Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Отделение плавки медных концентратов с возвратом тонких пылей в производство

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ. 7

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ. 10

1.1 Основные технологические особенности производства медного
концентрата  10

1.2 Ключевые особенности процесса плавки в жидкой ванне. 19

1.3 Теоретические основы процесса плавки в печи Ванюкова. 20

1.4 Особенности работы и устройства печей Ванюкова в условиях
ПАО «Среднеуральский медеплавильный завод». 24

1.5 Особенности процесса производства меди в условиях ПАО
"Среднеуральский медеплавильный завод" 7

1.6 Состав и свойство пыли пирометаллургического
медеплавильного производства  16

1.7 Сравнительная характеристика технологического
использования пыли в различных отраслях производства. 21

2 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ.. 29

2.1 Краткое описание технологической схемы.. 29

2.2 Экономическая оценка оптимизированной схемы возврата
тонкой пыли в производство. 30

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ.. 34

3.1 Материальный баланс печи Ванюкова. 34

3.1.1 Исходные данные. 34

3.1.1.1 Средневзвешенный состав концентрата. 34

3.1.2 Рациональный состав концентрата. 35

3.1.3 Состав и количество штейна и шлака без
возврата пыли. 35

3.1.3.1 Рациональный состав штейна. 36

3.1.3.2 Состав и количество шлака без
возврата пыли. 36

3.1.4 Расчёт пыли и газов при плавке
Ванюкова. 37

3.1.4.1 Расчёт пыли. 37

3.1.4.2 Расчёт газов при плавке Ванюкова. 38

3.1.6 Состав и количество штейна и шлака с
возвратом пыли. 43

3.1.6.1 Рациональный состав штейна с
возвратом пыли. 43

3.1.6.2 Состав и количество шлака с
возвратом пыли. 44

3.2 Тепловой баланс
печи Ванюкова. 46

3.2.1 Приходные
статьи теплового баланса. 46

3.2.1.1 Физическое тепло шихты.. 46

3.2.1.2 
Физическое тепло технологического кислорода  и воздуха. 46

3.2.1.3 Теплота экзотермических реакций. 46

3.2.2 Расходные
статьи теплового баланса. 47

3.2.2.1 Теплота, уносимая нагретыми и
расплавленными материалами. 47

3.2.2.2 Теплота, затраченная на эндотермические реакции. 48

3.2.2.3 Потери теплоты во внешнюю среду. 49

3.2.2.4 Потери теплоты с водяным охлаждением. 52

3.2.2.5 Потери тепла на испарение влаги шихты.. 52

3.2.2.6 Неучтённые потери тепла. 52

3.2.2.7 Тепло от сжигания природного газа. 53

3.3 Преимущества технологии возврата пыли в печь Ванюкова. 54

4 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ.. 60

5 ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ. 66

5.1 Характеристика
выбросов в атмосферу, сточных вод и отходов производства  66

5.2 Очистка от пыли газов печи Ванюкова. 74

5.2.1
Характеристика газов. 74

5.2.2 Обоснование
выбора схемы пылегазоочистки. 74

5.2.3 Описание
выбранной схемы очистки газов. 75

5.2.3.1 
Котел–утилизатор. 75

5.2.3.2 Электрофильтр. 80

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 83

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК. 84

Введение:

На сегодняшнем этапе развития цветной
металлургии меди особую важность представляет максимальное использования
комплексности сырья в связи с
исчерпанием запасов руд медных месторождений. Металлурги
сталкиваются с проблей с вовлечением в производство все более сложного по
минералогическому составу сырья и способам его переработки в условиях нынешних
требований к экологии.

Медные
концентраты полученные при обогащении руды перерабатывают известными способами
пиро- или гидрометаллургии. При любом способе переработки концентратов всегда
имеют место быть побочные продукты в виде отходов металлургических производств.
За складирование техногенных отходов предприятие несет убытки в виде штрафов.

Процесс
плавки медных концентратов является одним из ключевых процессов в переработке
меди из первичного сырья. Под первичным сырьем подразумевается медная руда.

В
настоящее время основным сырьем для пирометаллургического процесса получения
первичной меди являются медные и коллективные сульфидные концентраты
(содержание Cu – от 10 % до 30 %). Пирометаллургическая схема предусматривает
применение следующих металлургических процессов: плавка концентратов на штейн,
конвертирование медного штейна и огневое рафинирование. Затем следует
электролитическое рафинирование, которое относится к гидрометаллургическим
процессам.

Металлургические
заводы по производству черновой меди задействуют технологию, которая включает в
себя только 2 пирометаллургических процесса: плавка медных концентратов с
получением медного штейна и конвертирование медного штейна с получением
черновой меди. В настоящее время в мире широко известно несколько различных
способов плавки медных концентратов, например плавка в шахтной печи,
отражательная плавка, плавка методом кипящего слоя и плавка в печи Ванюкова.

И
все эти способы, в той или иной степени, применяются на практике в мировом
производстве меди. В мире каждый способ плавки медных концентратов имеет свою
историю развития, и применение их в металлургии меди обусловлено не только их
эффективностью, но и качеством и особенностями исходного сырья (медной руды), а
также доступностью вспомогательных материалов и прочих необходимых ресурсов.

