Контрольная работа: Плавка во взвешенном состоянии

💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Задачей любого металлургического производства, является получение металлов из перерабатываемого сырья в свободном металлическом состоянии или в виде химического соединения. В практических условиях эта задача разрешается с помощью специальных металлургических процессов, обеспечивающее отделение компонентов пустой породу от ценных составляющих сырья.
Получение металлической продукции из руд, концентратов или других видов металлосодержащего сырья – задача достаточно трудная. Она существенно усложняется для медных и никелевых руд, которые, как правило, являются сравнительно бедным и сложным по составу полиметаллическим сырьем. При переработке такого сырья металлургическими способами необходимо одновременно с получением основного металла обеспечить комплексное выделение всех других ценных компонентов в товарные продукты при высокой степени их извлечения.
В основе любого металлургического процесса лежит принцип перевода обрабатываемого сырья в гетерогенную систему, состоящую из двух, трех, а иногда и более фаз, которые должны отличаться друг от друга составом и физическими свойствами. При этом одна из фаз должна обогащаться извлекаемым металлом обедняться примесями, а другие фазы, наоборот, обедняться основными компонентами. Одним из таких процессов является плавка во взвешенном состоянии.
Плавкой во взвешенном состоянии называются процессы, при осуществлении которых мелкие сульфидные концентраты сжигают в факеле, образующемся при горении сульфидов шихты, подаваемое в раскаленное пространство печи через специальные горелки вместе с дутьем. За счет теплоты, выделяющейся при горении сульфидов, распыленная шихта нагревается и плавится. Образовавшиеся капли падают на поверхность шлакового расплава, находящегося в отстойной камере, где происходит расслаивание штейна и шлака [1].
Именно об этом металлургическом процессе и пойдет речь в данной курсовой работе.
1. ПЛАВКА ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ В АТМОСФЕРЕ ПОДОГРЕТОГО ДУТЬЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КИСЛОРОДА

1.1 Плавка во взвешенном состоянии в атмосфере подогретого дутья

Из основных разновидностей плавок во взвешенном состоянии плавка на подогретом дутье (финская плавка) является наиболее отработанным технологически и аппаратурно-автогенным процессом. Этот вид плавки в промышленном масштабе был впервые осуществлен в 1949 г. Финской фирмой «Оutocumpu» на заводе «Харьявалта». В настоящее время эту технологию используют более 30 заводов во всем мире для переработки медных, никелевых и пиритных концентратов.
Печь для плавки во взвешенном состоянии включает в себя три основных узла:
- вертикальную цилиндрическую плавильную камеру (шахту);
- горизонтальную отстойную зону для разделения шлака и штейна;
- газоход (аптейк) с котлом утилизатором [1].
Плавку осуществляют на подогретом от 200 до 900 – 1000 0
Своздушком дутье или на дутье, обогащенном кислородом до 30 – 50 %. Используют и комбинированное дутье.
На своде шахты установлены шихтовые горелки, обеспечивающие горение сульфидной шихты в вертикальном факеле. Перед подачей в печь шихту подсушивают в барабанных и трубчатых сушилках до влажности 0,2%.
Шихтно-воздушная смесь из горелки поступает в раскаленное пространство плавильной шахты, где сульфиды воспламеняются. За время падения сульфидные частицы успевают в должной степени окислиться, а легкоплавкие сульфиды и железистые силикаты – расплавиться.
Процесс плавления начинается с прогревания частиц, которые при малых размерах достаточно нагреваются до температур, равных 550 – 650 0
С. При этих температурах начинают интенсивно протекать реакции диссоциации высших сульфидов, идущие с поглощением теплоты.
Бурно протекающие эндотермические реакции препятствуют прогреву частиц, и пока не удалится избыточная сера, температура частиц существенно не повысится. Горит на этой стадии только элементарная сера по реакции:
Быстрое окисление низших сульфидов и главным образом FeS по реакции:
2FeS + 3O 2
+ SiO 2
=2FeO*SiO 2
+ 2SO 2

Начинается после практически полной диссоциации высших сульфидов.
Окисление сульфидов сопровождается образованием большого количества магнетита. Переокисление железа зависит от степени десульфуризации – с получением богатых штейнов большая часть железа переходит в форму магнетита.
Капли жидкой фазы, образующиеся в факеле, попадают на поверхность шлакового расплава в отстойной камере, а раскаленные газы – в газоход, отдавая при этом часть тепла расплаву в отстойнике. Температура в реакционной шахте 1350 – 1400 0
С, в отстойнике 1250 – 1300 0
С.
Продолжительность нахождения частицы во взвешенном состоянии и степень её окисления и плавления учитывают при определении размеров шахты. Диаметр шахты изменяется от 3 до 5,5 м., высота от 7,5 до 12м. Отстойная зона имеет ширину от 3,5 – 10 м., длину от 12 до 32 м. Размеры отстойной зоны рассчитывают исходя из пребывания в ней шлака в течении 5-7 ч.
Высота аптейка достигает 20 м. над уровнем расплава, что обусловлено необходимостью восстановления серы в газах.
При плавке получают штейн с содержанием меди 50 – 60 %, шлаки содержащие 0,7 – 2 % меди и газы (14 – 16 % SO 2
), используемые для производства серной кислоты или элементарной серы.
Шлаки подвергают обеднением флотацией, электроплавкой или обработкой пиритом. Производительность печей достигает 1500 т/сут. Шихты или 8 – 10 т*(м 2
*сут).
Вся печь выполнена из магнезитового кирпича. Футеровка плавильной камеры и аптейка заключены в металлический кожух из листовой стали. В кладку всех элементов печи заложено большое количество водоохлаждаемых кисонов. В боковые стены отстойной камеры установлены две медные водоохлаждаемые плиты с отверстиями для выпуски шлака, а в передней торцевой стене – чугунные шпуры для выпуска штейна.
Плавку осуществляют на подогретом от 200 до 900 – 1000 0
С воздушном дутье или на дутье, обогащенном кислородом до 30 – 50 %. Используют и комбинированное дутье [1].
Конструкции печи взвешенной плавки на подогретом дутье на всех заводах одинаковы, кроме завода «Тамано» (Япония). Печь этого завода оснащена в отстойной камере электродами для перегрева шлака и его обеднения и смещенным в результате этого трубчатым газоходом.
1.2 Плавка во взвешенном состоянии в атмосфере технологического кислорода

Отличительной особенностью плавки во взвешенном состоянии на кислородном дутье является использование для её осуществления печей с горизонтальным факелом. Это обусловлено высокой скоростью окисления сульфидов в чистом кислороде и относительно низкой скоростью газовых потоков в печи в следствии небольшого объема образующихся технологических газов.
Кислородно-взвешенная (кислородно-факельная) плавка (КФП) применялась только на двух заводах в мире – в Канаде на заводе «Коппер – Клиф» и на медном заводе в Алмалыке (Узбекистан).
Печь для плавки во взвешенном состоянии на кислородном дутье (96 – 98 %) представляет собой плавильный агрегат с горизонтальным рабочим пространством с горелками для сжигания сульфидов, установленными на обоих торцах печи и центральным отводом газов.
Предварительно высушенная до содержания влаги менее 0,5 % шихта подается в струю кислорода горелками на одной из торцевых стен. В факеле печи протекают реакции диссоциации высших сульфидов:
2FeS + 3O 3
+ SiO 2
=2FeO*SiO 2
+ 2SO 2

Восстановления магнетита сульфидами происходит по реакции:
Fe 3
O 4
+ FeS + 2SiO 2
⇄2 (2FeO*SiO 2
) + SO 2

