Шоғырланған күйдіруді қорғасын концентраттарын зерттеу

Жоспар
Кіріспе

Кіріспе
1. Негізгі бөлім
1.1 Қорғасын концентратын агломерациялық күйдіру
1.2 Компонеттер тәртібі
1.3 Біріккен қорытпа және оның дайындығы
1.4 Күйдіру процессі
1.5 Агломерационды күйдіру машиналары
1.6. Қорғасынды агломерат құрамын рационалды түрде есептеу.
2 Технологиялық есептеулер
2.1 Агломераттың рационалдық құрамы
2.2 Балқыту өнімдері есебі
2.3 Балқыту өнімдері есебі
2.4 Штейн есебі
2.5 Шлак мөлшері мен құрамы
2.6 Қара қорғасынның шығымы мен құрамы
2.7 Ауа шығынын есептеу 3. Экономикалық есебі 3.1 Шихта күйдіру цехын жобалау 3.2 Өндірісті жоспарлау 3.3 Пайда және рентабельдің жобаланушы цехтағы есебі 3.4 шешімдер варианттарына экономикалық баға беру

Түсті металлдар негізгі материаллдар тобына жатады. Тура және жанама қосылыстарға тәуелді және әр мемлекеттегі соның ішінде өнеркәсібіптері дамыған елдерде шаруашылық саласында бар және дамыған материалдар тобы болып табылады. Түрлі түсті металдарсыз жасалынатын және олардан өнім жасайтын шаруашылық әрекеттерінің аймағын табу қиын болып табылады.
Түсті металлургия әрдайым дамып жатыр және іске асырылып отыр. Түсті металлургияның келесі дамуының негізгі бағыты өңделінетін шикізаттың қолдану аясының өсуі болып табылады және одан бағалы компоненттерді шығару, екінші(сынық және тастанды) металлургиялық өңдеуде қызықтыру дәрежесін көтеру және кен шикізатын өңдеу қиын болып табылады, түрін көбейту және шығарылатын өнімнің сапасын тез көтеру, сонымен қатар жаңа энергия сақтаушы процесстерді қолдануды кеңейту болып табылады. Сонымен қатар, ерекше назар автогенді еріту әдісіндегі өнеркәсіп өнімдеріндегі тез жұмыс жасауға нығайту, заманауи гидрометаллургиялық процесстерді орнату және барлық іс – шараларды ұйымдастыру. Және аталғандар түсті металлургия кәсіпорындарында экологиялық жағдайды жақсарту әрекеттеріне бағытталған.
Металлға деген қажеттілік жылдан жылға өсіп жатыр. Техниканың, ғылымның дамуы машинасыз ойға келмейтін мәдениеттер, механизмдер, приборлар және көптеген басқа да бұйымдар металлдан жасалады. Заманауи жағдайда көп металлдарды шығаруды арттыру атомды энергетикасының, ғарыш техникасының және авиация жылдамдығының, радиоэлектрониканың және компьютерлік техниканың қарқынды дамуына қабылетті болып отыр.
Соңғы жылдары көп жағдайларда металлдардың орнын басушы әртүрлі синтетикалық материалдардың қолданылуының және шығарылуының қарқынды өсуі тек тиімді арнайы физика – механикалық, электрлік, химиялық және де басқа қасиеттері тіркелген металлдық материалдарды пайдалану икемді болып келеді.
Жер қыртысындағы металлдардың таралуы әр түрлі болып келген – олар бірнеше проценттен миллиондаған үлестерге шейін таралған. Металлдардың техникалық мағынасы тек табиғатта таралуынан ғана емес және оларды алу кезіндегі өндірістік қабілеттеріне қарай анықталады. Талаптармен бірге және өндірілген жеке металлдың масштабы да анықталады.
Ағымдағы дипломдық жұмыстың мақсаты шоғырланған күйдіруді қорғасын концентраттарын зерттеу болып табылады. Сондай – ақ күю процесіндегі материалдық қоспа баланстарын зерттеу.

Пән: Өнеркәсіп, Өндіріс
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 40 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны

Кіріспе
1. Негізгі бөлім
1.1 Қорғасын концентратын агломерациялық күйдіру
1.2 Компонеттер тәртібі
1.3 Біріккен қорытпа және оның дайындығы
1.4 Күйдіру процессі
1.5 Агломерационды күйдіру машиналары
1.6. Қорғасынды агломерат құрамын рационалды түрде есептеу.
2 Технологиялық есептеулер
2.1 Агломераттың рационалдық құрамы
2.2 Балқыту өнімдері есебі
2.3 Балқыту өнімдері есебі
2.4 Штейн есебі
2.5 Шлак мөлшері мен құрамы
2.6 Қара қорғасынның шығымы мен құрамы
2.7 Ауа шығынын есептеу 3. Экономикалық есебі 3.1 Шихта күйдіру цехын жобалау 3.2 Өндірісті жоспарлау 3.3 Пайда және рентабельдің жобаланушы цехтағы есебі 3.4 шешімдер варианттарына экономикалық баға беру

Кіріспе

Түсті металлдар негізгі материаллдар тобына жатады. Тура және жанама қосылыстарға тәуелді және әр мемлекеттегі соның ішінде өнеркәсібіптері дамыған елдерде шаруашылық саласында бар және дамыған материалдар тобы болып табылады. Түрлі түсті металдарсыз жасалынатын және олардан өнім жасайтын шаруашылық әрекеттерінің аймағын табу қиын болып табылады.
Түсті металлургия әрдайым дамып жатыр және іске асырылып отыр. Түсті металлургияның келесі дамуының негізгі бағыты өңделінетін шикізаттың қолдану аясының өсуі болып табылады және одан бағалы компоненттерді шығару, екінші(сынық және тастанды) металлургиялық өңдеуде қызықтыру дәрежесін көтеру және кен шикізатын өңдеу қиын болып табылады, түрін көбейту және шығарылатын өнімнің сапасын тез көтеру, сонымен қатар жаңа энергия сақтаушы процесстерді қолдануды кеңейту болып табылады. Сонымен қатар, ерекше назар автогенді еріту әдісіндегі өнеркәсіп өнімдеріндегі тез жұмыс жасауға нығайту, заманауи гидрометаллургиялық процесстерді орнату және барлық іс - шараларды ұйымдастыру. Және аталғандар түсті металлургия кәсіпорындарында экологиялық жағдайды жақсарту әрекеттеріне бағытталған.
Металлға деген қажеттілік жылдан жылға өсіп жатыр. Техниканың, ғылымның дамуы машинасыз ойға келмейтін мәдениеттер, механизмдер, приборлар және көптеген басқа да бұйымдар металлдан жасалады. Заманауи жағдайда көп металлдарды шығаруды арттыру атомды энергетикасының, ғарыш техникасының және авиация жылдамдығының, радиоэлектрониканың және компьютерлік техниканың қарқынды дамуына қабылетті болып отыр.
Соңғы жылдары көп жағдайларда металлдардың орнын басушы әртүрлі синтетикалық материалдардың қолданылуының және шығарылуының қарқынды өсуі тек тиімді арнайы физика - механикалық, электрлік, химиялық және де басқа қасиеттері тіркелген металлдық материалдарды пайдалану икемді болып келеді.
Жер қыртысындағы металлдардың таралуы әр түрлі болып келген - олар бірнеше проценттен миллиондаған үлестерге шейін таралған. Металлдардың техникалық мағынасы тек табиғатта таралуынан ғана емес және оларды алу кезіндегі өндірістік қабілеттеріне қарай анықталады. Талаптармен бірге және өндірілген жеке металлдың масштабы да анықталады.
Ағымдағы дипломдық жұмыстың мақсаты шоғырланған күйдіруді қорғасын концентраттарын зерттеу болып табылады. Сондай - ақ күю процесіндегі материалдық қоспа баланстарын зерттеу.

1. Негізгі бөлім

Агломерация - бұл ұсақ кендерді кесектеу процесі болып табылады, сондай - ақ концентраттарді және біріккен материал қабатында отын жағу нәтижесінде біріккен шаңдарды кесектеу процесі. Агломератты дайындау немесе шығару үшін ленталық агломарациялық машиналар қолданылады. онда қорытпа арқылы ауаны сорып алу кезінде қозғалатын желтартқыш торда біріккен қорытпа қабаты бар. Бірігу өнімі(агломерациялану) - агломерат. Ол кесекті, кеуекті қара түсті өнім болып табылады. Оны біріккен кен ретінде немесе біріккен кен концентраты ретінде сипаттауға болады, және ол оңайлатылған тәсіл болып табылады.
Агломерациялау кезінде кейбір зиянды қоспалар алынып тасталынады, карбонаттар бөлшектелінеді және кесекті кеуекті сонымен қатар қорытпа материал алынады. Зат бойынша бұл металлургиялық дайындық болып табылады.

1.2. Қорғасын концентратын агломерациялық күйдіру

Агломерацияны кесекті қорытпаға қажетті металлургиялық процессте сульфидті және окисті материалдарды дайындау үшін қолданылады, мысалыға алатын болсақ шахта пештеріндегі ерітіндіде. Сульфитті материалдардың агломерациясы бөлшекпен(мысты және мысты - никельді концентраттар) және максималды(қорғасын және мырыш концентраттары) десульфизациялаумен өткізіледі.
Қорғасын конценттраттарынан күкіртті жою тапшылығы және сульфидті металлдарды қышқылға дейін тотықтандыру қорғасынды біріктіру үшін ерітінді процесстерде қорғасын қышқылы тез қалпына келеді. Ерітіндіге түсетін қорытпадан күкіртті жартылау жою сульфидті фазасы бар қорғасынның жойылуына алып келеді және қара металлды шығаруды төмендетеді. Күкіртті жою қышқылды атмосферада концентраттарды қыздыру жолымен жүзеге асады. Оны 1000 - 1100оС температурасына дейін қыздыру қажет. Сонымен бірге, келесі реакциялар жүзеге асырылады:

PbS + 1,5О2 = PbО + SО2 (1.1)

PbS + 2О2 = PbSО4 (1.2)

Агломераттағы қорғасын сульфаты қажетсіз, себебі ерітіндені қайта өңдеу процесінде ол келесі реакциялар бойынша штейнге өтеді:

PbSO4+ 2CО = PbS + 2CО2 (1.3)

Температурасы 700оС - тан жоғары болған кезінде алынған қорғасын сульфаты реакциялар бұзылады:

PbSO4 = PbО + SО3 (1.4)

Температурасы 650оС - тан жоғары болған кезде келесі күрделі қорғасын қосылыстары құрылады:

PbО + SiO2 = PbO·SiO2 (1.5)

PbО + Fe2O3 = PbO·Fe2O3 (1.6)

PbО + CaO = PbO·CaO (1.7)

Осындай қорғасын қосылуларының құрылуы қажетті болып табылады, себебі силикаттар және қорғасын ферриттері тез ерігіш болып табылады және күйдіру кезінде кейбір сұйық фазалары пайда болады. Олар қорытпаны біріктіруге қабілетті және ірікесекті материал алуға қабілетті болып келеді, сол себептен осы реакциялар тиімді болып табылады.
Соның нәтижесінде қорытпаға жеке дара күйдіруге қабілетті сульфидті минералдарды түйіннен ажырататын механикалық қосындылар(флюстер) қосылады. Сонымен қатар, сульфидтерді тотықтыру кезінде термореттегіштің рөлін орындайды және айқындалынған жылуды шығаруға жақсартады. Қосындыға қосылатын қорытпаның сапасын жақсарту үшін әктәс, кварц, темір кендері және айналым қоқыстары қосылады. Еріген компоненттердің сапасы қорытпадағы газөткізгіштікті төмендетпес үшін 20 - 25 % - дардан аспауы керек және тотықтыру реакциясының аяқталуына дейін қорытпадағы алдын ала ерітуді болдырмау қажет.
Агломерационды машинада материалдың ұзақ тұруы сульфиттер әрекеттерінің үшфазалық реакцияларының өтілуі мүмкін және қорғасын қышқылы:

PbS + 2PbО = 3Pbж + SО2 (1.8)

Бұл реакция дәрежесінің мәні жоқ және тиімсіз болып табылады, себебі жүзеге асырылатын металлдық қорғасын төменгі температурада ериді (327,4оС) және процесстегі температура кезінде тез тозуға алып келетін бірігу машиналы паллеталарды ерітіп жібереді. Бұны алып тастау үшін сульфидті қорғасын тотығуын жоғарғы жымдамдықта қамтамасыз ету керек.
Формасы бойынша агломераттағы қорғасынды шамамен тарату, % бойынша. Қорғасынның жалпы құрамы: 55 - 60 силикаттан; 10 - 15 - ферридтен; 15 - 20 - сульфаттан; 8 - 10 - қышқылдан; 3 - 5 - металлдан; 1 - ден аз емес сульфаттан тұрады.
Қорытпа күйдіруінде қорғасын құрамы негұрлым жоғары болса, онда оның аз бөлігі силикаттар мен және ферриттермен байланысады, сондай - ақ оның көп бөлігі металл түрінде немесе қышқыл түрінде қалады. Сонымен бірге газды фазада қорғасын жойылуы өседі, себебі температурасы 1100оС кезінде Pb, PbО және PbS жұптарының серпімділігі 1,0; 1,9 және 12 кПа - ға сай құрылады.
Сол үшін қорғасынды өндіріс тәжірибесінде қорытпада қорғасын көлемі 50 % - дан асып кетпеуін қадағалайды.
Күю зонасына қосымша отын пайдаланбай, компоненттердің қызуы мен оптималды температурады қамтамасыз ету үшін қорытпада күкірт құрамы 5 - 6 % болу керек. Бұл көрсеткіштен жоғары болатын күкірт құрамы тиімсіз болып табылады. Біріншіден, бұл қорытпа қабатының күю зонасындағы жылудың шектен тыс бөлінуіне алып келеді. Нәтижесінде температура оптималды температурадан асып ары қарай қышқылдану процесінің жүзеге асуын қиындатады. Екіншіден, біріктіруші күю кезіндегі 85 % - тен аспайтын десульфизация(күкірттің жану деңгейі) деңгейі кезінде дайын агломератта қалған күкірт құрамы 2% - дан аспайды, сонымен қатар бұл агломерацияның қайталануын талап етеді. Флюс көлемінің есептеулерін енгізу қорытпадағы қорғасын мен күкірттің керекті құрамын қамтамасыз ете алмайды. Қорғасын мен күкірт бойынша қорытпа құрамын өңдеу үшін, сонымен қатар оған жоғары дәрежелі газөткізгіштік беру үшін қорытпаға шикі қорытпа массасына қатысты 100 - 300% сыртқы агломерат қосады.
Күйдіруге дайын болған қорытпа құрамы мынадай болуы керек, % бойынша: 6 - 8 S, 45-50 Pb, 10 - 20 CaO, 25-35 FeO, 20 - 25 SiO2. Күйдіруден алдын қорытпаны ылғалдандырады(6 - 10%). Бұл кеуектілік дәрежесін және қорытпаның газөткізгіштігін жоғарылатады, себебі су тартылып алынып жатқан ауаның шығу тепетендігін қамтамасыз ететін және оңайландыратын кеуектер мен арналар қалдырып кетеді. Сонымен қатар, су қолданылып жатқан жылу бөлігін өзімен бірге ала кетеді және қорытпаның термореттеушісі болып табылады. Күйдіру кезінде алынған агломерат төмендегідей құрымға ие болуы керек:
- жоғары беріктілік;
- кеуектілік (кеуектердің жалпы көлемі - 65 - 75 %);
- химиялық және гранулометриялық құрымы бойынша ұқсастық;
- күкірт құрымы - 1,5 - 2,5 %, қорғасын - 45 - 55 %;
- 950 - 1000оС жұмсартудың температуралық интервалы болу керек.
Біріктіруші күйдіру процесін біріктіруші машиналарда жүзеге асырылады. Бұл машиналардың негізгі ерекшелігі күйдіру процесінде қорытпа қабаты арқылы ауаны интенсивті түрде сорып алу (немесе үрлеуі) болып табылады. Бұл қорғасын концентратының қышқылдық күйдіруі мен күйдірілген материал бірігуін бір металлургиялық агрегатта оңай біріктіруге мүмкіндік береді. Бұндай қондырғы барлық қорғасын зауыттарында кеңінен қолданыс тапқан.

2.1 Компонеттер тәртібі

Мыстан алынып тасталынған 90 - 92 % қорғасын үлгілік қорғасынның құрымына кетеді, 80 % цинк шлак құрамына кетеді. Егер мыс құрымы 2% - дан асса, онда оның 80% - ы штейнге кетеді. Ал 2% -дан төмен болса, 85% үлгілік қорғасынға кетеді. Алтын және күміс 99% көлемінде үлгілік металлға бағытталады.
Еріту кезінде алынған шлак 30% SiO2, шамамен 25% CaO және 20% - ға дейін ZnO тұрады.
Үлгілік қорғасын 90-98% қорғасыннан және 2-10%қорытпа қосындысынан тұрады.
Штейн Cu2S, FeS, PbS және ZnS сульфидтерінен тұрады. Ондағы күкірт құрамы 25% шамасында болады.
Шпейза - дегеніміз арсенид пен антимонид қорғасын қорытпасы. Ол 60 - 70% қорғасыннан тұрады.

