Взвешенная плавка рудных медных концентратов на штейн

Наряду с формированием штейна, самым медленным процессом в отстойной зоне является оптимизация состава шлака из отдельных оксидов шихты. Процесс носит

Взвешенная плавка рудных медных концентратов на штейн

Курсовой проект

Разное

Другие курсовые по предмету

Разное

Сдать работу со 100% гаранией

Аннотация

 

В данном курсовом проекте описан процесс плавки во взвешенном состоянии. Представлено описание физико-химических основ процесса, технологии и конструкции. Так же приведен расчет минералогического состава, материального и теплового баланса процесса.

Страниц 35, таблиц 18, рисунков 1.

печь газ аптейк плавка

The summary

the given course project the smelting process of fusion a condition is described. The description of the physico-chemical base of process. As the calculation of a heat balance of process, heat generation, sizes and heat balance of board, an gas of a system is adduced.35, tables 18, figures 1.

 

Содержание

 

Введение

. Теоретические основы производства

.1 Физико-химическое содержание процессов, протекающих в шахте печи

.2 Физико-химическое содержание технологической оптимизации процессов ПВП в отстойной зоне

.3 Основное содержание физико-химических процессов первичной обработки технологических газов в аптейке

.4 Подготовка медного концентрата к плавке

.5 Устройство печи для плавки во взвешенном состоянии на подогретом воздушном дутье

.6 Достоинства плавки концентрата в ПВП

. Расчёт вещественного состава

. Расчёт материального баланса

. Расчёт теплового баланса

. Условия теплогенерации и теплообмена

Заключение

Библиографический список

 

Введение

 

Процесс плавки медных концентратов во взвешенном состоянии благодаря ряду достоинств находит всё большее распространение в медеплавильной промышленности.

Сущность взвешенной плавки заключается в том, что сухой медный концентрат в смеси с тонко измельченными флюсами вдувается горячим воздушным, воздушно-кислородным или кислородным дутьём в предварительно разогретую до высоких температур печь, в которой протекают процессы окисления сульфидов, плавления шихты, создаются предпосылки для образования шлака и штейна. В зависимости от условий проведения процесса и состава перерабатываемых концентратов взвешенная плавка может протекать автогенно, т.е. без углеродистого топлива, или с добавкой некоторого количества топлива.

Широкое распространение взвешенной плавки и практическое использование её на предприятиях нашей и других стран мира, определяют необходимость обобщения теории и практики процесса взвешенной плавки медных концентратов. В данном курсовом проекте приведена теоретическая основа процесса, конструкция печи ПВП, расчёт минералогического состава, материального и теплового баланса.

 

1. Теоретические основы производства

 

Плавка во взвешенном состоянии относится к современным автогенным плавкам. Автогенными в металлургическом производстве принято называть технологические процессы, которые осуществляются полностью за счет внутренних энергетических ресурсов без затрат посторонних источников теплоты- топлива или электрического тока. Использование реакционной способности распыленных в атмосфере воздуха или кислорода частиц концентрата приводит к резкому увеличению скорости процессов окисления и плавления сульфидов. Кроме того, в процессе используется значительный тепловой эффект окисления сульфидов, что позволяет частично или полностью отказаться от топлива.

Все реакции протекающие в ходе плавки можно разбить на три группы:. Основные реакции:

 

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

 

II. Реакции с участием примесей:

 

(7)

(8)

(9)

(10)

III. Реакции пустой породы:

 

(11)

(12)

(13)

 

Вследствие того, что процесс протекает в условиях избытка кислорода, только после процессов окисления пойдут процессы диссоциации.

Тепловой эффект этой плавки обеспечивает максимально возможный перегрев шихты и обеспечивает условия для формирования продуктов плавки (штейна и шлака) по схеме:

 

 

Десульфуризация в этом виде плавок составляет 85-90%. Она регулируется количеством вдуваемого в печь воздуха (кислорода). Вследствие высокой десульфуризации в шлак переходит значительное количество железа, которое эффективно может быть выделено только в виде силиката - фаялита. Плавка во взвешенном состоянии на холодном воздушном дутье имеет очень напряженный тепловой баланс. Для устранения этого недостатка в зависимости от состава сырья применяют подогрев воздуха до 500-1000°С (завод "Харьявалта" в Финляндии), обогащение дутья кислородом до 30-40% и подсушивают медный концентрат в барабанных сушилках и после выхода из сушилки с температурой 150-300°С (Надеждинский металлургический завод) и переход на чисто кислородное дутье КФП (Алмалыкский медный завод). Вместе с газами уносится пыль в количестве от 2 до 5% от массы концентрата.

1.1 Физико-химическое содержание процессов, протекающих в шахте печи

 

Промышленная практика даёт многочисленные примеры чрезвычайно серьёзных осложнений процесса по причине образования значительного количества магнетита. Для этого есть все основания в самой сути плавки, которая реализуется в системе твердое - газ. Шихта, внесённая воздушно-кислородным дутьём в зону обжига-плавки, испытывает высоко кинетические процессы окисления сульфидов, и в первую очередь, и даже исключительно, идёт окисление сульфидов железа и в эти моменты никакого контакта с флюсами практически нет. Тем самым создаются условия переокисления сульфидов железа до магнетита.

В силу отмеченных причин, в окислительно-плавильной шахте процесс шлакообразования не носит массового характера, здесь происходит лишь подготовка к последующему шлакообразованию. Об этом свидетельствуют: диссоциация сложных компонентов пустой породы, появление оксидов железа, повышение реакционной способности, усреднение состава штейно-шлаковых продуктов.

Таким образом, в шахте обжига-плавки происходят значительные физико-химические преобразования исходной шихты: 1) автогенное окисление сульфидного железа, обеспечивающее мощный перегрев всех участников процесса; 2) в соответствие с запланированной десульфуризацией, в продуктах окисленного плавления появляются в оптимальном состоянии все участники будущего шлака ; 3) компоненты будущего штейна в первичном состоянии образуют первичные сульфидные эвтектики; 4) перегретые участники процесса оказываются в отстойной зоне печи, где заканчивается формирование каждого продукта штейна и шлака, и их физическое разделение.

1.2 Физико-химическое содержание технологической оптимизации процессов ПВП в отстойной зоне

 

В эту зону печи поступают два компонента из вертикальной шахты: полурасплавленная шихта и газовая фаза. Технологические газы характеризуются высокими температурами на входе (1400 - 1500—С) и на выходе (1200 - 1300—С). Главным их компонентом является . В зависимости от концентрации кислорода (воздух-кислород), содержание колеблется от 28 до 68%. Другой особенностью газов является индеферентность по отношению к продуктам плавки.

Раскалённые продукты плавки накапливаются в отстойной зоне печи, в первую очередь, из них уходит сульфидная часть, обладающая большей плотностью, меньшими температурами плавления, взаимной растворимостью, отсутствием растворимости в шлаке. Поэтому процесс формирования штейна не лимитирует плавку ПВП. К тому же в погоне за автогенностью вынуждены работать с высокой десульфуризацией, что естественно приводит к образованию богатых по меди штейнов (до 60 - 70%). И поэтому в таких штейнах содержание магнетита будет минимальным [1].

Наряду с формированием штейна, самым медленным процессом в отстойной зоне является оптимизация состава шлака из отдельных оксидов шихты. Процесс носит ярко выраженный диффузионный характер. Скорость массообменна минимальна и определяется некоторыми невыразительными явлениями: разница плотностей , дифференциация всего слоя по температуре (у плавильной шахты температура выше). Особое отрицательное влияние на процесс шлакообразования оказывает магнетит. Обычно его содержится до 30 - 50%. Незначительная его часть переходит в штейн. Но при этом шлак не может ассимилировать весь магнетит из-за разности плотностей, температур плавления и жидкотекучего состояния, и поэтому магнетит начинает формирование самостоятельной структуры между шлаком и штейном. По данным НГМК (Надежденский металлургический завод) толщина магнетитовой прослойки может доходить до 0,5 метра. Естественно, что образование самостоятельного слоя магнетита затрудняет эффективное разделение продуктов плавки, ухудшает качество того и другого продукта, увеличивает потери меди со шлаком. Оптимизация составов продуктов плавки в отстойной зоне снижает производительность ПВП в целом до .

Ниже, в таблицах 1 и 2, приведены составы штейнов и шлаков по данным анализов некоторых предприятий.

 

Таблица 1 Состав промышленных штейнов, %

Завод Алмалыкский "Сарганосеки" "Харьявалта" 35 58,6 60 --- --- 0,4 --- 0,2 1,0 34 15,5 14 26 23 22,7 78 --- ---

Таблица 2 Состав промышленных шлаков, %

Завод Алмалыкский "Сарганосеки" "Харьявалта" 0,9 0,88 0,9 --- --- 0,04 --- 0,9 2,5 41 38,9 44 33 32 29 11 --- 14

.3 Основное содержание физико-химических процессов первичной обработки технологических газов в аптейке

 

Отходящие газы, проходящие через аптейк характеризуются повышенным содержанием сернистого ангидрида. При плавке с дутьём, обогащенным кислородом, содержание его на выходе из печи составляет 18 - 20%, а при плавке на кислородном дутье концентрация достигает 80 - 90%. Увеличение содержания сернистого ангидрида в газах оказывает значительное влияние на такие свойства, как степень черноты и &q

Похожие работы

1 2 3 4 > >>