Выщелачивание обожженного цинкового концентрата

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.4 Расчет основного оборудования

     Для непрерывного одностадийного выщелачивания применяют агитаторы с пневматическим перемешиванием (пачуки).

      Описание  пачука представлено ранее (в п. 2.2).

      Расчет  пачука заключается в определение  размеров его основных элементов, давления и расхода воздуха. Исходные данные: рабочий объем пачука  V, м³, отношение жидкого к твердому в пульпе Ж:Т, плотности твердой γ_т и жидкой γ_ж, кг/м³, фаз, отношение пачука к его диаметру Н/D, угол наклона конуса днища α, град.

      Диаметр пачука находят по его объему, который выражается формулой:

,            (1) 

где D – диаметр пачука, м; H – высота пачука,м; H_к – высота конической части пачука, м; H_к = 0,5D·tgα.

      Выразив высоту пачука через диаметр и  подставив выражение для  H_к, получим:

                     (2) 

     Высота  пачука H=(H/D)D, геометрическая же высота на 1 м больше. Значит, Н_г=Н+1.

     Размеры циркулятора определяют из соотношений: диаметр циркулятора D_ц = (0,1…0,12)D, расстояние от дна пачука до нижней кромки циркулятора b_н = (0,7…0,8)D_ц, расстояние между верхней кромкой циркулятора и уровнем пульпы b_в = 0,1D_ц, длина циркулятора L = Н - b_н - b_в.

     Давление  воздуха или газа в подводящем устройстве рассчитывают по формуле:

гω² (1 + ∑ζ) + g _{c ,         (3)} 

_{где P – давление воздуха в воздухоподводящем устройстве или газа газоподводящем устройстве, Па; γг – плотность воздуха (газа), кг/м³; ω – скорость движения газа в циркуляторе, 2...3 м/с; ∑ζ – сумма коэффициентов, учитывающих дополнительные сопротивления движению газа в циркуляторе (при отсутствии в циркуляторе элементов, создающих дополнительные сопротивления, принимают ∑ζ = 0); g – ускорение свободного падения, м/с²;}

_{γс – плотность пульпы, кг/м³,выявляемая по формуле:} 

,                   (4)

_{где хт и хж – доли твердого и жидкого в пульпе, рассчитываемые по отношению Ж:Т:} 

_{хт = 1/[(Ж:Т) + 1],   хж = 1 - хт              (5), (6)} 

      _{Расход  воздуха определяют через удельый  расход его на 1 м³ пульпы:} 

                 _{Qг = UудV                      (7)} 

     _{где Qг – расход воздуха, м³/мин; Uуд – удельный расход воздуха, м³/(мин∙м³ пульпы).}

     _{Диаметр воздухоподводящего трубопровода находят  по формуле:} 

     

                          (8) 

     где d_тр – диаметр воздухоподводящего трубопровода, м; W_тр – скорость движения воздуха в трубопроводе, 20…40 м/с.

     При рабочем объеме пачука V = 100 м³, отношении жидкого к твердому в пульпе Ж:Т = 5, плотности твердой фазы γ_т = 400 кг/м³, жидкой γ_ж = 1100 кг/м³, отношении высоты пачука к его диаметру Н/D = 2,5, угле наклона дна пачука α = 45^о, скорости движения воздуха в подводящем трубопроводе W_тр = 30 м/с, удельном расходе воздуха U_уд = 0,03 м³/(мин·м³ пульпы) размеры и параметры пачука составляют:  
 
 
 

     _{1) диаметр пачука:}

     2) высота пачука: Н = 2,5 ∙ 3,89 = 9,73 м;

      3) геометрическая высота: Н_г = 9,73 + 1 = 10,73 м;

      4) высота конической части: Н_к = 0,5 · 3,89 tg45^o = 1,95 м;

      5) диаметр циркулятора D_ц = 0,12 ∙ 3,89 = 0,47 м;

      6) расстояние от дна пачука до нижней кромки циркулятора:

b_н = 0,8 ∙ 0,47 =0,38 м;

7. расстояние от верхнего конца циркулятора до уровня пульпы:

b_в =  0,1∙ 0,47 = 0,05 м;

8. длина циркулятора: L_ц = 9,73 – 0,38 – 0,05 = 9,3 м;
9. доля твердого в пульпе: х_т = 1/(5+1) = 0,17;
10. доля жидкого: х_ж = 1 - 0,17 = 0,83;
11. плотность пульпы: γ_с = 1/(0,17/4000 + 0,83/1100) = 1255 кг/м3;
12. давление воздуха:

P = 0,5 · 1,29 · 2,5² + 9,81 · 1255 · 9,73 = 119791 Па;

13. расход воздуха: Q_г = 0,03 · 100 = 3 м³/мин;
14. диаметр подводящего трубопровода:  

     

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.   Технико–экономическое обоснование выбранной технологии

     Основные  показатели выщелачивания цинкового огарка по технологии, одностадийного и двустадийного выщелачивания, приведены в табл. 8.[9] 

Таблица 8 – Технико-экономические  показатели

 

     Расчет  эффективности одностадийного выщелачивания:

      1. Изменение капитальных затрат  за счет уменьшения количества аппаратов.  

   Стоимость оборудования составит (табл.8) составит:

   одностадийное выщелачивание:

        Со.с. = 17 · 277 + 8 · 392 + 3 · 88 + 4 ∙  360 + 6 · 507 = 12 591 тыс. руб.

     двустадийное  выщелачивание:

Со.с. = 24 · 277 + 10 · 392 + 6 · 88 + 7 · 507 + 4 · 132  = 15 173 тыс. руб.

      2. Изменение стоимости основных  средств

ΔСосн = 15 173 – 12 591 = 2 582 тыс.руб.

      3. При одностадийном выщелачивание  извлечение цинка в раствор  составляет 89 %, а при двустадийном 87%.

     При двустадийном выщелачивание годовой объем производства по цинку в растворе составит:

     160 000 · 0,555 · 0,87 = 77 256 т/год

     при одностадийном:

     160 000 · 0,555 · 0,89 = 79 032 т/год

     ΔВ = 79 032 – 77 256 = 1 766 т.

      Принимаем стоимость цинка в растворе 16,813 тыс. руб.

      Дополнительная  прибыль за счет повышения извлечения цинка в раствор равна:

(79 032 –  77 256)·16,813 = 29 859,9 тыс. руб.

      4. Изменение годовой себестоимости  цинка в растворе:

      а) по вспомогательным материалам:

ΔС = Р^п_год · Ц – Р^Q_год · Ц; 

      б) за счет замены флокулянта:

0,5 ·  6,7 – 0,12 · 5,8 = 0,77 руб./т.;

0,77 ·  79 032 = 60 855 руб.;

      в) за счет сокращения электроэнергии:

     одностадийное:

     6,02 · 79 032 = 475 772,64 кВт·ч;

     двустадийное:

     40,9 · 77 256 = 3 159 770,4 кВт·ч;

     ΔС = (3 159 770,4 – 475 772,64) · 0,68 = 1 825 118,5 руб./год;

     г) за счет сокращения сжатого воздуха:

     16,9 · 79 032 = 1 335 640,8 м³/год;

     двустадийное:

     105,7 · 77 256 = 8 165 959,2 м³/год;

     ΔС = (8 165 959,2 – 1 335 640,8) · 0,06 = 409 819,1 руб./год;

     д) за счет изменения амортизационных  отчислений, содержания и текущего ремонта:

     

где 17 – норма амортизации, %; 11- содержание и текущий ремонт оборудования, %; С_ан, С_пр – стоимость основных средств двустадийного и одностадийного выщелачивания; Q – содержание цинка в растворе; 

     

= 820 644,59 руб. 

      5. Изменение заработной платы

ΔС_з/пл = 12 · ΔЧ · С _{з/пл. ср} · К_доп, руб./год,

где ΔЧ – изменение  численности; С _{з/пл. ср} – среднемесячная заработная плата, тыс.руб.; К_доп – коэффициент доплат (работа в ночное и вечернее время, праздники, премия, районный коэффициент), К_доп = 1,78;

ΔС_з/пл = 12 · 55 · 10 060 · 1,78 = 11 818 488 руб./год;

      С учетом ЕСН 26 %:

ΔС_з/пл = 11 818 488 · 1,26 = 14 891 294,9 руб.

      6. Условно годовая экономия составит:

Э_уг = 60 855 + 1 825 118,5 + 409 819,1 + 820 644,59 + 14 891 294,9 +

+ 29 859 900 = 47 867 632 руб.;

на 1 тонну цинка  в растворе:

47 867 632 / 79 032 = 605,7 руб.

      Годовой экономический эффект:

Э_г = Э_уг – ΔН · Е_n,

где Е_n = 0,15.

Э_г = 47 867 632 – 0,15 · 2 582 000 = 47 480 332 руб. 

     Таким образом, одностадийная технология выщелачивания цинкового огарка дает возможность получить экономический эффект 47 480 332 руб.[9] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение

     В данном курсовом проекте было рассмотрено, в чем заключается выщелачивание  обожженного цинкового концентрата. Также составлен материальный баланс данного процесса и рассчитано основное оборудование (пачук).

     В работе было доказано преимущество одностадийного над двустадийным  процессом выщелачивания. Одно из главных достоинств одностадийного выщелачивания – получаемый раствор содержит меньше примесей, чем при двустадийном выщелачивание. При одностадийном выщелачивание  извлечение цинка в раствор составляет 89 %, а при двустадийном – 87 %. Также одностадийное выщелачивание позволяет сократить количество аппаратуры на 25 %, упростить аппаратурно-технологическую схему, сократить продолжительность операции выщелачивания, количество обслуживающего персонала по сравнению с двустадийным выщелачиванием цинкового огарка. Кроме того при одностадийном выщелачивание исключается самая продолжительная операция технологии – операция отстаивания пульп после кислого выщелачивания, следовательно сокращается количество необходимых для процесса сгустителей и фильтров, а это самое громоздкое в цехе оборудование, таким образом, сокращается площадь цеха и количество персонала, обслуживающих оборудование.