Технология переработки медно-никелевого агломерата в руднотермической печи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Металлургическими печами называются агрегаты, в которых, используя тепловую энергию, проводят необходимые физико-химические превращения металлосодержащих материалов с целью извлечения, рафинирования или тепловой обработки металлов и сплавов.

В данной работе рассматривается руднотермическая печь, которая служит звеном в технологической цепочке производства никеля.

Никель - элемент восьмой группы, периодической системы Д. И. Менделеева, порядковый номер 28. Атомная масса 58,70 г; температура плавления 1455 ^оС; кипения 2900 ^оС; удельная теплоемкость никеля твердого 0,456; жидкого 0,699 кДж/г; скрытая теплота плавления 243,25 кДж/г; нормальный стандартный потенциал - 0,25 В.

Чистый никель - металл светло - серебряного цвета. Полированная поверхность никеля отличается очень высокой отражающей способностью. Никель обладает достаточно высокой прочностью и пластичностью. Он легко поддается механической обработке, как в горячем, так и в холодном состоянии, легко прокалывается в проволоку диаметром до 0,01 мм. До температуры 357,6 ^оС никель магнитен.

В химическом отношении, никель малоактивный металл. Он имеет высокую коррозионную стойкость в атмосфере воздуха, устойчив к воздействию воды и многих агрессивных сред, например щелочей, заметное окисление никеля на воздухе наблюдается при температуре выше 700-800 ^оС. Серная и соляная кислоты растворяют никель медленно, а в азотной он растворяется легко.

С кислородом никель образует многочисленные сплавы. В настоящее время известны более 3000 сплавов, содержащих никель. Присутствие никеля в сплавах дает им разнообразные ценные свойства: жаропрочность, кислотоупорность, вязкость, улучшенные магнитные свойства, красивый внешний вид и т.д. Важную роль никель играет в получении конструкционных, нержавеющих и жаропрочных сталей. В последнее время большое значение приобрели жаропрочные литые сплавы на никелевой основе.

В настоящее время никель широко применяется в машиностроении, в автотракторной промышленности и т.д.. Потребляется главным образом на изготовление многочисленных сплавов с железом. В чистом виде никель нашел весьма небольшое применение для изготовления химической аппаратуры (при работе с щелочами), для никелирования и в радиотехнике. Довольно широкое применение нашли соли никеля, в основном для производства катализаторов, для никелирования и в производстве щелочных аккумуляторов. В основном рудные базы представлены медно-никелевыми рудами. Основными компонентами, входящими в состав данных руд являются:

- сульфиды - Fe7 S8 ; (Fe, Ni) S; CuFeS2 ;

- оксиды и ферриты - Fe2O3; Fe3O4; NiO; CoO; CuO; Al2O3;

- силикаты - (mMeO * nSiO2);

- сульфаты - MeSO4;

- карбонаты - МеСО3;

- гидраты - Ме (ОН) 2 ,

где Me - любой из металлов: Са, Mg, Fe, Ni, Cu, Co.

1. Физико-химическая сущность процесса получения штейна

При пропускании электрического тока через твердые тела или жидкости последние нагреваются, т.е. при этом электрическая энергия превращается в тепловую.

Количество тепла (Q) в джоулях, выделяемого при превращении электрической энергии в тепловую, вычисляют по формуле Джоуля - Ленца

Q = I² R t, (1)

где I - сила тока, протекающего через данное сопротивление, А;

R - величина сопротивления, Ом;

t - время, ч.

Электронагрев широко применяют в металлургии, где в ряде производств электропечи - основной тип металлургических печей. Электропечами называют печи, в которых тепловая энергия, необходимая для их работы, получается за счет электроэнергии. По способу преобразования электроэнергии в тепловую электропечи делят на четыре группы:

- печи сопротивления;

- дуговые электропечи;

- индукционные печи;

- печи смешанного действия.

Руднотермические электропечи (РТП) для плавки медно-никелевых руд и концентратов являются печами смешанного действия, где преобразование электроэнергии в тепловую происходит частично в газовой среде (через дугу), а частично в твердой и жидкой (через сопротивление).

Количество тепла (Q) в джоулях, выделяемого в ванне печи, имеющей три однофазных трансформатора нормальной мощности Р кВА при их загрузке до Р ном, определяют по формуле

Q = 3 ^. 860 ^. Рном ^. соs y ^. t /1000=2,58 ^. Iфаз ^. Uфаз^. соs ^. t , (2)

где Iфаз - фазовый ток, А;

Uфаз - фазовое напряжение, В;

соs - коэффициент мощности;

t - время, ч.

Электропечь для плавки сульфидных медно-никелевых руд схематично можно представить в виде ванны, которая имеет два расплавленных слоя (рис.1). Толщина верхнего (шлакового) слоя составляет 1,5-2,0 м, толщина нижнего (штейнового) слоя (уровень штейновой ванны) 0,6-1,0 м.

Исходную твердую шихту (руда, агломерат, флюсы и т.д.) загружают на поверхность ванны печи в виде конической формы откосов, погруженных в расплав. Условие плавучести откоса шихты подчинено закону Архимеда - масса откоса шихты (m) в тоннах равна массе шлака, вытесненного объемом погруженной в расплав части откоса.

m = V·p , (3)

где V - объем погруженной части откоса, м³ ;

p - плотность шлака, т/м³.

Загрузку шихты ведут таким образом, что конуса шихты расположены в ванне печи один возле другого без разрывов, перекрывая друг друга, чем достигается устойчивость конусов и покрытие шихтой всего зеркала ванны.

Погруженные в расплав части откосов плавятся за счет тепла шлаковой ванны.

Электрический ток подводят к ванне печи при помощи самоспекающихся электродов, погруженных в шлак на 0,3-0,7 м. Ток в ванне может проходить двумя путями (рис.2):

- от электродов через шлак в слой штейна (по схеме «звезда»);

- от одного электрода по шлаку к другому электроду (по схеме «треугольник»).

Соотношение между распределением энергии по схемам «звезда» и «треугольник» зависит от величины погружения электродов в шлаковую ванну, ее высоты, наличия в печи конусов шихты и величины их заглубления в расплав.

В шлаковой ванне происходит преобразование электрической энергии в тепловую, при этом 40-80% тепла выделяется у поверхности электродов в переходном контакте электрод -шлак, остальная часть - в шлаковой ванне.



Значительное выделение тепла в контакте электрод-шлак объясняется наличием вокруг рабочего конца электрода газового слоя, так называемого «газового мешка», через который электрический ток проходит в виде большого числа мелких точечных разрядов - микродуг.

В результате механического давления потока электронов шлаковый расплав оттесняется от электрода, образовавшаяся пустота заполняется газами от сгорания электрода и газами, выделяющимися из шлака. Газовый слой обладает высоким электросопротивлением, поэтому прохождение через него электрического тока связано с высоким падением напряжения (до 90% от напряжения, приходящегося на электрод).

Количество тепла, выделяемого в контакте электрод-шлак, зависит от заглубления электрода в шлак. При малом заглублении (~ 0,3 м) электродов в контакте электрод-шлак преобразуется в тепловую энергию до 80 % мощности печи, при большом заглублении (~ 0,6 м) до 50 % . Остальная часть электроэнергии преобразуется в тепловую в самом шлаке вследствие его электросопротивления.

Токопроводящей частью ванны служит околоэлектродная зона, находящаяся от оси печи на расстоянии двух диаметров электрода, причем 90 % токовых линий проходит от оси электродов на расстоянии одного диаметра.

Общая зона активных тепловыделений составляет 30-40 % от полного объема ванны печи.

Участи шлаковой ванны, удаленные от оси электродов более, чем на два диаметра, в токопроводе не участвуют и не имеют собственных тепловыделений.

Они обогреваются за счет теплообмена в ванне печи, происходящего в результате конвекционного движения шлака, переносящего тепловую энергию из горячих зон в более холодные.

В области контакта электрод-шлак слой шлака, прилегающий к поверхности электродов, сильно перегрет. Плотность шлака, в результате присутствия в нем большого количества газов и повышенной температуры, значительно уменьшается. Возникает разница в плотностях перегретого слоя шлака и граничащего с ним более холодного. Легкие массы перегретого шлака непрерывно всплывают коло электродов на поверхность и растекаются во все стороны от электрода. Встречая на своем пути откосы шихты, потоки перегретого шлака отдают им избыток своего тепла и расплавляют шихту на поверхности шихтовых конусов, погруженных в ванну. Потоки шлака, смешиваясь с холодным расплавом, опускаются в нижние глубинные слои ванны, одна часть нисходящих потоков разворачивается к электродам, доходит до них, перегревается в контактной зоне электрод-шлак и вновь поднимается на поверхность ванны. Другая часть охлажденного шлака, смешанного с первичным расплавом, опускается в нижние слои ванны, где конвекция выражена очень слабо.

Наиболее интенсивный тепломассобмен за счет конвекции происходит в зоне, равной двум-трем заглублениям электрода (при заглублении электрода в расплав 0,3-0,4 м).

Поэтому в верхней части шлаковой ванны непрерывно циркулирует шлак по замкнутым траекториям. Линейная скорость движения шлакового потока составляет 0,02 м/с. Нижний под электродный слой шлаковой ванны можно считать застойным. Передача тепла в нем осуществляется преимущественно за счет теплопроводности.

Тепловое поле печи, также как и электрическое, определяет величина заглубления электрода.

С увеличением заглубления электрода происходит перемещение вглубь ванны зон, отвечающих наиболее активному выделению энергии. Верхние слои шлаковой ванны имеют наибольшую температуру, примерно равную температуре жидко текучести шлака (1350-1450 ⁰С). Верхняя зона практически является изотермической вследствие интенсивного конвекционного теплообмена. Нижние слои шлаковой ванны характеризуются значительным перепадом температур в вертикальном направлении, поэтому температура шлака на границе со штейном снижается до 1200 - 1250 ⁰С.

Поскольку в тепловом отношении отдельные участки ванны неравноценны, то и скорость плавления шихты по мере удаления от электродов снижается. О скорости плавления можно судить по скорости схода шихты в откосах (м/с), которая вблизи электродов примерно в 7 раз выше, чем у стен печи. В связи с этим загрузку шихты производят в приэлектродную зону, находящуюся от оси печи в пределах 1,5 диаметра электрода.

Наиболее интенсивное плавление шихты происходит на поверхности шихтовых конусов, обращенной к электроду.

При плавке неэлектропроводной шихты последняя достигает зоны плавления термически неподготовленной. Прогреву шихты потоком горячих газов, выделяющихся из расплава, препятствует сплошная спеченная корка по границе расплав - шихта и малая газопроницаемость шихты.

В зоне наибольшего схода шихты корка на границе шихта - расплав отсутствует. На этом участке шихта пронизывается газами, но вследствие большой скорости схода, не успевает прогреваться.

При плавке электропроводной шихты часть тока ответвляется на шихту, нагревает ее и она поступает в зону плавления термически подготовленной.

В состав шихты рудной электроплавки входят: агломерат, руда, песчаник, твердый конвертерный шлак, уголь, жидкий конвертерный шлак, никелевый шлак МЗ и т.д.