3. Біріккен қорытпа және оның дайындығы

Агломерациялық қорытпаның негізгі құрамы темір құрымды материалдардан(кенді конценираттардан, кен, желтартқыш тозаң); қайтару(алдын ала өндірілген агломерат ұсақтарының көрінісі); отын(коксті ұнтақ); қорытпа жентектеуі үшін енгізілген ылғалдылық; флюсталған агломераттарды алу үшін енгізілген әктастан тұрады.
Сонымен қатар қорытпада бөлік ретінде агломерат беріктілігі мен газөткізгіштігін жоғарылаты отырып қорытпаның комкуемостьін жақсартатын әк қосылады (агломераттың 25 - 80 кгт дейін); шығын (темір тотығына кіретін шламдар және тағы да басқа материалдар) мен шойындағы марганец құрамын жоғарылату үшін марганецтік кен (агломераттың 45кгт дейін) қолданылады;
Бірігу сияқты қорытпаны дайындау агломерационды фабрикаларға жіберіледі. Қорытпаны дайындау қарқындылықты, ірілілікті, қорытпа компаненттерін құрамын, араластыру және оны жентектеуді қамтамасыз ету керек. Сақталып отырған қоймада бар қорытпалар көлемді және салмақтық дозаторлар көмегімен беріледі. Мөлшерлеу қажетті агломерат құрамын қамтамасыз етуі керек.
Қорытпаның барлық көлемі бойынша компоненттерді теңдей етіп таратуды қамтамасыз ету үшін әдетте айналма барабандарында өтетін қорытпаны жақсылап араластыру қажет болып табылады. Барабанға су берілу кезінде материал бөліктерінің әрекеттесуінен жентектеу жүзеге асырылады.
Қорытпаны жентектеу жоғарғы газөткізгіштікпен сипатталады. Қорытпадағы ылғалдылық құрамы газөткізгіштікке өз әсерін тигізеді. Қорытпаның газөткізгіштігі 6 - 9% дейін өседі. Ал осындай ауытқұлардан кейін қорытпаның массасы жартылай сұйықтыға ауысады, және ол кезде газөткізгіштік аз болады. Қорытпаны жентектегеннен кейін бірігу машиналарында тураланады.
Күйдіруге түсетін қорытынды талаптары:
1. Химиялық және гранулометрлік құрамда ұқсастылық;
2. Қорытпадағы күкірт құрамы 6-8%;
3. Ылғақтылық 6-10%;
4. Қорғасын құрамы 50% - дан аспауы керек;
5. Қорытпадағы ерітінді компоненттерінің құрамы 20-25%.
Алынған агломератқа қажеттілер:
1. Күкірт құрамы 1,5-2%;
2. Температурный интервал размягчения 950[о]С;
3. берікті, газөткізгішті және кеуекті (жалпы кеуек көлемі 65-75%).

4.Күйдіру процессі

Желтартқыш торларда ұзындығы 30-35мм жайма атты зат тиеледі. Ол қайтару ірілігі 10-25мм - ден тұрады. Сосын қорытпаға қосылады (250-350 мм). Желтартқыш торлардың үстінде шамамен 7-10 кПа ыдырау пайды болады, нәтижесінде қабат бетінде сыртқы ауа алынып тасталынады.
Арнайы жандыру құрылғылары арқылы процессті бастау үшін қорытпаның жоғарғы қабатын 1200-1300 °С - ке дейін қыздырады, және жанармай ери бастайды. Жану тек атмосфералық ауаны алып тастаған кезде ғана жүзеге асады. Жану биіктігі шамамен 20 мм болып табылады. Жаймен ол жоғарыдан төменге дейін орынлады. Оның жылдамдығы 20-30 мммин - ті құрайды.
Жану зонасының температурасы 1400-1500 °С - қа дейін жетеді. Осындай температуралар кезінде СаСО3 әк СаО және СО2 - ге бөлінеді, ал темір қорытпасындағы қышқыл бөліктері FeO дейін қалпына келеді. Сонымен қатар SiO2, Fe3O4, Fe2О3, А12О3 және басқа да қорытпа қышқылдары тезерігіш қосылулары бар химиялық әрекеттерге түседі. Алынған сұйық фаза қатты бөліктерді қоректендіреді және олармен химиялық әрекеттерге түседі. Жану зонасы төмен түскен кезде алынып тасталынған ауа массасын суытады. Нәтижесінде қатты кеуекті өнім - яғни агломерат алынады. Кеуектер дымқылдықты булау нәтижесінде және ауа алынып тасталынған кезде пайда болады. Жанармай жануы және агломерат формалануы кезіндегі зонада қорытпаның жоғарғыдан төменгі қабатына дейін әрекеттесуі 8-12 мин аралығына созылады және жайманың алынылуымен аяқталыд.

