Қалдық газдардың құрамы мен мөлшерін есептеу
Есептеу үшін келесі берілгендер қажет:
Атмосфералық қысым -760 ммсын. бағ.
Үрлеу температурасы — 50 °С
Шығын газдардың температурасы — ≤500 °С
Штейнді қайта өндіру — 1000 т/тәулік
Есепті 100 кг штейнга жасаймыз:
Берілгені бойынша штейн құрамы:
50% — Си 17% — Fe
24% — S 3.8% — Pb
2.7% — Zn
Конвертерлі шлактың құрамы
3% — Cu 48.11% — Fe
1.56% — S 24% — SiO2
15.11% — O2
Берілгендері заводтікі.
Кесте 1 — Штейннің рационалды құрамы
Барлығы
Си
Pb
Zn
О2
S
Fe
қалғаны
Cu2S
62.6
50
12.6
PbS
4.39
3.8
0.59
ZnS
4.03
2.7
1.33
FeS
25.07
9.48
16.59
Fe3O4
0.57
0.16
0.41
қалғаны
3.34
3.34
Барлығы
100
50
3.8
2.7
0.16
24.0
17.0
3.34
Кесте 2 — Конвертерлі шлактың рационалды құрамы
Барлығы
Си
Fe
S
О2
SiO2
Pb
Zn
Cu2S
3.76
3.0
0.76
FeS
2.21
1.41
0.8
Fe3O4
15.7
11.39
4.31
2FeO·SiO2
64.2
35.31
10.0
18.9
SiO2
5.1
5.1
PbO
3.73
0.27
3.46
ZnO
2.68
0.53
2.15
Қалғаны
2.62
Барлығы
100
3.0
48.11
1.56
15.11
24.0
3.46
2.15
Ақшыл күңгірттің мөлшері:
Ақшыл күңгірттің кұрамында Cu2S металды мыс пен қоспалары бар.
Конвертерге Cu2S келіп түседі, кг:
100 кгыстық штейннен — 62,6
38 кг суық материалдардан — 38·0,34=13,09
Барлығы: 72,69
CuFeS2 диссоциациясы нәтижесінде конвертерде 0,28кг Cu2S пайда болады;
Си2О + FeS = Cu2S + FeO реакциясынан тағы 0,52 кг Cu2S пайда болады;
Cu2S — ң толық мөлшері : 72,69+0,28+0,52=76,49 кг.
Конвертерлі шлакпен 49,64·0,0376=1,87 кг Cu2S әкетіледі.
Ақшыл күңгіртте 76,49-1,87=74,62 кг Cu2S қалады.
Металды мыс толығымен ақшыл күңгіртке айналады деп қабылдайық.
38·0,275=10,45 кг
Ақшыл күңгіртті шығаратын металды мыс пен Cu2S — ң толық мөлшері:
74,62+10,45=85,07 кг
Ақшыл күңгірттегі Си мен S суммасы 95,5% құрайды деп қабылдаймыз. Ақшыл күңгірттің мөлшерін анықтаймыз:
Конвертерлі шлактың құрамындағы Fe FeO түрінде болады:
4,96·0,3531=17,53 кг
Суық тұнбамен бірге Fe FeO түрінде келіп түседі:
38·0,115=4,37 кг
және де Fe келесі реакциялармен қышқылданады:
FeS+Cu2O ↔ Cu2S+FeO
FeS+3Fe2O3 ↔ SO2+7FeO
0,19+0,68=0,87 кг Fe
Fe FeO дейін үрлеу оттегімен қышқылданады:
17,53-4,37-0,87=12,29 кг
Fe+O2 ↔ Fe2O4 реакциясы бойынша Fe қышқылдануы үшін О2 мөлшері:
кг құрайды
2Fe+O2 ↔ 2FeO реакциясы бойынша Fe қышқылдануы үшін:
кг құрайды
Теория бойынша Fe қышқылдануы үшін барлығы
1,39+3,52=4,91 кг О2 қажет.
Конвертірлеудің бірінші периодында күкіртті Fe-ң 9,09 кгқышқылданады. Және де халькопериттің диссоциациясы нәтижесінде пайда болған 0,057 кгкүкірт бар. Бұдан барлығы 9,147 кгS қышқылданатыны шығады. Тәжірибелі берілгендерден S-ң SO2-ге дейін, S-ң SО3 дейін қышқылдану мөлшерінің қатынасы 6:1 құрайды деп қабылдаймыз. Бұдан, SO2-гe дейін
кг S қышқылданады, 15,68 кг SO2 шығады.
SO3-ке дейін
9,147-7,84=1,31 кг S қышқылданады, 3,28 кгSO3 шығады, 1,97 кг О2 қажет. Барлығы S қышқылдануға О2-ң теориялық шығыны 7,84+1,97=9,81 кг құрайды.
Ал Fe мен О2 қышқылдануға барлығы 14,72 кг О2.
Практиканың берілгені бойынша конвертердің ваннасында О2-ң пайдалануын 95% деп қабылдап О2-ң практикалық қажетті мөлшерін анықтаймыз:
кг
О2-ң артықтылығы:
15,49-14,72-0,77 кгқұрайды.
Ауа құрамында 23% О2 болғанда конвертерлеудің бірінші периодында
кг немесе нм3 ауа беру қажет.
Екінші период үрлеуді тоқтатпай жүргізіледі. Үрдістің өнімдері таза емес мыс, газдар, изгарь болып табылады. Берілгендерге байланысты конвертерлеудің екінші периодында S-ң SO2 мен SО3-ке дейін сәйкесінше 5:1 қатынасымен қышқылданады.
SO2-re дейін кг қышқылданып, 26,84 кг SO2 шығарылады және 13,24 кг О2 шығындалады. SО3-ке дейін 15,89-13,24 = 2,65 кг қышқылданып, 6,61 кг SO3 шығарылады және 3,96 кг О2 шығындалады. Күкіртті қышқылдануға кеткен О2-ң жалпы теориялық шығыны: 13,24+3,96=17,2 кг. О2-ң 95% қолданғанда кг О2 қажет. О2-ң артықшылығы: 18,11-17,2=0,91 кг.
Ауа қажеттілігі: немссе нм3.
