Плавка свинца

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное агентство  по образованию

Государственное образовательное  учреждение Высшего профессионального  образования

«Государственный  университет цветных металлов и  золота»

Ачинский филиал

 

 

 

Кафедра  Металлургия цветных металлов

Специальность Экономика и управление на предприятии

Группа  МЭ – 04

 

 

 

 

 

 

курсовая работа

Плавка свинца

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Преподаватель  ______________________         

(подпись, дата)

 

Разработал студент _________________________    

(подпись, дата)

 

 

 

 

 

 

Ачинск, 2006 г. 

Содержание

стр.

Введение…………………………………………………………………………………...3

1 Общая часть……………………………………………………………………………...5

1.1 Свойства свинца………………………………………………………………..5

1.2 Применение свинца…………………………………………………………….7

1.3 Источники сырья ………………………………………. …………………… .8

1.4 Характеристика месторасположения  предприятий по производству  свинца 

2 Технологическая часть………………………………………………………………...11

2.1 Выбор и технико-экономическое обоснование предлагаемой технологии переработки свинца……………………………………………………………….11

2.2 Шахтная плавка……………………………………………………………….14

3 Специальная часть………………………………………………………………... .….22

3.1 Металлургические расчеты…………………………………………………..22

3.1.1Расчет рационального  состава свинцового агломерата…………….22

3.1.2 Расчет количества  и состава получаемого при плавке штейна…..27

3.1.3 Расчет количества пыли……………………………………………..29

3.1.4 Расчет количества и состава  получаемого при плавке шлака…….30

3.1.5 Расчет количества чернового  свинца……………………………….32

3.1.6 Расчет горения кокса и количества отходящих газов……………..33

3.1.7 Расчет состава и количества  отходящих газов……………………..34

3.2 Выбор и расчет  количества оборудования…………………………………..42

4 Экологическая часть…………………………………………………………………...43

Заключение……………………………………………………………………………….44

Список литературы………………………………………………………………………45

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Цветные металлы относятся  к числу важнейших материалов, потребление которых прямо или  косвенно связано с существованием и развитием всех без исключения отраслей хозяйства в любом государстве и особенно в промышленно развитых странах. Трудно найти область хозяйственной деятельности, где было бы возможно обойтись без цветных металлов и изделий из них.

Цветная металлургия  постоянно развивается и совершенствуется. Основными направлениями дальнейшего развития цветной металлургии являются повышение комплексности использования перерабатываемого сырья и извлечение из него всех ценных компонентов, увеличение степени вовлечения в металлургическую переработку вторичного (лома и отходов) и трудно перерабатываемого рудного сырья, расширение ассортимента и резкое повышение качества выпускаемой продукции, расширение использования новых прогрессивных энергосберегающих процессов. Особое внимание при этом должно быть уделено ускоренному внедрению в промышленное производство автогенных методов плавки, современных гидрометаллургических процессов и осуществлению всех мероприятий, направленных на действенное улучшение экологической обстановки на предприятиях цветной металлургии.

Потребность в металлах из года в год растет. Развитие техники, науки и культуры немыслимо без машин, механизмов, приборов и множества других изделий из металлов. Увеличению выпуска многих металлов в современных условиях способствует также бурное развитие атомной энергетики, космической техники и скоростной авиации, радиоэлектроники и компьютерной техники.

Бурный рост в последние  годы производства и потребления  различных синтетических материалов, во многих случаях заменяющих металлы, способствует лишь более рациональному использованию металлических материалов с учетом их специфических физико-механических, электрических, химических и других свойств.

Распространенность металлов в земной коре различна — от нескольких процентов до миллионных долей. Техническое значение металлов определяется, однако, не только распространением в природе, но и производственными возможностями их получения. Последнее наряду с потребностью и определяет масштабы производства отдельных металлов.

Целью данной курсовой работы является изучение технологического процесса плавки свинца. Изучение и составление материальных балансов процесса плавки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Общая часть

1.1 Свойства свинца

Свинец – элемент IV группы периодической системы Д.И. Менделеева, металл серовато-белого цвета, атомный номер 82, атомная масса 207,19, валентность 2 или 4. Температура плавления свинца 327,4° С, температура кипения 1740°С.

Плотность твердого свинца 11,35 г/см³, с повышением температуры после перехода металла в жидкое состояние его плотность линейно снижается (в интервале от 328 до 750° С с 10.68 до 10,19 г/см³). Свинец плохой проводник тепла и электричества: теплопроводность при 18° С равна 34,69 Дж/ (см·с) (7,5% от теплопроводности серебра) при 0° С и 116,4 мкОм/см при 800°С.

Механические свойства невысокие: твердость по Бринеллю всего (28÷42) МПа, металл – мягок, пластичен, легко прокатывается в тончайшую фольгу.

Удельная теплоемкость свинца при 18° С равна 12 кДж/ (кг·К), а жидкость металла 0,142 кДж/ (кг·К). Металлургам  большей частью приходится иметь  дело с жидким металлом. При переходе в жидкое состояние теплота плавления свинца составляет 5,1 кДж/моль, теплота испарения свинца 176±0,9 кДж/моль.

Давление насыщенного пара свинца при высоких температурах имеет  следующие значения:

Т,К                973            1162         1234       1309        1358        1750

р_Pb(пар),  мПа 0,133          1,33          13,3        133          1330        101

Столь высокая летучесть  свинца уже при сравнительно низких температурах заставляет принимать дополнительные меры по технике безопасности при организации свинцового производства или при работе с этим металлом в других отраслях промышленности.

В жидком состоянии свинец жидкотекуч, вязкость его в интервале  температур (340÷550)° С изменяется от 1,89 до 1,23 мПа·с. Поверхностное натяжение в интервале (328÷1000)° С изменяется от 4,44 до 3,97 кН/м.

В химическом отношении  свинец достаточно инертен. Во влажном  воздухе он медленно окисляется с  образованием плотной пленки из PbO или основных углекислых и сернокислых солей, предохраняющей его от дальнейшего окисления. В свинце практически не растворяются такие газы, как O₂, SO₂, H₂, N₂, CO и CO₂. При комнатной температуре свинец не реагирует с серной и соляной кислотой, но хорошо растворяется в азотной. Свинец устойчив по отношению к водному раствору аммиака, хлору, щелочам и органическим маслам.

При повышенных температурах свинец с кислородом воздуха образует ряд химических соединений; Pb₂O, PbO (глёт), Pb₂O₃ и Pb₃O₄ (сурик). Последнее соединение широко используется для изготовления красок. Все кислородные соединения свинца (кроме PbO) при повышенных температурах нестойки и распадаются на PbO и O₂.

Свинец образует твердые  растворы с целым рядом металлов: с оловом, кадмием, медью, висмутом, сурьмой, кальцием, ртутью. Особенностью этого металла  является то, что он практически не растворяет железо. Это позволяет вести металлургические операции даже при высоких температурах в аппаратуре, изготовленной из стали и чугуна.

Свинец по сравнению  с другими цветными металлами  имеет наиболее высокий массовый коэффициент поглощения рентгеновских лучей /1/.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Применение свинца

По объему производства и  потребления свинец занимает четвертое  место среди цветных металлов после алюминия, меди и цинка.

Области потребления  свинца определяются особенностями его физико-химических и механических свойств. Главный потребитель свинца – аккумуляторная промышленность. Устойчивость свинца к щелочным растворам позволяет изготавливать пластины аккумуляторных батарей из листового свинца. Решетки делают из свинцовосурьмяного сплава и заполняют смесью свинца и глёта.

Значительное количество свинца идет на нужды электротехнической промышленности для изготовления кабелей  и покрытий к ним. Большое количество свинца идет на производство тетраэтила свинца, который добавляют в бензин для улучшения его качеств.

Хорошие антикоррозийные  свойства этого металла позволяют  использовать его в химической и металлургической промышленности, а также в строительстве.

Развитие  атомной энергетики поставило вопрос о защите от гамма-излучения. Свинец лучше других материалов способен поглощать гамма-лучи  и поэтому как защитное средство очень широко используется в этой области.

Свинец применяют для  приготовления различных сплавов  – бронз, латуней, баббитов, припоев, типографского сплава и др., - из которых делают вкладыши подшипников, типографские литеры и другие изделия.

Из оксидов свинца наиболее широко используется сурик, идущий на нужды лакокрасочной промышленности. Из новых перспективных областей применения этого металла следует отметить электронику и энергетику, где намечается в широких масштабах использовать ферриты и другие соединения на основе свинца /1/.

 

 

 

 

1.3 Характеристика сырьевых источников

Основным сырьем для  производства свинца являются сульфидные полиметаллические руды. Наибольшее распространение имеют свинцово-цинковые и медно-свинцово-цинковые руды. Помимо свинца, в таких рудах обычно содержатся цинк, медь, кадмий, висмут, золото, серебро, мышьяк, сурьма, таллий, селен, теллур, германий и индий. В природе встречаются также смешанные и окисленные руды, которые имеют в настоящее время ограниченное промышленное значение.

Важное место в общем  балансе производства свинца занимает вторичное сырье - промышленные лом  и отходы: аккумуляторный бой, оболочки кабелей, свинцовые сплавы и т.д. На долю вторичного сырья приходится до 40 % от общего выпуска свинца.

Важнейшим свинцовым  минералом является галенит PbS. В  смешанных и окисленных рудах  встречаются церуссит РЬСО₃ и англезит PbS0₄. Основные сопутствующие металлы в свинецсодержащих рудах присутствуют в форме сфалерита ZnS, халькопирита CuFeS₂, гринокита CdS, арсенопирита FeAsS₂, пирита

FeS₂ и пирротина Fe₇S_8. Пустая порода представлена различными силикатами и карбонатами.

Свинцовые руды, содержащие менее (8 ÷ 9) % РЬ, для непосредственной металлургической переработки непригодны. По этой причине практически все добываемые руды подвергают обогащению методом селективной флотации.

При обогащении свинецсодержащих руд преследуют две цели: отделить большую часть пустой породы и одновременно разделить основные ценные компоненты по самостоятельным концентратам. Максимально при обогащении полиметаллических руд получают шесть продуктов - свинцовый, цинковый, медный, пиритный и баритовый концентраты и отвальные хвосты. Селекция металлов по одноименным концентратам, перерабатываемым на соответствующих заводах, обеспечивает упрощение и удешевление технологии их переработки и повышенное извлечение всех ценных компонентов.

При производстве свинца обычно перерабатывают свинцовые концентраты, содержащие, %: РЬ 30 ÷ 80; Zn 1 ÷ 14, Сu до 10, Fe 2 ÷ 15, S 9 ÷ 15, Si0₂ 2 ÷ 13; до 5 кг/т Аu + Ag.

На свинцовых предприятиях в качестве сырьевых материалов используют также пыли сернокислотных установок, медеплавильных и цинковых заводов и заводов вторичной металлургии.

Для переработки сульфидных свинцовых концентратов применимы в принципе как пирометаллургическая, так и гидрометаллургическая технология. Однако гидрометаллургические способы извлечения свинца вследствие технологического несовершенства не конкурентоспособны с пирометаллургией и до сего времени не нашли применения в промышленности.

Возможны три метода выплавки свинца из сульфидных концентратов: реакционной, осадительной и восстановительной плавкой.

Реакционная плавка известна с древних времен. Классический вариант этого способа получения свинца - горновая плавка пригодна для переработки только очень богатых свинцовых концентратов, содержащих (75 ÷ 78) % РЬ.

В основе реакционной  плавки свинца лежит принцип частичного окислительного обжига концентрата по реакциям: