продувки составляет 85%, а серы 2%. Определяем выход расплава после кислородной продувки: 67•0,75/0,85=59,12 кг, в том числе никеля 50,25 кг.

Данные о составе расплава приведены ниже:

кг

%

кг

%

Ni

Сu

Со

50,25

4,14

0,68

85,0

7,0

1,15

Fe

S

О2

1,60

1,18

1,27

2,70

2,0

2,15

Для расчета выхода шлака принимаем, что содержание никеля в шлаке составляет 65%. Определяем количество никеля, перешедшего в шлак: 67–50,25=16,75 кг.

Определяем выход шлака: 16,75/0,65=25,77 кг.

Шлак имеет следующие массу и состав:

кг

%

Ni

Cu

Co

Fe

O2

16,75

0,46

0,22

1,6

6,74

65,0

1,79

0,86

6,20

26,15

Итого

25,77

100,00

Шлак в основном состоит из окислов никеля, кобальта, железа и меди. Кислород в расплаве и шлаке определяется по разности и переходит из дутья.

Определяем количество серы, которое окисляется при кислородной продувке сульфидного никелевого расплава: 24,3–1,18=23,12 кг.

При окислении серы до SO2 на 1 г-атом серы (32 ед.) затрачивается 1 моль кислорода (32 ед.). Следовательно, на окисление 23,12 кг серы нужно израсходовать 23,12 кг кислорода. Определяем количество кислорода, которое пошло на окисление серы и перешло в расплав и шлак: 23,12+6,74+1,27=31,13 кг.

При содержании кислорода в дутье 98% и степени его усвоения 90% расход кислорода составит 31,13/(0,98•0,9)=35,29 кг.

Для определения состава отходящих газов принимаем, что с кислородом дутья поступает 2% N, а подсос воздуха составляет 100% от расхода дутья. Тогда количество азота, поступающего с дутьем, составит 35,29–35,29•0,98=0,71 кг. Определяем количество кислорода, которое из дутья перейдет в отходящие газы: (35,29–0,71)•0,1=3,46 кг. Подсос воздуха составляет 35,29 кг. Определяем количество кислорода, поступающего с воздухом: 35,29•0,23=8,11 кг.

Состав и количество отходящих газов приведены ниже:

кг

м3

%(объемн)

O2

N2

SO2

11,57

27,89

23,12

11,57/32•22,4=7,91

27,89/28•22,4=22,57

23,12/64•22,4=8,09

19,73

59,29

20,98