Кроме
того, новые достижения в науке и практике комплексной переработки медных руд
предвещают большое будущее гидрометаллургическим способам производства конечной
продукции горно-обогатительных производств, альтернативных традиционной плавке
рафинирования флотационных медных концентратов. Наряду с
пирометаллургическим способом разработано большое количество
гидрометаллургических методов, отличающихся используемыми реагентами для
перевода меди в раствор. Эти методы предлагают использовать растворы серной кислоты
или карбоната аммония для окисленных медных руд; растворы трехвалентного железа
(особенно сульфат) в качестве окислителя сульфидов меди в сернокислой среде;
минеральные кислоты – соляную, азотную и концентрированную серную; хлоридные
растворы ионов железа (III) и ионов меди (II); кислород в качестве окислителя
сульфидов в автоклавах; для низкосортных руд используют бактериальное
выщелачивание. В ходе гидрометаллургического производства получается различные
отходы в виде шлаков, хвостов и других субстанций.

В
таком случае, учитывая стремление к повышению эффективности производства,
сокращению затрат и увеличению прибыли, возникает вопрос: какой способ плавки
является наиболее эффективным? Ответ на данный вопрос получить непросто,
поскольку учесть все особенности каждого способа плавки представляется весьма
затруднительным.

Заключение:

Из проведенных в работе анализов и исследований
следует вывод, что возврат тонких пылей в производство печей Ванюкова приносит
значительный положительных экономический эффект и увеличивает операционную
эффективность предприятия. Высвобожденные средства предприятие может направить
на модернизацию и совершенствование основных технологических процессов, а также
на освоение уже предпринятых инвестиционных проектов и инноваций.

В работе рассмотрена экономическая
составляющая использования пыли, так зная годовой возврат пылиможно рассчитать,
сколько концентрата в год, сможет заменить возврат пыли:

6325 тонн / 2,38 тонн = 2657,5 тонн концентрата в год

В таком случае экономия средств
составит:

2657,5 тонн ∙ 42807,01 руб. = 113 759 629,075
руб. Таким образом, при
производстве 164160 тонн штейна экономия составит 113 759 629,075 руб.

В работе
выполнены выбор технологической схемы работы медеплавильного комплекса и
соответствующие расчёты плавки Ванюкова на штейн. Подробно рассмотрены
технологические схемы возврата тонких пылей в ПВ-1.

Рассмотрены
как положительные, так и отрицательные стороны данной технологии и установлена
ее согласование со стратегической программой технологического развития ПАО
«СУМЗ».

Рассмотрены
вопросы организации охраны труда на производстве. В разделе «Охрана окружающей
среды и природопользование» определены загрязняющие вещества и их источники. Предложена схема очистки газов.

Фрагмент текста работы:

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 1.1 Основные
технологические особенности производства медного концентрата Для того чтобы можно было
сравнить между собой несколько способов плавки, необходимо провести ряд
расчетов, по результатам которых, можно будет определить показатели
технологической и экономической эффективности. Наиболее удобным вариантом будет
являться расчет материального баланса, поскольку он показывает количество
ценных компонентов (меди), которое переходит из сырья в образующиеся продукты
плавки.

Поскольку процессы плавки
медных концентратов и конвертирования медных штейнов тесно взаимосвязаны, медеплавильные
предприятия должны учитывать особенности физико-химических процессов каждого
этапа производства. Несмотря на то, что способы плавки медных концентратов
различаются между собой, процессы конвертирования в основном имеют общую
технологическую и химическую основу для каждого из видов выплавки штейна. К
различиям отдельных методов можно отнести состав медного штейна, полученного в
результате плавки медных концентратов. [3]

Основываясь на том, какие
способы плавки медных концентратов имеют место и значение в производстве
черновой меди в России, технологами были выбраны 4 способа плавки:
отражательная плавка, шахтная плавка, плавка в печи Ванюкова, плавка в печи
«Ausmelt».

Данные способы имеют
практическое применение на заводах цветной металлургии в России:

– на ПАО «Святогор» (г.
Красноуральск, Свердловская обл.) применяется отражательная плавка;

– на ООО «Медногорский
медно-серный комбинат» (г. Медногорск, Оренбургская обл.) применяется шахтная
плавка;

– на ПАО «Среднеуральский
медеплавильный завод» (г. Ревда, Свердловская обл.) применяется плавка в печи
Ванюкова;

– на ЗАО «Карабашмедь»
(г. Карабаш, Челябинская обл.) применяется плавка в печи «Ausmelt».

Обогатительная фабрика,
являющаяся одним из основных цехов публичного акционерного общества
«Среднеуральский медеплавильный завод», расположена на западном склоне Среднего
Урала в шести километрах севернее города Ревды и в сорока пяти километрах
западнее города Екатеринбурга.

Шлаковый отвал находится
на территории предприятия в непосредственной близости от медеплавильного цеха.
Основанием шлакоотвала является долина лога северо-восточного направления.
Складирование шлака в отвал начато в начале 40-х годов.

Формирование шлакоотвала
происходило в направлении с юга на север путем передвижения шлаковозных
железнодорожных путей веерообразным способом. В настоящее время шлакоотвал
является действующим, слив шлака производится согласно «Плана развития горных
работ».

По
инженерно-геологическим условиям шлаковый отвал, как техногенное месторождение,
относится к простому типу. Высота шлакоотвала от 5 до 30 м. Общая площадь около
40 га. [4]

Шлак и полупродукты
медеплавильного производства представлены кусковым материалом застывшего
расплава крупностью +10-300
мм.

Способ отработки
шлакового отвала — открытый с экскаваторной погрузкой ЭКГ-5, автомобильной
транспортировкой БелАЗами до старорудной эстакады на пути №1 и №5, с
последующей погрузкой в железнодорожные думпкары и транспортировкой на приемные
бункера дробильного участка отделения флотации (далее ОФ).

Разработка шлакового
отвала исключает вскрышные работы, нарушение почвенно-плодородного слоя. Горные
работы производятся без применения буровзрывных работ.