Расчет комплекса печи для плавки медного сульфидного концентрата во взвешенном состоянии - Дипломная работа

Это в свою очередь вызвало активное совершенствование существующих процессов производства металлов и разработку новых, более интенсивных процессов, обеспечивающих охрану окружающей среды, комплексное использование всех компонентов и теплотворной способности сырья, снижение капитальных и эксплуатационных расходов, позволяющих широко использовать автоматические системы управления технологическими процессами (АСУТП). Впервые этот процесс в печи, состоящей из шахты и отражательной камеры для проведения обжига и плавки, был предложен в 1908 г. в России Броуном. Исследовательские работы по взвешенной плавке на воздушном дутье были проведены в нашей стране в 1928-1929 гг. под руководством проф. Наиболее широкое распространение среди новых интенсивных автогенных процессов получили плавки во взвешенном состоянии, разработанной фирмой «Оутокумпу» (Финляндия) для сульфидного медного сырья. · низкий суммарный расход энергии в результате использования тепла экзотермических реакций при плавке сульфидной шихты и высокой степени утилизации тепла отходящих газов для выработки энергии, возвращаемой в процесс (примерно 80% тепла отходящих газов полезно используется с помощью котла-утилизатора, применяемого фирмой «Оутокумпу»);В дипломном проекте проведен расчет комплекса печи для плавки медного сульфидного концентрата во взвешенном состоянии (печь взвешенной плавки). В дипломном проекте произведен расчет материального баланса взвешенной плавки, теплового баланса взвешенной плавки, так же рассчитаны некоторые конструктивные размеры печи.

Металлургия меди, а также других тяжелых цветных металлов является ведущим звеном отечественной цветной металлургии. На долю тяжелых цветных металлов в РФ приходится значительная часть валовой продукции отрасли.

Значение меди из года в год возрастает, особенно в связи с бурным развитием энергетики, электроники, машиностроения, авиационной, космической и атомной техники. Дальнейшее развитие и технический уровень медного производства во многом определяют технический прогресс многих отраслей народного хозяйства нашей страны, в том числе микропроцессорной техники.

Повышение требований к защите окружающей среды привело к значительному удорожанию строительства и эксплуатации предприятий цветной металлургии. Это в свою очередь вызвало активное совершенствование существующих процессов производства металлов и разработку новых, более интенсивных процессов, обеспечивающих охрану окружающей среды, комплексное использование всех компонентов и теплотворной способности сырья, снижение капитальных и эксплуатационных расходов, позволяющих широко использовать автоматические системы управления технологическими процессами (АСУТП).

Разработка и внедрение взвешенной плавки для переработки сульфидных концентратов имеет большую историю. Впервые этот процесс в печи, состоящей из шахты и отражательной камеры для проведения обжига и плавки, был предложен в 1908 г. в России Броуном. Исследовательские работы по взвешенной плавке на воздушном дутье были проведены в нашей стране в 1928-1929 гг. под руководством проф. В.А. Ванюкова в Московском институте цветных металлов и золота и на Московском электролитном заводе. Испытания процесса затем были продолжены в 1932-1933 гг. на московском опытном и Карабахшском медеплавильных заводах. Крупные полупромышленные испытания были проведены в 1932 г. на заводе «Анаконда» (США) и в 1935 г. - в г. Дегтярке под руководством инженера Г.Я. Лейзеровича.

Наиболее интенсивно процесс взвешенной плавки медных концентратов начал разрабатываться в послевоенные годы в Финляндии и Канаде, испытывавших серьезные затруднения в угле и электроэнергии. Финские металлурги после длительных испытаний процесса взвешенной плавки на горячем дутье на полупромышленной установке в г. Поти внедрили в 1949 г. эту технологию на заводе «Харьявалта». С момента пуска первых печей взвешенной плавки медных концентратов прошло уже около 50 лет. За этот период финский процесс получил наиболее широкое распространение.

В настоящее время в мире имеется около 20 печей взвешенной плавки на горячем воздушном дутье, которые перерабатывают не только медные, но и никелевые, и полиметаллические концентраты. Значительному совершенствованию подвергнуты печи, горелки, котлы-утилизаторы и воздухоподогреватели, стало использоваться воздушно-кислородное дутье, много сделано по совершенствованию процесса и конструкции печей японскими металлургами, применившими оригинальные решения по шихтоподготовке, глубокой сушке, воздухонагреву, повышению стойкости огнеупоров.

Наиболее широкое распространение среди новых интенсивных автогенных процессов получили плавки во взвешенном состоянии, разработанной фирмой «Оутокумпу» (Финляндия) для сульфидного медного сырья.

Основными преимуществами взвешенной плавки по сравнению с отражательной плавкой являются: · высокая производительность;

· возможность получения богатых штейнов;

· возможность получения богатых по SO2 (10-15%) газов, обеспечение высокой степени извлечения серы из отходящих газов и сокращение выбросов сернистого газа в атмосферу (включая газы конвертирования, которые смешивают с богатыми газами взвешенной плавки);

· низкий суммарный расход энергии в результате использования тепла экзотермических реакций при плавке сульфидной шихты и высокой степени утилизации тепла отходящих газов для выработки энергии, возвращаемой в процесс (примерно 80% тепла отходящих газов полезно используется с помощью котла-утилизатора, применяемого фирмой «Оутокумпу»);

· высокая степень механизации и автоматизации.

При плавке во взвешенном состоянии на подогретом дутье успешно решены вопросы тепловой энергетики и использования серы в газах.

