laborka 5.doc

1 Wstęp teoretyczny

Wytop kamienia miedziowego w piecu zawiesinowym charakteryzuje się tym, że większość potrzebnej energii jest dostarczana przez reakcję utleniania siarczków . Stąd zapotrzebowanie tego pieca energię jest wielokrotnie mniejsze , aniżeli pieca płomiennego czy elektrycznego.

              Przetop kamienia miedziowego w tym piecu polega na wdmuchiwaniu suchego koncentratu razem tlenem , gorącym powietrzem lub wzbogaconym w tlen powietrzem do pieca o specjalnym kształcie. W piecu cząsteczki koncentratu reagują z tlenem zawartym w gazie, co powoduje utlenianie koncentratu, które wiąże się  wydzieleniem się znacznych ilości ciepła.

CuFeS2 + 5/4O2 = ½(CuS.FeS) + 1/2FeO + SO2

FeS + 3/2O2  =  FeO + SO2

2FeO +SiO2  =  2FeO.SiO2

Obecnie na całym Świecie stosowane są dwie wiodące metody topienia kamienia miedziowego piecach zawiesinowych:

1. Proces OUTOKUMPU, w którym używa się podgrzanego powietrza lub podgrzanego  powietrza wzbogaconego w tlen.

2. Proces INCO, w którym używa się tlenu technicznego do utlenienia koncentratu dlatego jest to proces energetycznie samowystarczalny.

              Proces OUTOKUMPU nie jest energetycznie samo wystarczalny i dlatego dla pokrycia różnicy pomiędzy ciepłem potrzebnym  do prowadzenia procesu, a ciepłem  wydzielanym przez zachodzące w piecu reakcje musi być spalone dodatkowe paliwo.

W procesie INCO stężenie SO2 w gazach reakcyjnych wynosi 80%, co jest korzystne przy spalaniu i produkcji kwasu siarkowego. Wadą procesów zawiesinowych, są ogromne straty miedzi w żużlu przez  co zachodzi konieczność odmiedziowania żużla do poziomu 0,5%

              Główną różnicą obu procesów, SA budowy pieców; w procesie OUTOKUMPU zasyp wdmuchiwanie następuje od góry natomiast w procesie INCO z boku. Po bokach znajdującej się u dołu wanny mieszczą się otwory do spustu kamienia i żużla, który kierowany jest do pieców elektrycznych celem odmiedziowania.

2 Wykonanie ćwiczenia

Bierzemy 3 próbki w których znajduje się po 30 g żużla do każdej dodajemy obliczoną wcześniej ilość pirytu FeS2. Wkładamy próbki do pieca nas czas  30, 45, 60  min. Wyjmujemy próbki i w ważymy uzyskany kamień miedziowy .

3. Obliczenia

kamień miedziowy - 45%

zawartość miedzi w kamieniu - 15,8%   [10,53 g]

masa Cu2S.FeS=245 g ;      masa FeS2 =119 g

245 (Cu2S.FeS) – 119 (FeS2)

10,53 (Cu2S.FeS) – x (FeS2)

x = 5,11 FeS2 (masa potrzebnego pirytu)

masa wsadu wynosi 35,11 g

4. Uzyskane wyniki i obliczenia

Próbka 1 po 30 min :

Masa uzyskanej próbki - 34,2

Masa kamienia miedziowego – 8,5

Próbka 2 po 45 min :

Masa uzyskanej próbki – 33,1

Masa kamienia miedziowego – 9

Próbka 3 po 60 min :

Masa uzyskanej próbki – 34,9

Masa kamienia miedziowego – 10.5

Obliczenia wydajności procesu

Ilość miedzi w kamieniu (45%)

Próbka 1  - 3,825 g

Próbka 2 – 4,05 g

Próbka 3 – 4,725 g

Dla  30 min:

N = masa  metalu uzyskanego/masa teoretyczna metalu* 100%

Po 30 min:

h = 3,825/10,53*100%

h =  36,3 %

Po 45 min:

h = 4,05/10,53*100%

h =  38,4 %

Po 60 min:

h = 4,725/10,53*100%

h =  44,8 %

CuFeS2 + 5/4O2 = ½(CuS.FeS) + 1/2FeO + SO2

FeS + 3/2O2  =  FeO + SO2

2FeO +SiO2  =  2FeO.SiO2

                                  Obliczenia zmiany entalpii swobodnych reakcji: