Содержание

Реферат

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Состав пылей медеплавильных мероприятий

1.2 Классификация пылей

1.3 Химический состав пылей медеплавильных предприятий

2. Металлургическая часть

2.1 Расчёт материального баланса

2.2 Материальный баланс по операциям

2.3. Расчёт теплового баланса

2.4. Выбор и расчёт оборудования

3. Автоматизация процесса

4. Безопасность проекта

4.1 Основные опасности и вредности

4.2 Обеспечение безопасности рабочих

4.3 Электробезопасность

4.4 Пожарная безопасность

4.5 Защита от шума и вибрации

4.6 Монтаж, ремонт и использование грузоподъёмно-транспортных средств

4.7 Защита от механического травмирования людей

4.8 Освещённость

4.9 Оздоровление воздушной среды

4.10 Анализ возможных чрезвычайных ситуаций

4.11 Управление объектом в чрезвычайных ситуациях

5. Экологичность проекта

5.1 Основные материальные загрязнения

5.2 Отходы производства

6. Строительная часть

6.1 Район строительства

6.2 Описание здания и характеристика конструктивных элементов

6.3 Расчёт площади бытовых помещений

7. Экономическая часть

7.1 Планирование экономических показателей

7.2 Планирование численности трудящихся

7.3 Планирование производительности труда

7.4 Планирование фонда заработной платы

7.5 Капитальные вложения. Амортизация

7.6 Планирование себестоимости продукции

7.7 Валовая прибыль и рентабельность продукции

8. Энергосбережение

Заключение

Библиографический список

Перечень листов графической части

Приложение А

Приложение Б спецификация фильтр-пресса

Приложение В спецификация реактора

Приложение Г спецификация к автоматизации

Приложение Д спецификация плана участка переработки цинксодержащих пылей

Реферат

В состав дипломного проекта входят:

- пояснительная записка с., рис., табл., источников, прил.;

- графическая (демонстрационные) материалы листов, спецификаций на стр.

ПЫЛИ, ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ, КЕК, ГИДРОЛИТИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА, ЦЕМЕНТАЦИЯ, ЦИНКОВЫЙ КУПОРОС.

В данном дипломном проекте рассчитано отделение по переработке цинксодержащих пылей производительностью 1000 тонн в год.

Выполнено технико-экономическое обоснование принятой технологии.

Проведён расчёт материального и теплового балансов по каждой из стадий процесса. Рассмотрены вопросы и методы эффективной экономии энергоресурсов. Выбрано и рассчитано оборудование.

Представлены чертежи и плакаты по каждому из разделов.

Подробно рассмотрена экологичность проекта, охрана труда и техника безопасности во время процесса переработки цинксодержащих пылей.

Описаны район строительства и основные конструктивные элементы здания.

Введение

Пыли, образующиеся в процессах пирометаллургической переработки различного сырья на предприятиях цветной металлургии, являются сложными многокомпонентными продуктами. Содержание и состав пылей определяется типом обрабатываемого сырья и параметрами процесса.

Особый интерес представляют тонкие пыли, образующиеся при переработке полиметаллических материалов. В них содержатся значительные количества цинка, свинца, меди, олова, железа, кадмия, никеля. Особенностями их являются сложный химический и фазовый состав. Комплексная переработка пыли предполагает использование самостоятельной технологии, в частности , гидрометаллургической.

Гидрометаллургическая технология включает стадии «вскрытие (выщелачивание) - очистка растворов - селективное извлечение металлов и их соединений».

Для высокоцинковистых пылей используют сернокислотное двухстадийное противоточное выщелачивание. Эта технология во многом аналогична технологии переработки цинкового огарка.

1. Литературный обзор

Цинк - металл II группы, порядковый номер 30, атомная масса 65,38.

Пластические свойства цинка изменяются в зависимости от температуры. При комнатной температуре он хрупок, при нагревании до 100-150⁰С становится тягучим и легко прокатывается в тонкие листы, а при температуре 250⁰С вновь делается непригодным к механической обработке.

Для цинка характерна высокая упругость паров, имеющая при разных температурах следующие значения:

Температура, ⁰С 25 300 419,5 905,4 1500

Упругость паров, мм рт.ст. 1,13*10^-14 1,26*10^-3 1,39*10^-1 760 35640

Скрытые теплоты плавления и парообразования цинка равны соответственно 24,09 и 425,6 кал. Удельная теплоёмкость изменяется от 0,0875 при 0⁰ до 0,0965 кал/г при 100⁰, а теплопроводность - от 0,268 при 18⁰ до 0,138 кал/см*сек*⁰С при 500⁰. Удельное электросопротивление при 20⁰ равно 0,062 Ом*мм²/м. [1]

Цинк хорошо растворяется в кислотах и щелочах, а при температуре красного каления энергично разлагает водяные пары. В соляной и серной кислотах цинк растворяется с выделением водорода, в азотной - с выделением аммиака или окислов азота. С повышением чистоты цинка скорость растворения его в кислотах замедляется. В контакте с едкими щелочами цинк образует цинкаты и выделяет водород.

Цинк известен как высокоактивный металл, легко восстанавливающий окислы других металлов и вытесняющий из водных растворов ионы более электроположительных металлов: Au, Ag, Pb, Cu, Cd, Ni, Co.

1.1 Состав пылей медеплавильных предприятий

Грубая пыль улавливается в циклонах и пылевых камерах, тонкая - в рукавных фильтрах и электрофильтрах. Состав грубой пыли мало отличается от состава исходной шихты и содержит, %: Pb 55 - 65; Zn 12 - 20; S 6 - 8; Fe 0,1 - 1,5; As 0,5. Грубую пыль направляют в оборот в шихту на агломерацию. [2]

Тонкая пыль содержит значительное количество возгонов соединений редких и рассеянных элементов, её ориентировочный состав, %: Pb 50 - 60; Zn 2 - 20; Cd 0,3 - 4,5; Tl 0,005 - 0,13; In 0,002 - 0,01; Se 0,03 - 1,3; Te 0,015; As 0,3 - 7,0. Эта пыль служит исходным сырьём для извлечения редких и рассеянных элементов и направляется на специальное гидрометаллургическое производство.

Таблица 1.1- Химический состав пылей уральских медеплавильных предприятий, %

Предприятие, плавильный агрегат	Элемент
	Zn	Pb	As	Сu	Fe
Среднеуральский медеплавильный завод:
обжиговая печь	11,3	2,1	3,3	9.3	19,8
отражательная печь	6,9	1,5	2,2	11,8	27,50,3
конвертер	31,7	25,5	2,2	1,7	0,3
печь Ванюкова:
грубая пыль	4,0	0,8	0,4	10,0	21,0
тонкая пыль	12,0	4,5	1,4	5,5	12,0
Кировградский медеплавильный комбинат:
отражательная печь	2,4	2,9	3,5	9,7	18,3
шахтная печь:
грубая пыль	25,7	3,8	0,1	12,5	9,7
тонкая пыль	43,4	4,8	0,1	0,4	1,2
конвертер:
грубая пыль	15,7	7,4	0,1	31,4	7,8
тонкая пыль	38,5	14,2	0,2	1,8	0,2
Красноуральский медеплавильный комбинат:
обжиговая печь	3,8	1,7	4,3	12,2	21,3
отражательная печь:
грубая пыль	8,9	3,0	--	9,9	22,9
тонкая пыль	21,6	4,1	1,4	3,8	--
Сухоложский завод вторичных цветных металлов:
отражательная печь	48,8	1,3	--	3,3	0,9
индукционная печь	31,2	0,9	--	3,7	0,5

Основными техногенными отходами медеплавильных предприятий являются свинецсодержащие пыли плавильных агрегатов и кеки, полученные при сернокислотном выщелачивании цинковых пылей. Достаточно полную схему переработки пылей имел Кировградский медеплавильный комбинат (КМК), где получали из конверторных пылей гранулированный цинковый купорос. На КМК на тонну сульфата цинка получали около 400 кг свинцово-оловянного кека (влажность 20--25 %), реализация которого в настоящее время затруднена.

Пыли с высоким содержанием цинка, как правило, подвергают сернокислотному выщелачиванию, а из очищенного от примесей раствора получают оксид цинка или его соли; в кеках концентрируют свинец и олово. Состав кеков, характерных для практики Среднеуральского медеплавильного завода (СУМЗ) и Кировградского медеплавильного комбината (КМК), приведен ниже в таблице 1.2

Таблица 1.2 - Состав кеков

	Cu	Zn	Pb	Sn	Fe	As
СУМЗ	0,2-0,5	8-12	42-46	-	0,4-0,5	1,7-2,1
КМК	1,5-2,0	5-8	40-45	10-15	0,5-1,0	0,4-0,5

1.2 Классификация пылей

Пыли, образующиеся при металлургической переработке сырья цветной металлургии, условно можно классифицировать на грубые и тонкие.

Образование грубых пылей связано с выносом газовым потоком мел-ких частиц перерабатываемой шихты или продуктов металлургической переработки. Крупность и количество этих пылей определяются скоростью газового потока и крупностью перерабатываемого материала. Обычно эти пыли имеют форму неправильных многогранников разме-ром от 3-40 мкм до нескольких миллиметров. Химический состав грубых пылей обычно идентичен составу исходного материала, при переработке которого они образовались. [3]

Тонкие пыли образуются преимущественно за счет возгонки легколетучих компонентов (металлов или химических соединений). Пары, получающиеся при этом, уносятся газовым потоком и при последующем охлаждении газов конденсируются или окисляются с образованием твердых частиц или жидких капель, размер которых составляет десятые и сотые доли микрометра. За счет коагуляции мелких частиц возможно получение более крупных агрегатов.

По химическому составу возгоны резко отличаются от исходного материала и обогащены летучими компонентами, например, цинком, кадмием, свинцом, германием, индием и другими редкими и рассеянными элементами. Эти продукты являются ценным сырьем и обязательно должны подвергаться дальнейшей самостоятельной переработке.

Основная часть пылей, образующихся на предприятиях цветной ме-таллургии, представлена соединениями свинца и цинка; они содержат также кадмий, индий, селен, теллур и другие редкие металлы. В пылях металлургических агрегатов с большим объемом отходящих газов (шахтная печь, конвертер, печь Ванюкова и др.) наблюдается высокая (до нескольких процентов) концентрация нелетучих металлов (меди, никеля, железа и др.), которые представлены в основном частицами перерабатываемой шихты или получаемых продуктов (штейн, шлак).

1.3 Химический состав пылей медеплавильных предприятий

Состав пылей, образующихся в различных металлургических процессах, зависит от перерабатываемого сырья, технологических параметров (температуры, окислительно-восстановительных условий, скорости газового потока), конструкции агрегата и используемой системы пылеулавливания. В таблице 1.3 приведен усредненный химический состав пылей и возгонов свинцово-цинкового производства.

В пирометаллургии меди для переработки руд, концентратов и вторичного сырья с получением штейна, черной или черновой меди используют шахтные, отражательные и электрические печи, а также автогенные агрегаты. [3]

Одним из старейших способов переработки медьсодержащих концентратов и вторичного сырья является отражательная плавка. На переработку в отражательные печи поступают довольно сложное по химическому составу сырье, в котором содержатся редкие и рассеянные элементы (селен, теллур, индий, таллий, германий, рений и др.), а также благородные металлы (золото, серебро, платина, палладий и др.), по-разному распределяющиеся по продуктам переработки. В газовую фазу переходят, %: Cd - 80, Pb - 60, Bi - 75, Ge - 50, Zn - 40. При отражательной плавке грубая пыль, оседающая в газоходах, имеет средний размер частиц 4,4 мкм и представляет собой материал, в котором нерудные минералы присутствуют в виде оплавленных стеклообразных частиц; медь находится в основном в виде включений штейна, куприта, халькозина и металла, незначительное количество - в форме ковеллина и халькопирита. Цинк присутствует в форме силиката и сульфата, железо - в виде магнетита и частично силиката.

Грубая пыль отражательной плавки сырой шихты (таблица 1.4) по мине-ралогическому составу незначительно отличается от пыли плавки огарка, но в ней из рудных минералов преобладают халькопирит и борнит, в небольшом количестве присутствуют оксиды меди.

Таблица 1.3-Химический состав пылей и возгонов свинцово-цинкового производства,%

Элемент	Пыли	Шлако- возгоны	Вельц-оксиды
	агломера-ции	шахтной плавки	конвертиро-вания	обжига
Цинк	3-9	12-20	9,5-12,4	40-45	53-61	60-70
Свинец	50-60	55-65	44-56	1,4	9-19	5-15
Медь	0,4-0,8	-	1,2-1,6	1,2	0,3-0,4	0,2-0,4
Кадмий	1-3	1-3	0,2-0,6	0,5	0,005	0,5-1,0
Сера общая	5-12	6,8	3,5	10	0,8-4,4	-
Мышьяк	0,5	0,4	7,5-15,2	-	0,3-0,9	-
Сурьма	-	0,1-0,2	-	-	0,06-0,23	-
Селен	1,3	-	0,4-0,7	-	0,06	-
Железо	-	-	0,1	-	0,01	-
Хлор	-	0,4-0,8	-	-	0,11-0,25	-
Фтор	-	-	-	-	0,05-0,07	-

Таблица 1.4 - Химический состав пылей отражательной плавки медного концентрата, %

Грубая пыль
Сu	Zn	S	Fe	Si02	CaO	A1203	Pb	Sn	Ni	Те	Se	Au,г/т	Ag,г/т
9,9	8,9	4,1	22, 9	3,2	1,8	2,0	3,0	0,8	0,2	0,04	0,05	4,8	234,0
				Тонкая пыль
Сu	Zn	Pb	Sn	Ni	As	Sb	Ge,г/т	Re,г/т	Tl,г/т	Те,г/т	Se,г/т	Au,г/т	Ag,г/т
3,8	23,6	4,0	2,1	3,2	1,0-2,0	До 1,0	0,8	1,5	20,6	0,8	2,3	6,0	155,2

Уловленная грубая пыль возвращается в оборот на приготовление шихты.

При отражательной плавке, проводимой практически в нейтральной атмосфере, цинк возгоняется в результате испарения сульфида цинка, который, термически разлагаясь и окисляясь, в форме оксида цинка удаляется вместе с газами из печи. Вследствие охлаждения газов возможно сульфидирование цинка, а в зоне более низких температур и образование сульфатов.

Более легко в газовую фазу переходит кадмий (его сульфид и особен-но оксид обладают высокой упругостью паров). По этой причине кадмий достаточно полно концентрируется в возгонах.

Свинец при отражательной плавке переходит в возгоны в виде сульфида, так как последний уже заметно сублимирует при температуре 1200 К.

Около 15% мышьяка и сурьмы, содержащихся в концентратах, переходят в газовую фазу. Высокой упругостью паров обладают низшие оксиды и сульфиды этих элементов (AsO, AsS и SbO).

Во многих полиметаллических рудах в незначительных количествах присутствуют селен и теллур, оксиды которых, обладая высокой упру-гостью паров, переходят в газовую фазу. В возгоны переходит до 20% Se и Те, содержащихся в исходном сырье.

Рений, осмий и рутений являются частыми и очень ценными спутниками меди в медных рудах. Эти три металла образуют летучие высшие оксиды. Рений возгоняется в основном в виде Re₂0₇, осмий и рутений в незначительных количествах переходят в возгоны в форме Os0₄ и RuO₄.

Германий при пирометаллургической переработке руд и концентратов концентрируется в возгонах. Наибольшей упругостью паров обладают его сульфид GeS и оксид GeO .

При выплавке сплавов на медной основе используют стационарные отражательные, поворотно-качающиеся или индукционные печи.

Образующиеся при плавке вторичного сырья пыли (таблица 1.5) отличаются от пылей переработки рудного сырья тем, что в них могут содержаться включения флюсовых компонентов, не характерные для переработки первичного сырья, например, кальций, натрий, калий и др.

Таблица 1.5 - Химический состав пылей производства вторичных сплавов на медной основе, %

Место отбора	Содержание
	Сu	Pb	Zn	Fe	Al	Sn	So6щ
Газоход печи: Отражательной Поворотной Индукционной	3,32 6,46 3,70	1,30 0,80 0,93	48,77 49,00 31,23	0,92 0,69 0,44	1,42 0,71 1,50	0,06 0,40 0,03	- - 3,01

При переработке концентратов в рудно-термических печах улавливают пыли следующего состава, %: Сu - 12-16, Pb - 20-23 и Zn - 3-15, состоящие из мелких легковесных частиц шихты, которые уносятся газовым потоком при загрузке, и возгонов, получаемых при восстановлении соединений высоколетучих элементов (цинк, свинец). Цинк при-сутствует в основном в виде ZnO, свинец и олово - в виде летучих PbS и SnS. Мышьяк и сурьма переходят в газовую фазу в виде AsO, SbO, AsS с последующим окислением до Аs₂О_з и Sb₂О_з.

Пыли электропечей характеризуются высоким содержанием редкоземельных элементов, находящихся практически в тех же формах, что и в пылях отражательной плавки.

Шахтная плавка вторичного медьсодержащего сырья характеризуется большим разнообразием поступающих на переработку шихтовых материалов. Особенностью этого процесса является то обстоятельство, что в печи поддерживается восстановительная атмосфера в отличие от других плавильных агрегатов. Выход продуктов плавки: грубая пыль - 3-4%, тонкая пыль - 5-10%. С газами уносятся Сu - 0,2-0,4%, Zn -45-55 %, Pb - до 20%, Sn - 2-4 % от общего их поступления. Тонкая пыль, образующаяся при шахтной плавке вторичного медьсодержащего сырья и улавливаемая в системах тонкой очистки газов, в основном состоит из возгонов летучих металлов и соединений, входящих в состав шихты или образующихся в процессе плавки.

Основным элементом в тонких пылях шахтных печей является цинк, который имеет высокую упругость паров и, восстанавливаясь при шахтной плавке, возгоняется с последующим окислением в верхних горизонтах печи и газоходном тракте. Общее содержание цинка в пыли достигает 70% (в основном в виде оксида). Содержание металлического цинка около 4,0-4,5%, сульфида цинка - 1-2%. Свинец в пылях также находится главным образом в виде оксидов; содержание металлического свинца не превышает 1 % .

В [4] представлены исследования по извлечению цинка из пылевидной фракции изгари, образующейся при производстве оцинкованных изделий методом горячего цинкования. Также представлена технология термофлюсового алюминотермического переплава изгари. Экспериментально определены основные технологические параметры процесса, при котором с выходом годного 71,2 % получен металл, содержащий до 99 % цинка, и 0,44%-0,38% железа.

В [5] представлена технология переработки цинково-свинцовых пылей в карбонатном расплаве. Преимуществом разработанной технологии является комплексное выделение металлов, повышение их извлечения и получение не менее чем двух продуктов (свинцового сплава и цинковой пыли).

В [6] приведены исследования некоторых физико-химических свойств пылей предприятий цветной металлургии. На основании исследований было отмечено, что даже для химически активных пылей существенное влияние на аутогезионные характеристики оказывает дисперсный состав, влажность. В большинстве случаев наличие в пылевых отложениях благоприятных условий для формирования сил, имеющих физическую природу, и обеспечение соответствующего уровня их взаимодействия определяют прочностные характеристики слоя отложений.

В [7] раcсмотрена технология извлечения свинца и цинка из пылей никелевого производства, в частности конверторных пылей электрофильтров. Согласно технологии, проводят селективное выщелачивание свинца и цинка из пыли раствором хлористого кальция.

2. Металлургические расчёты

2.1 Расчет материального баланса

Металлургические расчеты ведем на 100 кг пыли.

На репульпацию поступает 100 кг пыли, следовательно, при Ж:Т= 1:2 воды поступает 50 кг.

Химический состав пылей представлен в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Химический состав пылей

	Zn	Cd	As	Fe	Cu	Pb	Ni	Sn	SiO2	Cl
%	36,00	0,14	0,83	0,12	1,19	21,60	0,079	10,20	0,24	0,20

Основные реакции:

ZnO + H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O (1)

FeO + H₂SO₄=FeSO₄+H₂O (2)

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄=Fe₂ (SO₄) ₃+H₂O (3)

CuO + H₂SO₄=CuSO₄+H₂O (4)

CdO + H₂SO₄=CdSO₄+H₂O (5)

PbO*SiO₂ + H₂SO₄=PbSO₄+H₂O+SiO₂ (6)

As₂O₃ + 3H₂SO₄=As₂ (SO₄) ₃+ 3H₂O (7)

SnO + H₂SO₄=SnSO₄+H₂O (8)

NiO + H₂SO₄=NiSO₄+H₂O (9)

Расчет количества серной кислоты на выщелачивание пыли:

Принимаем, что все компоненты растворяются на 95% [9].

1 Количество серной кислоты для перевода в раствор Zn согласно реакции (1):

mH₂SO₄ = (100*0,36*0,95*98) / 65=51,56 кг

2 Количество серной кислоты для перевода в раствор Fe (II) согласно реакции (2):

mH₂SO₄ = (100*0,30*0,0012*0,95*98) / 56 = 0,06 кг

3 Количество серной кислоты для перевода в раствор Fe (III) согласно реакции (3):

mH₂SO₄ = (100*0,7*0,0012*0,95*3*98) / 112 = 0,21 кг

4 Количество серной кислоты для перевода в раствор Cu согласно реакции (4):

mH₂SO₄ = (100*0,0119*0,95*98) / 63,5 = 1,745 кг

5 Количество серной кислоты для перевода в раствор Cd согласно реакции (5):

mH₂SO₄ = (100*0,0014*0,95*98) / 112,4 = 0,116 кг

6 Количество серной кислоты для перевода в раствор Pb согласно реакции (6):

mH₂SO₄ = (100*0,216*0,95*98) / 207,19 = 9,7 кг

7 Количество серной кислоты для перевода в раствор SiO₂ согласно реакции (7):

mH₂SO₄ = (100*0,0024*0,95*98) / 60 = 0,37 кг

8 Количество серной кислоты для перевода в раствор As согласно реакции (8):

mH₂SO₄ = (3*100*0,0083*0,95*98) / 75 = 3,09 кг

9 Количество серной кислоты для перевода в раствор Sn согласно реакции (9):

mH₂SO₄ = (100*0,102*0,95*98) / 119 = 7,98 кг

10 Количество серной кислоты для перевода в раствор Ni согласно реакции (10):

mH₂SO₄ = (100*0,0008*0,95*98) / 60 = 0,124 кг Всего необходимо серной кислоты:

mH₂SO₄ =51,56+0,21+0,06+1,745+0,116+9,7+3,09+0,37+7,98+0,124=

=75,885 кг

Используем 96% серную кислоту, ? = 1,84 г/см³:

mH₂SO_{4 96-% к-ты}=75,885 / 0,96 = 79,05 кг

Находим объём серной кислоты (96%-ной):

