Переработка вторичного сырья: инструментальных сталей, осколков и пыли на основе твердых сплавов карбида вольфрама

Федеральное агентство по образованию Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова Кафедра химии и технологии редких и рассеянных элементов Курсовой проект тема Переработка вторичного сырья инструментальных сталей, осколков и пыли на основе твердых сплавов карбида вольфрама Москва - 2006 г. ОГЛАВЛЕНИЕ 1. Введение 2. Цель работы 3. Литературный обзор 8 3.1.

Основные проблемы переработки вторичного редко металлического сырья 2. Источники образования вторичного сырья 3. Классификация вторичного сырья 1. Основные группы 2. Классификация по физическим признакам 3. Классификация по химическим признакам 4. Газообразные отходы 4.Способы утилизации и переработки вторичного сырья 5. Переработка сплавов редких элементов 1.Окислительные методы 15 3.5.2.

Методы хлорирования 3.Способы электрохимического растворения отходов 4. Гидрометаллургические методы 4. Исходные данные 1. Схема переработки карбида 1.Аппаратурное оформление 2. Рукавный фильтр 2.Описание схемы переработки карбида. 3. Краткая характеристика элементов шихты 23 4.3.1.

WC - Карбид вольфрама 12 23 4.3.2. WO3 - Оксид вольфрама VI 12 . 24 4.3.3.TiC - Карбид титана 12 24 4.3.4. ТЮ2 - Оксид титана IV 12 24 4.3.5.Со-Кобальт 12 25 4.3.6.СоО - Оксид кобальта П 12 25 4.3.7.Со2О3 - Оксид кобальта Ш 12 26 4.3.8. Zn - Цинк 12 26 4.3.9.ZnO - Оксид цинка 12 26 4.3.10.

Си - Медь 12 27 4.3.11. Си2О - Оксид меди I 12 27 4.3.12. СиО - Оксид меди П 12 28 4.3.13. Fe-Железо 12 28 4.3.14. ГеО - Оксид железа II 12 29 4.3.15. Fe2O3 - Оксид железа Ш 16. Бентонит 4. Термодинамические данные компонентов сырья 1. Расчет термодинамических величин протекания реакций окисления 30 4.4.1.2.

Расчет термодинамических величин протекания реакций окисления 5. Материальный баланс 1. Блок 2. Грануляция и окисление в печи кипящего слоя 1.Запишем уравнения используя исходные данные и принятые значения 3. Расчет циклонной пыли 4. Количество связующих веществ в исходной шихте 2. Окисление карбидов 1. Окисление WC 37 5.2.2.

Окисление TiC 3. Окисление Со 4. Окисление Zn 5. Окисление Си 6. Окисление Ге 7. Теоретическое количество воздуха 5. Блок 5. Прокалка и сушка 6. Тепловой баланс 6.1 Зона кипящего слоя 1. Приход тепла зоны кипящего слоя 2. Расход тепла.

3. Определение требуемого избытка воздуха 4. Определение размеров сечения печи 2. Надслоевая зона 1. Приход тепла 2. Расход тепла 3. Разность между приходом и расходом тепла при 900 С 7. Печь кипящего слоя 8. Уточнение аппаратурного оформления 1. Щековая дробилка 2. Дисковая мельница 14 65 8.3.

Гранулятор 4. Печь кипящего слоя 1. Циклон 2. Рукавный фильтр 5. Реактор для выщелачивания с распыляющимся с верху реагентом 6. НУТЧ фильтр 7. Колонна осаждения 9.Сушильные аппараты с вращающимися барабанами 10. Индукционная печь 9. Вывод 9. Список литературы 1. Введение Количество вторичных металлов в мире с каждым годом растет в связи с непрерывным увеличением

общего металлофонда черных и цветных металлов, который превысил 8 млрд. т. Пропорционально увеличению металлофонда растет количество амортизационного лома, отходов производства, таких, как пиритные огарки, тонкие фракции пыли доменных печей, богатые по содержанию ценных компонентов шлаки цветной металлургии, отходы химической промышленности и т.д. На машиностроительных и обрабатывающих предприятиях образуются десятки тысяч тонн стружки и другие

отходы 2 . В настоящее время для производства режущих инструментов широко используются твердые сплавы. Они состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала, сцементированных небольшим количеством кобальта. Карбиды вольфрама, титана и тантала обладают высокой твердостью, износостойкостью. Скорости резания инструментами, оснащенными твердыми сплавами, в 3-4 раза превосходят скорости резания инструментами из быстрорежущей стали. Недостатком твердых сплавов, по сравнению с быстрорежущей сталью,

является их повышенная хрупкость, которая возрастает с уменьшением содержания кобальта в сплаве. И, следовательно, возникает вопрос утилизации таких сплавов. Переработка лома и отходов позволяет вернуть металл в кругооборот 1 . В процессе производственной деятельности образуются отходы, которые нарушают экологическое равновесие, загрязняя окружающую среду, и снижают степень извлечения ценных компонентов, содержащихся в исходном

сырье. Их подразделяют на отходы производства и отходы потребления лом . Под отходами производства понимают остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, образовавшиеся при производстве продукции и утратившие полностью или частично исходные потребительские свойства. Под отходами потребления понимают изделия и материалы, потерявшие потребительские свойства из-за физического или морального износа. Под вторичным сырьем мы будем подразумевать лишь ту часть отходов, повторное

использование которых технически возможно и экономически целесообразно. Использование вторичного сырья позволяет решить ряд важнейших проблем сохранение невосполнимых природных ресурсов улучшение экологической обстановки снижение капитальных и энергетических затрат повышение производства редких металлов создание малоотходных технологий 2 . 2. Цель работы Цель данной работы состоит в разработке схемы переработки вторичного сырья в данном

случае карбидов тугоплавких металлов режущих инструментов их осколков, кусковые отходы , при заданных производительности и качестве огарка, температуре обжига и способе подготовки сырья. 3. Литературный обзор 3.1. Основные проблемы переработки вторичного редко металлического сырья В настоящее время подсчеты показали, что удельные капитальные затраты на сбор и переработку вторичного металла в 25 раз меньше, чем на производство металла из руды.

Производительность труда во вторичной цветной металлургии примерно в два раза выше, чем в первичной. Сбор и переработка вторичных металлов имеют не только экономический, но и социальный эффект. При переработке вторичного сырья коэффициент комплексного его использования должен быть достаточно высоким, так как задача вторичной металлургии состоит в одних случаях в разделении металлов, а в других - в подшихтовке к соответствующим ломам и отходам чистых металлов для получения в конечном счете качественных

сплавов. Перед металлургической переработкой вторичное сырье нужно рассортировать, спакетировать или если это крупногабаритные детали разрезать на куски, удобные для шихтовки и дальнейшей переработки. В современной практике далеко не всегда имеются эффективные способы осуществления этих операций. При переработке отходов металлургического производства желательно применение таких процессов, которые сочетались бы с основной технологией без введения новых типов оборудования и без расхода дополнительных

реагентов. Во многих случаях извлечение металла из вторичного сырья проще, чем из первичного, поскольку содержание его в отходах значительно выше. Следовательно, затраты на производство вторичного металла могут быть уменьшены, что приводит при значительной доле вторичного сырья к снижению себестоимости продукции в целом и увеличению выпуска редких металлов. При выборе способа переработки вторичного сырья следует учитывать, что его состав в большинстве случаев существенно отличается от первичного.

Наличие в нем синтетических материалов, отсутствующих в природе, загрязнение токсичными и взрывоопасными веществами в процессе эксплуатации значительно изменяют состав вторичного сырья в количественном и качественном отношении. Несмотря на существенную принципиальную разницу между первичной и вторичной металлургией редких металлов, имеются и некоторые общие черты. Основная из них - сложный состав сырья, поступающего в переработку полиметаллические сульфидные руды содержат 10-15 компонентов, имеющих народнохозяйственное

значение, вторичное сырье состоит, как правило, из трех-четырех компонентов И. 3.2. Источники образования вторичного сырья Источниками вторичных сырьевых ресурсов, содержащих редкие и благородные металлы, являются металлургическая, химическая, электротехническая, радиотехническая, электронная промышленность, машиностроение и различные предприятия военно-промышленного комплекса. Стремительный прогресс во всех сферах материального потребления требует увеличения производства металла.

Развитие техники повлекло за собой применение новых редких металлов, их сплавов и соединений. Обойтись без них не могут атомная энергетика, реактивная и космическая авиация, полупроводниковая техника, современная оптика и другие отрасли промышленности. Для применения в технике зачастую необходимы металлы высокой степени чистоты. Требования к чистоте металлов непрерывно повышаются, а следовательно, совершенствуются и разрабатываются

новые методы очистки. Использование бедного сырья и высокие требования, предъявляемые к качеству конечного продукта - металла, вызывают усложнение технологии, сочетающей различные пиро- и гидрометаллургические способы концентрирования, выделения и глубокой очистки редкого металла. На каждой ступени многостадийной технологической схемы получаются побочные продукты, содержащие то или иное количество ценного компонента. Вследствие этого прямой выход металла из первичного сырья мал

иногда не более 40-50 . Отходы, получаемые на различных стадиях производства растворы, шламы, кеки, брак металла и пр , представляют собой материалы, в которых содержание металла во много раз превышает его содержание в первичном сырье. Объем отходов, содержащих редкие и цветные металлы и их сплавы, из года в год возрастает и исчисляется величинами от десятков килограммов до сотен тысяч тонн в год. Поэтому вопросы рационального и комплексного использования вторичных сырьевых ресурсов приобретают

все большее значение в общем балансе производства металлов. Таблица 1. Основные виды вторичного сырья редких металлов. Источники образования вторичного сырья Металлургическая и химическая промышленность Электротехническа я, электронная и радиотехническая промышленность Машиностроение судостроение авиационная и космическая промышленность

Виды втор. отходы производства Шлаки, шламы, пыли, кеки, илы, съемы, золы. Маточные и травильные растворы, отработанные электролиты. Некондиционные металлы, сплавы, соли Опилки, сколы, обрезь, высечка, шлифпорошки. Некондиционные сплавы, соединения, изделия. Бракованные микросхемы, модули, приборы Стружки, опилки, шлаки, пыли, высечка, режущий инструмент.

Растворы. Бракованные узлы изделий ганого сырья отходы потребления Металлургическое оборудование и приборы, выработавшие срок эксплуатации печи, насосы, реакторы, контрольно-измерительные и регулирующие приборы Технологическое оборудование и приборы, вышедшие из строя в процессе эксплуатации и не подлежащие ремонту Самолеты, машины, выработавшие срок эксплуатации. Узлы и агрегаты, заменяемые при ремонте На захоронение или используются в виде строительного материала

отходы 1 - пыли, шламы, кеки и съемы, растворы, образующиеся в процессе производства, бракованные металлы, сплавы и соли - в основном содержат металл и компоненты, которые присутствуют в исходном сырье или введены с реагентами в процессе его обогащения и переработки. Они могут быть переработаны на предприятии, производящем данный металл. Более сложными по составу являются отходы 2 - стружки, опилки, высечка, обрезь, проволока, шлифпорошки,

травильные растворы и особенно отходы 3 - стружка, опилки, бракованные узлы машин, приборов и механизмов, поскольку в их состав могут входить искусственные материалы - пластмасса, резина, бумага, отсутствующие в природе. Они содержат в большом количестве Fe, Ni, Cr конструкционные материалы , Pb, Sn, Zn припои , Си и Al провода . Поэтому переработка отходов 3 вызывает наибольшие трудности и требует создания новых,

специальных технологий для их обогащения и извлечения ценных компонентов. Еще больше проблем возникает при переработке вторичного сырья - приборов, машин и аппаратов, бывших в эксплуатации. Поскольку в процессе эксплуатации может существенно изменяться вещественный и фазовый состав вторичного сырья испарение, взаимная диффузия металлов и др возможно накопление токсичных и взрывоопасных соединений, загрязнение продуктами смазки и окисления.

Это требует дополнительных операций, особенно на стадии обогащения. Для переработки многокомпонентного вторичного сырья, разрабатывается, как правило, несколько альтернативных схем. Они подвергаются опытно-промышленной проверке, а затем выбирается схема, оптимальная по технико-экономическим, экологическим и другим показателям 2 . 3.3. Классификация вторичного сырья 3.3.1. Основные группыДля правильной организации сбора, хранения,

обезвреживания, обогащения и переработки вторичного сырья необходимо знать его состав, количество и свойства, поэтому различные виды сырья необходимо классифицировать. Все вторичное сырье делится на три основные группы 1 - твердое 2 - жидкое 3 - газообразное 2 3.3.2. Классификация по физическим признакамПо физическим признакам отходы цветных металлов делятся на четыре класса А - лом и кусковые отходы Б - стружка, проволока

В - порошкообразные и пастообразные Г - прочие отходы Кроме основных четырех классов существуют специальные классы для наиболее распространенных видов вторичного сырья АЛ - лом и отходы свинцовых аккумуляторов АК - лом, отходы, покрытые оловом луженые 3 - отходы, содержащие титан, высечка, обрезь Ж - отходы кабельной промышленности Н - отходы катализаторов Е - ртутьсодержащие отходы

К - отходы щелочных аккумуляторов 2 . 3.3.3. Классификация по химическим признакамПо химическому составу вторичное сырье делится на группы и марки. Группы характеризуют состав вторичного сырья. Чем больше номер группы, тем ниже содержание основного компонента и сложнее химический состав. Так, к первой группе относится черновой вольфрам, содержащий 96-98 W, ко второй группе - сплав вольфрама с рением 10 Re , а к третьей группе - отходы твердых сплавов,

содержащие до 40 W. Марки указывают на состав данного вида сырья. Например, Су-00 - металлическая сурьма ВР-10 - сплав вольфрама с 10 рения ВНЖ - сплав вольфрам 90 , никель 6 , железо 4 АГО-1 - арсенид галлия. Кроме классов, групп и марок отходы делят на три сорта 1-й сорт может быть подвергнут обработке непосредственно без специальной подготовки и обогащения 2-й сорт имеет более высокую засоренность неметаллическими материалами

и черным металлом до 10 3-й сорт характеризуется наличием включений черных металлов и имеет высокую засоренность. Такое сырье требует обязательной первичной обработки. На многие виды вторичного сырья, содержащего редкие металлы, государственный стандарт не разработан, на них имеются отраслевые стандарты ОСТ или технические условия ТУ , которые служат критерием во взаиморасчетах предприятий и при выборе технологической схемы обогащения

и переработки. Жидкие виды вторичного сырья также классифицируют, разделяя на токсичные и нетоксичные содержащие и не содержащие органические соединения кислые, щелочные или нейтральные. Кроме того, жидкие отходы можно классифицировать по содержанию ценных компонентов А - богатые травильные растворы Б - растворы отработанных электролитов В - промывные и сточные воды Д - маточные растворы.

В зависимости от вида жидкого сырья выбирается соответствующая технологическая схема обезвреживания, обогащения и переработки 2 . 3.3.4. Газообразные отходыПромышленные газообразные отходы ПГО подразделяют на токсичные и нетоксичные. Причем токсичные газообразные отходы подразделяют на ПГОх - содержащие токсичные вещества в виде твердых частичек, пыли и ПГОг - содержащие токсичные вещества в виде паров и газов.

ПГОТ, соответственно, делятся на отходы, содержащие твердые вещества неорганического происхождения - ПГОТМ асбест, соли минеральных кислот и ПГОТО, содержащие пылевидные вещества органического происхождения. Аналогично ПГОГ могут содержать газообразные токсические вещества неорганического ПГОГМ и органического ПГОГО происхождения. Кроме того, ПГОГОМ могут содержать органические соединения в состав которых входят фосфор, сера, азот и галогены.

Такая классификация позволяет оценить экологические особенности данного вида отходов и правильно выбрать способ их обезвреживания и переработки 2 . 3.4.Способы утилизации и переработки вторичного сырья Основные этапы переработки вторичного сырья определяются его видом. Переработка твердых отходов включает контроль радиоактивности, взрывоопасности и токсичности сырья классификацию и выбор способов обогащения и обезвреживания отходов разработку экологически чистой, оптимальной

схемы извлечения ценных компонентов из вторичного сырья. Переработка жидких отходов и промышленных стоков включает входной контроль и обезвреживание токсичных веществ цианидов, хрома, ртути, органических веществ нейтрализацию растворов не обязательна разработку оптимальной схемы обогащения и извлечения ценных компонентов. Выбор способа измельчения, обогащения и переработки зависит от размера перерабатываемого сырья, его

состава, требований к конечному продукту, наличия необходимых реагентов, достаточного количества воды и соответствующих энергоресурсов природный газ, электроэнергия, уголь . Кроме того, учитывается наличие необходимого оборудования, квалификация технического персонала и рабочих предприятия, на котором планируется проводить обогащение и переработку. Особо следует учитывать экологические проблемы. Выбранная схема должна характеризоваться минимальными

объемами твердых отходов и сбросных растворов, предусматривать улавливание и утилизацию газообразных продуктов по возможности не должны использоваться ядовитые вещества ртуть, кадмий и др. 2 . 3.5. Переработка сплавов редких элементов Сплавы редких металлов перерабатывают окислением, хлорированием, электролизом и гидрометаллургическим способом. Их переработка осложнена более высоким содержанием других металлов и взаимным влиянием компонентов сплавов на технологические процессы 2 .

3.5.1.Окислительные методыИх можно использовать и для переработки сплавов и кусковых отходов твердых сплавов. Применяемые в настоящее время инструментальные твердые сплавы базируются на карбидах вольфрама, титана и тантала или на смеси указанных соединений с добавлением связующего металла - кобальта. К кусковым отходам твердых сплавов относятся брак производства, неиспользованные части пластинок инструмента, их осколки и др. В последние годы развивается выпуск неперетачиваемого твердосплавного инструмента

в связи с этим масштабы переработки кусковых отходов увеличиваются 2 . 1 Распространенный способ переработки кусковых отходов твердых сплавов - сплавление с NaNOs. Недостатки способа - значительный расход реагентов, большое количество циркулирующих растворов, разнообразной специальной аппаратуры, выделение агрессивных газов NO, N02 - ограничивают его применение. Этот метод целесообразно применять на предприятиях, перерабатывающих

вольфрамовые концентраты. 2 Для переработки отходов твердосплавного инструмента на основе карбидов тугоплавких металлов, содержащих Та, Nb, W, V, предложено использовать процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза СВС-процесс , который значительно интенсифицирует вскрытие отходов 2 . 3 Окислением кислородом при 900-1000 С с последующим выщелачиванием WO3 из продукта обжига растворами соды или щелочи можно перерабатывать и кусковые отходы твердых сплавов,

содержащих вольфрам 1 . 3.5.2. Методы хлорирования Метод может быть применен для переработки отходов W - Re сплавов, отходов радиоэлектронной промышленности. При переработке отходов существуют две основные проблемы экологического характера полнота использования хлора и использование раствора сопутствующих металлов.

При хороших технологических показателях следует отметить громоздкость оборудования для хлорных схем, а также трудности, связанные с агрессивностью и токсичностью хлора и хлоридов, необходимостью специальных коррозионностойких материалов для аппаратуры и значительными затратами на реагенты 2 . 3.5.3.Способы электрохимического растворения отходовЭлектрохимическое растворение отходов сплавов используют на отечественных и зарубежных предприятиях. Этот метод наиболее дешев и не требует сложной аппаратуры.

Электрохимическое растворение целесообразно вести в щелочных растворах, так как образуются легко растворимые соли рения, вольфрама и молибдена. Для создания хорошего электроконтакта и компактности отходы предварительно подготавливают к растворению порошкообразные отходы и проволоку брикетируют проволочные отходы перед брикетированием режут механическими ножницами и смешивают тонкую и толстую проволоки отходы прутков и штабиков рубят на куски, размеры которых не превышают 400 мм.

При компоновке анода брикеты из проволоки, порошкообразных материалов чередуют с отходами компактного металла 2 . 3.5.4. Гидрометаллургические методыИх можно использовать для переработки ниобиевых сплавов, содержащих 80-90 Nb, а также пылей от заточки твердосплавного инструмента. Технологические этапы переработки ниобиевых сплавов состоят кислотной обработке, гидрировании, измельчении и сжигании. Для переработки вольфрам молибденсодержащих ниобиевых сплавов, имеющих состав,

Nb 94,95 W 3,12 Mo 1,34 Zr 0,42 Та 0,17, также можно использовать гидрометаллургический способ 2 . 4. Исходные данные 4.1. Схема переработки карбидаСхема. Технологическая схема переработки карбида окислительным обжигом. 4.1.1.Аппаратурное оформлениеЩековая дробилка. Дисковая мельница Грану лятор Печь кипящего слоя 4.1-Циклон. 4.1.2. Рукавный фильтрРеактор для выщелачивания с распыляющимся

с верху реагентом НУТЧ вакуумный фильтр Колонна осаждения НУТЧ вакуумный фильтр. Сушильные аппараты с вращающимися барабанами 10-Индукционная печь 4.1.2.Описание схемы переработки карбида. 4.1.2.1.Дробление и измельчение. Исходное сырье поступает в щековую дробилку, затем в дисковую мельницу, где происходит измельчение сырья до нужного размера до 1,0 мм. 4.1.2.2. Грануляция.

После измельчения сырье направляется в чашевой гранулятор. Грануляция позволяет существенно улучшить показатели обжига в кипящем слое, так как, во-первых, обеспечивает возможность возврата на грануляцию и затем на дообжиг в печь кипящего слоя неполно окисленной пыли циклона, во-вторых, при работе на гранулах значительно возрастает производительность печей. Кроме того, появляется возможность обжигать в кипящем слое наиболее тонкие концентраты, которые без

грануляции обжигать в печах кипящего слоя не удается из-за слишком большого пылеуноса. В качестве связки используется бентонит, глина, обладающая хорошими вяжущими свойствами. Шихта для грануляции содержит 5-6 бентонита, 12-16 воды, остальное концентрат, оборотная пыль и не окислившийся карбид. На обжиг направляются гранулы крупностью до 2мм. без предварительной сушки 3 . 4.1.2.3. Печь кипящего слоя. Далее идет окислительный обжиг в печи кипящего слоя при температуре 900

С. Печь кипящего слоя представляет собой шахту цилиндрического или прямоугольного сечения, выполненную из жароупорного бетона или футерованную шамотным кирпичом и заключенную в стальной кожух. В нижней части шахты расположена подина, которая обеспечивает равномерную подачу воздуха в поперечном сечении печи, предотвращает просыпание твердой фазы в пространство под подиной. Поды имеют сопла с колпачками в верхней части, для подвода воздуха и обеспечения беспросыпности.