Компоненты шихты электроплавки состоят из следующих минералов и химических соединений:

- сульфидов - Fe7 S8 ; (Fe, Ni) S; CuFeS2 ;

- оксидов и ферритов - Fe2O3; Fe3O4; NiO; CoO; CuO; Al2O3;

- силикатов - (mMeO · nSiO2);

- сульфатов - MeSO4;

- карбонатов - МеСО3;

- гидратов - Ме (ОН) 2 ,

где Me - любой из металлов: Са, Mg, Fe, Ni, Cu, Co.

Физико-химические превращения шихтовых материалов и образование продуктов плавки происходят в основном в ванне печи на поверхности шихтовых откосов, погруженных в шлак.

При нагревании шихты до 1000 ⁰C в ней протекают процессы термического разложения высших сульфидов, сульфатов, карбонатов и гидратов.

Fe₇S 8 = 7FeS + Ѕ S2 (4)

2CuFeS2 = Cu2 S + 2FeS + Ѕ S2 (5)

3(Fe,Ni)S = 3FeS + Ni3S2 + Ѕ S2 (6)

MeSO4 = MeO + SО3 (7)

MeCO3 = MeO + СО2 (8)

Me(OH)2 = MeO + H2O (9)

Наряду с процессом термического разложения в шихте протекают процессы взаимодействия между различными химическими соединениями. При температурах 1000-1300 ⁰C получают активное развитие реакции между сульфидами и оксидами. Сульфиды никеля, меди, кобальта, железа взаимно растворяются и образуют основной продукт электроплавки - штейн. В штейне растворяются также благородные металлы и магнетит. Основные реакции штейнообразования:

Cu₂O + FeS = Cu2 S + FeO (10)

3NiO + 3FeS =Ni3 S2 + 3FeO + Ѕ S2 (11)

CoO +FeS = CoS + FeO (12)

2Cu2 0 + Cu2 S = 6Cu + SO2 (13)

2Cu + FeS = Cu2 S + Fe (14)

CuO ` Fe2O3 + (Cu2 S + FeS) = 3Cu + Fe3O4 + S2 (15)

Таким образом, штейн содержит: Cu2S; Ni3S2; CoS; FeS; Fe3O4 и благородные металлы.

Окисленное железо и другие основные оксиды (СаО, MgO), вступая во взаимодействие с SiO2 , образуют силикаты типа mMeO' nSiO2, которые, смешиваясь в расплавленном состоянии, образуют другой продукт электроплавки - шлак. Основные реакции шлакообразования:

10Fe2O3 + FeS = 7Fe3O4 + SO2 (16)

3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5(FeO)2 ` SiO2 + SО2 (17)

2 FeO + SiO2 = 2FeO ` SiO2 (18)

CaO + SiO2 = CaO' SiO2 (19)

MgO + SiO2 = MgO ` SiO2 (20)

В результате протекания указанных реакций образуется взаимный раствор компонентов, называемый шлаком: 2FeO ' SiO2; CaO ' SiO2; MgO ' SiO2 ; Fe3 O4.

Разделение шлака и штейна в печи происходит вследствие разности их плотностей: шлак - 3,4 т/м³, штейн - 5,1 т/м³. Шлак руднотермических печей является отвальным продуктом.

В процессе электроплавки образуются также и газообразные продукты: SO2; H2O; СО2.

Незначительная часть газов растворяется в шлаке, а остальные удаляются из печного пространства через газоходы. За счет подсосов воздуха они разбавляются азотом и кислородом.

Сера при электроплавке удаляется в результате термического разложения сульфидных материалов и взаимодействия высших оксидов металлов с сульфидами железа. Десульфуризация (удаление серы за счет разложения высших сульфидов и взаимодействия сульфидов цветных металлов с высшими оксидами железа) при плавке медно-никелевого продукта (агломерата) составляет 5-10 %.

Интенсивная конвекция шлака в рудно-термических печах создает благоприятные условия для переработки жидкого конвертерного шлака, заливаемого для извлечения из него никеля, меди и кобальта. При этом конвертерный шлак перемешивается с печным шлаком и, благодаря конвекции, энергично контактирует с сульфидами, флюсами и восстановителем твердой шихты. Происходит восстановление магнетита конвертерного шлака и оксидов цветных металлов, их сульфидирование, укрупнение и осаждение сульфидов, насыщение шлака оксидом кремния. В результате конвертерный шлак обедняется цветными металлами до отвального.

При добавке в шихту углеродистого восстановителя (уголь - класса ОМСШ) шлаки обедняются более эффективно, так как активизируется процесс восстановления оксидов металлов.

Восстановлению этих соединений способствует конвекционное движение шлака в ванне электропечи, обеспечивающее непрерывный «скользящий» контакт шлаковых масс с восстановителем.

При взаимодействии восстановителя со шлаком в первую очередь будут восстанавливаться оксиды меди, никеля, кобальта и железа. Но поскольку оксидов железа в шлаке больше, чем оксидов других металлов, то преимущественно будут восстанавливаться оксиды железа.

В результате получается металлический сплав, состоящий в основном из железа и небольшого количества никеля и кобальта. Этот сплав растворяется в штейне, образуя так называемый металлизированный штейн.

Взаимодействие шлака с углеродистым восстановителем может быть представлено следующими взаимосвязанными реакциями

(МеО)шл + СО = [Ме]спл + СО2 (21)

С + CO2 = 2CO (22)

Здесь символом Me обозначен любой из металлов: Ni, Cu, Co, Fe.