5. Агломерационды күйдіру машиналары

Қорғасынды өндірісте агломерационды біріккен машиналардың екі түрі қолданылады: қорытпа қабатының жоғарғы бөлігенен төменгі бөлігіненен ауаны сорып алумен және жоғарыдан төменге қарай қорытпаға ауа жіберу. Күйдіру және қорытпаны біріктіру бірігу тележкаларында(паллета) жүзеге асады. Паллета ол болат немесе шойын қорапшасы болып табылады. Онда шойынды желтартқыштар бар. Әрбір палета жоғарғы бөлігін көлденең рельсті жол бойынш, ал төменгі көкжиекке 3 - 5° бұрышта көлбеу бағытталған төрт жүріс дөңгелегіне тірелген. Паллетті көтеру және араластыру тартпа жұлдызшаның көмегімен жүзеге асады. Паллетаның төменгі ауданы болаттан жасалған вакуумды камерамен нық қысылған және ол эксгаустермен қосылған. Камералардағы ыдырау 1,5 - 8 кПа - ды құрайды. Қорытпа агломерациясы аглолентаның үстіне қоймаға түседі, маятникті қоректін әсерінен оны қозғалып отырған паллетаға тіркейді. Қорытпаны жағу ауасы алынып тасталған таулы аймақтарда жүзеге асады. Біріктіру аяқталуы соңғы ауасы алынған суытылған қорытпа вакуум - камералардан паллетаның өтіуімен сәйкес келеді. Тележканың жүк салынатын айналуға бағыттыалған бөлігі айналады, алдыңғыға соғылады және агломераттың жалпы массивінен кесек бөлінеді және оның ұзыедығы паллет ұзындығына тең болып келеді. Түскен қорытпа желтартқыш гүрілге дәл келіп түседі, сосын ұнтақтағышқа кіреді және қайтадын гүрілге түседі. Өнімнің жоғарғы бөлігінің ірілігі +20 - 100 мм болып табылады. Және ол дайын агломерат болып табылады және ерітіндіге барады. Өнімнің төменгі бөлігі ұсақтанады және айналма агломерат ретінде қорытпаға жіберіледі.
Агломерациялық машиналардың меншікті өнімділігін 8 - 10 т(м2сут) - ден (қорғасын концентраттары үшін) 20 - 25 т(м2сут)-ге дейін (никель және мыс шикізаты үшін) өзгертеді. Қорытпаны жағуға арналған отын 1,5 - 2,0 %-ды құрайды.
Сульфидті шикізатты біріктіруге арналған тесіп өтуі бар агломерациялық машиналардың кемшілігі ретінде күйдірілген газдың ауамен кемітілуін айтуға болады. Бұл орташа мән SО2 шығарылып жатқан газдарда 1,5 - 3,0 %-дан аспайды. Әсіресе күйдірілген газдар құйрықты вакуумды камераларда кемітіледі.
Күкіртті құрамға бай газдардың сұйылуы үшін оларды басты камерадан алады, сонымен қатар оларды күкіртті қышқыл жасауға бағыттайды. Ал құйрықты камералардан алынған газ сыртқы газ ретінде қолданылады немесе шығарылып тасталынады. Сондай-ақ ауаның тесіп өтуі бар агломерацияның тағы бір кемшілігі борпылдақтылықтың алынуы болып табылады, яғни бекем агломераттар жеткіліксіз.
Аглометратты машиналарды төменнен жоғары қарай үрлеу кезінде қолданғанда жоғарыда аталған кемшіліктер белгілі деңгейде ескерілмей қалады. Мұндай агломашинаның жұмысшы бөлігі жапқышпен қондырылған, бұл күкіртті құрамы бар газ алу үшін керек. Жапқыштағы кеңістік шартты түрде екі бөлікке бөлінген - бай және жұтаң (құйрықты бөлікте) газ. Бұл газ екі желдеткіш арқылы тартылып алынады. 5 - 7 % SO2 ие болып келетін бай газдар күкіртті қышқылды алуға бағытталады, 2 - 2,5 % SO2 ие болып келетін жұтаң газ бірінші үрлеуші камераға айналымға жіберіледі немесе шаң тозаңнан арылтқаннан кейін шығарылып тасталынады.
Үрлеуші агломашиналар үш қоймаға ие: орын үшін, жанғыш қабат және негізгі қорытпа. Жанатын ошақ негізгі қорытпаның жанатын қабаттары қоректерінің арасында орналасқан , ал оның астында бір вакуумдық камера бар. Жанған қабатта қорытпаның негізгі массасын алады, сонымен қатар үрлеудің бағыты өзгереді. Төменгі жанатын қабат қорытпаны жандырады, оның жануы төменнен жоғары қарай араласып жатады.
Үрлеуі бар агломерациялық машиналар 1,5 - 2 есе үлкен өнімділікке ие болып келеді (13 - 18 т(м2сут)), қорытпаның жануын желтартқышқа қарай жылжытады, сонымен қатар газдан болатын күкіртті қолдану деңгейін жоғарылатуға мүмкіндік береді, қорытпаны барынша жоғары қорғасын құрамымен жандырады.
Отандық түсті металлургияда АКМ-50 және АКМ-75 маркалы конвейерлі біріктіру машиналары кеңінен қолданылады.
Аталған машиналардың техникалық сипаттамалары төменде көрсетілген:

1 кесте АКМ-50 және АКМ-75 машиналарның техникалық сипаттамалары

Жұмыс бетінің өлшемі, м:
АКМ-50
АКМ-75
Ұзындығы
25
30
Ені
2
2,5
Бірігу ауданы , м[2]
50
75
Вакуум-камера саны, шт.
13
15
Палетт қозғалысының жылдамдығы, ммин
1,1 - 4,36
1,5 - 4,5
Камерадағы сирету вакуумы, кПа
4 - 8
7 - 9
Материал қабатының максималды биіктігі , мм
300
300
Электрқондырғыларымен қоса алғандағы масса, т
295
457

Агломерациялық машинаның (1-суретті қараңыз) негізгі элементі ретінде тұйықталған лентаны(конвейер) қарастырамыз. Аталған конвейер біріктіруге арналған жекелеген арба-паллеттерге ие. Арба - төрт дөңгелегі бар жан-жағы қоршалған тор. Арбалар рельс бағыты бойынша жұлдызша буының әсерімен қозғалады. Лентаның көлденең аймағында бір-біріне нығыз жанасқан дөңгелекті тор түріндегі науа бар.
Арба астында эксгаустрер көмегімен 10-13 кПа сирету туындататын 13-26 вакуумды-камералар орналасқан. Лентаның ені 2-4 метрге тең, лентадағы арбалардың саны 70-тен 130-ға дейін жетуі мүмкін, оның қозғалыс жылдамдығы 1,4-7 ммин; әрекет етуші машиналардың біріктіру аймағы 50-312 м2 құрайды.

1 - қорытпаға арналған қойма; 2 - қорек; 3 - бағыттаушы жұлдызшалар;
4 - бос бұтақ; 5 - жандыратын ошақ; 6 - вакуум-камералар

1.6 Қорғасынды агломерат құрамын рационалды түрде есептеу.