Общее число сопел устанавливают с таким расчетом, чтобы площадь живого сечения была 0,3-0,5 от площади пода. Узел загрузки концентрата состоит га цилиндрического бункера с установленными под ним тарельчатым питателем. При вращении тарели лежащий на ней материал сбрасывается неподвижным ножом в кольцевой желоб, а из последнего скребками, закрепленными на тарели в выгрузочную тачку. Далее концентрат через герметичный шлюзовой питатель, предотвращающий выброс газов из печи, и загрузочную

трубу непрерывно подается непосредственно в кипящий слой. Скорость загрузки равна производительности тарельчатого питателя и определяется расстоянием между нижним срезом бункера и тарелью устанавливается о помощью подвижной обечайки , а также скоростью вращения тарели. Воздух в печь кипящего слоя подается воздуходувками. Огарок из кипящего слоя непрерывно пересыпается через разгрузочное отверстие, низший край которого

порог выгрузки расположен на уровне 1000-1500 мм над подиной, накапливается в бункере. Питатель периодически выгружается в контейнеры. При обжиге гранулированного материала огарок периодически выгружается через течку, расположенную непосредственно над подиной. Запыленные газы выходят из печи через отверстие, расположенное под сводом. Основная часть пыли обычно улавливается циклонами.

Для глубокой очистки газов от тонких частиц пыли, могут использоваться рукавные фильтры с рукавами из стеклоткани. Очищенные газы вентилятором выбрасываются в атмосферу. Устойчивая работа печи обеспечивается с помощью систем автоматического регулирования и контрольно-измерительных приборов. Наиболее сложной и ответственной является система автоматического регулирования температуры обжига путем изменения скорости загрузки в печь концентрата.

Эта система состоит из установленной в кипящем слое термопары пишущего потенциометра о реостатным датчиком, нелинейного регулятора, исполнительного механизма и двигателя постоянного тока с независимым возбуждением, являющегося приводом тарельчатого питателя. При повышении температуры в печи исполнительный механизм увеличивает силу тока в цепи возбуждения двигателя и одновременно уменьшает напряжение, подаваемое на якорь, что приводит к снижению числа оборотов тарели при понижении температуры скорость вращения тарели

увеличивается. Отношение максимальной скорости загрузки к минимальной равно 5. Отклонения температуры обжига от заданной не превышают 2,5 С. Автоматически поддерживаются постоянными расход воздуха и разрежение под сводом печи 3 . 4.1.2.4. Выщелачивание. Огарок и пыль рукавного фильтра после окисления поступают в реактор для выщелачивания. Сверху шахты емкости распыляется 10 МНз при температуре 40

С с отношением тв ж 1 3. При этом оксиды Ti, Fe карбиды W, Ti и бентонит будут в осадке, а W, Co, Zn, Си перейдут в раствор. 4.1.2.5.Фильтрация. Раствор и осадок после выщелачивания отфильтровываются на НУТЧ фильтре. Осадок идет на разделение и извлечение Ti, Fe карбиды возвращаются на грануляцию, а раствор перекачивается из-за разности давлений в сборник

и идет на следующую стадию. 4.1.2.6. Осаждение вольфрамовой кислоты. Раствор содержащий целевые вещества в различных их соединениях обрабатывается 19,8 НС1 кислотой при 40 С. При этом будет образовываться осадок вольфрамовой кислоты, а все остальное будет находиться в растворе. 4.1.2.7.Фильтрация. Раствор и осадок после осаждения отфильтровываются на НУТЧ фильтре, при этом идет дополнительное введение 2

НС1 для отмывки вольфрамовой кислоты и кислота направляется на сушку и прокалку. Раствор, содержащий аква комплексы Со, Zn, Си пойдет на дальнейшее разделение, предположительно методом экстракции. 4.1.2.8.Сушку и прокалку. Ведем процесс во вращающихся печах при температуру 750-800 С. Вода упаривается при сушке, а конечный получается после прокаливания W03. 4.1.2.9. Аппаратурно-технологическая схема. Схема 2.

Аппаратурно-технологическая схема переработки сплава карбидов окислительным обжигом в печи кипящего слоя. Щековая дробилка Печь кипящего слоя Чашевой гранулятор Дисковая мельница 4.1-Циклон Рукавный фильтр Бункер Тарельчатый питатель Шлюзовый питатель Порог выгрузки Система водяного охлаждения Подина Реактор выщелачивания с распыляющимся с верху реагентом

ПУТЧ фильтр Шахтная емкость осаждения колонна осаждения НУТЧ фильтр. Сушильные аппараты с вращающимися барабанами. 10-Индукционная печь 11-Насос 4.2. Состав исходного сырья Таблица 2. Состав исходного сырья. WC TiC Со Zn Си Fe всего кг ч 130,000 25,000 10,000 0,500 1,000 0,167 166,667 78,000 15,000 6,000 0,300 0,600 0,100 100 4.3.

Краткая характеристика элементов шихты 4.3.1. WC - Карбид вольфрама 12 Молекулярная масса 195,86 Получаются прокаливанием смеси W и С при 1400-1500 С. Физические и химические свойства, tnn WC свыше 3000 С плотность WC 15,6 г см3. Нерастворимы без разложения ни в одном из известных растворителей. Применение в производстве твердых сплавов. Внешний вид серые кристаллы 4.3.2.

WO3 - Оксид вольфрама VI 12 . Парамагнитные желтые оранжевые при нагревании ромбические мелкие кристаллы плотность равна 7,16-7,22 г смЗ , которые плавятся при 1473 С, превращаясь в зеленую жидкость, кипящую при 1750 С. Они сублимируются, начиная от 1357 С. Мало растворимы в воде и кислотах. Растворяется в расплавах и растворах щелочей с образованием вольфраматов или поливольфраматов.

Получают нагреванием металлического вольфрама при 900 С на воздухе или в токе кислорода, а также прокаливанием вольфрамовой кислоты H2WO4. Применяют в химической, стекольной и керамической промышленности для получения металлического вольфрама и его сплавов. 4.3.3.TiC - Карбид титана 12 tun свыше 3000 С. Карбид титана, обладающий высокой твердостью и тугоплавкостью, является компонентом жаропрочных и

твердых инструментальных сплавов, абразивный материал, его используют для нанесения износостойких покрытий, для изготовления различных керамических изделий, в т. ч. тиглей и чехлов термопар, стойких к расплавленным металлам, для футеровки вакуумных высокотемпературных печей. 4.3.4. ТЮ2 - Оксид титана IV 12 Встречается в природе в виде минерала рутила, анатаза тетрагональные кристаллы и брукита ромбические кристаллы . Белый порошок. tra 1870

C, tKtni 30000C, плотность равна 3,6-3,95 г см3 анатаз , плотность равна 4,1-4,2 г см3 2 брукит , плотность равна 4,2-4,3 г см3 2 рутил . Разлагается выше 2927 С. Мало растворим в воде, разбавленных кислотах или растворах щелочей. Растворяется в концентрированной серной кислоте при нагревании, в расплавах гидроксидов или карбонатов щелочных металлов. Получают сжиганием металлического титана в избытке кислорода.

Применяют в качестве пигмента для пластических масс, масляных красок, при производстве молочного стекла, тугоплавких стекол, фарфора, огнеупорного кирпича, в производстве эмалей, глазурей. В реакциях органической химии служит в качестве катализатора. 4.3.5.Со-Кобальт 12 Электронная формула KL3s23p63d74s2, еион Ме Ме е 7,86 эВ. Степень окисления 1 , 2, 3, 4 валентность 1 ,

2, 3,4 Физические свойства серебристо-серый с розоватым оттенком металл, tra 1494 C, 1кип 2960 С, плотность кобальта 8,90 г см3 Распространенность в природе содержание в земной коре 410 3 масс Основной минерал кобальтин CoAsS кобальтовый блеск . Получение из руд пиро - и гидрометаллургическими методами. В частности на конечной стадии смесь оксидов кобальта восстанавливается углеродом в электропечах.

Химические свойства малоактивный металл. Устойчив к действию сухого и влажного воздуха. Растворяется в разбавленных кислотах. При нагревании реагирует с кислородом, галогенами, азотом, серой и другими неметаллами. 4.3.6.СоО - Оксид кобальта П 12 Серовато-зеленый кристаллический порошок с решеткой типа NaCl.1ПЛ 1935 С, плотность равна 6,45 г см. Устойчив до 2860

С. Мало растворим в воде и других растворителях. Проявляет основные свойства. Восстанавливается до металлического кобальта водородом, углеродом, серой, алюминием. Получают действием кислорода или паров воды на металлический кобальт при температуре выше 940 С, разложением СозСч или СоаОз, прокаливанием гидроксида, сульфата, нитрата кобальта П . Применяют для изготовления отрицательных электродов аккумуляторов, для получения окрашенных стекол,

фарфора и эмалей, в качестве катализатора. 4.3.7.Со2О3 - Оксид кобальта Ш 12 Черные гексагональные мелкие кристаллы. Плотность равна 5,34 г см3. Устойчив в виде моногидрата. Превращается в СозСч при 265 С, в СоО при 940 С с выделением кислорода. Окисляет хлороводородную кислоту с выделением хлора.

Восстанавливается водородом или метаном. Получают дегидратацией Со20з nt O или прокаливанием нитрата кобальта П при 180 С. Применяют как пигмент для эмалей и глазурей. 4.3.8. Zn - Цинк 12 Электронная формула KLM4s2, Еион Ме Ме е 9,39 эВ Степень окисления 2 валентность 2 Физические свойства серебристо-белый с голубоватым оттенком мягкий

металл, U 1809 C, tjonr OOCfC, плотность равна 7,13 г см3 Распространенность в природе содержание в земной коре 8,010 3 масс Основные минералы сфалерит цинковая обманка ZnS Получение из руды пирометаллургическим и гидрометаллургическим способом Химические свойства малоактивный металл, проявляет амфотерные свойства. Реагирует с неметаллами, водой, кислотами, щелочами.

4.3.9.ZnO - Оксид цинка 12 Встречается в природе в виде минерала цинкита. Диамагнитные кристаллы со структурой вюртцита белого цвета. tnn 1969 C, плотность равна 5,70 г см3. Мало растворим в воде. Растворяется в кислотах и щелочах. Обладает люминесцентными и фотохимическими свойствами. При нагревании восстанавливается углеродом, монооксидом углерода, водородом.

В лаборатории может быть получен сжиганием металлического цинка или прокаливанием гидроксида, карбоната или нитрата цинка. Применяют для приготовления масляных красок, для получения некоторых препаратов, используемых в медицине и косметике, в резиновой и керамической промышленности, а также в качестве катализатора при синтезе метанола. 4.3.10. Си - Медь 12 Электронная формула KLM4S1, Еи0н Ме Ме е 7,72 эВ Степень окисления 1, 2, 3 валентность 1,2, 3

Физические свойства мягкий блестящий металл красноватого цвета, 1Ш 1085 С, 1кип 2540 С, плотность меди 8,94 г см3 Распространенность в природе содержание в земной коре 4,710 3 масс Основные минералы халькопирит CuFeSi, халькозин медный блеск CuiS, малахит Си2 ОН 2СОз, встречается также в свободном состоянии самородная медь .

Получение из руд пирометаллургическим и гидрометаллургическим способом. В пирометаллургическом способе медь получается при нагревании смеси оксида и сульфида меди 1 . В гидрометаллургическом - восстановлением железом металлическим ломом из раствора медного купороса. 4.3.11. Си2О - Оксид меди I 12 Встречается в природе в виде минерала куприта. Диамагнитные кубические кристаллы, цвет которых меняется от коричневого до карминово-красного. tnn 1238

C. Мало растворим в воде. Растворяется в аммиаке или галогеноводородах. При 1025 С превращается в СиО, выше 1050 С - термически диссоциирует на элементы. Можно получить обработкой солей меди II щелочами или карбонатами щелочных металлов в присутствии восстановителя. Применяют в керамической промышленности в качестве пигмента. 4.3.12. СиО - Оксид меди П 12 Встречается в природе и называется черной медью, мелаконитом или теноритом.

Парамагнитный черный порошок или черные кубические кристаллы . tnn 1335 C, 1пл 1026 С, плотность равна 6,45 г см3. Мало растворим в воде. Растворяется в концентрированных кислотах, при нагревании или в иодиде аммония. Растворяется в стекле, эмалях, придавая им зеленовато-синюю окраску. Восстанавливается до меди водородом, монооксидом углерода, металлами.

Получают нагреванием меди выше 80 С, водной суспензии гидроксида меди П , прокаливанием нитрата или основного карбоната меди. Применяется в производстве стекла и эмалей в качестве пигмента, в микроанализе для определения углерода, водорода и азота в органических соединениях. 4.3.13. Fe-Железо 12 Электронная формула KL3s23p63d64s2, ЕиОН

М Ме е 7,90 эВ. Степень окисления 2, 3, 4, 6, 8 валентность 2,3, 4,6, 8 . Физические свойства серебристо-серый твердый металл, tim 1539 C, 1кип 3200 С, плотность железа 7,87 г см3. Распространенность в природе четвертый после О, Si, A1 по распространенности в земной коре элемент 4,65 масс Основные минералы магнетит РезО4, гематит Рб20з, лимонит

Рв2Оз хН2О Получение восстановлением железной руды коксом или оксидом углерода II . Химические свойства металл средней химической активности. Окисляется при обычной температуре во влажном воздухе. Растворяется в разбавленных кислотах. При нагревании реагирует с неметаллами. 4.3.14. ГеО - Оксид железа II 12 Диамагнитный черный неустойчивый кристаллический порошок.

Решетка типа NaCl. tm 13680C. Превращается в при нагревании на воздухе. Мало растворим в воде и щелочах. Растворяется в кислотах. Разлагает при нагревании воду. Получают окислением металлического железа, восстановлением оксида железа Ш СО или водородом, прокаливанием смеси Рб2Оз и порошка железа. 4.3.15. Fe2O3 - Оксид железа Ш 12 Самое устойчивое природное кислородсодержащее соединение железа,

которое встречается в виде минералов гематита или красного железняка. Существует три модификации a-Fe2O3 парамагнитна , у-Ре2Оз ферромагнитна , 8-Ре2Оз ферромагнитна . а-Ре2Оз представляет собой красный порошок. tra 1562 C 1 , плотность равна 5,24 г см3. Мало растворим в воде. Растворимость в кислотах зависит от температуры и продолжительности прокаливания оксида перед растворением.

Получают прокаливанием гидроксида или нитрата железа III , карбоната, сульфата железа П или пирита на воздухе. Применяется как пигмент для изготовления красок. 4.3.16. Бентонит 13 Бентониты представляют собой монтмориллонитовую породу общей формулы Cao,5Na oj Al,Mg,Fe 4 Si,Al 802o OH 4nH2 и являются разновидностью белых или сукновальных глин.

Характеризуются рядом ценных свойств, таких, как высокая набухаемость в воде, способность сохранять приданную форму, тонкая дисперсность, обладают моющей, эмульгирующей, клеящей, загущающей способностями, что обусловливается свойствами ведущего минерала этих глин - монтмориллонита последний подразделяют на щелочной - с высоким содержанием Na2O и щелочноземельный - содержащий преимущественно CaO, MgO. Известно о применении бентонитовых глин в качестве загустителей печатных красок при набивке

шелковых тканей активными и кубовыми красителями. Таблица 3. Типовой химический состав бентонита. 4.4. Термодинамические данные компонентов сырья Таблица 4. Термодинамические данные компонентов сырья 5 . Со203 159 - 19,3 8Д -2,4 Си 0 1085 5,41 1,5 СиО 39,5 1026 9,27 4,8 - Си20 40,76 1238 14,9 5,7 - Zn 0 1809 5,43 2,4 - ZnO 83,4 1969 11,71 1,22 -2,18

Fe 0 1539 9,0 FeO 63 1368 12,38 1,62 -0,38 Fe203 197,51 1562 31 1,76 - C02 94,05 . 10,55 2,16 -2,84 H20 57,795 - 7,17 2,56 -2,84 02 0 - 7,52 0,81 -0,9 N2 0 . 6,66 1,02 4.4.1. Расчет термодинамических величин протекания реакций окисления4.4.1.1.Основные реакции протекающие при обжиге. WC 2,5О2 WO3 СО2 TiC 2О2 ТЮ2 СО2 3 Со 0,5О2 СоО 4 Zn 0,5O2 ZnO 5 2Cu 0,5O2 Cu2O 6

Ре 1,5О2 Ре2Оз 0,5Cu2O О2 CuO 2СоО 0,5О2 Со2О3 Fe 0,5О2 FeO 4.4.1.2. Расчет термодинамических величин протекания реакций окисления 5 ДН7з ЛН298 298Р173 ЛСр с1Т AHi173 AH298 а 1173-298 1 2 Ь 10 3 1173-298 2 - с 105 1 Т 1 WC 2,502 W03 СО2 ДН298 -20146-94,05 9,67 - 285840 кал моль АСр 17,58 10,55-2,5 7,52-12,27 6,79 2,16-2,5 0,81-2,06 10-3

Т 0-2,04 0,9 2,5 2,68 105 Т2 -2,94 4,86 10 3 Т 2,89 107Т2 AHii73 -285840-2,94 875 4,86 10 3 1287125 2-2,89 105 -0,0025 - 284553,8 - 1190,5кДж моль 2 TiC 2О2 TiO2 СО2 ДН298 -225,8-94,05 43,9 - 245950 кал моль АСр 17,97 10,55-2 7,52-13,296 0,28 2,16-2 0,81 1,944 10-3 Т -4,35 2,04 4,212 0,912 105 Т2 0,184 2,764 10-3 Т 2,35 105

Т2 АНц7з -245950 0,184 875 2,764 10-3 1287125 2-2,35 105 -0,0025 - 243423,0 - 1018,5кДж моль 3 Со 0,5О2 СоО АН298 -57100 кал моль АСр 11,54-3,3-7,52 2 2,04-5,86-0,81 2 10 3 Т 0,4 0,9 2 105 Т2 4,48-4,22 10- Т 0,85 105 Т2 АНП7з - 57100 4,48 875-4,22 10 3 1287125 2-0,85 105 -0,0025 -55683,3 - 232,9кДж моль 4 Zn 0,5O2 ZnO AH298 -83400 кал моль

ДСр 11,71-5,43-7,52 2 1,22-0,81 2-2,4 10-3 Т -2Д8 0,9 2 105 Т2 2,52-1,58 1 Г Т-1,73 105 Т2 ЛНц7з - 83400 2,52 875-1,58 10-3 1287125 2 1,73 105 -0,0025 -82644 - 345,8кДж моль 5 2Cu 0,502 Cu20 ДН298 -40760 кал моль АСр 14,9-2 5,41-7,52 2 5,7-2,15-0,81 2 10-3 Т 0 0,9 2 105 Т2 0,32 2,29 1 И Т 0,45 105 Т2 ДН 73 - 40760 0,32 875 2,29 10-3 1287125 2-0,45 105 -0,0025 -38893,7

- 162,7кДж моль 6 Ре 1,5О2 Ре2Оз АН298 -197510 кал моль АСр 31 2-9-1,5 2 7,52 1,76 2-1,5 2 0,81 10 3 Т 0 0,9 1,5 2 105 Т2 0,86 0,272 10 Т 0,675 105 Т2 АНц7з - 197510 0,86 875 0,272 10-3 1287125 2-0,675 105 -0,0025 -821,787кДж моль 7 0,5Си20 У4О2 СиО АН298 -18620 кал моль ACp 9,27-14,9 2-7,54 4 4,80-5,7 2-0,81 4 10 3 T 0 0,9 4 105 T2 -0,06 1,75 10-з т 052о ю5АГ2 АНц7з -

18620 - 0,06 875 1,75 10-3 1287125 2-0, 20 105 -0,0025 - 17496,26 - 73,2кДж моль 8 2СоО 0,5О2 Со2О3 АН298 -22400 кал моль АСр 19,3 2-11,54-7,52 4 8,1 2-2,04-0,81 4 10 3 Т -2,4 2-0,4 0,9 2 105 Т2 - 3,77 1,807 10 -1,15 105Я2 АНц7з -22400-3,77 875 1,807 10 3 1287125 2 1,15 105 -0,0025 -24248,332 - 101,455кДж моль 9 Fe 0,5О2 FeO ДНаэв -бЗООО кал моль

ACp 12,38-4,18-7,52 2 l,62-5,92-0,81 2 10 3 T -0,38 0,9 2 105 T2 4,44-4,7 10 3 Т 0,07 105 Т2 AHii73 -63000 4,44 875-4,7 10 3 1287125 2-0,07 105 -050025 -62122 - 259,9кДж моль 5. Материальный баланс Схему переработки можно разбить на 5 блоков Дробление и измельчение. Грануляция и окисление в печи кипящего слоя. Выщелачивание и фильтрация. Осаждение и фильтрация.

Прокалка и сушка. Схема 3. Блок схема процесса переработки карбида. Производительность по поступающему сырью - 4т. в сутки, т.е.166,667 кг. в час. В блок 1 поступает исходное сырье, где дробится и измельчается. 5.1. Блок 2. Грануляция и окисление в печи кипящего слоя В блок 2 поступает измельченное сырье не более 1 мм где смешивается с не прореагировавшими карбидами

и гранулируется. Крупность гранул - до 2мм. распределение по крупности, масс 3 . 2-Й,5 мм - 15 1,0 0,5 мм - 35 1,5-1,0 мм - 350,5 мм. -15 Продуктами обжига являются огарок 65 , циклонная пыль20 , пыль рукавного фильтра 15 . В огарок переходит 65 карбида, в циклонную пыль20 карбида, в пыль рукавного фильтра 15 карбида. Степень окисления карбида в циклонной пыли 90 , в пыли рукавного фильтра 99 , необходима степень окисления

в огарке 98 . Металлы Со, Zn, Cu, Fe окисляются нацело. Пыль рукавного фильтра и огарок поступают на выщелачивание, а пыль циклона идет на грануляцию. Не прореагировавший карбид также возвращается на грануляцию, т. к. при дальнейшем разделении присутствует как балласт. Для расчета материального баланса нам необходимо знать состав исходной шихты для обжига.Т. к. после первого блока сырье гранулируется и смешивается с возвратным карбидом и пылью циклона, его

состав и количество изменяются. Таблица 5. Обозначение потоков. Наименование потока Обозначение Значение кг ч Первичное сырье ХО 166,667 Шихта для обжига Х1 273,638 Возвратный карбид ог. Х21 2,082 Возвратный карбид рук. Х211 3, 202 Пыль циклона карбид Хк221 0,24 Пыль циклона оксид Хо221 30,992 Связующая вода

ХН20 38,36 Связующий бентонит Хбент. 13,152 Схема 4. Потоковая схема процесса окисления карбидов. 5.1.1.Запишем уравнения используя исходные данные и принятые значенияXi Xo XK2i i XO2l 1 X21 X221 Хо 166,67 Хк211 0,2 0,1 0,78 0,15 Xi X2i 0,65 0,02 0,78 0,15 X1 X22i 0,15 0,01 0,78 0,15 Xi 0,1 - доля не окислившегося карбида в циклоне 0,02 - доля не окислившегося карбида в огарке 0,01

- доля не окислившегося карбида в рукаве Получим Хк211 0,019 Xi X2i 0,012 X! Х221 0,001 Х! Решение X1-0,019 Xi-0,012 X1-0,001 X1 166,67 0,968 Х1 166,67 Ху 172Л8 без оксидов и связующих компонентов 5.1.2Расчет потоков Поток Хк2ц равен Хи 3, 202 Найдем количества веществ в этом потоке Xk2ii WC 0,2 0,78 0,1 172,18 2,686 ХииСТЮ 0,2 0,15 0,1 172,18 0,516

Поток X2i равен Х2 2,082 Найдем количества веществ в этом потоке X2i WC 0,65 0,02 0,78 172,18 1,746 X2i TiC 0,65 0,02 0,15 172,18 0,336 Поток X22i равен X22i WC 0,15 0,01 0,78 172,18 0, 201 X22i TiC 0,15 0,01 0,15 172,18 0,039 5.1.3. Расчет циклонной пыли Количество карбида окисляемого в циклоне в виде металлов

Со, Zn, Cu, Fe , кг ч 3, 202 0,06 0,006 0,003 0,001 0,78 0,15 0,241 Количество оксидов в циклоне без учета оксидов поступающих из шихты X o22i 0,2 0,9 Xi 30,992 Количества оксидов, кг ч По реакции 1 WO3 0,78 30,992 231,82 195,86 28,612 По реакции 2 ТЮ2 0,15 30,992 79,88 59,84 6, 206 По реакции 3 СоО 0,06 30,992 0,241 74,93 58,93 2,383

По реакции 4 ZnO 0,06 30,992 0,241 81,39 65,39 0,233 По реакции 5 Си2О 0,06 30,992 0,241 143,1 2 63,55 0,105 По реакции 6 Fe2O3 0,06 30,992 0,241 231,55 2 55,85 0,065 Суммарное количество оксидов, кг ч 37,604 Таблица 6. Количество оксидов в циклоне без учета оксидов поступающих из шихты.

W03 ТЮ2 СоО ZnO Cu2O Fe203 всего кг ч 28,612 6, 206 2,383 0,233 0,105 0,065 37,604 76,088 16,504 6,337 0,620 0,279 0,173 100 Итоговое количество оксида в шихте Хо2ц 37,604 0,2 Хо2ц 0,8 Х211 37,604 Xo2i 1 47,005 кг ч Количество оксида приходящее из шихты в циклон 0,2 Xo2i 1 9,401 кг ч Состав и количество приходящих в циклон оксидов их шихты, кг ч WO3 9,401 0,761 7,154 ТЮ2 9,401 0,165 1,551 СоО 9,401 0,063 0,592

ZnO 9,401 0,006 0,056 Cu20 9,401 0,003 0,028 Fe2O3 9,401 0,003 0,019 Итоговое суммарное состав и количество оксидов, кг ч WO3 7,154 28,612 35,766 ТЮ2 1,551 6, 206 7,757 СоО 0,592 2,383 2,975 Си20 0,028 0,105 0,133 ZnO 0,056 0,233 0,289 Fe2O3 0,019 0,065 0,084 5.1.4. Количество связующих веществ в исходной шихтеКоличество

WC в шихте, кг ч 166,67 0,76 1,746 2,686 0, 201 134,636 Количество ТЮ в шихте, кг ч 166,67 0,15 0,516 0,336 0,039 25,531 Количество шихты без связующих веществ, кг ч 166,67 47,005 0,24 2,082,3, 202 219, 199 Количество связующих веществ 219, 199 14 6 80 Н2О 219, 199 0,14 0,8 38,360 кг ч Хшо 3 8,360 кг ч Бентонита 219, 199 0,06 0,8 16,440кг ч

Распределение бентонита, кг ч огарок 16,440 0,65 10,686 пыль циклона 16,440 0, 20 3,288 пыль рукавного фильтра 16,440 0,15 2,466 Хбент. 16,440 - 3,288 13,152 Таблица 7. Состав шихты поступающей на обжиг. WC ТЮ Со Zn Си Fe W03 ТЮ2 СоО ZnO Си2О Fe2O3 Н2О бенг всего кг ч 134,636 49, 202 25,531 9,330 10,000 3,654 1,000 0,365 0,500 0,183 ОД 67 0,061 35,766 13,071 7,757 2,835 2,975 1,087 0,289 0,106 0,133 0,049 0,084 0,031 38,360 14,019 16,440 6,008 273,638 100,000 5.2.

Окисление карбидов 5.2.1. Окисление WC Распределение компонента, кг ч огарок 134,636 0,65 87,513 пыль циклона 134,636 0, 20 26,927 пыль рукавного фильтра 134,636 0,15 20, 195 Основная реакция WC 2.5О? WCb ССЬ М 195,86 М 16 М 231,82 М 44,01 г моль 1 в огарке окислится 26,927 0,9 85,763 кг ч Расходуется кислорода, кг ч 02 85,763 2,5 2 16 195,86 17,515

Образуется веществ, кг ч С02 85,763 44,01 195,86 19,272 WO3 85,763 231,82 195,86 101,509 Оксида WO3 в исходной шихте, кг ч 47,005 0,65 0,761 23,251 Суммарное количество WOs, кг ч 124,76 2 в циклоне окислится 26,927 0,9 24,234 кг ч Расходуется кислорода, кг ч О2 24,334 2,5 2 1,6 195,86 4,949 Образуется веществ, кг ч СО2 24,334 44,01 195,86 5,445

WO3 28,612 Оксида WO3 в исходной шихте, кг ч 47,005 0,2 0,761 7,154 Суммарное количество WO3, кг ч 35,76 3 в рукаве окислится 20, 195 0,99 19,993 кг ч Расходуется кислорода, кг ч О2 19,993 2,5 2 16 195,86 4,083 Образуется веществ, кг ч СО2 19,993 44,01 195,86 4,492 W03 19,993 231,82 195,86 23,664 Оксида WO3 в исходной шихте, кг ч 47,005 0,15 0,761 5,366

Суммарное количество WO3, кг ч 29,03 5.2.2. Окисление TiC Распределение компонента, кг ч огарок 25,531 0,65 16,595 пыль циклона 25,531 0, 20 5,106 пыль рукавного фильтра 25,531 0,15 3,830 Основная реакция TiC 2OZ TIP? СО? M 59,84 M 16 М 79,88 М 44,01 г моль 1 в огарке окислится 16,595 0,98 10,787 кг ч Расходуется кислорода, кг ч 02 10,787 2 2 16 59,84 5,768 кг ч

Образуется веществ, кг ч ТЮ2 10,787 79,88 59,84 14,399 СО2 10,787 44,01 59,84 7,933 Оксида ТЮ2 в исходной шихте, кг ч 47,005 0,65 0,165 5,042 Суммарное количество ТЮ2, кг ч 12,975 2 в циклоне окислится 5,106 0,9 3,319 кг ч Расходуется кислорода, кг ч О2 3,319 2 2 16 59,84 1,331 Образуется веществ, кг ч СО2 3,319 44,01 59,84 2,441

ТЮ2 6, 206 Оксида ТЮ2 в исходной шихте, кг ч 47,005 0, 20 0,165 1,551 Суммарное количество ТЮ2, кг ч 12,975 3 в рукаве окислится 3,830 0,99 2,498 кг ч Расходуется кислорода, кг ч 02 2,489 2 2 16 59,84 1,331 Образуется веществ, кг ч ТЮ2 2,489 79,88 59,84 3,322 С02 2,489 44,01 59,84 1,831 Оксида ТЮ2 в исходной шихте, кг ч 47,005 0,15 0,165 1,163

Суммарное количество ТЮ2, кг ч 4,485 5.2.3. Окисление Со Распределение компонента, кг ч огарок 10 0,65 6,5 пыль циклона 10 0,2 2,0 пыль рукавного фильтра 10 0,15 1,5 Реакции а Со 0.5От СоО М 58,93 М 16 М 74,93 г моль б 2СоО 0.5О7 CozCb М 74,93 М 16 М 165,86 г моль Весь СоО оседает в циклоне, а Со2Оз образуется в огарке и пыли рукавного фильтра.

СоО приходящий с исходной шихтой оборотный окисляется до Со2Оз нацело. 1 в огарке окислится 6,5кг ч По реакции а Расходуется кислорода, кг ч О2 6,5 16 58,93 1,765 Образуется веществ, кг ч Считаем, что СоО из шихты образуется 100 -98 2 6,5 2 0,13 Из этого СоО по реакции б не будет доокисляться 0,13 74,94 58,93 0,165

СоО 6,5 74,93 58,93 8,265 По реакции б Расходуется кислорода, кг ч О2 8,965 16 165,86 0,865 Образуется веществ, кг ч СогО3 8,265-0,165 165 86 2 7,493 8 965 Оксида СоО в исходной шихте, кг ч 47,005 0,65 0,063 1,934 Со203 1,934 165,86 2 7,493 2,140 Суммарное количество Со2Оз, кг ч 11,105 2 в огарке окислится 2,0 кг ч В циклоне окисление идет до

СоО. Расходуется кислорода, кг ч О2 2,0 16 58,93 0,543 Образуется веществ, кг ч СоО 2,383 Оксида СоО в исходной шихте, кг ч 47,005 0, 20 0,0,063 0,592 Суммарное количество СоО, кг ч 2,975 3 в рукаве окислится 1,5 кг ч По реакции а Расходуется кислорода, кг ч О2 1,5 16 58,93 0,407 Образуется веществ, кг ч Считаем, что СоО из шихты образуется 100 -99 1 1,5 1 0,015

Из этого СоО по реакции б не будет доокисляться 0,015 74,94 58,93 0,019 СоО 1,5 74,93 58,93 1,907 По реакции б Расходуется кислорода, кг ч О2 1,907 - 0,019 16 165,86 0,182 Образуется веществ, кг ч Со2О3 1,907-0,019 165,86 2 74,93 2,091 Оксида СоО в исходной шихте, кг ч 47,005 0,15 0,063 0,444 Со203 0,444 165,86 2 74,93 0,492 Суммарное количество

Со2Оз, кг ч 2,583 5.2.4. Окисление Zn Распределение компонента, кг ч огарок 1,0 0,65 0,65 пыль циклона 1,0 0, 20 0, 20 пыль рукавного фильтра 1,0 0,15 0,15 Основная реакция Zn 0,50? ZnO М 65,39 М 16 М 81,39 г моль 1 в огарке окислится 0,65 кг ч Расходуется кислорода, кг ч О2 0,65 16 65,39 0,159 Образуется веществ, кг ч ZnO 0,65 81,39 65,39 0,809

Оксида ZnO в исходной шихте, кг ч 47,005 0,65 0,006 0,188 Суммарное количество ZnO, кг ч 0,997 2 в циклоне окислится 0,2 кг ч Расходуется кислорода, кг ч 02 0,2 16 65,39 0,049 Образуется веществ, кг ч ZnO 0,233 Оксида ZnO в исходной шихте, кг ч 47,005 0, 20 0,006 0,056 Суммарное количество ZnO, кг ч 0,289 3 в рукаве окислится 0,15кг ч

Расходуется кислорода, кг ч 02 0,15 16 65,39 0,037 Образуется веществ, кг ч ZnO 0,15 81,39 65,39 0,187 Оксида ZnO в исходной шихте, кг ч 47,005 0,15 0,006 0,043 Суммарное количество ZnO, кг ч 0,230 5.2.5. Окисление Си Распределение компонента, кг ч огарок 0,5 0,65 0,325 пыль циклона 0,5 0, 20 0,1 пыль рукавного фильтра 0,5 0,15 0,075

Реакции а 2Си 0.5О2 СшО М 63,552 М 16 М 143,1 г моль По реакции а Расходуется кислорода, кг ч О2 0,325 16 63,552 2 0,041 Образуется веществ, кг ч Си2О 0,325 143,1 63,55 2 0,366 Оксида Си2О в исходной шихте, кг ч 47,005 0,65 0,003 0,086 Из исходной шихты Си2О окисляется до СиО нацело. Из окислившегося

Си2О по реакциям не будет окисляться до СиО 100 -98 2 0,366 2 0,007кг ч Отношение распределения образования оксидов Cu20 CuO 2 1 0,366 0,98 0,359 кг ч следовательно образуется Си2О 0,244 кг ч и 0,122 кг ч идет на доокисление до СиО Суммарное количество Си2О, кг ч 0,007 0,244 0,251 По реакции б Расходуется кислорода, кг ч О2 0,232 1 4 32 79,56 0,023

Образуется веществ, кг ч СиО 0,122 0,086 79,55 143,1 1 2 0,232 2 в циклоне окислится 0,1 кг ч Будем считать, что реакция идет до образования Си2О. Расходуется кислорода, кг ч 02 0,1 16 2 63,55 0,013 Образуется веществ, кг ч Си20 0,105 Оксида Си2О в исходной шихте, кг ч 47,005 0, 20 0,003 0,028 Суммарное количество Си2О, кг ч 0,133 3 в рукаве окислится 0,075кг ч

По реакции а Расходуется кислорода, кг ч О2 0,075 169 2 63,55 0,009 Образуется веществ, кг ч Си2О 0,075 143,1 63,55 2 0,084 Оксида Си2О в исходной шихте, кг ч 47,005 0,15 0,003 0,002 Из исходной шихты Си2О окисляется до СиО нацело. Из окислившегося Си2О по реакциям не будет окисляться до СиО 100 -99 2 0,084 1 0,001кг ч

Отношение распределения образования оксидов Cu20 CuO 2 1 0,084 0,99 0,083 кг ч следовательно образуется Си2О 0,056 кг ч и 0,028 кг ч идет на доокисление до СиО Суммарное количество Си2О, кг ч 0,001 0,056 0,057 По реакции б Расходуется кислорода, кг ч О2 0,053 1 4 32 79,55 0,005 Образуется веществ, кг ч СиО 0,028 0,133 0,15 79,55 0,005 5.2.6.

Окисление Ге Распределение компонента, кг ч огарок 0,167 0,65 0,108 пыль циклона 0,167 0,2 0,033 пыль рукавного фильтра 0,167 0,15 0,025 Реакции a Fe 0.50? FeO М 55,85 М 16 М 71,85 г моль 1 в огарке окислится 0,108 кг ч Отношение распределения образования оксидов РеаОз FeO 3 1 0,081 0,027 По реакции а Расходуется кислорода, кг ч О2 0,027 16 55,85 0,008

Образуется веществ, кг ч FeO 0,027 71,85 55,85 0,035 По реакции б Расходуется кислорода, кг ч 02 0,081 1,5 32 55,85 2 0,04 Образуется веществ, кг ч FeiOs 0,081 159,7 2 55,85 0,116 Оксида FeiOs в исходной шихте, кг ч 47,005 0,65 0,002 0,065 Суммарное количество Ре2Оз, кг ч 0,181 2 в циклоне окислится 0,033кг ч

В циклоне окисление идет до РеаОз. Расходуется кислорода, кг ч О2 0,033 1,5 32 55,85 2 0,014 Образуется веществ, кг ч РегОз 0,065 Оксида Ре2Оз в исходной шихте, кг ч 47,005 0, 20 0,002 0,019 Суммарное количество Ре2Оз, кг ч 0,084 1 в огарке окислится 0,025 кг ч Отношение распределения образования оксидов РезОз FeO 3 1 0,019 0,006

По реакции а Расходуется кислорода, кг ч О2 0,006 16 55,85 0,002 Образуется веществ, кг ч FeO 0,006 71,85 55,85 0,008 По реакции б Расходуется кислорода, кг ч О2 0,019 1,5 32 55,85 2 0,008 Образуется веществ, кг ч FeiOs 0,019 159,7 2 55,85 0,027 Оксида Ре2Оз в исходной шихте, кг ч 47,005 0,15 0,002 0,013

Суммарное количество Ре2Оз, кг ч 0,04 5.2.7. Теоретическое количество воздуха Суммарное количество кислорода, кг ч 35,03 9,939 11,563 3,55 2,662 1,765 0,865 0,543 0,407 0,182 0,159 0,049 0,037 0,023 0,013 0,009 0,005 0,003 0,008 0,014 0,002 0,008 75,043 Теоретический расход воздуха из расчета. Оа - 23 по массе 75,043 0,23 326,274 кг ч Количество азота 326,274 - 75,043 251,231 кг ч Количество влаги, вносимое с воздухом при Т 20 С и относительной влажности 80 содержание влаги 0,012 кг. на 1кг. сухого воздуха 326,274 0,012 3,915

кг ч Теоретический расход влажного воздуха кг ч 326,274 3,915 330,189 кг ч. Таблица 8. Состав огарка. Со203 11,105 6,793 WC ТЮ Со Zn Си Fe WO3 ТЮ2 СоО ZnO Си2О Fe203 H20 Бент. всего кг ч 1,746 0,336 0 0 0 0 124,760 12,975 0,165 0,997 0,251 0,181 0 10,686 163,469 1,068 0, 206 0 0 0 0 76,320 7,937 0,101 0,610 0,154 0,111 0 6,537 100,000 СиО FeO 0,232 0,035 0,142 0,021 Таблица 9. Состав циклонной пыли. WC TiC Со Zn Си Fe WO3 ТЮ2 СоО ZnO Си2О Fe2O3 Н2О

Бент. всего кг ч 2,686 0,516 0 0 0 0 35,766 7,757 2,925 0,289 0,133 0,084 0 3,288 53,444 5,026 0,965 0 0 0 0 66,922 14,514 5,473 0,541 0,249 0,157 0 6,152 100,000 Таблица 10. Состав пыли рукавного фильтра. Со2ОЗ 2,583 6,587 WC TiC Со Zn Си Fe WO3 ТЮ2 СоО ZnO Си2О Fe2O3 H2O Бент. всего кг ч 0, 201 0,039 0 0 0 0 29,030 4,485 0,019 0,230 0,057 0,040 0 2,466 39,211 0,513 0,099 0 0 0 0 74,035 11,438 0,048 0,587 0,145 0,102 0 6,289 100,000 СиО FeO 0,053 0,008 0,135 0,020 Таблица 11. Состав газов. N2 кг ч 251,231 Н2О 42,275 СО2 41,414 всего 334,920 75,012 12,622 12,365 100,000

Таблица 12. Материальный баланс обжига. Г Приход Об разуется Вещество кг ч Вещество кг ч WC 134,636 22,366 WC 4,633 0,786 TiC 25,531 4,241 TiC 0,891 0,151 Со 10,000 1,661 Zn 1,000 0,166 WO3 189,556 32,172 Си 0,500 0,083 ТЮ2 25,217 4,280 Fe 0,167 0,028 СоО 3,109 0,528 Со203 13,688 2,323 W03 35,766 5,941

ZnO 1,516 0,257 ТЮ2 7,757 1,289 Си20 0,441 0,075 СоО 2,975 0,494 СиО 0,285 0,048 ZnO 0,289 0,048 Fe203 0,305 0,052 Си2О 0,133 0,022 FeO 0,043 0,007 Fe203 0,084 0,014 бент 16,440 2,790 бент 16,440 2,731 H20 40,424 6,715 H20 40,424 6,861 N2 251,231 42,640 02 75,043 12,466 C02 41,414 7,029 N2 251,231 41,734 Всего 601,976 100

Всего 589, 193 100 Нее пр язка от ихода 12,783 2,124 тшо 3,036 МШо 201,38 0,270 тшо 0,594 МШо 165,54 0,065 тшо 0,178 МШо 165,54 0,019 Остаток воды 547,236-21,251 525,985 кг. Количество NH3 пошедшее на реакции, кг ч тотв 201,227 2 MNH3 17 7303,3 22,557 тшз 0,520 6 МШЗ 211,93 0,250 тшз 34,980 12

Мню 211,93 33,670 ткш 3,036 6 МШЗ 201,38 1,537 тшз 0,594 4 Мынз 165,54 0,240 6 тщз ОД78 4 МШЗ 165,54 0,078 Остаток NH3 60,804-58,324 2,480 кг. Таблица 13. Материальный баланс выщелачивания. Приход Образуется Вещество WC кг ч 1,947 0,236 Вещество NH4 2WO4 кг ч 201,227 25,084 TiC 0,375 0,046 Co NH3 6

OH 3 35,500 4,425 WO3 153,790 18,662 Zn NH3 6 OH 2 Cu NH3 6j OH 2 3,036 0,774 0,378 0,096 Продолжение таблицы. ТЮ2 17,460 2,119 СоО 0,184 0,022 WC 1,947 0,243 Со203 13,688 1,661 TiC 0,375 0,047 ZnO 1,227 0,149 Cu20 13,688 1,661 ТЮ2 17,460 2,177 CuO 0,285 0,035 Fe203 0,221 0,028 Fe2O3 0,221 0,027

FeO 0,043 0,005 FeO 0,043 0,005 бент 13,152 1,639 бент 13,152 1,596 NH3 60,804 7,378 NH3 2,480 0,309 H20 547,236 66,404 H20 525,985 65,568 Всего 824,100 100 Всего 802,2 100 Невязка от прихода 21,900 2,657 mCu H20 4ci2 0,594 0,178 Mcu mo 4 012 206,44 165,54 0,963 mcocn 7,756 M 7,756

Mc0ci2129,83 165,25 6,093 Количество МНЦ С1, кг ч 165,765 2 53,5 249,85 7,756 6 53,5 165,28 3,683 6 53,5 244,28 0,963 4 53,5 206,44 91,891 Количество поглощаемой реакциями H2O, кг ч 3,683 4 18 244,28 0,963 2 18 206,44 6,093 0,5 18 129,83 1,676 Количество образующейся Н2О, кг ч 7,756 3 18 165,765 2,527 Количество Н2О, приходящее с кислотой, кг ч Состав кислоты 19,8 НС1 80,2 Н2О Количество требуемого НС1, кг ч 165,765 2 36,45 249,85 7,756 9 36,45 165,28 3,683 8 36,45 244,28 0,963 6 36,45 206,44 69,177

Приходящей с кислотой Н2О, кг ч 69,177 0,802 0, 198 280, 202 Суммарное количество приходящей Н2О, кг ч 280, 202 525,985 806,187 Суммарное количество уходящей Н2О, кг ч 806,187 2,527-1,676 807,03 8 Таблица 14. Материальный баланс осаждения. Приход Образуется Вещество кг ч Вещество кг ч NH4 2 WO4 201,227 18,033

H2W04 165,765 15,414 Co NH3 6 OH 3 35,500 3,181 Zn H2O 6Cl2 3,683 0,342 Zn NH3 6 OH 2 3,036 0,272 Си Н2О 4С12 0,963 0,090 Си NH3 6 OH 2 0,774 0,069 СоС12 6,093 0,567 NH4C1 91,891 8,545 НС1 69,177 6, 199 Н2О 806,187 72,245 Н20 807,038 75,043 Всего 1115,901 100 Всего 1075,433 100 Невя ка от прихода 40,468 3,626 5.5.

Блок 5. Прокалка и сушка WOs получают термическим разложением H2WC4 при 750-800 С При прокалке идет следующая реакция H2WO4 WO3 H2O Количество продуктов, кг ч Масса WO3 153,79 кг ч Масса Н2О 165,765-153,76 11,075 кг ч Вывод полученная нарастающая с каждой стадией невязка до 3,626 вызвана погрешностью расчетов. 6. Тепловой баланс 6.1

Зона кипящего слоя 6.1.1. Приход тепла зоны кипящего слоя 6.1.1.1. Физическое тепло при Т 20 С. Теплоемкость шихты WC Ср 12,27 2,06 10 3283 - 2,68 105 1 283 9,51 Дж моль град С 9,51 1000 195,86 84,12 Дж кг град WO3 Ср 17,58 6,79 10 - 3 283 19,5 Дж моль град С 19,5 1000 231,82 84,12 Дж кг град

TiC Ср 13,29 - 1,94 10 3 283-4,21 10 1 2832 7,47 Дж моль град С 7,47 1000 59,84 124,8 Дж кг град TiO2 Ср 17,97 0,28 10 3 283 - 4,35 105 2832 12,54 Дж моль град С 12,54 1000 79,88 156,98 Дж кг град Со Ср 3,3 5,86 10 3 283 4,95 Дж моль град С 4,96 1000 58,93 84,17 Дж кг град СоО Ср 11,5 2,04 10 3 283 0,4 105 2832 12,62

Дж моль град С 12,62 1000 74,93 168,42 Дж кг град Со203 Ср 19,3 8,1 10 3 283-2,4 105 2832 18,59 Дж моль град 0 18,59 1000 165,86 112,08 Дж кг град Zn Ср 5,43 2,4 10 3 283 6,11 Дж моль град С 6,11 1000 65,39 93,44 Дж кг град ZnO Ср 11,71 1,22 10 3 283-2,18 105 2832 9,33 Дж моль град 0 9,33 1000 81,39 114,63 Дж кг град Си

Ср 5,41 1,5 10 3 283 5,83 Дж моль град С 5,83 1000 63,55 91,74 Дж кг град Си2О Ср 14,9 5,7 10 3 283 16,51 Дж моль град С 16,51 1000 143,1 115,37 Дж кг град CuO Ср 9,27 4,80 10 3 283 10,628 Дж моль град С 10,628 1000 79,55 133,606 Дж кг град Fe Ср 9,0 Дж моль град С 9,0 1000 55,85 161,14 Дж кг град

FeO Ср 12,38 1,62 10 3 283-0,38 105 1 2832 12,364 Дж моль град С 12,364 1000 71,85 172,081 Дж кг град Fe203 Ср 31 1,76 10 3 283 31,5 Дж моль град С 31,5 1000 159,7 197,24 Дж кг град Бентонит Al2O3 4SiO2 2H2O Ср 109,3 4 46,9 2 46,9 18,4 434,3 2 30,0 10 3 283 - 30,4 17,9 27,3 105 1 2832 357,3 Дж моль град С 945,5

Дж кг град бентонит A12O3 4SiO2 2H2O рассчитываем, как сумму теплоемкостей составляющих оксидов АСр 109,3 4 46,9 2 46,9 18,4 4 34,3 2 30 10 3 Т- 30,4 17,9 27,3 105 Т2 390,7 10- 283-75,6 105 2832 357,3 945,5Дж кг град Н2О Теплоемкостыгринимаем равной 4184 Дж кг град Средняя аддитивная теплоемкость шихты, Дж кг град С 48,55 0,49202 84,12 0,13071 124,8 0,09330 156,98 0,02835 84,17 0,03654 168,42 0,01087 93,44 0,00365 114,63 0,00106 91,74 0,00183 115,37 0,00049 161,14 0,00061 197,24 0,00031 945,5 0,06008 4184

ОД4019 100 700,04Дж кг град Физическое тепло шихты при 20 С Ккал ч 700,04 273,638 20 10 3 3831,15 6.1.1.2. Физическое тепло воздуха Исходим из содержания в воздухе кислорода азота и паров воды. Для 100 С теплосодержания равны, кДж нм3 131,7 129,5 и 150,5 В пересчете на 1 кг и Т 20 С, кДж кг. Кислород 131,7 20 100 22,4 32 18,4

Азот 129,5 20 100 22,4 28 20,7 Пары воды 150,5 20 100 22,4 18 37,5 Физическое тепло воздуха, кДж ч 18,4 75,043 20,7 251,231 37,5 3,915 6728,085 Теплосодержание воздуха при 20 С ккал кг 6728,085 330,189 20,376 6.1.1.3. Тепло реакции окисления реакция 1 Окисление WC ЛН1173 -1190,5 кДж моль Теплота окисления 1 кг WC Q wc 1190,5 134,636 1000 195,86 818360,860 кДж кг реакция2

Окисление TiC ДНц7з -1018,5 кДж моль Теплота окисления 1 кг TiC Q Tlc 1018,5 25,531 1000 59,84 434547,526 кДж кг реакция 8 Окисление Со ДН117з -248,55 кДж моль Теплота окисления 1 кг Со Q со 248,55 10,0 1000 58,93 42177,16 кДж кг реакция 4 Окисление Zn ДН1Ш -345,782 кДж моль Теплота окисления 1 кг

Zn Q zn 345,782 1,0 1000 65,39 5287,995 кДж кг реакция 11 Окисление Си АНц7з -162,7 кДж моль Теплота окисления 1 кг Си Q Си 162,7 0,5 1000 63,55 1280,094 кДж кг реакция 14 Окисление Fe АНП73 -821,787 кДж моль Теплота окисления 1 кг Fe QFe 821,787 0,167 1000 55,85 2457,268 кДж кг реакция 12

Доокисление Си2О до СиО ДН1173 -73,2 кДж моль Q сио 73,2 1000 0,133 79,55 122,383 кДж кг реакция 9 Доокисление СоО до Со20з ДНП73 -101,455 кДж моль Qco2o3 101,455 1000 0,2,975 165,86 1819,779 кДж кг 6.1.1.4Суммарный приход тепла. Q 3831,15 6728,085 818360,860 434547,526 42177,16 5287,995 1280,094 2457,268 122,383 1819,779 1316612,300 кДж ч 6.1.2. Расход тепла. 6.1.2.1. Тепло уносимое огарком. Средняя теплоемкость огарка, Дж кг град О 48,55 0,01068 124,8 0,00206 84,12 0,7632 156,98 0,07937 168,42 0,00101 112,08 0,06793 114,63 0,0061 115,37 0,00154 133,606 0,00142 197,24 0,00111 172,081 0,00021 945,5 0,06537 1 148,348

Тепло уносимое огарком при 900 С, кДж ч 148,348 10-3 900 163,469 21825,269 6.1.2.2. Тепло уносимое пылью. Средняя теплоемкость пыли, Дж кг град C 48,55 0,05026 84,12 0,66922 124,8 0,00965 156,98 0,14514 l 48,55 0,00513 84,12 0,74035 124,8 0,00099 156,98 0,11438 168,42 0,00048 18,59 0,06587 114,63 0,00587 115,37 0,00145 133,606 0,00135 197,24 0,00102 172,081 0,0002 945,5 0,06289 ! 239,954 Тепло уносимое огарком при 900 С, кДж ч 239,954 10 3 900 92,655 20009,644 6.1.2.3. Тепло уносимое газами. Теплосодержания компонентов газов при600

С равны, кДж нм3 азот - 803,6 углекислый газ - 1228,8 вода - 968,0 Теплосодержания компонентов газов в пересчете на 900 С равны, кДж кг азот 803,6 900 22,4 600 28 964,32 углекислый газ 1228,8 900 22,4 600 44,01 938,143 вода 968,0900 22,4 600 18 1806,93 Тепло уносимое газами при 900 С, кДж ч 964,32 251,231 938,143 41,414 1806,93 42,275 357507,298 6.1.2.4. Затраты тепла на испарение воды в шихте. Для нагрева воды от 20

С до 100 С затрачивается 2591,6 кДж. Теплосодержания водяного пара при 100 С равно 150,5 кДж нм3 150,5 22,4 18 187,2 кДж ч Тогда дополнительные затраты тепла на испарение воды составляют, кДж кг 2591,6-187,2 2404,4 Дополнительные затраты тепла на испарение воды составляют, кДж ч 2404,4 38,36 92232,784 6.1.2.5. Потери тепла через стены. Условно принимаем, что потери тепла через стены составляет 3 от прихода тепла, кДж ч 1316612,300 0,03 39498,369 6.1.2.6.

Суммарные потери тепла. Q 21825,269 20009,644 357507,298 92232,784 39498,369 531073,364 кДж ч 6.1.2.7Избыток тепла при теоретическом расходе воздуха Q 1316612,300-531073,364 785538,936 кДж ч 6.1.3. Определение требуемого избытка воздуха 6.1.3.1. Теплосодержание воздуха при 900 С. Количество влаги 0,012кг. на 1кг. сухого воздуха Oi-23 , N2-77 , следовательно 1кг. влажного воздуха будет содержать кислорода 0,23 1 1,012 0,227 азота 0,77 1 1,012 0,761

водяного пара 0,012 1 1,012 0,012 Теплосодержание кислорода при 600 С составляет 849,9 кДж нм3, в пересчете на 900 С 849,9 900 22,4 600 32 892,395 кДж кг Теплосодержание воздуха при 900 С, кДж кг 0,027 892,395 0,761 964,32 0,012 1806,93 779,625 Количество тепла, расходуемого на нагревание 1кг. воздуха от 20 С до 900 С, кДж 779,625-20,376 759,249 6.1.3.2. Необходимый избыток воздуха.

785538,936 759,249 1034,626 кг ч 6.1.3.3. Суммарный расход воздуха. 330,189 1034,626 1364,815 кг ч Коэффициент избытка воздуха 1364,815 330,189 4,13 6.1.4. Определение размеров сечения печиПри обжиге в кипящем слое гранул крупностью до 2мм оптимальный расход составляет 750 нм3 ч м2 Оптимальный расход воздуха, выраженный в кг ч м2 определим, приняв среднюю молекулярную массу воздуха равной 29 г моль 750 29 22,4 970,982

Площадь пода печи, м2 S 1364,815 970,982 1,4 примем 1,5 Для определения размеров сечения принимаем, что шахта имеет вид окружности с радиусом S rcR2, отсюда R2 S n 1,5 3,14 0,477 следовательно R V0,477 0,69м. В соответствии с этим расстояние между точками загрузки и выгрузки равна В 2К 1,38м. 6.2. Надслоевая зона 6.2.1. Приход тепла6.2.1.1.

Физическое тепло пыли и газов. 20009,644 357507,298 785538,936 1163055,878 кДж ч 6.2.1.2. Тепло окисления. Первичной пыли в циклонной пыли 1 3 от всей, степень окисления 47 на выходе из кипящего слоя, отсюда доля не окисленных реагентов 53 . В рукавном фильтре остается 1 компонентов пыли. WC в первичной пыли, кг ч циклон 24,234 0,53 1 3 4,281 рукав 19,993 0,01 0, 199 Суммарное количество пыли окисляемое в надслоевой зоне, кг ч 4,48

TiC в первичной пыли, кг ч циклон 3,319 0,53 1 3 0,586 рукав 2,489 0,01 0,025 Суммарное количество пыли окисляемое в надслоевой зоне, кг ч 0,611 Тепло выделяемое при окислении в надслоевой зоне WC АН! 173 -1190,5 кДж моль Q l 190,5 1000 195,86 6078,32 кДж ч TiC ДНц7з -1018,5 кДж моль д 1018,5 1000 59,84 17020,388кДж ч

Суммарное количество тепла, кДж ч Q 27051,942 10399.457 37451,399 6.2.1.3. Приход тепла в надслоевой зоне. 1163055,878 37451,399 1200507,277 кДж ч 6.2.2. Расход теплаТак как количества окисляющихся компонентов в надслоевой зоне незначительны, примем, что количество тепла уносимое пылью и газами из слоя и из печи одинаковы и равны И63055,878 кДж ч. 6.2.2.1. Потери тепла через стены и свод.

Примем, что потери тепла через стены и свод равны 3 от прихода тепла в надслоевую зону 1200507,277 0,03 36015,218 кДж ч 6.2.2.2. Суммарный расход тепла. 1163055,878 36015,218 1199071,096 кДж ч 6.2.3. Разность между приходом и расходом тепла при 900 С 1200507,277-1199071,096 1436,181 кДж ч Вывод Невязка - 0,12 от прихода тепла, следовательно температура отходящих газов определена с достаточной точностью. 7. Печь кипящего слоя Как показали расчеты площадь пода равна 1,5м2.

Для расчета печи с такой площадью пода нужна спец литература. Целью данной работы не является данный расчет, и рисунок 1 представленный ниже, является приблизительной копией нужной печи кипящего слоя. Рисунок 1. Печь кипящего слоя 4 . 8. Уточнение аппаратурного оформления 8.1. Щековая дробилка 14 Основной проблемой схемы переработки является измельчение сырья.

Рисунок 2. Щековая дробилка Достижимая конечная крупность зависит от выбранной ширины щели и составляет dso 15 мм наибольшая ширина щели dso 1 мм наименьшая ширина щели . Принцип действия Лабораторная проба измельчается в закрытом рабочем пространстве воздействием большого давления между двумя дробящими плитами. Между двумя боковыми опорными стенками находится неподвижная дробящая плита. Второй дробящей плитой, которая приводится в движение эксцентриком, проба втягивается

и прижимается к неподвижной дробящей плите. Вследствие очень большого давления между обеими плитами куски пробы раздрабливаются. Раздробленный материал выступает внизу через регулируемую снаружи разгрузочную щель. При непрерывной работе материал может, например, через желоб подводиться для дальнейшего измельчения в лабораторной дисковой мельнице. Принадлежности Дробящие плиты и опорные стенки - предлагаются в различных материалах во избежание нежелательного загрязнения тюб при износе измельчительных элементов.

Материал Плотность г см3 Износостойкость Применение для следующих материалов Твёрдый сплав карбида вольфрама 91 WC 9 Со 14,8 очень хорошая твёрдая, абразивная проба Двуокись циркония 94,8 Zr02 5,7 чрезвычайно хорошая абразивная проба, проба средней твёрдости, безжелезное измельчение Обычно дробящие плиты и опорные стенки изготавливаются из одинакового материала, однако, если боковые стенки не подвергаются большой нагрузке, то можно использовать стандартное исполнение

их из закалённой инструментальной стали. Тонкое измельчение в диапазоне от 95 мм до 0,1 мм - монтажная станина с питающим желобом в комбинации с лабогатошой дисковой мельницей. Технические данные Модель П Размер отверстия воронки 100 х 100 мм Крупность загружаемого материала ок.95 мм Производительность 200 кг час Ширина щели тонкость 1-15 мм Мощность двигателя 2,2 кВт

Вес нетто 205 кг брутто 245 кг Стандартное исполнение Дробящие плиты и боковые стенки из закалённой хромистой стали Размеры ширина х глубина х высота 41x83x72 см 8.2. Дисковая мельница 14 Область применения. Прибор применяется для прерывного или непрерывного тонкого измельчения хрупких и очень твёрдых проб. Максимальная крупность загружаемых кусков составляет ок.20

мм длины ребра. Достижимая конечная тонкость d50 находится в зависимости от установленной ширины щели в диапазоне от ок.12 мм наибольшая ширина щели до 0,1 мм наименьшая ширина щели . Максимальная производительность зависит от выбранной ширины щели и твёрдости пробы и составляет ок.150 кг час. Принцип действия. Материал измельчается между двумя встречнодействующими, с внутренней стороны грубо. Технические данные Макс, крупность Загружаемого материала 20 мм

Производительность 150 кг час Конечная тонкость 0,1 - 12мм Питание 400 В 3 , 50 - 60 Гц, 1830Вт Скорость вращения измельчающего диска 439 об мин Вес нетто 140 кг, брутто 170 кг Размеры ширина х глубина х высота 44 х 87 х 40 см Упаковка картонный ящик! 08 х 60 х 70 см 8.3. Гранулятор 14 Гранулятор барабанный Модель ГБ-1600 обеспечивает получение полуфабриката 0-20 мм.

Он может быть использован для интенсивного перемешивания влажных и сухих тонкодисперсных компонентов, производительность, м3 час - не менее 10,0, диаметр барабана - 1600 мм, частота вращения барабана - 18 об мин, режим работы - непрерывный, электродвигатель 4А13288УЗ N 4 квт, п 750 об мин привод барабана 8.4. Печь кипящего слоя См. п. п.4.1.2.3 7. Температура обжига 900 С Непрерывная загрузка и отгрузка сырья 8.4.1.

Циклон 9 Модель НО7215А Коэффициент очистки 0,99 Количество очищаемого воздуха до6550 м2 7.4.2. Рукавный фильтр 8 Достигаемая эффективность очистки газов от взвешенных частиц пыли, золы и т. л 20 мг мЗ до 99,9 и в случае применения повторного цикла можно достичь даже ниже 1 мг мЗ. Регенерация фильтров производиться импульсом сжатого воздуха либо низконапорной обратной продувкой воздухом. По типу применяемых рукавов имеются фильтры рукавные, карманные и др.

В случае применения керамических рукавов можно эксплуатировать фильтр до 850 С Марка ФРИ-360 Площадь поверхности фильтрования 360 м2 Диаметр рукава 135 мм. 7.5. Реактор для выщелачивания с распыляющимся с верху реагентом Выбран стандартный реакционный аппарат с перемешивающим устройством. Объем 200л материал корпуса - сталь. Расчет количества оборудования производится по формуле

V Q T r V y Где Q - суточная производительность на операции 18128 кг сут т - длительность цикла операции 20мин. V - рабочая емкость аппарата 150л г - число часов работы аппарата в сутки 22 у - коэффициент заполнения, обычно принимают 0,7-0,85 п 18128 20 0,75 200 22 60 1,8 2шт 7.6. НУТЧ фильтр 7 Рисунок 4. НУТЧ фильтр. Нутч-фильтр предназначен для обезвоживания осадка шлама из отстойников и дифференциаторов под действием вакуума. Количество аппаратов принимается в зависимости от количества

шлама поступающего на обезвоживание. Марка НФ-1000-01. Выпускаются производительностью 100 кг ч по осадку Допустимая температура стенки, С в кислой среде - от минус 20 до плюс 200 8.7. Колонна осажденияВыбран стандартный реакционный аппарат с перемешивающим устройством. Объем 300л материал корпуса - сталь. V - Q i r V y

Где Q - суточная производительность на операции 24530 кг сут т - длительность цикла операции 35 мин V - рабочая емкость аппарата 100л г - число часов работы аппарата в сутки 22 у - коэффициент заполнения, обычно принимают 0,7-0,85 п 24530 25 0,75 300 22 60 2шт. 7.8НУТЧ фильтр. См. п. п.7.6 8.9.Сушильные аппараты с вращающимися барабанами 7 Сушилка представляет собой цилиндрический корпус, установленный на роликовых опорах с наклоном в сторону

выгрузки материала. Выбираем не большую печь, с производительностью не менее 200кг ч При температуре 750 С. Марка БНО,5-2,5НУ Частота вращения барабана 4,6 об мин Масса, кг, не более 2000кг. 8.10. Индукционная печь 10 Модель камерные лабораторные печи производимые НПК ЛенТерм Тип печ КЭСл-2,5Ь Тмах, 900 С Тип нагревателей мет. спирали.

9. Вывод В процессе производственной деятельности образуются отходы, которые нарушают экологическое равновесие, загрязняя окружающую среду, и снижают степень извлечения ценных компонентов, содержащихся в исходном сырье. Эти отходы необходимо перерабатывать. В настоящее время подсчеты показали, что удельные капитальные затраты на сбор и переработку вторичного металла в 25 раз меньше, чем на производство металла из руды.

Производительность труда во вторичной цветной металлургии примерно в два раза выше, чем в первичной. Сбор и переработка вторичных металлов имеют не только экономический, но и социальный эффект. Отходы подразделяют на отходы производства и отходы потребления лом . В настоящее время для производства режущих инструментов широко используются твердые сплавы. Они состоят из карбидов вольфрама, титана, тантала, сцементированных небольшим количеством кобальта.

Карбиды вольфрама, титана и тантала обладают высокой твердостью, износостойкостью. Скорости резания инструментами, оснащенными твердыми сплавами, в 3-4 раза превосходят скорости резания инструментами из быстрорежущей стали. Недостатком твердых сплавов, по сравнению с быстрорежущей сталью, является их повышенная хрупкость, которая возрастает с уменьшением содержания кобальта в сплаве. И, следовательно, возникает вопрос утилизации таких сплавов.

Переработка лома и отходов позволяет вернуть металл в кругооборот. 5. Сплавы редких металлов перерабатывают окислением, хлорированием, электролизом и гидрометаллургическим способом. Их переработка осложнена более высоким содержанием других металлов и взаимным влиянием компонентов сплавов на технологические процессы Окислительные методы. Их можно использовать и для переработки сплавов и кусковых отходов твердых сплавов.

Применяемые в настоящее время инструментальные твердые сплавы базируются на карбидах вольфрама, титана и тантала или на смеси указанных соединений с добавлением связующего металла - кобальта Методы хлорирования. При хороших технологических показателях следует отметить громоздкость оборудования для хлорных схем, а также трудности, связанные с агрессивностью и токсичностью хлора и хлоридов, необходимостью специальных коррозионностойких материалов для аппаратуры и значительными затратами на реагенты -

Способы электрохимического растворения отходов. Электрохимическое растворение отходов сплавов используют на отечественных и зарубежных предприятиях. Этот метод наиболее дешев и не требует сложной аппаратуры. Электрохимическое растворение целесообразно вести в щелочных растворах, так как образуются легко растворимые соли рения, вольфрама и молибдена. 6. Как показали расчеты - невязка материального баланса обжига 2,124 , она связана с погрешностью расчетов невязка теплового баланса 0,12 рассчитана с удовлетворительной

точностью площадь пода равна 1,5м2, для расчета печи с такой площадью пода нужна спец литература, целью данной работы не является данный расчет. 9. Список литературы 1. Корвин С.С, Дробот Д.В Федоров П.И. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология . В трех книгах. Книга 2. учебник для вузов - М. МИСИС, 1999 464с. 2. Корвин С.С, Дробот Д.В Федоров

П.И. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология . В трех книгах. Книга 3. учебник для вузов - М. МИСИС, 1999 464с. 3. Дробот Д.В Резник А.М Юрченко Л.Д. Оборудование заводов редкометалльной промышленности и основы проектирования Учебное пособие М МИХМ, 1985 - 72с. 4. Морозов В.А Миткалийный В.И Егоров А.В Сборщиков

Г.С. Металлургические печи атлас М. Металлургия. 1987. -384с. 5. Краткий справочник физико-химических величин Под ред. Мищенко К.П Равделя А.А. 6. http www. mechanik. spb. ru 7. http www. upmt. ru 8. http www. fingo. ru fri-360 9. http stankinprom. com. ua products images PDF rci. pdf 10. 10. http wwwЛenterm. n lenterm laboratory fumaces. html

И. http www. bank. referatoff. ru 11. http www. chemport. ru 12. http www. drillmat. ru 13. http www. npftin. spb. ru