Соединения, находящиеся в шлаковой фазе, заключены в круглые скобки, в штейновой и металлической - в квадратные. При прохождении капелек сплава и металлизированного штейна через шлаковый слой происходит восстановление оксидов цветных металлов металлическим железом штейна, согласно реакции

(МеО) шл + [Fе] шт = [Ме]спл + (Fе0)шл (23)

Восстановленные металлы растворяются в штейне и, реагируя с сульфидом железа, переходят в сульфидную форму по уравнению

[Ме]спл + [FeS] = [МеS]шт + [Fе]шт (24)

Таким образом, при введении в шихту электроплавки угля, восстановление цветных металлов из шлака осуществляется как непосредственно углеродистым восстановителем, так и металлическим железом. Причем основная масса оксидов восстанавливается металлическим железом штейна.

2. Характеристика сырья, металлосодержащих продуктов и основных технологических материалов

2.1 Агломерат

Агломерат - продукт агломерирующего обжига шихты, состоящей из смеси отфильтрованного никелевого концентрата аглофабрики, возврата и извести. Отфильтрованный никелевый концентрат получают в цехе фильтрации никелевого концентрата аглофабрики как смесь никелевого концентрата ИФЦ Норильской обогатительной фабрики, пульпы газоочисток никелевого завода, никелевого концентрата отстойника НОФ, пульпы агломерационной фабрики.

Полученный на агломашинах агломерат представляет собой частично оплавленный твердый, пористый, кусковой материал, пригодный для транспортировки, загрузки и плавки в руднотермических печах.

Агломерат, поступающий в плавильный цех, должен удовлетворять требованиям стандарта предприятия - технические условия на продукты агломерационной фабрики.

Регламентируются следующие показатели:

- максимальный размер кусков агломерата не более 150 мм;

- содержание мелочи (фракции минус 7,0 мм) - до 32 % ;

- содержание влаги в агломерате, переданном в плавильный цех за смену, должно быть в пределах от 0,5 до 1,5 % ;

- массовая доля серы в среднесменной пробе агломерата должна находиться в диапазоне между верхним и нижним пределами, равном 4,0%. Необходимые диапазоны и пределы устанавливает главный инженер плавильного цеха никелевого завода по согласованию с главным инженером аглофабрики в зависимости от текущих условий рудно-термической плавки.

Агломерат с аглофабрики передают плавильному цеху никелевого завода по транспортерам .

Учет количества агломерата, переданного в цех, ведут по конвейерным весам, установленным на транспортерах аглофабрики. Контроль количества поданного агломерата осуществляют по конвейерным весам, установленным на транспортерах рудного двора.

Насыпная плотность агломерата составляет 2,2 т/м^З.

Таблица 1. Химический состав агломерата

Массовая доля, %
Ni	Cu	Co	Fe	S	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	Прочее
5,0	3,0	0,18	38,3	9,7	11,8	5,5	3,8	3,9	ост

Никелевый агломерат является продуктом 4 класса опасности в соответствии со стандартами предприятия, гост и правил, пожаро- и взрывобезопасен.

Вдыхание пыли агломерата может вызвать хроническое заболевание дыхательных путей, раздражение желудочно-кишечного тракта.

Предельно-допустимая концентрация аэрозоля агломерата в воздухе рабочей зоны составляет 4 мг/м^З, согласно ГОСТ 12.1.005-88.

2.2 Богатая медно-никелевая руда

В рудно-термических печах перерабатывают богатую руду рудника «Таймырский».

Руда представляет собой сыпучий кусковой материал, состоящий из смеси кусков руды и пустой породы.

Руда, поступающая в плавильный цех, должна соответствовать требованиям стандарта предприятия - технические условия на руду богатую.

Регламентируют следующие показатели:

- массовая доля влаги в руде, отгруженной за сутки не должна превышать 4,5 %;

- максимальный размер кусков руды в двух измерениях не более 300 мм;

Руда не должна содержать посторонних предметов, обломков деталей горного оборудования, труб, грохотных решеток, древесины и взрывчатых веществ.

Среднемесячные массовые доли никеля и меди в поступающей руде должны быть в пределах, установленных месячным плановым балансом.

Руда в плавильный цех поступает железнодорожным транспортом и складируется в отсеки на рудном дворе.

Учет поступившей в цех руды ведут по документам, оформленным БТК КАУ после взвешивания на железнодорожных весах города Талнаха.

Насыпная плотность руды - 2,93 т/м^З.

Таблица 2. Химический состав богатой медно-никелевой руды

Массовая доля, %
Ni	Cu	Co	Fe	S	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	Прочие
2,78	2,9	0,13	32,5-38,4	26,7	12,8	6,67	3,0	4,2	ост

Медно-никелевая руда является продуктом 4 класса опасности в соответствии со стандартами предприятия, гост и правил, пожаро и взрывобезопасна.

Предельно-допустимая концентрация аэрозоля руды в воздухе рабочей зоны составляет 4 мг/м^З, согласно ГОСТ 12.1.005-88.

Вдыхание пыли медно-никелевой руды может вызвать хроническое заболевание дыхательных путей, раздражение желудочно-кишечного тракта.

2.3 Конвертерный шлак

Оборотный конвертерный шлак - продукт конвертирования медно-никелевых штейнов, представляет собой сплав оксидов железа, кремния и цветных металлов.

Часть конвертерного шлака может быть вывезена из цеха в оборотные прудки шлакоотвала и после охлаждения твердый конвертерный шлак поступает на рудный двор для дальнейшей переработки в рудно-термических печах.

В силу производственной необходимости конвертерный шлак перерабатывается как в твердом, так и в жидком виде.

Жидкий конвертерный шлак заливают в обеднительную и рудно-термические печи. Оборотные конвертерные шлаки (в жидком и твердом виде) перерабатывают с целью доизвлечения цветных металлов.

Жидкий конвертерный шлак, поступающий в обеднительную и рудно-термические печи, должен соответствовать требованиям стандарта предприятия. Промежуточные и оборотные продукты никелевого завода.

Регламентируют следующие показатели:

- массовая доля кобальта - не более 0,45 %;

- массовая доля окиси кремния - не менее 18,0 %.

Максимальный размер кусков твердого оборотного конвертерного шлака по условиям транспортировки и ведения процесса не превышает 250 мм.

На шлакоотвале твердый оборотный конвертерный шлак грузят в думпкары и завозят на рудный двор, где складируют в отсеки.

Жидкий конвертерный шлак из плавильного участка в электротермический транспортируют в ковшах мостовыми кранами и специальной передаточной тележкой.

Насыпная плотность твердого оборотного конвертерного шлака с размером кусков до 100 мм составляет 2,5 т/м^З.

Таблица 3. Химический состав конвертерного шлака

Массовая доля, %
Ni	Cu	Co	Fe	S	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	Прочее
1,4	1,4	0,46	54,8	2,9	19,3	0,3	0,6	1,1	ост

Твердый конвертерный шлак является продуктом 4 класса опасности в соответствии со стандартами предприятия, гост и правил, пожаро- и взрывобезопасен.

Предельно допустимая концентрация аэрозоля шлака в воздухе рабочей зоны составляет 4 мг/м^З, согласно ГОСТ 12.1.005-88.

Жидкий конвертерный шлак пожаро- и взрывоопасен. Согласно справочнику «Вредные вещества в промышленности» предельно-допустимая концентрация диоксида серы в воздухе рабочей зоны составляет 10 мг/м^З, что соответствует 3 классу опасности в соответствии со стандартами предприятия, гост и правил.

2.4 Песчаник флюсовый

Песчаник - сыпучий кусковой материал, используется на рудно-термических печах в качестве флюса.

Песчаник, поступающий в плавильный цех, должен удовлетворять требованиям стандарта предприятия - технические условия на песчаник флюсовый. Регламентируют следующие показатели:

- размер куска в период с начала мая по конец сентября - от 25 до 150 мм, в период с начала октября по конец апреля - от 16 до 150 мм;

- содержание фракции минус 25 мм не более 20,0 %;

- массовая доля влаги не более 5,0 %;

- массовая доля диоксида кремния не менее 78,0 %.

Песчаник не должен содержать посторонних материалов (древесины, металла, резины и др.). В случае остановки дробильно-обогатительного комплекса на планово-предупредительный ремонт или неблагоприятных метеоусловий по указанию производственного управления допускается отгрузка песчаника с наличием в отгружаемой партии отдельных кусков крупностью не более 300 мм. Песчаник в плавильный цех завозят в думпкарах железнодорожным транспортом и складируют в отсеках рудного двора. Насыпная плотность песчаника - 1,6 т/м³.

Таблица 4. Химический состав песчаника флюсового

Массовая доля, %
SiO2	СаO	MgO	Fe	Fe2O3	Al2O3	Прочие
80,0	1,0	0,6	1,9	0,8	9,3	ост

Влажность песчаника флюсового составляет 4%.

Песчаник является продуктом 4 класса опасности в соответствии со стандартами предприятия, гост и правил, пожаро и взрывобезопасен. Предельно допустимая концентрация пыли песчаника в воздухе рабочей зоны составляет 4 мг/м^З согласно ГОСТ 12.1.005-88.

2.5 Уголь

Уголь - твердый кусковой материал, подлежит переработке на рудно-термических печах в качестве восстановителя. Уголь класса ОМСШ поступает с Кайерканского угольного разреза в железнодорожных думпкарах и его складируют в отсеки рудного двора. Уголь должен удовлетворять требованиям стандарта предприятия - технические условия на угли каменные Кайерканского угольного разреза. Регламентируют следующие показатели угля:

- размер кусков угля от 0 до 50 мм;

- предельное содержание влаги в отгруженной партии угля не более 10,0 %, в среднем за месяц не более 8,0 %;

- предельное содержание золы на сухую массу угля в партии не более 32,0 %, в среднем за месяц не более 26,0 %.

Наличие древесины, металла, резины, снега и других посторонних включений в угле не допускается.

Таблица 5. Химический состав угля

Массовая доля компонента, %
Углерод	Азот	Кислород	Водород	Прочие
64,5	2,2	5,3	4,0	ост

медный никелевый агломерат руднотермический

Влажность угля составляет 7,5%.

Уголь является малотоксичным веществом 4 класса опасности в соответствии со стандартами предприятия, ГОСТ и правил.

Угольная пыль вызывает различные кожные заболевания, действует на слизистые оболочки глаз и органы дыхания.

Предельно допустимая концентрация угольной пыли в воздухе рабочей зоны в соответствии с ГОСТ составляет 10 мг/м^З.

Уголь склонен к самовозгоранию, температура самовозгорания угля 360-420 ⁰С. Угольная пыль взрывоопасна при содержании ее в воздухе свыше 300 мг/м^З.

3. Материальный и тепловой расчеты руднотермической плавки медно-никелевого агломерата

Химический состав агломерата

Массовая доля, %
Ni	Cu	Co	Fe	S	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	Прочее
5,0	3,0	0,18	38,3	9,7	11,8	5,5	3,8	3,9	ост

3.1 Вещественный состав агломерата

Агломерат представлен следующими соединениями: хизлевудит Ni₃S₂; халькозин Cu₂S; джайпурит CoS; троилит FeS; фаялит (FeО)₂SiO₂; магнетит Fe₃O₄; CaO; MgO; А1₂О₃ и прочими.

