3. Металлургические расчеты

3. Металлургические расчеты
Рациональный состав концентрата. Для расчета принимаем, что Мо в концентрате находится в виде МоS₂ и CaMoO₄, Cu - в виде CuS, Fe - в виде FeS₂, CaO виде CaMoO₄, SiO₂ в свободном состоянии. Химический состав концентрата и бетонита и концентрата представлен в таблице 1.
Таблица 1. Химический состав концентрата и бетонита, %

Наименование	Mo	S	Cu	Fe	CaO	SiO2	H2O	Al2O3	Прочие
концентрат	47.3	33.4	0.9	1,58	0.88	9.5	2.8	-	3.45
бетонит	-	-	-	-	0,5	46,0	15	38,0	-

Рациональный состав концентрата.
По количеству меди в концентрате определяем количество CuS и его составляющих:
Остальная сера в количестве 33.4 - 1.8 - 0,45 = 31.15 кг связана с Мо в МоS₂.
Количество молибденита составляет:
Состав шихты грануляции. Принимаем, что для приготовления гранул к концентрату необходимо добавить 10% бетонита и 20% воды. Тогда шихта, без учета оборотов, будет содержать 100 кг концентрата, 10 кг бетонита и 20 кг воды.
С бетонитом в шихту поступает
Рациональный состав концентрата представлен в таблице 2.
Таблица 2. Рациональный состав концентрата.

Составляющие концентрата	Mo	Cu	Fe	S	SiO2	O	CaO	H2O	Прочие	Всего
МоS2	46.725			31.15						77.875
CaMoO4	0.575					0.29	0.335			1.2
FeS2			1,58	1.8						3,38
CuS		0.9		0,45						1,35
SiO2					9.5					9.5
H2O								2.8		2.8
Прочие									3.9	3,9
Итого	47.3	0.9	1,58	33.4	9.5	0.29	0.335	2.8	3,9	100

Тогда шихта будет содержать, кг:77.875 МоS₂; 1.2 CaMoO₄; 3,38 FeS₂; 1,35 CuS; 0,05 CaO; 14.1 SiO₂; 3,8 Al₂O₃; 24.3 H₂O; 3,9 прочие. Всего 130 кг.

Рациональный состав огарка и оборотной пыли. Для расчета принимаем, что содержание сульфидной серы в огарке равно 0,6 %, а в оборотной пыли - 6 %. Причем вся сульфидная сера связана с молибденом, а сульфатная с железом, медью и кальцием. 25 % меди переходит в молибдат, 25 % в сульфат, 50 % - в оксид. Поведение железа аналогично.
В пыле и огарке будет находиться:
Оксид кальция, не связанный в молибдат, на 10% образует CaMoO₄, а остальной образует CaSO₄. Оксиды алюминия и кремния, а так же прочие переходят в огарок и пыль без изменений.
14.1 - SiO₂;
3,8 - Al₂O₃;
3,9 - прочие. Всего 0,78 + 0,56 + 0,56 + 1,52 + 1,4 + 1,12 + 1.2 + 0,11 + 14.1 + 3,8 + 3,9 = 29.05 кг.
Распределение этих составляющих между огарком и пылью принимаем 4:1, т.е. 80% их переходит в огарок, а 20% - в пыль.
В огарке будет содержаться, кг: CuMoO₄ 0,624 (в нем молибдена 0.27); CuSO₄ 0,45; CuО 0,45; FeMoO₄ 1,216 (в нем Mo 0,54); Fe₂(SO₄)₃ 1,12; Fe₂O₃ 0.896; CaMoO₄ 0.96 (в нем Mo 0.46); CaSO₄ 0,088; SiO₂ 11.28; Al₂O₃ 3,04; прочие 3.12. Всего 23.24 кг.
Рассчитаем количество огарка, исходя из содержания в нем сульфидной серы (0,6%). Принимаем количество огарка равным Х кг. Тогда в нем сульфидной серы будет 0,006Х. определяем количество MoS₂ в огарке, т.к. сульфидная сера связана только с молибденом:
MoS₂ 2S
160 64
а - 0,006Х
тогда MoS₂ = 0,015Х. в нем 0,009Х молибдена и 0,006Х серы. Общее количество молибдена в огарке составит 48 * 0,8 = 38,4 кг. Количество молибдена, связанного в триоксид MoO₃, будет равно
37,84 - 0,27 - 0,54 - 0.46 - 0,009Х = (36.57- 0,009Х) кг.
Определяем количество MoO₃:
MoO₃ Mo
144 96
в - (36,57 - 0,009Х)
MoO₃ = 54.856 - 0,014Х.
Количество огарка будет равно Х = 23,24 + 0,015Х + (54.856 - 0,014Х). Отсюда Х = 78.1 кг.
В нем MoS₂ содержится 1,17 кг (Mo = 0,7029; S = 0,4686), МоО₃ - 53,76 кг (Мо = 35,84; О = 17,92).
Рациональный состав огарка представлен в таблице 3.
Таблица 3 - Рациональный состав ограка.

Компонент	Мо	Cu	Fe	SSO4	SS	CaO	SiO2	Al2O3	О	Прочие	Всего
MoO3	35.84								17.92		53.76
MoS2	0.7029				0,47						1,17
FeMoO4	0,54		0,31						0,36		1,216
CuMoO4	0,27	0,18							0,18		0,624
CaMoO4	0.46					0.27			0.23		0.96
Fe2(SO4)3			0,31	0,27					0,54		1,12
Fe2O3			0,672						0,2688		0.896
CuSO4		0,18		0,09					0,18		0,45
CuО		0,36							0,09		0,45
CaSO4				0,02		0,0362			0,031		0,088
SiO2							11.28				11.28
Al2O3								3,04			3,04
Прочие										3.12	3.12
Итого, кг	37.81	0,72	1,292	0,38	0,47	0.3062	11.28	3,04	19.8	3.12	78.21
Итого,%	48.34	0.92	1,65	0,48	0,6	0.4	14.42	3.88	25.31	4	100

В пыль перейдет, кг: CuMoO₄ 0,156 (в нем молибдена 0,067); CuSO₄ 0,112; CuО 0,112; FeMoO₄ 0,304 (в нем Mo 0,14); Fe₂(SO₄)₃ 0,28; Fe₂O₃ 0,224; CaMoO₄ 0.24 (в нем Mo 0,115); CaSO₄ 0,022; SiO₂ 2.82; Al₂O₃ 0,76; прочие 0,78. Всего 5.82 кг
В ней общее количество молибдена составит 47.3 - 37,81 = 9.49 кг, в том числе связанного в MoS₂ и MoO₃:
9,49 - Мо_CuMoO4 - Мо_FeMoO4 - Мо_CaMoO4 = 9,49 - 0,067 - 0,14 - 0,115 = 9.168 кг. Расчет количества пыли проводим аналогично расчету количества огарка. Принимаем количество пыли - у кг. Тогда в ней сульфидной серы будет 6%, или 0,06у. количество MoS₂ в пыли будет равно
MoS₂ 2S
160 64
б - 0,06у
Тогда MoS₂ = 0,15у. В нем находится 0,09у молибдена и 0,06у серы.
Количество молибдена в пыли 47.3 * 0,2 = 9,46 кг.
Количество молибдена, связанного в MoO₃, равно 9.168 - 0,09у.
Определяем количество MoO₃ в пыли:
MoO₃ Мо
144 96
с (9.168 - 0,09у)
Отсюда MoO₃ = 13,752 - 0,135у.
Количество пыли в огарке будет равно у = 5.82 + 0,15у + (13,752 - 0,135у). отсюда у = 19,87 кг, в ней MoS₂ содержится 2,98 кг (Мо = 1,788, S = 1,192), MoO₃ - 11,07 кг (Мо = 7.38, О = 3,69). Рациональный состав пыли представлен в таблице 4.
Таблица 4 - Рациональный состав пыли.

Компонент	Мо	Cu	Fe	SSO4	SS	CaO	SiO2	Al2O3	О	Прочие	Всего
MoO3	7.38								3,69		11.07
MoS2	1,788				1,192						2,98
FeMoO4	0,14		0,0814						0,093		0,314
CuMoO4	0,067	0,045							0,045		0,156
CaMoO4	0,1152					0,0672			0,0576		0.24
Fe2(SO4)3			0,0784	0,0672					0,1344		0,28
Fe2O3			0,1568						0,0672		0,224
CuSO4		0,0448		0,0224					0,0448		0,112
CuО		0,0896							0,0224		0,112
CaSO4				0,005576		0,009			0,0078		0,022
SiO2							2,82				2.82
Al2O3								0,76			0,76
Прочие										0.78	0.78
Итого, кг	9.49	0,179	0,3166	0,09477	1,192	0,0762	2,82	0,76	4,1835	0.78	19,6
Итого,%	48,41	0,91	1,61	0,48	6	0,4	14,38	3,88	21,34	3,98	100

Расход воздуха и состав образующихся газов. В газ перейдет серы 33,4 - (0,38 + 0,47 + 0,0947 + 1,192) = 31,2633 кг.
Принимаем, что 20 % серы при обжиге окисляется до SO₃, а 80 % до SO₂, что составит соответственно, 31,2633 * 0,2 = 6,2526 кг и 31,2633 * 0,8 = 25 кг.
Для окисления серы до SO₃ необходимо 9,38 кг кислорода, тогда количество SO₃ составит 15,6315 кг. Для окисления серы до SO₂ необходимо 25 кг кислорода. Количество SO₂ будет 50 кг.
Расход кислорода на образование огарка и пыли определяем из данных таблицы 4 и 3 (за вычетом кислорода, содержащегося в повеллите концентрата): 19,8 + 4,1835 - 1,7 = 22,2835 кг.
Всего для проведения обжига потребуется кислорода
22,2835 + 9,38 + 25 = 56,66 кг.
Для обеспечения кипения гранул принимаем линейную скорость воздуха равной 30 см/с. При этом коэффициент избытка воздуха (следовательно, и кислорода) равен 5. В этом случае процесс вводится кислорода 56,66 * 5 = 283,31 кг. С этим кислородом поступает азота из воздуха 283,31 * 0,77/ 0,23 = 948,5 кг. Тогда необходимое количество воздуха составит 283,31 + 948,5 = 1231,8 кг, или 1231,8 : 1,293 = 952,67 м³, где 1, 293 г/см³ - удельный вес воздуха. Количество избыточного кислорода 279,4 - 55,88 = 223,52кг. Состав обжиговых газов приведен в таблице 5.

Таблица 5 - Состав обжиговых газов.

количество	Соединения	Всего
	SO3	SO2	Н2О	N2	O2 изб
Кг	15,6315	50	24,3	948,5	283,31	1321,7415
М^3	4,37	17,5	30,24	758,8	198,317	1009,227
% (масс)	1,182	3,78	1,84	71,76	21,43	100
% (объем)	0,433	1,734	3	75,2	19,65	100

По результатам расчета составляем материальный баланс обжига гранул без учета оборотной пыли (таблица 6). Суточная производительность по концентрату составит 5 т/сут.
Таблица 6 - Материальный баланс обжига гранул.

Поступило	Количество	Получено	Количество
	кг	%		кг	%
Гранулы В том числе Мо	130 47,3	9,54	Огарок В том числе Мо	78,21 37,81	5,5
Воздух В том числе: O N	1231,8 283,31 948,5	90,45	Пыль В том числе Мо	19,6 9,49	1,38
			Газы	1321,74	93,1
Итого	1361,8	100	Итого	1419,55	100

Д=1361,8 - 1419,55/ 1361,8 * 100% = 0,0424
Если на 100 кг молибденитового концентрата необходимо 10 кг бетонита и 20 кг воды, то для переработки 5 т концентрата потребуется 0,5 т бетонита и 1 т воды. Суточный материальный баланс процесса обжига молибденитового концентрата представлен в таблице 7.
Таблица 7 - Суточный материальный баланс обжига гранул.

Поступило	Количество	Получено	Количество
	кг	%		кг	%
Гранулы В том числе Мо	6,5 2	9,54	Огарок В том числе Мо	3,9 1,92	5,5
Воздух В том числе: O N	61,63 14,17 47,45	90,45	Пыль В том числе Мо	0,923 0,481	1,3
			Газы	62,437	93,1
Итого	68,134	100	Итого	71	100

Заключение

В данной курсовой работе рассмотрены различные способы переработки молибденитового концентрата и выбран самый подходящий вариант, с целью получения огарков с высоким содержанием выщелачиваемого молибдена. А также произведены все необходимые расчеты.