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].:
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.
Количество 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%:
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
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
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):
При 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.
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
Так 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
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].
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
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.
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
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)
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
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
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.
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.