В противоположной стороне печи установлены для факельного сжигания в кислороде пирротинового или пиритного концентрата. В этом факеле образуются капли бедного по содержанию меди сульфидного расплава, служащего для промывки шлака перед выпуском с целью обеднения.
Штейн по мере накопления периодически выпускается через шпур, расположенный на одной из боковых стен.
Выпуск шлака осуществляется со стороны обеднительного торца. Отходящие газы, содержащие до 80 % SO 2
, направляются на химическое производство.
При сжигании сульфидов в чистом кислороде в факеле развивается высокая температура 1550 – 1600 0
С. Для отвода избыточного тепла и защиты стен и свода от разрушения, кладку печи охлаждают, с помощью кессонов.
При высоких температурах факела в атмосфере технического кислорода горение сульфидов протекает очень быстро. И уже на расстоянии 0,6 – 1 м. от сопла, кислород полностью расходуется и горение заканчивается. Поэтому скорость горения сульфидов не влияет на конечную производительность.
Процесс КФП отличается высокой десульфуризацией, достигающей 75 %. Это позволяет получать очень богатые штейны, содержащие до 70 % меди.
Принципиальное единство технологических основ двух разновидностей плавки во взвешенном состоянии порождает общность их достоинств и недостатков [1].
1. Использование тепла сжигания сульфидов;
2. Высокое извлечение серы в газы (70 – 80 %);
3. Богатые по содержанию SO 2
газы;
4. Высокая удельная производительность агрегата;
5. Возможность полной автоматизации процесса.
1. Высокое содержание меди в шлаках (до 2 %);
2. производительность процесса вследствие медленной скорости штейнообразования и шлакообразования и разделения фаз в отстойной зоне, низка и затраты на подготовку шихты высокие.
2. ПЛАВКА
Cu
–КОНЦЕНТРАТА ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ

Таблица 1 – Рациональный состав Cu – концентрата на 100 кг
Механический унос пыли взвешенной плавки составляет 10 % от веса шихты, из них 4 % безвозвратно.
Количество CuFeS 2
в механическом уносе
Количество Cu 2
S в механическом уносе
Количество NiS в механическом уносе
Количество FeS в механическом уносе
Количество FeS 2
в механическом уносе
Количество SiO 2
в механическом уносе
Таблица 2 – Рациональный расчет концентрата с учетом уноса пыли на 1000 кг
Расчет рационального состава штейна
На основании практики, принимаем извлечение Cu в штейн 95,4 %.
1. Количество Cu, перешедшее в штейн
Количество штейна про 60 % содержании Cu в нем составит
2. Количество S связанное с 266,1 кг. Cu
3. Количество Ni перешедшее в штейн
5. Количество О 2
в штейне принимаем по данным практики: в содержании 60 % Cu равным 1,24 % О 2

С ним связано Fe в виде Fe 3
O 4
в штейне
1. Количество Cu, теряющееся в шлаке
Количество S, связанной с 12,8 кг. Cu, в виде Cu 2
S
2. Количество Ni, теряющееся со шлаком
S=S к-та
– S ш-та
– S шл-ма
=347,6 – 97,9 – 3,72=246 кг.
4. Количество FeS, окисляющегося до Fe 3
O 4
и перешедшее в штейн по реакции
Количество Fe, окисленного до Fe 3
O 4

Количество О 2
, необходимое для образования 19,9 кг. Fe 3
O 4

5. Количество Fe, находящегося в шлаке в форме FeO
Общее количество О 2
необходимое для окисления Fe до FeO
6. Количество О 2
, необходимое для окисления S
В шлак полностью перейдет полностью из концентрата SiO 2
и прочие
Таблица 4 – Состав и количество шлака при плавке без флюсов
Со шлаками такого состава теряется много Cu, поэтому плавку необходимо вести с флюсами. В качестве флюса используется кварцевая руда, %:
SiO 2
– 74,8; Fe(в FeO) – 3,8; прочие – 17,8.
В качестве исходных данных для состава рационального шлака взято содержание в нем SiO 2
,равное 30 %, и содержание Fe 3
O 4
равное 14 %.
где, 0,786 – доля SiO 2
в песчанике; 5 – масса SiO 2
из концентрата;
0,3 – доля SiO 2
в шлаке (30 %); 391,4 – масса первичного шлака; 0,0691 – коэффициент пересчета на О 2
.
Приняв пылевынос 4 %, получаем массу песчанника, добавляемого в шихту
Так как в песчанике содержится 9,7 кг. FeO, находим количество Fe, поступившего с флюсом
Так как содержание Fe 3
O 4
в шлаке равно 14 %, то масса его составит
Таблица 5 – Количество и состав шлака с учетом флюса
1. Количество Cu, перешедшей в пыль
2. Количество Ni, перешедшего в пыль
4. Количество SiO 2
перешедшего в пыль
из песченика – (266,8-256,1)*0,178=1,9 кг.
Из песчаника – (266,8-256,1)*-0,038=0,4 кг. FeO или 0,31 кг. Fe
Таблица 6 – Количество и состав пыли
Примем, что весь О 2
, необходимое для окисления реакции поступает с подогретым дутьем.
1) Количество О 2
, необхождимое для окисления Fe до FeO, составляет 90,4 кг.
2) Для окисления Fe до Fe 3
O 4
необходимо О 2

3) Для окисления S требуется 245,4 кг. О 2

Общий расход на плавку О 2
, составит 366,6 кг.
Вместе с О 2
в печь поступит N 2
при содержании О 2
в дутье 24,6 %:
При содержании в концентрате влаги 0,1 % в печь поступит её
(1000+266,8)/0,999-(1000+266,8)=1,268 кг.
Таблица 7 – Количество и состав отходящих газов
Таблица 8 – Материальный баланс плавки сульфидного медного концентрата на подогретом воздушном дутье, кг
Количество Fe, окисляемого до FeO, равно
2FeS + 3O 2
=2Fe + 2SO 2
+ 470786 кДж
Количество Fe, окисленного до Fe 3
O 4
составляет
3FeS + 5O 2
=Fe 3
О 4
+ 3SO 2
+ 172537 кДж
Всего при окислении FeS выделится тепла
Всего в газы переходит 244,7 кг., в том числе
Количество S от диссациации составляет
Количество тепла выделяющегося при окислении S по реакции
Тепло от ошлакования FeO по реакции
2FeO = SiO 2
= 2FeO*SiO 2
= 29309 кДж
Всего тепла от ошлакования FeO выделится
Тепло от ошлакования CaO определим по реакции
CaO + SiO 2
= CaO*SiO 2
+ 90020 кДж
На ошлакование 1 кг. CaO выделится тепла
В песчанике содержится 3 % СaO или 7,684 кг.
Всего тепла от ошлакования СаО выделится
Таким образом, от экзотермических реакциё поступит тепла
977689 + 105513 + 65119 + 12333 = 1160653 кДж
Твердая шихта поступает в печь взвешенной плавки предварительно подсушенной в распылительных сушилках. На выходе в печь температура шихты 25 0
С. Физическое тепло шихты при 25 0
С составит
1) Весь расход тепла на диссациацию 1 моля серы равен 83,7 кДж, получим расход на образование 47,3 серы равен
Количество тепла затрачиваемого на разложение 1 моля СаСО 3
равное 177947 кДж
Расход тепла на разложение СаСО 3
равен
Всего расход тепла на эндотермические реакции составит
2) Расход тепла с продуктами плавки
При нормально ведении процесса температура продуктов плавки, то есть штейна, шлака и отходящих газов, составит соответственно 1180 0
С, 1250 0
С, 1300 0
С. При этом расход тепла с продуктами плавки составит, кДж
со штейнами – 4,184*441*0,22*1180=478999 кДж
со шлаками – 4,184*610,7*0,29*1250=926249 кДж
с пылью – 4,184*16,9*0,836*1300=76847 кДж
с SO 2
– 4,184*475,4*715,3=1422784 кДж
cN 2
– 4,184*1123,6*444,9=2091538 кДж
Потери через кладку и неплотноси в печи составляют 4,5% от общего расхода тепла. Тогда общий расход тепла составит
Теплосодержание 1м 3
воздуха подогретого до 200 0
С равно 261,9 кДж/м 3

14034129-34574-2395803=11603752 кДж
Это тепло необходимо подать в печь путем сжигания природного газа
Природный газ имеет состав(по объему), %: СН 4
– 98; СО 2
– 1,2; N 2
– 0,8.
Для подсчета теплоты сгорания используем формулу
Q H
P
=(85,89*СН 4
)*4,184=4,184*(85,89*98,7)=35469 кДж/м 3

Принимаем коэффициент избытка воздухадля сжигания топлива α=1,1
Определим теоретическую потребность воздуха по реакции
Потребность О 2
на 100 м 3
природного газа составляет, м 3

для сгорания СН 4
– 100*0,987*2=197,4
С учетом α=1,1, всего потребуется О 2

Теоретический состав газов от сжигания топлива следующий, м 3

СО 2
– 0,6+0,987*100+0,00675*100*2=100,65
Р 2
О – 0,987*100*2+0,00675*100*3+0,0025*100=199,45
Расход газа для восполнения потерь составим Х м 3
.
Для сжигания газа при α=1,1 на 1м 3
газа потребуется воздуха 8,933 м 3

Температура воздуха, подаваемого на сжигание Х м 3
газа равна 30 0
С, а его теплоемкость 1,3 кДж/м 3
* 0
Сследовательно, тепло, вносимое воздухом, будет
Тепло от сжигания газа равно Х*8584,238
С отходящими газами при 1300 0
С расход тепла, кДж
По приходу и расходу тепла от сжигания природного газа составляет уравнение
Таким образом количество природного газа, необходимое для поддержания теплового баланса плавки во взвешенном состоянии на 1000 кг концентрата равно 62,2 м 3
.
1. Металлургия тяжелых цветных металлов [Электронный ресурс]; электронный учебное пособие. Н.В. Марченко, Е.П. Вершинина, Э.М. Гильбенбрандт. Красноярск ИПК СФУ, 2009.
2. Металлургия меди, никеля и сопутствующих элементов. Б.П. Бледнов, В.Е. Дульнева. Красноярск, 1983 – 104 с.

Название: Плавка во взвешенном состоянии
Раздел: Промышленность, производство
Тип: контрольная работа
Добавлен 10:29:03 05 марта 2011 Похожие работы
Просмотров: 447
Комментариев: 15
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Контрольная работа: Плавка во взвешенном состоянии
Обучающие Игры Дипломная Работа
Кодирование Информации На Пк Реферат
Курсовая работа по теме Принципиальная схема технологического процесса и планировка цеха
Реферат по теме Геофизические исследования в океанах и морях
Курсовая работа по теме Модернизация горизонтально-сверлильного 5-шпиндельного станка
Реферат по теме Церковное пение
Реферат: Этапы процесса принятия решения
Сочинение Как Я Провел Лето 8
Контрольная работа по теме Начисление налогов
Статья: История исследований и минералогия лунной поверхности
Практическая Работа Цель Работы
Сочинение По Истории Про Ивана Грозного
Сочинение 10 Предложений Счастье 10 Класс
Оценка Ликвидности Предприятия Курсовая
Сочинение Мой Город Екатеринбург
Реферат по теме Юзеф Пилсудский
Наука Скачать Реферат Бесплатно
Финансовые Риски И Стратегии Инвестирования Реферат
Эссе По Фильму Посторонним Вход Воспрещен
Курсовая работа по теме Формування технології захисту комерційної таємниці на підприємствах України
Реферат: Микроспория волосистой части головы. Стрептококковое импетиго
Реферат: Электроснабжение участка
Отчет по практике: Анализ финансового состояния МУП "Комитет городского хозяйства" города Златоуста