Процесс взвешенной плавки позволяет существенно снизить энергозатраты по сравнению с традиционными (отражательной плавкой и электроплавкой). Это преимущество процесса «Оутокумпу» является следствием не столько принципиальных особенностей самой взвешенной плавки, сколько результатом успехов фирмы в решении вопросов конструктивного оформления всего плавильного комплекса и, в первую очередь, котла-утилизатора.

В замыкании энергетического баланса важную роль играет содержание кислорода в дутье. Если температура в газовом пространстве печи не превышает определенного уровня, определяемого стойкостью огнеупоров, и избыточная теплота отнимается охлаждаемыми элементами, то и температура отходящих из печи газов при различном содержании кислорода будет оставаться практически постоянной.

Данный проект разрабатывается для реконструкции существующей технологии обработки медных концентратов на Надеждинском Металлургическом Заводе (НМЗ) входящего в состав заполярного филиала горной металлургической компании «Норильский Никель».

1.

Технологическая часть

Наиболее широкое распространение среди новых интенсивных автогенных процессов получили плавки во взвешенном состоянии, разработанной фирмой «Оутокумпу» (Финляндия) для сульфидного медного сырья.

Плавка во взвешенном состоянии на подогретом дутье была осуществлена в промышленном масштабе финской фирмы «Оутокумпу» на заводе «Харьявалта». В первоначальном варианте для плавки применяли воздушное дутье, подогретое до 400 - 500 0С. Начиная с конца 60-х годов, этот процесс по лицензии фирмы «Оутокумпу» стали широко применять на металлургических заводах многих стран. В настоящее время он внедрен более чем на 30 предприятиях для переработки медных, никелевых и пиритных концентратов. Финскую плавку на сегодня можно считать самым распространенным в промышленности и наиболее технологически и аппаратурно отработанным автогенным процессом плавки сульфидных концентратов.

С момента возникновения плавка во взвешенном состоянии на подогретом дутье претерпела существенные изменения, особенно в дутьевом режиме. Температура нагрева дутья колеблется от 200 до 1000 0С.

Для плавки на штейн медного рудного сырья и концентратов в настоящее время используется множество пирометаллургических процессов. В дипломном проекте проведен расчет комплекса печи для плавки медного сульфидного концентрата во взвешенном состоянии (печь взвешенной плавки).

В дипломном проекте произведен расчет материального баланса взвешенной плавки, теплового баланса взвешенной плавки, так же рассчитаны некоторые конструктивные размеры печи.

В данном проекте была разработана математическая модель процесса плавки шихты, получены статические характеристики процесса, разработана структурная и функциональная схема автоматизации.

В экологической части произведена оценка вредного воздействия данного передела на окружающую среду, определена санитарно-защитная зона, показаны источники, загрязняющие вещества, выбрасываемые в окружающую среду.

Для обеспечения электроэнергией комплекса печи взвешенной плавки по предварительным расчетам выбрали трансформатор, кабели и распределительные устройства.

Описали комплекс мер по технике безопасности, противопожарной безопасности и промсанитарии при работе в отделении печей взвешенной плавки.

1. Анашкин А.С., Кадыров Э.Д. Техническое и программное обеспечение распределенных систем управления / под ред. Харазова В.Г. СПБ, 2004 г.

2. Ванюков А.В., Уткин Н.И. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. Челябинск, изд. «Металлургия», 1988, 432 с.

3. Гальнбек А.А., Шалыгин Л.М., Шмонин Ю.В. Расчеты пирометаллургических процессов и аппаратуры цветной металлургии: Учебное пособие для ВУЗОВ, Челябинск, изд. «Металлургия», 1990, 448 с.

4. Грацерштейн И.М., Малинова Р.Д. организация, планирование и управление на предприятиях цветной металлургии. М: изд. «Металлургия», 1987, 416 с.

5. Гудима Н.В., Швейц Я.П. Краткий справочник по металлургии цветных металлов. М: изд. «Металлургия», 1975, 536 с.

6. Диомидовский Д.А. Металлургические печи цветной металлургии, М: изд. «Металлургия», 1970, 704 с.

7. Диомидовский Д.А. Контроль и автоматизация процессов в цветной металлургии, М: изд. «Металлургия», 1967, 403 с.

8. Иванов В.А., Юбдеев Ю.М. АСУП и АСУ ТП цветной металлургии. Тематический сборник научных трудов. М, 1980.

9. Кобахидзе В.В. Тепловая работа и конструкции печей цветной металлургии. М:изд. «МИСИС», 1994, 356с.

7. Левин М.В. Автоматизация пиро- и гидрометаллургических производств: Учебное пособие. Л.: изд. ЛГИ, 1986, 98 с.

8. Шмонин Ю.Б. Анализ и синтез систем автоматизации металлургического производства: Учебное пособие, Л.: изд. ЛГИ, 1986, 106 с.

9. Шмонин Ю.Б. Проектирование, монтаж и эксплуатация систем автоматизации металлургического производства. Учебное пособие. Л: ЛГИ, 1984 с.

10. Охрана окружающей среды / под ред. Белова С.В.М.: изд. «Высшая школа», 1991, 11. Техника безопасности и производственная санитария. Краткий справочник металлурга / под ред. Зиньковского М.М. изд. 2-е М.: изд. «Металлургия», 1983, 256с.

12. Электроснабжение и электрооборудование заводов цветной металлургии и обогатительных фабрик. Методическое указание. Л: ЛГИ, 1985.

13. Организация, планирование, управление производством и основы АСУП. Кудасов В.И., Шульгин А.И. Методические указания. Л.: изд. ЛГИ, 1989, 35 с.

Размещено на .ru