Пример расчета состава шихты для плавления кварцевых руд

         Рассмотрим на конкретном примере расчет состава шихты для плавления указанного материала.

         Предположим, необходимо проанализировать золото-содержащую руду следующего состава (%): SiO2 – 82,0; CaO – 6,8; FeO – 3,6; MgO – 1,0; FeS2 – 1,6; потери при прокаливании  5,0. В материале содержится всего 1,6 % пирита, обладающего восстановительной способностью по отношению к глету. В основном (на 82 %) материал представлен кварцем. Можно считать, что данный материал относится к первому классу.

         В процессе плавления пирит окислится и в присутствии восстановителя перейдет в FeO. Поэтому необходимо скорректировать количество оксида железа (II), переходящего в шлак. Количество FeO, получаемого при окислении пирита, составляет на 100 г исходного материала:

FeS2  →  FeO

120 - 72

1,6  -  х

 (г) FeO

Общее количество FeO, переходящее в шлак: 3,6 + 0,96 = 4,56 г.

  При расчете шихт плавления прежде всего принимаются некоторые исходные данные, в частности, величина навески материала для плавки, кислотность шлака, количество вводимой буры (если она необходима), количество глета и выход получаемого металлического свинца (веркблея). Необходимая навеска материала на плавление принимается, исходя из ожидаемого содержания золота, на основе данных таблиц 2 и 3 или оценивается самостоятельно. Например, ожидаемое содержание металла в пробе находится на уровне 5 г/т (5 мг/кг). Точность пробирных весов составляет 0,01 мг. Для большей надежности увеличим массу получаемой при анализе конечной золотой корточки на порядок (0,1 мг). Тогда минимально требуемая навеска материала составляет 0,1/5 = 20 г. Принимаем массу навески на одно плавление в 50 г.

         Ранее отмечалось, что при пробирном анализе материал лучше плавить на основной шлак, который является более легким и низкотемпературным и характеризуется меньшей вязкостью и повышенной жидкотекучестью. Однако в данном случае такое плавление по экономическим соображениям неприемлемо. В анализируемой пробе содержится 82 % кремнезема. Для получения субсиликатного шлака (К = 0,5) необходимо в плавку на 50 г материала ввести основного флюса (соды) в количестве:

SiO2 + 4Na2CO3 = 4Na2O·SiO2 + 4CO2

SiО2 → 4Nа2СО3

60 – 4 ·106

0,5· 82  -  х

(г) Nа2СО3,

то  есть почти 300 г соды на одну плавку. Поэтому приходится плавить на кислый шлак.

            Принимаем для плавки бисиликатный шлак (К=2). Понятно, что в этом случае получаемые шлаки будут вязкими и тугоплавкими. Чтобы разжижить шлаки (снизить их температуру плавления) необходимо в шихту ввести буру, которую для этих целей на навеску в 50 г дают в количестве 10 - 20 г. Примем загрузку буры Nа2О·2В2О3 = 15 г. Количество глета PbО как поставщика коллектора обычно принимается в пределах 40-60 г. Примем расход глета в 60 г, а ожидаемый выход металлического свинца в 28 г. Итак, для расчета процесса шлакообразования имеются следующие исходные данные: навеска материала – 50 г (в ней содержится SiO2 – 41 г, FeO – 2,28 г, MgO – 0,5 г, СаО – 3,4 г); кислотность получаемого шлака К=2; расход глета – 60 г; загрузка буры – 15 г; выход свинцового сплава – 28 г.

         Рассчитываем расход SiO2 на связь со всеми оксидами металлов навески материала и избытком глета для получения бисиликатного шлака:

1. Расход SiO2 на связь с оксидом кальция:

CaO → SiО2

56 - 60

3,4 - х

(г) SiО2.

2. Расход SiO2 на связь с оксидом железа:

FeO → SiO2

72 - 60

2,28 – y

(г) SiО2.

3. Расход SiО2 на связь с оксидом магния:

MgO → SiО2

40 - 60

0,5 – z

(г)  SiО2.

4.      Расход SiО2 на связь с избытком оксида свинца. Прежде всего, необходимо найти то количество глета, которое представляет собой избыток по отношению к заданному выходу свинцового сплава. Для получения 28 г металлического свинца требуется глета:

Рb → РbО

207 - 223

28 – g

 (г) PbО

         В шихту было задано 60 г оксида свинца. Следовательно, избыток глета оставляет 60 - 30,2 = 29,8 г PbО. Это количество глета и должно быть связано с оксидом кремния в бисиликат:

PbО → SiО2
223 - 60

29,8 - u
 (г)

         Общее количество кремнезема, которое свяжется с оксидами металлов, составит:

= x + y + z + u = 3,64 + 1,90 + 0,75 + 8,00 = 14,3 г.

В материале, поступающем на плавление, содержится 41 г SiO2 . Избыток кремнезема составляет 41 - 14,3 = 26,7 г. Это количество SiO2 необходимо связать в бисиликат с помощью основного флюса – соды :

Na2CO3 + SiO2 = Na2O· SiO2 + СО2

Na2CO3 – SiO2

106 - 60

n - 26,7

(г) Na2CO3.

            Дополнительно в шихту введен кислый флюс – бура Nа2О·2В2О3 в количестве 15 г. Его также необходимо связать в борат аналогичной кислотности с помощью соды. Реакция выглядит следующим образом:

Nа2О·2В2О3 + 2 Na2CО3= 3 Nа2О·2В2О3 + 2 СО2,

Nа2О·2В2О3 → 2 Na2CО3
202 - 2·106

15 - b
(г) Na2CО3.

Общий расход соды на плавку составит :

 г Na2CО3

         Рассчитываем процесс восстановления металлического свинца из глета. Предварительно установленная восста-новительная способность применяемого древесного угля составила ВСугля = 21 г Рb, а бумажного пакета – ВСпакета = 4 г Рb. Дополнительно необходимо учесть, что в исходной навеске материала (50 г) содержится 0,8 г пирита FeS2, восстановительная способность которого составляет 11,05 г Рb. Следовательно, 0,8 г пирита восстановят 11,05 - 0,8 = 8,84 г свинца. Поскольку плавку проводим в бумажном пакете, необходимо еще учесть его действие. Тогда без угля в процессе плавления уже восстановится 8,84 + 4 = 12,84 г Рb. Для получения 28 г свинца требуется довосстановить 28 - 12,84 = 15,16 г свинца. Это недостающее количество Рb получаем за счет вводимого в шихту древесного угля, необходимый расход которого составляет:

 г С.

         Окончательный состав шихты для плавки:

навеска материала - 50 г; глет - 60 г; уголь - 0,72 г; сода - 63 г; бура - 15 г; пакет; покрышка NaCl.