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

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

Сыртқы агломератты есепке алмаған жағдайда қорытпадағы күкірттің құрамы:

15,3·100/118,499 = 12,91 %.

Қорытпадағы күкірт құрамын оптималды мәнге дейін ( 6–8 %) төмендеті үшін қорытпаға сыртқы агломераттарды қосады.

Біріктіруші күйдіру қорытпасының құрамын соңғы әрі нақты түрде есептейміз.

Бұл үшін дайын агломераттағы күкірт құрамын анықтау керек. Шахталық пештегі агломератты еріту кезіндегі десульфизация деңгейі 25 % -ды құрайды деп қабылдайық. Сондықтан да еріту кезінде штейнге өтіп кеткен күкіртті қоса есептегенде агломераттағы күкірт келесідей көлемге ие болуы мүмкін, кг: 1,623·100/75 = 2,164. Қорытпа массасынан шығатын агломерат шығысы өндірістік мәліметтер бойынша 88–93% шегінде болады. Есептеулерде мұны 92 %-ға тең деп қабылдаймыз, сонда агломерат массасы 118,499·0,92 = 109,02 кг-ға тең болады.

Бұл агломератта мына көлемде күкірт болуы керек, %: 2,164·100/109,02 = 1,984. Оптималды құрамның 100кг қорытпасындағы сыртқы агломерат санын х арқылы белгілейміз. Күкірт бойынша жанудың материалдық теңдеуін құрастырамыз:

(100 – х)·0,1598 + 0,0188х = 7,

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

63,68·100 : 36,32= 175%

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

Қорытпа құрамы туралы мәліметтерді кесетеде көрсетеміз.

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

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

Оптималды құрамның қорытпасына 7-9% су қосады. Су қорытпаның газөткізгіштігін жоғарылатады және агломераттаушы күйдіру процесінде термореттеуші рөлін атқарады.

Қорғасынды концентраттарды біріктіру үшін күйдіру процесінің есебі.

Қышқылды-біріктіруші күйдіру ленталы біріктіруші машиналарда қоыртпа қабаты арқылы ауаны үрлеу арқылы жүзеге асырылады. Нәтижесінде сульфидтердің оттекпен өзара байланысы металл оксидтерін және күкіртті ангидридті құрайды, сонымен қатар үлкен көлемде жылу бөліп шығарады. Күкіртті ангидрид газ фазасына өтеді. Күкірт диоксиді құрамына тәуелділігіне байланысты газ фазасында оны бай және жұтаң деп екіге бөліп қарастырады. Жандыру кезінде газ фазасына қорытпаның майда бөлшектері мен ұшатын металл байланыстары өтіп кетеді. Агломераттың үлкен бөліктері қайта ерітуге жіберіледі, ал майда бөлшектері біріктіруші күйдіру қорытпасын дайындауға бағытталады.

Жандыру процесінің есебін жүргізу үшін төмендегілерді орындау керке:

1. Қорытпаны жағуға қолданылған отынның жауына кеткен ауаны есептеу керек;

2. Қорытпа металдардың сульфидтерін қышқылдандыру кезінде жұмсалған ауа шығынын есептеу;

3. Шығарылатын бай және жұтаң газ көлемін анықтау керек;

4. Жандыру процесінің материалдық балансын құрастыру керек.

Біріктіруші күйдіруге келіп түсетін қорытпа құрамы үшін мыналар қабылданады:

Қоғасынды концентрат – 30,64%;

Кварцтық руда – 0,92%;

Темір руда – 4,04%;

Әктас – 0,69%;

Сыртқы агломерат – 63,68%.

Қорытпа компоненттері мен оның химиялық құрамының массасын біле отырып, «шикі» қорытпаның химиялық құрамын анықтауға болады.

Қоғасынды концентрат:

Pb: 30,64·0,48 = 14,70

Zn: 30,64·0,055 = 1,68

Cu: 30,64·0,015 = 0,45

Fe: 30,64·0,062 = 1,89

S: 30,64· 0,153 = 4,68

CaO: 30,64 · 0,01 = 0,30

Si 30,64 · 0,04 = 1,22

: 30,64 ·0,025 = 0,76

Өзгелері: 30,64· 0,157 = 4,81

Кварцтық руда:

Si: 0,92·0,9 = 0,828

CaO: 0,92·0,05 = 0,046

Өзгелері: 0,92·0,05 = 0,046

Темір руда:

Si: 4,04·0,05 = 0,202

CaO: 4,04·0,05 = 0,202

FeO:4,04·0,133 = 1,537

Өзгелері: 4,04·0,05 = 0,202

Әктас:

Si: 0,69·0,5 = 0,345

CaO: 0,69·0,1 = 0,069

FeO: 0,69·0,58 = 0,400

Өзгелері: 0,69·0,30 = 0,207

6-кесте

	Pb	Zn	Cu	Fe	S	Si	CaO	FeO	Өзгелері	Барлығы
Pb-концентраты	14,70	1,68	0,45	1,89	4,68	1,22	0,30		4,81	30,495
Кварцтық руда						0,828	0,046		0,046	0,92
Темір руда						0,202	0,202	1,537	0,202	2,143
Әктас						0,345	0,069	0,400	0,207	1,01
Нәтижесі	14,70	1,68	0,45	1,89	4,68	2,595	0,617	1,937	5,26	34,56

Оптималды құрамды күйдіру кезінде алынған қорғасынды агломерат құрамын есептеу үшін жаңа қорытпадан Pb-агломерат құрамын анықтап алу керек. Жаңа қоыртпаны күйдіру кезінде алынған рационалды агломерат құрамының есебі.

«Жаңа» агломерат құрамына қорғасынды сульфидті концентрат, кварцтық және темір рудасы, әктас пен еріту арқылы қайта жасалған сыртқы шлак жатады. Агломераттың рационалды құрамын есептеу үшін десульфуризация деңгейін және агломератта металл орналасуының формасын білу керек.

«Жаңа» қорытпа үшін есептеулерді төмендегі сандар бойынша жүзеге асырамыз:

30,495 + 0,92 + 2,143 + 1,01 = 34,56 кг.

Бұл қорытпа құрамында 34,56 · 0,153 = 5,287 кг күкірт бар.

Мұнда 0,153 – қорғасынды концентраттағы күкірт құрамы бірлік үлесінде көрсетілген. Агломераттаушы күйдірутегі десульфизация деңгейі 72,55%-ға тең. Аталған десульфуризация бойынша агломерат күкіртке өтеді 5,287·(1 – 0,7255) = 1,451 кг.

Зауыттан шыққан агломераттар құрамының негізінде 80% күкірт металл сульфидтерін, ал 20% сульфаттарды құрайды деп қарастырамыз.

Сульфидті күкірт саны 1,329·0,8 = 1,063 кг-ға тең, ал сульфатты күкірт:

1,329·0,2 = 0,265 кг-ға тең.

Концентратта ZnS қиын жанатын сульфид болғандықтан, 75% сульфидті күкірт (0,996 кг) цинкпен, 15% күкірт (0,199 кг) қорғасынмен және 10% (0,116 кг) – мыспен байланысты деп болжаймыз. Сульфатты күкірт кальций және қорғасынмен тең дәрежеде байланысты.

Агломератта темір оксид және магнетит түрінде Железо в агломерате :находится в виде оксида и в магнетите в соотношении 1:1. Остальные қатынасында кездеседі. Карбонаттар жану кезінде толығымен диссоцияланады және газ газдық фазаға ауысады.

Агломераттағы цинк сульфидінің көлемін анықтаймыз, кг:

0,996 · 97,4 : 32 = 3,031.

Осы байланыстан цинкті табамыз 3,031 – 0,996 = 2,035 кг.

Оксид түріндегі цинк көлемін «шикі» қорытпа мен сульфидті цинк арасындағы ерекшеліктер бойынша анықтаймыз, кг:

1,68 – 0,996 = 0,684.

Цинк оксидінің көлемін анықтаймыз, кг:

0,684 · 81,4 : 35,4 = 1,572.

Цинк оксидінің осы көлемімен оттек байланысты болып келеді 1,395 – 1,121 = 0,274 кг. Агломераттағы PbS көлемін анықтаймыз, кг:

0,199 · 239,2 : 32 = 1,487.

Бұл байланыстан қорғасынды анықтап аламыз 1,487 – 0,199 = 1,288 кг.

Сульфатты күкірттің белгілі мәні бойынша (0,291 кг) қорғасын сульфатының көлемін есептейміз, кг:

· 303,2 = 1,379.

Бұл көлеммен қорғасын байланысты болып келеді 1,379 · 207,2 : 303,2 = 0,942 кг, қорғасын сульфатында оттек бар 1,379 – 0,942 – (0,291 : 2) = 0,291 кг.

«Шикі» қорытпадағы қорғасынның көлемі мен сульфид және сульфатта табылған қорғасын көлемінің айырмашылығы бойынша оксидтегі қорғасын массасын анықтаймыз, кг:

14,70 – 1,126 - 0,942 = 12,632.

Агломераттағы қорғасын оксидінің массасы 12,632 · 223,2 : 207,2 = 13,607 кг-ға тең. Бұл байланыстан оттекті қарастырамыз 13,607 – 12,632 = 0,975 кг.

Агломераттағы халькозин (Cu₂S) көлемін анықтаймыз, кг: 0,116 · 159 : 32 = 0,576. Бұл байланыс бойынша мысты қарастырамыз 0,576 – 0,116 = 0,46 кг.

Агломерат құрамындағы қалған мыс көлемі оксидтерде (Cu₂O) болады және ол 0,46 – 0,46 = 0 кг-ға тең.

Сульфатты күкірт құрамы бойынша CaSO₄ (0,5 жалпы сульфатты күкірт) кальций сульфатының көлемін анықтаймыз, кг: 0,291/2 · 32 ·136 = 0,618. Бұл көлемде CaSO₄ кальций оксиді бар 0,618 · 56 : 136 = 0,254 кг, оттек көлемі 0,618 · 3· 16 : 136 = 0,218 кг.

Агломерат құрамында еркін кездесетін кальций оксидінің массасын анықтаймыз, кг: 0,617 – 0,254 = 0,357.

Агломераттағы Fe₂O₃ көлемін есептейміз, кг:

1,89:2/2·55,8 · 159,6 = 1,351.

Бұл байланыста оттек бар 1,351 – (1,89 :2) = 0,406.

Агломераттағы магнетит (Fe₃O₄) көлемін анықтаймыз, кг:

1,89:2/ 3 · 55,8 : 231,4 = 0,683.

Магнетитпен оттек байланысты 0,683 – 0,612 = 0,071.

3,5 кг көлеміндегі кремнезем және 0,855 кг көлеміндегі алюминий оксиді агломератқа өзгерістерсіз өтеді. Басқа компоненттер қорытпадан агломератқа 1,6946 кг көлемінде өтеді.

Қорғасынды агломератты біріктіруші күйдіру кезінде алынған есептеулер нәтижелері 7-кестеде көрсетілген.

7 – кесте. «Жаңа» қорытпаны күйдірген кезде алынған қорғасынды агломерат құрамы.

Байланыс	Компоненттер, кг
	Pb	Zn	Fe	S	O	CaO	SiO2	Al2O3	Өзгелері	Барлығы
PbS	0,942			0,545						1,487
PbSO4	0,942			0,146	0,291					1,379
PbO	12,632				0,975					13,607
ZnS		2,035								3,031
ZnO		0,684			0,274					1,572
CaSO4					0,218	0,254				0,618
CaO										0,357
Fe2O3			0,945		0,406					1,351
Fe3O4			0,612		0,071					0,683
SiO2							3,5
Al2O3								0,855
Өзгелері									1,6946	1,6946
Нәтижесі	14,70	1,68	1,89	1,451	2,235	0,617	2,595	0,76	1,6946	25,875
%	50,01	6,51	7,32	5,62	8,66	2,39	10,05	2,94	6,56	100

Мұны есепке ала отырып күтілген қорғасынды агломерат құрамын анықтаймыз. Бұл қорғасынды агломерат 36,32 кг «жаңа» қорытпа мен 63,68 кг сыртқы агломератты күйдірген кезде алынуы мүмкін.

Агломераттағы қорғасын құрамы, %,

50,01 + 0,02376 · 50,01 =

Агломераттағы цинк құрамы, %,

6,51 + 0,2376 · 6,51 =

Агломераттағы темір құрамы, %,

7,32 + 0,02376 · 7,32 =0

Агломераттағы оттек құрамы, %,

8,66 + 0,02376 · 8,66 =

Агломераттағы кальций оксидінің құрамы, %,

2,39 + 0,02376 · 2,39 =

Кварц құрамы, %,

10,05 + 0,02376 · 10,05 =

Глинозем құрамы, %,

2,94 + 0,02376 · 2,94 =

8-кесте

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

Оптималды құрам қорытпасын күйдіру арқылы алынған қорғасынды агломерат құрамының рационалды есебін қарастырайық.

«Шикі» қорытпа мен қорғасынды агломераттың құрамындағы элементтер туралы мәліметерді қолдана отырып және оның массасын біле отырып біріктіруші күйдіру қорытпасының қорытынды құрамын есептейміз. Мысалы, қорытпадағы қорғасын құрамы 14,70 + 63,68 · 0,500 = 46,54 кг тең; қорытпадағы цинк құрамы 1,68 + 63,68 · 0,0666 = 5,921 кг тең; темір құрамы 1,89 + 63,68 · 0,0732 = 6,55 кг тең; күкірт құрамы 1,451 + 63,68 · 0,0562 = 5,029 кг тең; оттек құрамы 2,235 + 63,68 · 0,0866 = 7,749 кг тең; кальций оксидінің құрамы 0,617 + 63,68 · 0,0239 = 2,115 кг тең; кварц құрамы 2,595 + 63,68 · 0,1005 = 8,99 кг тең; глинозем құрамы 0,76 + 63,68 · 0,0294 = 1,872 кг тең; өзгелерінің көлемі 1,6946 + 63,68 · 0,0656 = 5,872 кг тең.

9-кесте. Сыртқы агломераттарды қоса есептегендегі біріктіруші күйдіру қорытпасының құрамы.

Материал	Компоненттер құрамы , кг
	Pb	Zn	Fe	S	CaO	CO2	SiO2	O	Өзгелері	Барлығы
«шикі» материал	14,70	1,68	1,89	4,68	0,617	0,617	2,595	-	5,26	36,32
Кері агломерат	31,84	4,24	4,66	0,349	1,498	-	6,395	7,749	9,357	63,68
Нәтижесі	36,657	5,921	6,55	5,029	2,115	0,617	8,99	7,749	14,617	100

Агломераттағы күкірт құрамы 7· (1 – 0,7526) = 1,732 кг болады; оның ішінде сульфидтісі 1,723 · 0,8 = 1,386, ал сульфатты күкірт – 1,732 ·0,2 = 0,346 кг болады. Цинк сульфидіндегі күкірт құрамын анықтаймыз, кг: 1,386 · 0,75 = 1,039; қорғасын сульфидіндегі күкірт құрамы 1,386 · 0,15 = 0,208 тең болады; халькозиндегі күкірт құрамы (Cu₂S) – 1,386 · 0,10 = 0,139 болады.

Қорғасын сульфиді мен кальций сульфатындағы күкірт құрамы 0,346 :2 = 0,173 кг-ға тең болып келеді. Цинк сульфидінің құрамы 1,039 · 97,4 : 32 = 3,162 кг, бұл құрамда цинк үлесі 3,162 – 1,039 = 2,123 кг-ға тең болады.

Оксид түрінде кездесетін цинк массасын қорытпа мен «сульфидті» цинк арасындағы айырмашылық бойынша анықтаймыз , кг: 8,282 – 2,123 = 6,159.

Цинк оксидінің құрамы 6,159 · 81,4 : 65,4 = 7,666 кг болады , оның ішінде оттек құрамы 7,666 – 6,159 = 1,507 кг-ға тең.

Агломераттағы халькозин массасын есептейміз, кг: 0,139 · 159 : 32 0,686.

Қорғасын сульфидінің құрамын анықтаймыз, кг: 0,208 · 239,2 : 32 = 1,555, бұл байланыстағы қорғасын массасы 1,555 – 0,208 = 1,347 тең болады.

Агломераттағы қалған қорғасын көлемі оксид (PbO) түрінде кездеседі және ол 36,657 – 1,347 – 1,121 = 34,189 кг-ға тең, қорғасын оксидінің массасы 34,189 · 223,2 : 207,2 = 36,829 кг тең, қорғасын оксидіндегі оттек 36,829 – 34,189 = 2,64 кг-ға тең. Агломераттағы кальций сульфатының массасын анықтаймыз, кг: 0,173 · 136 : 32 = 0,736. Бұл байланыстағы кальция оксидінің құрамы 0,736 · 56 : 136 = 0,303 кг-ға тең болады, кальций сульфатындағы оттек құрамы 0,736 · 48 : 136 = 0,6 кг болады. Агломератта еркін күйде кездесетін кальций оксидінің массасы 5,211 – 0,303 = 4,908 кг болады. Агломераттағы Fe₂O₃ құрамын есептейміз, кг:

14,907 :2/2 · 55,8 · 159,6 = 10,66.

Бұл оксидте 10,66 – (14,907 : 2) = 2,85 кг оттек кездеседі.

Қалған компоненттер (CO₂) агломератқа қорытпадан өзгерістерсіз өтеді.

Қорғасынды агломератты біріктіруші күйдіру кезінде алынған құрамды есептеу нәтижелері кестеде көрсетілген.

10-кесте. Оптималды құрамды күйдіру кезінде алынған қорғасынды агломераттың құрамы.

Байланыс	Компоненттер, кг
	Pb	Zn	Fe	S	O	CaO	SiO2	Al2O3	Өзгелері	Барлығы
PbS	1,347			0,208						1,555
PbSO4	1,121			0,173	0,347					1,641
PbO	34,189				2,640					36,829
ZnS		2,123		1,039						3,162
ZnO		6,159			1,507					7,666
CaSO4				0,173	0,260	0,303				0,736
CaO						4,908				4,908
Fe2O3			7,454		3,206					10,660
Fe3O4			7,453		2,850					10,303
SiO2							9,986			9,986
Al2O3								2,441		2,441
Өзгелері									5,279	5,279
Нәтижесі	36,657	8,282	14,907	1,593	10,81	5,211	9,986	2,441	5,279	94,721
%	37,61	8,49	15,29			5,35	10,24	2,50	4,96	100

Көріп отырғанымыздай қорғасынды агломераттың есептік құрамы мен алдын ала есептеулерінің арасында айырмашылық жоқ, сондықтан да өзгертулер енгізудің де керегі жоқ.

Технологиялық есептеулер

Агломераттың химиялық құрамы, %: Pb – 40,1; Cu – 2,0; S_жалпы – 1,8; Zn – 9,3; CaO – 8,3; SiO₂ – 9,5; Bi – 1,3; As – 0,6; Sb – 0,9; Fe_жалпы – 12,5; басқалары – 13,6.

Зауыт талдауы бойынша агломератта S 50% сульфид, 50% - сульфат түрінде - СаSО₄ мен РbSО₄ теңдей бөлінеді. Сульфидті күкірт Сu₂S, Вi₂S₃, FеS және ZnS.

Мышьяк және сурьма жоғары тотық Аs₂О₅ , Sb₂О₅ болады. Қорғасын тотығының жартысы 2РbO·SiO₂, ал екіншісі РbО түрінде.

Темір Fе₂О₃ , Fе₃О₄ тең бөлінеді.

Мырыш тотық күйінде [14].