2-кесте Қорғасынды агломератының рационалды құрамы

Pb
Fe
Zn
Cu
Sb
SiO2
Al2O3
CaO
S
O
Өзгелері
Барлығы
PbS
48

7,4

55,4
ZnS

5,5

2,6

8,1
CuFeS2

0,4

0,5

0,5

1,4
CuS

1

0,7

1,7
FeS2

1,45

1,66

3,1
FeS

4,35

2,4

6,7
Sb2S3

0,3

0,11

0,4
CaO

1

1
SiO2

4

4
Al2O3

2,5
Басқа да

15,7
15,7
Барлығы
48
6,2
5,5
1,5
0,3
4
2,5
1
15,3

15,7
100

Қорғасынды концентраттарды біріктіруші күйдіру қорытпасы құрамының оптималды немесе оңтайлы есебі.
Қорғасынды концентрат, %: 48 Pb; 5,5 Zn; 1,5 Cu; 6,2 Fe; 15,3 S; 1 CaO; 4 SiO2; 2,5 Al2O3; 15,7 және т.б.
Кварцтық руда, %: 90 SiO2; 5 CaO; 5 және т.б.
Темір руда, %: 133 FeO; 5 SiO2; 5 CaO; 5 және т.б.
Әктас, %: 50 СаО; 10,0 SiO2; 58 FeO; 30 және т.б.
Қоқысты еріту кезінде келесі құрамды алу үшін біріктіруші күйдірудің қорытпасына түсіп жатқан флюстердің санын есептеймі, %:
23,6 SiO2; 39,6 FeO; 12,3 CaO; 20 ZnO; 1,6 Pb.
Шлактағы цинк шығарылуын 90 % деп қарастырамыз.
Онда шлак цикқа өтеді:
5,5·0,90 = 4,95 кг, шкаладағы цинк оксиді - 4,95·81,465,4 = 6,16 кг.
Мұндағы шлактың шығарылуы 6,16·10020 = 30,8 кг-ға тең. Шлактың мұндай көлемі төмендегілерді құрайды, кг:
Кремнезема: 30,8·0,236 = 7,2 кг;
Темір оксиді (II) : 30,8·0,396 = 12,19 кг;
Кальций оксиді: 30,8·0,123 = 3,7 кг.
Шлакқа концентраттағы кварц пен кальций оксиді өтеді.
Онда флюстермен қоса алоғанда шлак құраушы оксидтерге келесі құрасдарды қосу керек, кг:
Кремнезема: 7,2 - 2,5 = 4,7 кг;
Темір оксиді (II): 12,19 - 6,2 ∙ 71,8 : 55,8 = 4,29 кг;
Кальций оксиді: 3,7 - 1 = 2,7.
Кварцтық руда санын Х деп белгілеп аламыз, әктас көлемін у арқылы, ал z деп темір рудасын белгілеп аламыз.
Флюс құрамы туралы мәліметтерді қолдана отырып төмендегі үш теңдеуді құрастырамыз:
Кремнезема үшін: 0,9х + 0,010у + 0.05z = 4,7
Темір оксиді үшін: (II): 0,58у + 0,133z = 4,29
Кальций оксиді үшін: 0,05х + 0,5у +0,05z = 2,7
0,90,010,0500,580,1330,050,50,05

Δ = 0,0145 + 0,05985 + 0 - 0,0261 - 0,0000665 - 0 = 0,04818535

Δх = 4,70,010,054,290,0580,1332,70,50,05 = 0,145854
Δу = 0,94,70,0504,290,1330,052,70,05 = 0,10961

Δz = 0,90,014,700,584,290,050,52,7 = 0,63595

х = 0,1458540,0481835 = 3,027 кг

у = 0,109610,0481835 = 2,274 кг

z = 0,635950,0481835 = 13,198 кг

3 - кесте. Шлак құраушылардың саны мен құрамы.

Флюстер
Барлығы
SiO2
Fe2O3
CaO

%
кг
%
кг
%
Кг
Кварцтық руда

90
0.9x
-
-
5
0,05х
Әктас

10
0.1y
58
0.58y
50
0,5у
Темір рудасы

5
0.05z
133
0.133z
5
0,05z

4 кесте. Сыртқы агломерат шығынын есепке алмаған жағдайдағы 100 кг қорғасын концентраты үшін есептелінген қорытпа құрамы.

Материал
Саны

Кг
%
Қорғасын концентраты
100
84,38
Кварцтық руда
3,027
2,55
Темір руда
13,198
11,13
Әктас
2,274
1,91
Нәтижесі :
118,499
100

Сыртқы агломератты есепке алмаған жағдайда қорытпадағы күкірттің құрамы:
15,3·100118,499 = 12,91 %.
Қорытпадағы күкірт құрамын оптималды мәнге дейін ( 6 - 8 %) төмендеті үшін қорытпаға сыртқы агломераттарды қосады.
Біріктіруші күйдіру қорытпасының құрамын соңғы әрі нақты түрде есептейміз.
Бұл үшін дайын агломераттағы күкірт құрамын анықтау керек. Шахталық пештегі агломератты еріту кезіндегі десульфизация деңгейі 25 % -ды құрайды деп қабылдайық. Сондықтан да еріту кезінде штейнге өтіп кеткен күкіртті қоса есептегенде агломераттағы күкірт келесідей көлемге ие болуы мүмкін, кг: 1,623·10075 = 2,164. Қорытпа массасынан шығатын агломерат шығысы өндірістік мәліметтер бойынша 88 - 93% шегінде болады. Есептеулерде мұны 92 %-ға тең деп қабылдаймыз, сонда агломерат массасы 118,499·0,92 = 109,02 кг-ға тең болады.
Бұл агломератта мына көлемде күкірт болуы керек, %: 2,164·100109,02 = 1,984. Оптималды құрамның 100кг қорытпасындағы сыртқы агломерат санын х арқылы белгілейміз. Күкірт бойынша жанудың материалдық теңдеуін құрастырамыз:

(100 - х)·0,1598 + 0,0188х = 7,

мұнда 0,1598 - сыртқы агломераттары жоқ қорытпадағы күкірт құрамы , бірлік үлесінде; 0,0188 - агломераттағы күкірт құрамы; 7 - оптималды құрамның 100кг қорытпасындағы күкірт құрамы, кг; х = 63,68, т.е. Әрбір 36,32 жаңа қорытпа бастапқы қорытпадан тұратын 63, 68 сыртқы агломератты талап етеді:

63,68·100 : 36,32= 175%

Жаңа қорытпадан шығатын агломераттар шығысы 36,32·0,92 = 33,41 кг, ал сыртқы агломераттарды қоса есептесек 63,68 + 33,41 = 97,09 кг. Агломератта 97,09 · 0,0188 = 1,825 кг күкірт қалып қояды. Күйдіру кезіндеші десульфуризация (7-1,825) · 100 : 7 = 73,9%-ға тең.
Қорытпа құрамы туралы мәліметтерді кесетеде көрсетеміз.

5-кесте. Қорғасынды концентратты біріктіруші күйдірудің қорытпасының оптималды құрамы.

Материал
Саны , кг
Қорғасын концентраты
36,32·0,8438=30,64
Кварцтық руда
36,32·0,0255=0,92
Темір руда
36,32·0,1113=4,04
Әктас
36,32·0,0191=0,69
Кері агломерат
63,68
Нәтижесі
100

Оптималды құрамның қорытпасына 7-9% су қосады. Су қорытпаның газөткізгіштігін жоғарылатады және агломераттаушы күйдіру процесінде термореттеуші рөлін атқарады.
Қорғасынды концентраттарды біріктіру үшін күйдіру процесінің есебі.
Қышқылды-біріктіруші күйдіру ленталы біріктіруші машиналарда қоыртпа қабаты арқылы ауаны үрлеу арқылы жүзеге асырылады. Нәтижесінде сульфидтердің оттекпен өзара байланысы металл оксидтерін және күкіртті ангидридті құрайды, сонымен қатар үлкен көлемде жылу бөліп шығарады. Күкіртті ангидрид газ фазасына өтеді. Күкірт диоксиді құрамына тәуелділігіне байланысты газ фазасында оны бай және жұтаң деп екіге бөліп қарастырады. Жандыру кезінде газ фазасына қорытпаның майда бөлшектері мен ұшатын металл байланыстары өтіп кетеді. Агломераттың үлкен бөліктері қайта ерітуге жіберіледі, ал майда бөлшектері біріктіруші күйдіру қорытпасын дайындауға бағытталады.
Жандыру процесінің есебін жүргізу үшін төмендегілерді орындау керке:
1. Қорытпаны жағуға қолданылған отынның жауына кеткен ауаны есептеу керек;
2. Қорытпа металдардың сульфидтерін қышқылдандыру кезінде жұмсалған ауа шығынын есептеу;
3. Шығарылатын бай және жұтаң газ көлемін анықтау керек;
4. Жандыру процесінің материалдық балансын құрастыру керек.
Біріктіруші күйдіруге келіп түсетін қорытпа құрамы үшін мыналар қабылданады:
Қоғасынды концентрат - 30,64%;
Кварцтық руда - 0,92%;
Темір руда - 4,04%;
Әктас - 0,69%;
Сыртқы агломерат - 63,68%.
Қорытпа компоненттері мен оның химиялық құрамының массасын біле отырып, шикі қорытпаның химиялық құрамын анықтауға болады.
Қоғасынды концентрат:

Pb: 30,64·0,48 = 14,70

Zn: 30,64·0,055 = 1,68

Cu: 30,64·0,015 = 0,45

Fe: 30,64·0,062 = 1,89

S: 30,64· 0,153 = 4,68

CaO: 30,64 · 0,01 = 0,30

SiO2: 30,64 · 0,04 = 1,22
Al2O3: 30,64 ·0,025 = 0,76

Өзгелері: 30,64· 0,157 = 4,81
Кварцтық руда:

SiO2: 0,92·0,9 = 0,828

CaO: 0,92·0,05 = 0,046

Өзгелері: 0,92·0,05 = 0,046
Темір руда:

SiO2: 4,04·0,05 = 0,202

CaO: 4,04·0,05 = 0,202

FeO:4,04·0,133 = 1,537

Өзгелері: 4,04·0,05 = 0,202
Әктас:

SiO2: 0,69·0,5 = 0,345

CaO: 0,69·0,1 = 0,069

FeO: 0,69·0,58 = 0,400

Өзгелері: 0,69·0,30 = 0,207

6-кесте

Pb
Zn
Cu
Fe
S
SiO2
CaO
FeO
Өзгелері
Барлығы
Pb-концентраты
14,70
1,68
0,45
1,89
4,68
1,22
0,30

4,81
30,495
Кварцтық руда

0,828
0,046

0,046
0,92
Темір руда

0,202
0,202
1,537
0,202
2,143
Әктас

0,345
0,069
0,400
0,207
1,01
Нәтижесі
14,70
1,68
0,45
1,89
4,68
2,595
0,617
1,937
5,26
34,56

Оптималды құрамды күйдіру кезінде алынған қорғасынды агломерат құрамын есептеу үшін жаңа қорытпадан Pb-агломерат құрамын анықтап алу керек. Жаңа қоыртпаны күйдіру кезінде алынған рационалды агломерат құрамының есебі.
Жаңа агломерат құрамына қорғасынды сульфидті концентрат, кварцтық және темір рудасы, әктас пен еріту арқылы қайта жасалған сыртқы шлак жатады. Агломераттың рационалды құрамын есептеу үшін десульфуризация деңгейін және агломератта металл орналасуының формасын білу керек.
Жаңа қорытпа үшін есептеулерді төмендегі сандар бойынша жүзеге асырамыз:
30,495 + 0,92 + 2,143 + 1,01 = 34,56 кг.
Бұл қорытпа құрамында 34,56 · 0,153 = 5,287 кг күкірт бар.
Мұнда 0,153 - қорғасынды концентраттағы күкірт құрамы бірлік үлесінде көрсетілген. Агломераттаушы күйдірутегі десульфизация деңгейі 72,55%-ға тең. Аталған десульфуризация бойынша агломерат күкіртке өтеді 5,287·(1 - 0,7255) = 1,451 кг.
Зауыттан шыққан агломераттар құрамының негізінде 80% күкірт металл сульфидтерін, ал 20% сульфаттарды құрайды деп қарастырамыз.
Сульфидті күкірт саны 1,329·0,8 = 1,063 кг-ға тең, ал сульфатты күкірт:
1,329·0,2 = 0,265 кг-ға тең.
Концентратта ZnS қиын жанатын сульфид болғандықтан, 75% сульфидті күкірт (0,996 кг) цинкпен, 15% күкірт (0,199 кг) қорғасынмен және 10% (0,116 кг) - мыспен байланысты деп болжаймыз. Сульфатты күкірт кальций және қорғасынмен тең дәрежеде байланысты.
Агломератта темір оксид және магнетит түрінде Железо в агломерате :находится в виде оксида и в магнетите в соотношении 1:1. Остальные қатынасында кездеседі. Карбонаттар жану кезінде толығымен диссоцияланады және газ газдық фазаға ауысады.
Агломераттағы цинк сульфидінің көлемін анықтаймыз, кг:
0,996 · 97,4 : 32 = 3,031.
Осы байланыстан цинкті табамыз 3,031 - 0,996 = 2,035 кг.
Оксид түріндегі цинк көлемін шикі қорытпа мен сульфидті цинк арасындағы ерекшеліктер бойынша анықтаймыз, кг:
1,68 - 0,996 = 0,684.
Цинк оксидінің көлемін анықтаймыз, кг:
0,684 · 81,4 : 35,4 = 1,572.
Цинк оксидінің осы көлемімен оттек байланысты болып келеді 1,395 - 1,121 = 0,274 кг. Агломераттағы PbS көлемін анықтаймыз, кг:
0,199 · 239,2 : 32 = 1,487.
Бұл байланыстан қорғасынды анықтап аламыз 1,487 - 0,199 = 1,288 кг.
Сульфатты күкірттің белгілі мәні бойынша (0,291 кг) қорғасын сульфатының көлемін есептейміз, кг:
0,2912·32 · 303,2 = 1,379.
Бұл көлеммен қорғасын байланысты болып келеді 1,379 · 207,2 : 303,2 = 0,942 кг, қорғасын сульфатында оттек бар 1,379 - 0,942 - (0,291 : 2) = 0,291 кг.
Шикі қорытпадағы қорғасынның көлемі мен сульфид және сульфатта табылған қорғасын көлемінің айырмашылығы бойынша оксидтегі қорғасын массасын анықтаймыз, кг:
14,70 - 1,126 - 0,942 = 12,632.
Агломераттағы қорғасын оксидінің массасы 12,632 · 223,2 : 207,2 = 13,607 кг-ға тең. Бұл байланыстан оттекті қарастырамыз 13,607 - 12,632 = 0,975 кг.
Агломераттағы халькозин (Cu2S) көлемін анықтаймыз, кг: 0,116 · 159 : 32 = 0,576. Бұл байланыс бойынша мысты қарастырамыз 0,576 - 0,116 = 0,46 кг.
Агломерат құрамындағы қалған мыс көлемі оксидтерде (Cu2O) болады және ол 0,46 - 0,46 = 0 кг-ға тең.
Сульфатты күкірт құрамы бойынша CaSO4 (0,5 жалпы сульфатты күкірт) кальций сульфатының көлемін анықтаймыз, кг: 0,2912 · 32 ·136 = 0,618. Бұл көлемде CaSO4 кальций оксиді бар 0,618 · 56 : 136 = 0,254 кг, оттек көлемі 0,618 · 3· 16 : 136 = 0,218 кг.
Агломерат құрамында еркін кездесетін кальций оксидінің массасын анықтаймыз, кг: 0,617 - 0,254 = 0,357.
Агломераттағы Fe2O3 көлемін есептейміз, кг:
1,89:22·55,8 · 159,6 = 1,351.
Бұл байланыста оттек бар 1,351 - (1,89 :2) = 0,406.
Агломераттағы магнетит (Fe3O4) көлемін анықтаймыз, кг:
1,89:2 3 · 55,8 : 231,4 = 0,683.
Магнетитпен оттек байланысты 0,683 - 0,612 = 0,071.
3,5 кг көлеміндегі кремнезем және 0,855 кг көлеміндегі алюминий оксиді агломератқа өзгерістерсіз өтеді. Басқа компоненттер қорытпадан агломератқа 1,6946 кг көлемінде өтеді.
Қорғасынды агломератты біріктіруші күйдіру кезінде алынған есептеулер нәтижелері 7-кестеде көрсетілген.

7 - кесте. Жаңа қорытпаны күйдірген кезде алынған қорғасынды агломерат құрамы.

Байланыс
Компоненттер, кг

Pb
Zn
Fe
S
O
CaO
SiO2
Al2O3
Өзгелері
Барлығы
PbS
0,942

0,545

1,487
PbSO4
0,942

0,146
0,291

1,379
PbO
12,632

0,975

13,607
ZnS

2,035

3,031
ZnO

0,684

0,274

1,572
CaSO4

0,218
0,254

0,618
CaO

0,357
Fe2O3

0,945

0,406

1,351
Fe3O4

0,612

0,071

0,683
SiO2

3,5

Al2O3

0,855

Өзгелері

1,6946
1,6946
Нәтижесі
14,70
1,68
1,89
1,451
2,235
0,617
2,595
0,76
1,6946
25,875
%
50,01
6,51
7,32
5,62
8,66
2,39
10,05
2,94
6,56
100

Мұны есепке ала отырып күтілген қорғасынды агломерат құрамын анықтаймыз. Бұл қорғасынды агломерат 36,32 кг жаңа қорытпа мен 63,68 кг сыртқы агломератты күйдірген кезде алынуы мүмкін.
Агломераттағы қорғасын құрамы, %,
50,01 + 0,02376 · 50,01 =
Агломераттағы цинк құрамы, %,
6,51 + 0,2376 · 6,51 =
Агломераттағы темір құрамы, %,
7,32 + 0,02376 · 7,32 =0
Агломераттағы оттек құрамы, %,
8,66 + 0,02376 · 8,66 =
Агломераттағы кальций оксидінің құрамы, %,
2,39 + 0,02376 · 2,39 =
Кварц құрамы, %,
10,05 + 0,02376 · 10,05 =
Глинозем құрамы, %,
2,94 + 0,02376 · 2,94 =

8-кесте

Элемент
Pb
Zn
Fe
S
CaO
SiO2
Al2O3
O
Өзгелері
Барлығы
Саны , %
51,19
6,66
7,49
1,78
2,44
10,28
3,009
8,86
8,29
100

Оптималды құрам қорытпасын күйдіру арқылы алынған қорғасынды агломерат құрамының рационалды есебін қарастырайық.
Шикі қорытпа мен қорғасынды агломераттың құрамындағы элементтер туралы мәліметерді қолдана отырып және оның массасын біле отырып біріктіруші күйдіру қорытпасының қорытынды құрамын есептейміз. Мысалы, қорытпадағы қорғасын құрамы 14,70 + 63,68 · 0,500 = 46,54 кг тең; қорытпадағы цинк құрамы 1,68 + 63,68 · 0,0666 = 5,921 кг тең; темір құрамы 1,89 + 63,68 · 0,0732 = 6,55 кг тең; күкірт құрамы 1,451 + 63,68 · 0,0562 = ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.