V H₂SO₄ = mH₂SO₄ / ? H₂SO₄ =79,05/1,8355*10^-3 =43,1 дм³

Извлечение металлов в Pb-Sn кек находим по формуле:

E = m _{Ме в кеке} / m _{Ме в пыли} *100 %, где

m _{Ме в пыли} = m пыли * % Ме в пыли /100

m _{Ме в кеке} = m кека * % Ме в кеке /100

Извлечение Pb: E = 89,13*24,55/100*21,6*100% ? 100%

Извлечение Sn: E = 89,13*11,59/100*10,2*100% ? 100%

Извлечение As: E = 89,13*0,79/100*0,83*100% ? 84%

Извлечение Fe: E = 89,13*0,001/100*0,12*100% ? 0,74%

Извлечение Cu: E = 89,13*1,03/100*1,2*100% ? 75,8%

Извлечение Cd: E = 89,13*0,02/100*0,14*100% ? 12,6%

Извлечение Ni: E = 89,13*0,03/100*0,08*100% ? 33%

Извлечение Zn в раствор нейтрального выщелачивания находится по формуле:

E = m _{Zn в растворе нейтр.выщ.} /( m _{Zn в пыли} + m _{Zn в вельц-возгонах )}*100 %

Извлечение Zn в раствор нейтрального выщелачивания:

m Zn в пыли = 100*36/100 = 36,00 кг

m Zn в вельцвозгонах = 1,22*50/100 = 0,61 кг

m Zn в растворе нейтрального выщелачивания = 287,81*11,86/100 = 34,13 кг

Извлечение Zn: E = 34,13/36,61*100% ? 93,23%

Извлечение Zn в Pb-Sn кек находится по формуле:

E = m _{Zn в Pb-Sn кеке.} / (m _{Zn в пыли} + m _{Zn в вельц-возгонах )} *100 %

m Zn в Pb-Sn кеке = 89,13*2,47/100 = 2,2 кг

m Zn в вельцвозгонах + m Zn в пыли =36,61 кг

Извлечение Zn: E = 2,2/36,61*100% ? 6,01%

2.2 Материальный баланс по операциям

- Репульпация. На репульпацию поступило 100 кг пыли и 50 кг воды. В результате стадии образовалось 150 кг пульпы. Материальный баланс представлен в таблице 2.2

- Нейтральное выщелачивание 1. На нейтральное выщелачивание поступило 150 кг пульпы, 150 кг воды, 74,89 кг серной кислоты. В конце стадии получилось 374,89 кг пульпы.

Материальный баланс представлен в таблице 2.2.

- Нейтральное выщелачивание 2. На следующей стадии нейтрального выщелачивания к 374,89 кг пульпы добавляем 1,22 кг вельцвозгонов. В конце получаем 376,11 кг пульпы.

Материальный баланс представлен в таблице 2.2.

- Фильтрация. Из 376,11 кг пульпы нейтрального выщелачивания 2 получаем 287,81 кг раствора нейтрального выщелачивания и 88,30 кг свинцово- оловянного кека.

Материальный баланс представлен в таблице 2.2.

- Кислое выщелачивание свинцово-оловянного кека. Поступило 88,30 кг Pb-Sn кека, 79,47 кг воды и 0,84 серной кислоты. Получено 168,61 кг пульпы кислого выщелачивания.

Материальный баланс представлен в таблице 2.2.

- Фильтрация. Поступило 168,61 кг пульпы кислого выщелачивания. Получено 70,81 кг свинцового кека, 97,79 кг оборотного раствора.

Материальный баланс представлен в таблице 2.2.

- Отмывка свинцового кека. Поступило 70,81 кг свинцового кека, 49,57 кг воды, 026 кг серной кислоты. Получено 120,64 кг пульпы.

Материальный баланс представлен в таблице 2.2.

- Фильтрация. Поступило 120,64 кг пульпы отмывки. Получено 64,37 кг отмытого свинцового кека, 56,27кг оборотного раствора.

Материальный баланс представлен в таблице 2.2.

- Гидролитическая очистка.

Fe₂(SO₄)₃ + 3H₂O + 3 ZnO = 2Fe(OH)₃ + 3ZnSO₄

As₂(SO₄)₃ + 3H₂O + 3 ZnO = As₂O₃*3 H₂O + 3ZnSO₄

Sb₂(SO₄)₃ + 3H₂O + 3 ZnO = Sb₂O₃*3 H₂O + 3ZnSO₄

Поступило 287,81 кг раствора нейтрального выщелачивания, 1,48 кг вельцвозгонов. Получено 289,29 кг пульпы гидролитической очистки.

Материальный баланс представлен в таблице 2.2.

- Фильтрация. Поступило 289,29 кг пульпы гидролитической очистки. Получено 10,48 кг кека гидролитической очистки, 278,82 кг раствора гидролитической очистки.

Материальный баланс представлен в таблице 2.2.

- Выщелачивание кека гидролитической очистки. Поступило 10,48 кг кека гидролитической очистки, 10,48 кг воды, 0,13 кг серной кислоты Получено 21,08кг пульпы Fe-As кека.

Материальный баланс представлен в таблице 2.3.

- Фильтрация. Поступило 21,08 кг пульпы Fe-As кека. Получено 10,43 кг Fe-As кека, 10,65кг раствора.

Материальный баланс представлен в таблице 2.2.

- Цементация

 CuSO₄ + Zn = Cu + ZnSO₄

CdSO₄ + Zn = Cd + ZnSO₄

CuSO₄ + Cd = Cu + CdSO₄

Поступило 278,00 кг раствора гидролитической очистки, 0,99 кг цинковой пыли. Получено 0,42 кг медной губки, 0,8 кг кадмиевой губки, 278,78 кг раствора цементации.

Материальный баланс представлен в таблице 2.3.

- Выпарка в печи КС. Поступило 278,78 кг раствора цементации и 0,28 кг азотной кислоты. Получено 148,51 кг гранул ZnSO₄, 130,36 кг газов.

Материальный баланс представлен в таблице 2.3.

Таблица 2.2 - Материальный баланс по операциям I

	Вес , кг	Zn	Pb	Sn	Fe	As	Cu	Cd	Ni	H2O	SO4	Прочие
		кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%
Репульпация Поступило:
Пыль	100,00	36,00	36,00	21,60	21,60	10,20	10,2	0,12	0,12	0,83	0,83	1,19	1,19	0,14	0,14	0,08	0,08	6,00	6,00	0,00	0,00	23,84	23,84
Вода	50,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	50,00	100,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Получено:
Пульпа	150,00	36,00	24,00	21,60	14,40	10,20	6,80	0,12	0,08	0,83	0,55	1,19	0,79	0,14	0,09	0,08	0,05	56,00	37,33	0,00	0,00	23,84	15,89
Нейтральное выщелачивание 1 Поступило:
Пульпа	150,00	36,00	24,00	21,60	14,40	10,20	6,80	0,12	0,08	0,83	0,55	1,19	0,79	0,14	0,09	0,08	0,05	56,00	37,33	0,00	0,00	23,84	15,89
Вода	150,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	150,00	100,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Серная кислота	74,89	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	3,00	4,00	71,89	96,00	0,00	0,00
Получено:
Пульпа	374,89	36,00	9,60	21,60	5,76	10,20	2,72	0,12	0,03	0,83	0,22	1,19	0,32	0,14	0,04	0,08	0,02	209,00	55,75	71,89	19,18	23,84	6,36
Нейтральное выщелачивание 2 Поступило:
Пульпа	374,89	36,00	9,60	21,60	5,76	10,20	2,72	0,12	0,03	0,83	0,22	1,19	0,32	0,14	0,04	0,08	0,02	209,00	55,75	71,89	19,18	23,84	6,36
Вельцвозгоны	1,22	0,61	50,00	0,01	0,50	0,00	0,40	0,00	0,03	0,0001	0,005	0,02	2,00	0,001	0,09	0,001	0,08	0,073	6,00	0,00	0,00	0,50	40,90
Получено:
Пульпа нейтр. выщ-я	376,11	36,61	9,73	21,61	5,74	10,20	2,71	0,12	0,03	0,83	0,22	1,21	0,32	0,14	0,04	0,08	0,02	209,07	55,59	71,89	19,12	24,34	6,47
Фильтрация Поступило:
Пульпа нейтр. выщ-я	376,11	36,61	9,73	21,61	5,74	10,20	2,71	0,12	0,03	0,83	0,22	1,21	0,32	0,14	0,04	0,08	0,02	209,07	55,59	71,89	19,12	24,34	6,47
Получено:
Раствор нейтр.выщ-я	286,97	34,13	11,89	0,00	0,00	0,03	0,01	0,119	0,04	0,13	0,05	0,30	0,10	0,13	0,05	0,05	0,02	185,62	64,68	51,71	18,02	14,75	5,14
Pb-Sn кек	89,13	2,47	2,77	21,61	24,25	10,17	11,41	0,001	0,001	0,70	0,79	0,91	1,02	0,02	0,02	0,03	0,03	23,45	26,31	20,18	22,64	9,59	10,76
Кислое выщ-е Pb-Sn кека Поступило:
Pb-Sn кек	89,13	2,47	2,77	21,61	24,25	10,17	11,41	0,00	0,00	0,70	0,79	0,91	1,02	0,02	0,02	0,03	0,03	23,45	26,31	20,18	22,64	9,59	10,76
Вода	80,22	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	80,22	100,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Серная кислота	0,85	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,03	4,00	0,81	96,00	0,00	0,00
Получено:
Пульпа кислого выщ-я	170,19	2,47	1,45	21,61	12,70	10,17	5,98	0,00	0,001	0,70	0,41	0,91	0,535	0,02	0,012	0,03	0,02	103,70	60,93	20,99	12,33	9,59	5,63
Фильтрация Поступило:
Пульпа кислого выщ-я	170,19	2,47	1,45	21,61	12,70	10,17	5,98	0,00	0,00	0,70	0,41	0,91	0,53	0,02	0,01	0,03	0,02	103,70	60,93	20,99	12,33	9,59	5,63
Получено:
Свинцовый кек	71,48	2,10	2,94	21,61	30,23	10,17	14,23	0,001	0,0007	0,45	0,62	0,81	1,13	0,02	0,03	0,02	0,03	20,56	28,77	12,04	16,84	5,49	7,68
Оборотн. раствор	98,71	0,37	0,37	0,00	0,00	0,00	0,00	0,000	0,0005	0,25	0,26	0,10	0,10	0,002	0,002	0,009	0,01	83,14	84,22	8,95	9,07	4,10	4,15
Отмывка свинцового кека Поступило:
Свинцовый кек	71,48	2,10	2,94	21,61	30,23	10,17	14,23	0,001	0,001	0,45	0,62	0,81	1,13	0,02	0,03	0,02	0,03	20,56	28,77	12,04	16,84	5,49	7,68
Вода	50,04	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	50,04	100,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Серная кислота	0,26	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,01	4,00	0,25	96,00	0,00	0,00
Получено:
Пульпа отмывки	121,78	2,10	1,72	21,61	17,75	10,17	8,35	0,001	0,000	0,45	0,37	0,81	0,66	0,02	0,02	0,02	0,02	70,61	57,98	12,29	10,09	5,49	4,51
Фильтрация Поступило:
Пульпа отмывки	121,78	2,10	1,72	21,61	17,75	10,17	8,35	0,001	0,000	0,45	0,37	0,81	0,66	0,02	0,02	0,02	0,02	70,61	57,98	12,29	10,09	5,49	4,51
Получено:
Отмытый Pb кек	64,98	1,38	2,12	21,61	33,26	10,17	15,65	0,000	0,001	0,38	0,58	0,76	1,16	0,02	0,03	0,02	0,03	19,25	29,63	8,64	13,29	5,14	7,92
Оборотн. раствор	56,80	0,72	1,28	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,07	0,12	0,05	0,09	0,00	0,00	0,00	0,007	51,36	90,42	3,65	6,43	0,35	0,61
Гидролитическая очистка Поступило:
Раствор нейтр.выщ-я	286,97	34,13	11,89	0,00	0,00	0,03	0,01	0,12	0,04	0,13	0,05	0,30	0,10	0,13	0,05	0,05	0,02	185,62	64,68	51,71	18,02	14,75	5,14
Вельцвозгоны	1,48	0,74	50,00	0,007	0,50	0,01	0,40	0,00	0,03	0,00	0,005	0,03	2,00	0,00	0,09	0,00	0,08	0,09	6,00	0,00	0,00	0,60	40,90
Получено:
Пульпа гидр.очистки	288,45	34,87	12,09	0,01	0,00	0,04	0,01	0,12	0,04	0,13	0,05	0,33	0,11	0,13	0,05	0,05	0,02	185,71	64,38	51,71	17,93	15,35	5,32
Фильтрация Поступило:
Пульпа гидр.очистки	288,45	34,87	12,09	0,01	0,00	0,04	0,01	0,12	0,04	0,13	0,05	0,33	0,11	0,13	0,05	0,05	0,02	185,71	64,38	51,71	17,93	15,35	5,32
Получено:
Кек гидр.очистки	10,44	1,17	11,17	0,01	0,07	0,03	0,33	0,10	0,93	0,05	0,44	0,08	0,72	0,00	0,02	0,01	0,11	3,13	30,00	0,62	5,98	5,25	50,22
Раствор гид.очистки	278,00	32,86	11,82	0,00	0,00	0,00	0,00	0,02	0,01	0,08	0,03	0,53	0,19	0,11	0,04	0,05	0,02	176,28	63,41	49,10	17,66	18,96	6,82

Таблица 2.3 - Материальный баланс по операциям II

	Вес , кг	Zn	Pb	Sn	Fe	As	Cu	Cd	Ni	H2O	SO4	Прочие
		кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%
Поступило:
Кек гидролит.очистки	10,44	1,17	11,17	0,01	0,07	0,03	0,33	0,10	0,93	0,05	0,44	0,08	0,72	0,00	0,02	0,01	0,11	3,13	30,00	0,62	5,98	5,25	50,22
Вода	10,44	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	10,44	100,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Серная кислота	0,13	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,01	4,00	0,13	96,00	0,00	0,00
Получено:
Пульпа Fe-As кека	21,02	1,17	5,55	0,01	0,03	0,03	0,16	0,10	0,46	0,05	0,22	0,08	0,36	0,00	0,01	0,01	0,05	13,58	64,62	0,75	3,57	5,25	24,92
Фильтрация Поступило:
Пульпа Fe-As кека	21,02	1,17	5,55	0,01	0,03	0,03	0,16	0,10	0,46	0,05	0,22	0,08	0,36	0,00	0,01	0,01	0,05	13,58	64,62	0,75	3,57	5,25	24,92
Получено:
Fe-As кек	10,40	0,83	7,95	0,01	0,07	0,03	0,33	0,10	0,93	0,05	0,44	0,07	0,69	0,00	0,01	0,01	0,09	3,85	37,00	0,25	2,37	5,21	50,11
Раствор на обогатит. фабрику	10,62	0,34	3,20	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,01	0,03	0,00	0,00	0,00	0,02	9,74	91,663	0,5	4,74	0,04	0,33
Цементация Поступило:
раствор гид.очистки	278,00	32,86	11,82	0,00	0,00	0,00	0,00	0,02	0,01	0,08	0,03	0,53	0,19	0,11	0,04	0,05	0,02	176,28	63,41	49,10	17,66	18,96	6,82
цинковая пыль	0,99	0,94	95,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,01	5,00
Получено:
раствор цементации	278,78	32,86	11,79	0,00	0,00	0,00	0,00	0,02	0,01	0,08	0,03	0,53	0,19	0,11	0,04	0,05	0,02	176,28	63,23	49,10	17,61	18,96	6,80
Cd губка цемент.	0,78	0,22	28,57	0,00	0,00	0,00	0,00	0,01	1,30	0,08	10,4	0,31	40,26	0,11	14,29	0,04	5,19	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Cu губка	0,42	0,02	4,10	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,94	0,00	0,15	0,21	50,86	0,00	0,00	0,00	0,68	0,12	30,00	0,03	7,45	0,02	3,80
Цементация Поступило:
раствор гид.очистки	278,00	32,86	11,82	0,00	0,00	0,00	0,00	0,02	0,01	0,08	0,03	0,53	0,19	0,11	0,04	0,05	0,02	176,28	63,41	49,10	17,66	18,96	6,82
цинковая пыль	0,99	0,94	95,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,01	5,00
Получено:
раствор цементации	278,78	32,86	11,79	0,00	0,00	0,00	0,00	0,02	0,01	0,08	0,03	0,53	0,19	0,11	0,04	0,05	0,02	176,28	63,23	49,10	17,61	18,96	6,80
Cd губка цемент.	0,78	0,22	28,57	0,00	0,00	0,00	0,00	0,01	1,30	0,08	10,39	0,31	40,26	0,11	14,29	0,04	5,19	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Cu губка	0,42	0,02	4,10	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,94	0,00	0,15	0,21	50,86	0,00	0,00	0,00	0,68	0,12	30,00	0,03	7,45	0,02	3,80
Выпарка в печи КС Поступило:
раствор цементации	277,80	33,56	12,08	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,01	0,00	0,01	0,00	0,00	0,00	176,15	63,41	51,01	18,36	18,99	6,84
азотная кислота	0,28	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Получено:
гранулы ZnSO4*7H2O	148,08	33,56	22,66	0,00	0,00	0,00	0,00	0,01	0,00	0,01	0,01	0,00	0,00	0,00	0,00	0,03	0,02	60,09	40,58	45,88	30,98	0,04	0,03
газы	129,99	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00	111,24	85,58	0,00	0,00	18,47	14,2

Таблица 2.4 - Материальный баланс переработки 100 кг пыли

Поступило:	кг	%	Получено:	кг	%
1 Цинковая пыль 2 Кислота 3 Вода 4 Вельцвозгоны 5 Азотная кислота	100,00 76,13 340,70 2,70 0,28	19,24 14,65 65,54 0,52 0,05	1 Гранулы ZnSO4 2 Pb кек 3 Fe-As кек 4 Cu-Cd губка 6 Оборот. раствор	148,07 64,98 21,02 0,8 284,94	28,49 12,5 4,0 0,15 54,82
Сумма	519,81	100,00		519,81	100,00

Таблица 2.5 - Годовой материальный баланс

Поступило:	Т	%	Получено:	Т	%
1 Цинковая пыль 2 Серная кислота 3 Вода 4 Вельцвозгоны 5 Азотная кислота	1000,00 761,30 3379,91 27,06 2,80	19,34 14,72 65,36 0,52 0,05	1 Гранулы ZnSO4* 7H2O 2 Pb кек 3 Fe-As кек 4 Cu-Cd губка 6 Оборот.раствор	1480,7 649,8 210,2 8 2822,37	28,63 12,57 4,06 0,15 54,58
Сумма	5171,07	100,00		5171,07	100,00

Извлечение металлов в продукты переработки представлено в таблице 2.6.

Таблица 2.6 - Извлечение металлов в продукты переработки

Продукты	Извлечение металлов в продукты, %
	Zn	Pb	Sn	Fe	As	Cu	Cd	Ni
Pb-Sn кек	6,64	99,95	99,66	0,83	84,34	62,58	14,17	27,04
Fe-As кек	2,38	0,005	0,34	83,33	6,03	3,125	0,98	12,34
Cu-Cd губка	3,04	0,00	0,00	8,15	8,42	34,295	84,85	24,58
Цинковые гранулы	87,94	0,00	0,00	7,69	1,21	0,00	0,00	36,04
Извлечено в продукты	100	100	100	100	100	100	100	100

2.3 Расчет теплового баланса

Приход тепла

1 Физическое тепло пыли при 25⁰С: 0,61*25*100=1525 кДж.

2 Физическое тепло воды при 25⁰С: 4,18*25*50=5225 кДж.

3 Тепло экзотермических реакций.

ZnO + H₂SO₄=ZnSO₄+H₂O H=-499,7 кДж/моль (1)

Fe₂O₃ + 3H₂SO₄=Fe₂ (SO₄) ₃+H₂O H=-367,42 кДж/моль (2)

CdO + H₂SO₄=CdSO₄+H₂O H=-254,6 кДж/моль (3)

PbO*SiO₂ + H₂SO₄=PbSO₄+H₂O+SiO₂ H =-883,9 кДж/моль (4)

CuO + H₂SO₄=CuSO₄+H₂O H=-678,78 кДж/моль (5)

As₂O₃ + 3H₂SO₄=As₂ (SO₄) ₃+ 3H₂O H=-987,54 кДж/моль (6)

SnO + H₂SO₄=SnSO₄+H₂O H =-458,55 кДж/моль (7)

NiO + H₂SO₄=NiSO₄+H₂O H=-348,47 кДж/моль (8)

Выделится тепла:

По реакции (1): (499,7*36000)/65=276756,9 кДж

По реакции (2): (367,42*120)/112=393,664 кДж

По реакции (3): (254,6*1400)/112,4=317,117 кДж

По реакции (4): 883,9*(21600+240)/267,2=72246,9кДж

По реакции (5): (678,78*1190)/63,546=12711,236 кДж

По реакции (6): (987,54*830)/149,84=5470,22 кДж

По реакции (7): (458,55*10200)/118,69=39406,9 кДж

По реакции (8): (348,47*79)/58,7=468,98 кДж

Итого: 276756,9+393,664+317,117+72246,9+12711,236+5470,22+39406,9+468,98=

=407771,9 кДж

4 Тепло острого пара обозначим В, цифровое значение найдём из уравнений баланса прихода и расхода.

Всего приход тепла:

1525+5225+407771,9 + В =414521,9 + В кДж

Расход тепла

1 Физическое тепло пульпы при 70⁰С: 374,89*0,86*70=22568,378 кДж, где 0,86-теплоёмкость пульпы, кДж/кг*⁰С.

2 Потери тепла во внешнюю среду приняты 22% от прихода тепла: (414521,9+В)*22/100 ,кДж

3 Тепло на испарение воды 2262,6 х 15 = 33933 кДж

Всего расход тепла:

22568,378+((414521,9+В)*0,3) + (0,1*(414521,9+В)= 188377,138+В*0,4 кДж

Найдём тепло острого пара: 414521,9 + В = 188377,138+0,4В

В=37690,7кДж

Тогда приход тепла: 452212,6 кДж

расход тепла: 452212,6 кДж

Таблица 2.7-Тепловой баланс

Статья баланса	Количество тепла
	кДж	%
Приход тепла
Физическое тепло пыли	1525	0,34
Физическое тепло воды	5225	1,16
Тепло экзотермических реакций	407771,9	90,17
Тепло острого пара	37690,7	8,33
Всего:	452212,6	100,0
Расход тепла
Физическое тепло пульпы	270512,48	59,82
Потери тепла во внешнюю среду	101724,78	22
Тепло на испарение воды	33939	8
Невязка	47221,26	10,18
Всего:	452212,6	100,0

2.4 Выбор и расчёт оборудования

Репульпация

Количество загружаемой пыли, т/сут 1000/250 = 4

Приготовление пульпы, ч 0,75

Время перекачки, включая время агитации, ч 1,33

Суммарное время распульповки, ч 2,08

Объём пульпы после распульповки, т/сут 3748,9/250 = 14,9

Количество операций в сутки 24/2,08 = 11,54

Загружается пыли за 1 операцию, т 4/11,54 = 0,35

Получается пульпы за 1 операцию, т 14,9/11,54 = 1,3

Получается пульпы за 1 операцию, м³ 1,3/ 1,29= 1,01

Коэффициент заполнения реакции 0,7

Необходимый объём реактора, м³ 1,01/0,7 = 1,44

Количество репульпаторов 2

Объём 1 репульпатора, м³ 2

Нейтральное выщелачивание

Время подготовки реактора к работе, ч 0,5

Время на подачу исходной пульпы,ч 0,5

Время на доводку параметров 1 стадии, ч 0,5

Время агитации, ч 1

Время проведения 2 стадии, ч 0,5

Время отстоя, ч 3

Время съёма осветлённого раствора, ч 0,25

Время перекачки сгущённого продукта, ч 0,25

Суммарное время операции, ч 6,25

Количество операций в сутки 24/6,25 = 3,84

Количество пульпы за 1 операцию, т 14,9/3,84 = 3,88

Количество пульпы за 1 операцию, м³ 3,88/1,29 = 3,01

Коэффициент заполнения реактора 0,7

Необходимый объём реактора, м³ 3,01/0,7 = 5,3

Количество реакторов 3

Объём одного реактора, м³ 6

Кислое выщелачивание и отмывка кеков

Время подготовки реактора к работе, ч 0,5

Время на подачу пульпы (заполнение), ч 0,5

Время выщелачивания (отмывки) включая прогрев, ч 1

Суммарное время операции, ч 2

Количество перерабатываемого кека, т/сут 872,30/250 = 3,49

Количество пульпы, т/сут 1665,56/250 = 6,7

Количество операций в сутки 24/2 = 12

Количество пульпы за операцию, т 6,7/12 = 0,56

Количество пульпы за операцию, м³ 0,56/1,29 = 0,56

Объём реактора, м³ 1

Количество реакторов 2

Гидролитическая очистка

Время подачи раствора, ч 0,5

Время разогрева, ч 0,5

Время агитации, ч 4

Суммарное время операции, ч 5

Количество операций в сутки 24/5 = 4,8

Количество растворов, т/сут 2888,80/250 = 11,56

Количество раствора за операцию, т 11,6/4,8 = 2,4

Количество раствора за операцию, м³ 2,4/1,29 = 1,86

Коэффициент заполнения 0,6

Необходимый объём реактора, м³ 1,86/0,6 = 3,1

Объём реактора, м³ 2

Количество реакторов 2

Цементация

Время подачи раствора, ч 0,5

Время разогрева, ч 0,5

Время агитации, ч 0,5

Время разгрузки, ч 1

Суммарное время операции, ч 2,5

Количество операций в сутки 24/2,5 = 9,6

Количество растворов, т/сут 2798,6/250 = 11,2

Количество раствора за операцию, т 11,2/9,6 = 1,17

Количество раствора за операцию, м³ 1,17/1,29 = 0,91

Коэффициент заполнения 0,6

Необходимый объём реактора, м³ 0,91/0,6 = 1,52

Объём реактора, м³ 2

Количество реакторов 2 (по одному на каждую стадию)

Общее количество реакторов представлено в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Количество реакторов

Объём реактора, м3	1	2	6	Всего
Количество, шт	2	6	3	11

Сборники

Все сборники для растворов - стальные гуммированные цилиндрические ёмкости объёмом 2 м³.

2.5 Краткое описание процесса

Репульпация пылей

В реакторы предварительно закачивают воду. При непрерывной агитации в реактор подают пыль, соотношение Т:Ж=2:1. По окончании загрузки пульпу агитируют в течение 40 +5 мин, затем перекачивают в реакторы нейтрального выщелачивания.

Нейтральное выщелачивание

Нейтральное выщелачивание с целью повышения извлечения цинка, минимального перевода примесей в раствор и улучшения фильтруемости пульпы проводят в 2 стадии.

На 1-ой стадии выщелачивания в реактор закачивают воду и пульпу в соотношении 1:1. Из дозатора подаётся порциями концентрированная серная кислота. Пульпа агитируется 60 мин при постоянной кислотности и температуре 70+10 оС.

На 2-ой стадии нейтрального выщелачивания пульпа нейтрализуется вельцвозгонами до получения конечного значения рН раствора 3,9+0,7.

Гидролитическая очистка раствора от примесей

Операцию проводят с целью очистки раствора сульфата цинка от железа, мышьяка и других примесей. В реактор закачивают раствор нейтрального выщелачивания и нейтрализуют вельцвозгонами до рН 4,8+0,3 с подогревом острым паром до

70+10 оС. В реактор подают сжатый воздух для окисления двухвалентного железа.

Цементация

Операцию проводят с целью глубокой очистки раствора от меди и кадмия.

Раствор гидролитической очистки закачивают в реактор и небольшими порциями при активном перемешивании подают цинковую пыль. Пульпу агитируют в течение 60 мин. В результате получаем раствор цементации, кадмиевую и медную губки.

Выпарка раствора цинкового купороса в печи кипящего слоя

Операцию проводят с целью получения цинкового купороса из раствора цементации.

Для получения кондиционного цинкового купороса, раствор цементации перед выпаркой необходимо очищать от органических примесей, которые окисляются азотной кислотой.

Для предупреждения образования основных солей цинка и удаления хлора при термической обработке растворов подают небольшое количество концентрированной серной кислоты.

Подготовленный раствор насосом подают на выпарку в печь кипящего слоя.

Оптимальная температура газов, поступающих в кипящий слой - 880+80^оС. Температура в объёме кипящего слоя (220+40^оС) поддерживается путём изменения количества раствора, подаваемого в печь.

Высота слоя печи кипящего слоя должна быть 650+100 мм.

Фильтрация

После операций выщелачивания, очистки, цементации происходит фильтрация полученных пульп и промывка осадков.

3. Автоматизация процесса

Общая схема переработки цинксодержащих пылей описана во втором разделе пояснительной записки дипломного проекта.

Система автоматизации процесса переработки выполняет следующие функции:

обеспечивает безопасность ведения процесса и надежность работы оборудования;

-стабилизирует уровень кислотности;

-поддерживает и контролирует время проведения операций.

Автоматически контролируются:

-уровень кислотности

- давление дутьевого воздуха - преобразователем избыточного давления (PT) и вторичным показывающим прибором (PIA);

-подача серной кислоты - дозирующим устройством.

Автоматически регулируется:

-время операции;

В проекте предусматривается использование щита КИП и автоматики, на который выводятся регистрируемые параметры и световая сигнализация.

Основные контролируемые параметры, их предельные значения и выбранные измерительные преобразователи указаны в таблице 3.1, там же даны пояснения по использованию собираемой информации для решения задач контроля, управления и защиты.

Система автоматизации участка приведена на листе № 4 дипломного проекта. Спецификация используемой аппаратуры для автоматизации приведена в приложении Г к пояснительной записке

Таблица 3.1- Спецификация используемой аппаратуры технологического процесса

№ поз	Контролируемые параметры	Единица измерения	Верхний предел измерения	Тип измерительного прибора	Использование информации для решения задач управления
1.1 1.2 1.3 1.4	Уровень раствора	мм	250	Сапфир-22М-ДГ РС29.О.М У29.3М 25 ч939нж	Измерение и ручное управление уровнем раствора
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6	pH раствора	Отн.ед.	14	Дм-5 РС29.О.М У29.3М 25 ч939нж А 100 Н ТСБ-Ш-УЗ-01	Измерение, сигнализация, ручное управление уровнем pH
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6	Уровень раствора	мм	250	Метран-43-ДГ РС29.О.М У29.3М 25 ч939нж А 100 Н ТСБ-Ш-УЗ-01	Контроль, измерение, сигнализация и ручное управление уровнем раствора
4.1 4.2 4.3	Временной отрезок	мин	60	У29.3М МРВ-27 25 ч939нж	Контроль времени операции
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6	pH раствора	Отн.ед.	14	Дм-5 РС29.О.М А 100 Н ТСБ-Ш-УЗ-01 У29.3М 25 ч939нж	Контроль, сигнализация и ручное управление уровнем кислотности
6.1 6.2 6.3	Давление воздуха	кПа	160	Метран-45-ДИ А100 ТСБ-Ш-УЗ-01	Контроль, сигнализация и управление давлением
7.1 7.2 7.3 7.4	Уровень раствора	мм	250	Метран-43-ДГ РС29.О.М А 100 Н ТСБ-Ш-УЗ-01	Контроль, измерение, сигнализация и ручное управление уровнем раствора

4. Безопасность проекта

4.1 Основные опасности и вредности

Охрана труда рабочих и служащих, является одним из важнейших условий организации труда, представляет собой систему разносторонних мероприятий по созданию и обеспечению безопасной обстановки на производстве.

Охрана труда включает в себя законодательство о труде, санитарно- гигиенические требования к производственной среде и мероприятия по технике безопасности.

Проблемы безопасности труда могут быть решены усовершенствованием технологий и оборудования, механизацией тяжелых и трудоемких операций, внедрением автоматического и дистанционного управления механизмами и технологическими процессами, рационализацией освещенности рабочих мест, а также осуществлением других мероприятий, обеспечивающих более высокий уровень условий труда.

Источником вредных веществ внутри помещения являются частицы пыли попадающие в воздух при операциях, пары серной кислоты, пары мышьяка.

При проведении работ приходится сталкиваться со следующими опасными и вредными факторами:

1) Опасность поражения электрическим током

2) Опасность возгорания

3) Влияние шума и вибрации

4) Использование грузоподъемных средств

5) Работа механического оборудования

6) Запыленность

4.2 Обеспечение безопасности рабочих

В условиях современного производства отдельные, частные мероприятия по улучшению условий труда, предупреждению травматизма и заболеваемости оказываются недостаточно эффективными. Необходимо, чтобы они осуществлялись комплексно, образуя в системе управления производством подсистему управления безопасностью труда. При этом открываются наиболее широкие возможности для целенаправленного регулирования процесса формирования безопасных условий труда на производстве.

Система управления безопасностью труда (СУБТ) может быть определена как функциональная подсистема управления предприятием, целью которой является обеспечение безопасных условий труда.

Одним из наиболее важных принципов построения и функционирования СУБТ является принцип системного подхода. Он выражается в том, что на основе программно-целевого управления осуществляется комплекс взаимосвязанных организационных, технических, гигиенических и социально-экономических мероприятий, направленных на создание условий для высокопроизводительного и безопасного труда на всех участках и стадиях производства.

Охрана труда представляет систему мероприятий по созданию и обеспечению безопасной обстановки на производстве. Проектом предусматриваются меры по охране труда, которые отражены в выборе оборудования и в ведении технологического процесса с целью соблюдения правил техники безопасности (в частности, автоматизация процессе), в экономической части (доплата за работу в праздничные дни, ночное и вечернее время, а также оплата по тарифу вредного производства), в строительной части (размещение оборудования, безопасные проходы).

Оценка риска

Конечной целью всех мероприятий по обеспечению безопасности является существенное уменьшение причиняемого вреда, поэтому необходимо определить приемлемую степень вреда и риска. Приемлемый риск сочетает в себе технические, экологические, социальные аспекты и представляет собой некоторый компромисс между уровнем безопасности и возможностью её достижения.

Расчёт оценки риска проводится за 1 год. Оценивают риск по формуле (4.1)

(4.1)

где С_n - число смертельных или других несчастных случаев на производстве за год;

Nр - общее число работающих.

По данным предприятия:

R=1/21 =0,048.

Величина степени риска непостоянная, она может быть уменьшена в зависимости от мероприятий, проводимых по уменьшению травматизма. Уровень риска травматизма в среднем по России составляет 0,0051. В нашем проекте он составил 0,048, что указывает на наличие необходимых мероприятий направленных на его снижение.

Таблица 4.1- Показатели условий труда в рабочей зоне

Показатели	Значение
Название профессии	аппаратчик
Категория тяжести работы	3
Наименование воздействия	Тепло; цинксодержащая пыль
Параметры микроклимата, факт/норм
Температура, 0С	25/20 - 26
Относительная влажность, %	58/15 - 75
Скорость воздуха, м/с	0,25/0,2-0,4
Теплоизлучение, Вт/м2	-
Освещенность, лк	127/200
Концентрация вредного вещества, мг/м3 Пыль	0,5/0,5
Степень риска	0,048
Площадь, приходящаяся на 1 работающего, м2	14,4/4,5-6
Объем помещения, приходящегося на 1 работающего, м3	152,8/15-20
Наименование энергетического воздействия	шум
Уровень энергетического воздействия, дБ	60/80

4.3 Электробезопасность

Электробезопасность - система организационно - технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

В процессе переработки цинксодержащей пыли используется оборудование работающее на электрическом токе. Это трансформаторы, пульт управления трансформаторами и электроприборы питаемые от электрической сети напряжением 220 В с частотой 50 Гц.

Основными причинами несчастных случаев, от воздействия электрического тока, являются:

- случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящимся под напряжением;

- появление напряжения на конструктивных металлических частях электрооборудования, в результате повреждения изоляции;

- других причин появления напряжения на отключенных токоведущих частях, вследствие ошибочного включения установки, возникновение шагового напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода на землю.

Помещение относится к категории помещения с особой опасностью, характеризующееся наличием токопроводящих металлических полов; возможность одновременного прикосновения человека к заземленным металлоконструкциям здания, технологическим аппаратам и механизмам. Наиболее опасными местами на участке являются токоведущие части оборудования и места прокладки кабелей.