В состав прочих входит кислород оксидов железа, благородные и редкие металлы, щелочно-земельные и щелочные металлы.

Весь расчет вещественного состава агломерата ведется путем составления пропорций молекулярной массы всех веществ. Результаты расчета заносятся в таблицу 6.

1.Находим количество серы, связанной в Ni₃S₂:

Ni?	S?	m(S),кг
176,13	64,13	1,82
5,00	х

m(Ni₃S₂) =5,0 + 1,82 = 6,82 (кг)

2.Находим количество серы, связанной в Сu₂S:

Cu?	S	m(S),кг
127,09	32,07	0,76
3,00	х

m(Cu₂S) = 3,0 + 0,76 = 3,76 (кг)

3. Находим количество серы, связанной в CoS:

Co	S	m(S),кг
58,93	32,07	0,10
0,18	х

m(CoS)=0,18+ 0,10 = 0,28 (кг)

4. Находим количество серы, связанной в FeS:

m(S) = 9,7 - 1,82 - 0,76 - 0,10 = 7,02 (кг)

5.Находим количество железа, связанного в FeS:

Fe	S	m(Fe),кг
55,85	32,07	12,23
х	7,02

m(FeS) = 12,23 + 7,02 = 19,26 (кг)

6.Находим количество окисленного железа, связанного в магнетит и фаялит:

m(Fe) = 38,3 - 12,23 = 26,07 (кг)

7. Находим количество железа, связанного в (FeO)₂SiO₂

Fe?	SiO?	m(Fe),кг
111,69	60,08	21,94
х	11,80

8. Находим количество железа, связанного в Fe₃O₄:

m(Fe) = 26,07 - 21,94 = 4,13 (кг)

9. Находим количество кислорода, связанного в Fe₃O₄

Fe?	O?	m(O),кг
167,54	64,00	1,58
4,13	х

10. Находим количество кислорода, связанного в FeO:

Fe	O	m(O),кг
55,85	16,00	6,28
21,94	х

11. Количество FeO:

m(FeO) = 21,94 + 6,28 = 28,22 (кг)

12. Количество фаялита:

m((FeO)₂SiO₂) = 28,22 + 11,80 = 40,02 (кг)

13. Количество прочих:

100 - (5,0 + 3,0 + 0,18 + 38,3 + 9,7 + 11,8 + 7,86 + 5,5 + 3,8 + 3,9) = = 10,96 (кг)

Таблица 6. Вещественный состав медно-никелевого агломерата (база расчета 100 кг агломерата)

Компоненты	Ni	Cu	Co	Fe	S	SiO?	O	CaO	MgO	AL?O?	Прочие	Итого
Ni?S?	5,00				1,82							6,82
Cu?S		3,00			0,76							3,76
CoS			0,18		0,10							0,28
FeS				12,23	7,02							19,26
(FeO)?SiO?				21,94		11,80	6,28					40,02
Fe?O?				4,13			1,58					5,71
CaO								5,50				5,50
MgO									3,80			3,80
AL?O?										3,90		3,90
Прочие											10,96	10,96
Итого	5,00	3,00	0,18	38,30	9,70	11,80	7,86	5,50	3,80	3,90	10,96	100,00

Количество влаги в агломерате:

100,00	0,988	1,21
x	0,012

1,21 кг влаги

Расчет вещественного состава богатой медно-никелевой руды ведется путем составления пропорций по молекулярной массе всех веществ. Результаты расчета заносятся в таблицу 7.

Химический состав богатой медно-никелевой руды

Массовая доля, %
Ni	Cu	Co	Fe	S	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	Прочие
2,78	2,9	0,13	32,5-38,4	26,7	12,8	6,67	3,0	4,2	ост

Богатая медно-никелевая руда представлена следующими соединениями: халькопирит CuFeS₂; кубанит CuFe₂S₃; пентландит (NiFe)₉S₈; сульфид CoS; пирротин Fe₇S₈; пирит FeS₂; SiO₂; CaO; MgO; А1₂О₃ и прочими.

1.Находим количество меди, связанной в CuFeS₂:

m(Cu) = 2,9 * 0,75 = 2,175 (кг)

2.Находим количество железа, связанного в CuFeS₂:

Fe	Cu	m(Fe),кг
55,85	63,55	1,911
х	2,175

3.Находим количество серы, связанной в CuFeS₂:

S?	Cu	m(S),кг
64,13	63,55	2,195
х	2,175

m(CuFeS₂) = 2,175 + 1,911 + 2,195 = 6,282 (кг)

4.Находим количество меди, связанной в CuFe₂S₃:

m(Cu) = 2,9 * 0,25 = 0,725 (кг)

5.Находим количество железа, связанного в CuFe₂S₃:

Fe?	Cu	m(Fe),кг
111,69	63,55	1,274
х	0,73

6.Находим количество серы, связанной в CuFe₂S₃:

S?	Cu	m(S),кг
96,20	63,55	1,098
х	0,73

m(CuFe₂S₃) = 0,725 + 1,274 + 1,098 = 3,097 (кг)

7.Находим количество железа, связанного в (NiFe)₉S₈:

Fe	Ni	m(Fe),кг
55,85	58,71	2,644
х	2,78

8.Находим количество серы, связанной в (NiFe)₉S₈:

(NiFe)?	S?	m(S),кг
1031,01	256,53	1,35
5,42	х

m((NiFe)₉S₈) = 2,78 + 2,644 + 1,35 = 6,774 (кг)

9. Находим количество серы, связанной в CoS:

Co	S	m(S),кг
58,93	32,07	0,07
0,13	х

m(CoS) = 0,13+ 0,07 = 0,20 (кг)

10.Находим количество железа, связанного в Fe₇S₈ и в FeS₂:

m(Fe(Fe₇S₈)) = m(Fe(FeS₂)) = (32,5 - 1,911 - 1,274 - 2,644)/2 = 13,335 (кг)

11.Находим количество серы, связанной в Fe₇S₈:

Fe?	S?	m(S),кг
390,93	256,53	8,75
13,33	х

m(Fe₇S₈) = 13,335 + 8,75 = 22,085 (кг)

11.Находим количество серы, связанной в FeS₂:

Fe	S?	m(S),кг
55,85	64,13	15,313
13,33	х

m(FeS₂) = 13,335 + 15,313 = 28,648 (кг)

12.Количество прочих:

100 - (2,78 + 2,9 + 0,13 + 32,5 + 28,78 + 12,8 + 6,67 + 3,0 + 4,2) =

= 6,24 (кг)

Таблица 7. Вещественный состав богатой медно-никелевой руды (база расчета 100 кг руды)

Компоненты	Ni	Cu	Co	Fe	S	SiO?	CaO	MgO	AL?O?	Прочие	Итого
CuFeS?		2,175		1,911	2,195						6,282
CuFe?S?		0,725		1,274	1,098						3,097
(NiFe)?S?	2,78			2,644	1,350						6,774
CoS			0,13		0,071						0,201
Fe?S?				13,335	8,750						22,085
FeS?				13,335	15,313						28,648
SiO?						12,80					12,80
CaO							6,67				6,67
MgO								3,00			3,00
AL?O?									4,20		4,20
Прочие										6,24	6,24
Итого	2,78	2,90	0,13	32,50	28,78	12,80	6,67	3,00	4,20	6,24	100,00

На плавку направляется 15% руды. Произведем перерасчет:

Таблица 8. Вещественный состав богатой медно-никелевой руды (база расчета 15 кг руды)

Компоненты	Ni	Cu	Co	Fe	S	SiO?	CaO	MgO	AL?O?	Прочие	Итого
CuFeS?		0,326		0,287	0,329						0,942
CuFe?S?		0,109		0,191	0,165						0,465
(NiFe)?S?	0,42			0,397	0,202						1,016
CoS			0,02		0,011						0,030
Fe?S?				2,00	1,313						3,313
FeS?				2,00	2,297						4,297
SiO?						1,92					1,92
CaO							1,00				1,00
MgO								0,45			0,45
AL?O?									0,63		0,63
Прочие										0,94	0,94
Итого	0,42	0,44	0,02	4,88	4,32	1,92	1,00	0,45	0,63	0,94	15,00

Количество влаги в богатой медно-никелевой руде:

15,00	0,970	0,46
x	0,030

0,46 кг влаги

Расчет вещественного состава конвертерного шлака ведется путем составления пропорций по молекулярной массе всех веществ. Результаты расчета заносятся в таблицу 9.

Химический состав конвертерного шлака

Массовая доля, %
Ni	Cu	Co	Fe	S	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	Прочее
1,4	1,4	0,46	54,8	2,9	19,3	0,3	0,6	1,1	ост

Конвертерный шлак представлен следующими соединениями: хизлевудит Ni₃S₂; халькозин Cu₂S; джайпурит CoS; троилит FeS; фаялит (FeО)₂SiO₂; магнетит Fe₃O₄; CaO; MgO; А1₂О₃ и прочими.

1. Находим количество серы, связанной в Ni₃S₂:

Ni?	S?	m(S),кг
176,13	64,13	0,51
1,40	х

m(Ni₃S₂) = 1,4 + 0,51 = 1,91 (кг)

2. Находим количество серы, связанной в Сu₂S

Cu?	S	m(S),кг
127,09	32,07	0,35
1,40	х

m(Cu₂S) = 1,4 + 0,35 = 1,75 (кг)

3.Находим количество серы, связанной в CoS:

Co	S	m(S),кг
58,93	32,07	0,25
0,46	х

m(CoS) = 0,46 + 0,25 = 0,71 (кг)

4. Находим количество серы, связанной в FeS:

m(S) = 2,9 - (0,51+ 0,35 + 0,25) = 1,79 (кг)

5.Находим количество железа, связанного в FeS:

Fe	S	m(Fe),кг
55,85	32,07	3,11
х	1,79

m(FeS) = 3,11 + 1,79 = 4,90 (кг)

6. Находим количество окисленного железа, связанного в магнетит и фаялит:

m(Fe) = 54,8 - 4,9 = 49,9 (кг)

7. Находим количество железа, связанного в (FeO)₂·SiO₂:

Fe?	SiO?	m(Fe),кг
111,69	60,08	35,88
х	19,30

8.Находим количество железа, связанного в Fe₃O₄:

m(Fe) = 49,9 - 35,88 = 14,02 (кг)

9.Находим количество кислорода, связанного в Fe₃O₄:

Fe?	O?	m(O),кг
167,54	64,00	6,04
15,81	х

m(Fe₃O₄) = 15,81 + 6,04 = 21,85 (кг)

10.Находим количество кислорода, связанного с FeO:

Fe?	O?	m(O),кг
55,85	16,00	5,14
17,94	х

11.Находим количество FeO:

m(FeO) = 35,88 + 5,14 = 41,02 (кг)

12.Находим количество фаялита:

m((FeО)₂SiO₂) = 41,02 + 19,3 = 60,32 (кг)

13.Находим количество прочих:

100 - (1,4 + 1,4 + 0,46 + 54,8 + 2,9 + 19,3 + 16,32 + 0,3 + 0,6 + 1,1) = 1,42

Таблица 9. Вещественный состав конвертерного шлака на 100 кг

Компоненты	Ni	Cu	Co	Fe	S	SiO?	O	CaO	MgO	AL?O?	Прочие	Итого
Ni?S?	1,40				0,51							1,91
Cu?S		1,40			0,35							1,75
CoS			0,46		0,25							0,71
FeS				3,11	1,79							4,90
(FeO)?SiO?				35,88		19,30	10,28					65,46
Fe?O?				15,81			6,04					21,85
CaO								0,30				0,30
MgO									0,60			0,60
AL?O?										1,10		1,10
Прочие											1,42	1,42
Итого	1,40	1,40	0,46	54,80	2,90	19,30	16,32	0,30	0,60	1,10	1,42	100,00

На плавку направляется 35% конвертерного шлака. Произведем перерасчет:

Таблица 10. Вещественный состав конвертерного шлака на 35 кг

Компоненты	Ni	Cu	Co	Fe	S	SiO?	O	CaO	MgO	AL?O?	Прочие	Итого
Ni?S?	0,49				0,18							0,67
Cu?S		0,49			0,12							0,61
CoS			0,16		0,09							0,25
FeS				1,09	0,63							1,71
(FeO)?SiO?				12,56		6,76	3,60					22,91
Fe?O?				5,53			2,11					7,65
CaO								0,11				0,11
MgO									0,21			0,21
AL?O?										0,39		0,39
Прочие											0,50	0,50
Итого	0,49	0,49	0,16	19,18

Страница:

•  1 
•  2 

курсовая работа "Технология переработки медно-никелевого агломерата в руднотермической печи" скачать

Подобные документы

• Оценка энергетических показателей электроплавки медно-никелевого сырья при переходе на брикетированную шихту

  Современное состояние переработки медно-никелевых руд и концентратов. Оценка энергетических показателей электроплавки медно-никелевого сырья при переходе на новый вид исходных материалов. Определение корреляционных взаимосвязей и теплоты реакций.
  
  дипломная работа [1,1 M], добавлен 01.03.2012
  

• Расчет плавки цветных металлов

  Расчет шихты для получения медного штейна методом автогенной плавки "оутокумпу". Проведение расчета шихты для плавки окисленных никелевых руд в шахтной печи. Материальный баланс плавки агломерата на воздухе, обогащенном кислородом, без учета пыли.
  
  контрольная работа [36,4 K], добавлен 15.10.2013
  

• Проектирование систем АСУТП автогенной плавки в жидкой ванне

  Автоматизированная система управления технологическим процессом плавления медно-никелевого концентрата в печи Ванюкова. Разработка трехуровневой супервизорной системы на базе персонального компьютера, микроконтроллера и средств локальной автоматики.
  
  курсовая работа [225,2 K], добавлен 06.03.2012
  

• Теплотехническая эффективность подачи 15% известняка с горячего конца печи

  Объем воздуха, необходимый для горения топлива. Выход газообразных продуктов горения. Материальный баланс печи. Выход углекислого газа из сырья. Тепловой эффект клинкерообразования. Тепловой баланс теплового агрегата. Аэродинамический расчет печи.
  
  курсовая работа [114,1 K], добавлен 08.02.2013
  

• Разработка проекта вращающейся печи для обжига глины на шамот

  Рассмотрение применения вращающейся печи в огнеупорной промышленности для обжига глины на шамот. Характеристика физико-химических процессов, происходящих в печи. Подбор сырья и технологических параметров. Расчет процесса горения газа и тепловой расчёт.
  
  курсовая работа [939,1 K], добавлен 25.06.2014
  

• Расчет шахтной печи

  Краткое описание шахтной печи. Расчет температуры и продуктов горения топлива. Тепловой баланс и КПД печи. Расчет температур на границах технологических зон и построение кривой обжига. Аэродинамический расчет печи, подбор вспомогательных устройств.
  
  курсовая работа [188,0 K], добавлен 12.03.2014
  

• Тепловые расчеты кольцевой нагревательной печи

  Основные технические параметры карусельной печи. Характеристика горелок и распределение тепловой мощности по зонам печи. Техническая характеристика рекуператора. Расчет теплообмена в рабочем пространстве печи. Составление теплового баланса печи.
  
  курсовая работа [266,2 K], добавлен 28.09.2015
  

• Обогатительная фабрика производительностью 1,5 млн. т/год для переработки медно-цинковой руды Гайского месторождения

  Проект фабрики по переработке сульфидных медно-цинковых вкрапленных руд Гайского месторождения производительностью 1,5 млн. тонн в год флотационным методом. Технология переработки вкрапленной медно-цинковой руды. Схема обезвоживания пиритного концентрата.
  
  дипломная работа [462,3 K], добавлен 29.06.2012
  

• Технология производства агломерата

  Определение химического состава компонентов шихты. Решение уравнений материального баланса и основности. Выбор технологического оборудования и представление схемы производства агломерата. Установка грохота ГСТ-81 для горячего и холодного агломерата.
  
  курсовая работа [190,1 K], добавлен 22.11.2010
  

• Взвешенная плавка рудных медных концентратов на штейн

  Физико-химическое содержание процессов, протекающих в шахте печи. Оптимизация процессов ПВП в отстойной зоне. Методы первичной обработки технологических газов в аптейке. Устройство печи для плавки во взвешенном состоянии на подогретом воздушном дутье.
  
  курсовая работа [341,7 K], добавлен 12.07.2012
  

Другие документы, подобные "Технология переработки медно-никелевого агломерата в руднотермической печи"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам