Курсовая с практикой на тему «Расчет рационального состава минерального сырья для металлургических предприятий»

Содержание:

Введение 4

1. Теоретическая часть 8

2. Расчетная часть. 23

Заключение 36

Список использованных источников: 37

Введение:

Современное существование человека немыслимо без использования металлов. В чистом виде металлы и сплавы используют во всех областях промышленности и народного хозяйства: в строительстве, при создании машин, механизмов, приборов и множества других изделий. Химические соединения металлов применяют в медицине, сельском хозяйстве, при изготовлении лакокрасочной и др. продукции. С развитием науки и техники потребность в металлах будет только возрастать. Учитывая большие запасы природного сырья в нашей стране, это создает благоприятные предпосылки для успешного и быстрого развития металлургической промышленности и востребованности молодых специалистов в данной отрасли.

Кроме этого, правительством России обозначен вектор развития страны на производство инновационной и высокотехнологичной продукции, выпуск которой зачастую требует применения металлов (соединений металлов) особой чистоты. Жесткие требования, предъявляемые потребителями к чистоте металлов, их соединений и сплавов, приводят к необходимости отслеживания фазового и химического состава продуктов на каждой стадии производства металлургической продукции.

С другой стороны, происходит постепенное истощение запасов богатого легкообогатимого природного сырья и возникает необходимость ввода в эксплуатацию руд более упорных к металлургической переработке. В данных условиях, руды, поступающие в переработку, будут характеризоваться все более сложным химическим и минеральным составом, наличием большого количества металлов спутников основному ценному компоненту и вредных примесей. Указанная тенденция со временем будет только усиливаться.

Ухудшение качества сырья приводит к усложнению технологических схем получения металлов. Технологии производства металлов становятся многоступенчатыми, включающими большое количество операций и циркуляций промежуточных продуктов внутри технологической схемы. Стабильность работы такого производства во многом зависит от постоянства вещественного состава исходного металлургического сырья. Изменение вещественного состава сырья даже в относительно небольшом диапазоне может полностью расстроить технологический процесс производства металла или привести к получению продукции не соответствующей предъявляемым к ней требованиям качества.

Технолог на предприятии должен оперативно отслеживать вещественный состав сырья, поступающего на переработку, и принимать решения о корректировки технологического цикла производства металла в случае отклонения минерального или химического состава сырья от допустимых пределов. Успешность работы предприятия при этом будет во многом зависеть от точности и скорости интерпретации специалистом данных, получаемых от аналитической лаборатории.

Автоклавное выщелачивание завоевывает все более широкие позиции в мировой практике цветной металлургии. На коммерческом уровне процессы высокотемпературного автоклавного окислительного выщелачивания упорных золотосодержащих руд и концентратов используются с середины 60-х годов прошлого столетия.

В 2003 г. построен и введен в эксплуатацию первый на территории СНГ завод АО «Казахмыс» по переработке низкокачественных цинковых концентратов и полупродуктов проектной производительностью более 100 тыс.т в год.

НПО «РИВС» и Учалинский ГОК разработали технологию гидрометаллургического обезмеживания флотационного медного концентрата, выполнено технико-экономическое обоснование промышленной установки. Известна аналогичная работа, выполненная институтом «Гипроникель» для Уральской горно-металлургической компании.

В последние 30 лет революционизирующее воздействие в горнометаллургической промышленности произвела L-SX/EW технология, обеспечивающая производство высокочистых медных концентратов, минуя традиционный процесс плавки – рафинирования медных концентратов, а также высокие экологические условия. Уровень технологичности, налаженное производство высоконадежного оборудования, экстрагентов, доступность продуктов химического производства, низкие капитальные и эксплуатационные затраты позволяют выпускать этим способом более 20 % мирового производства меди.

Одной из наиболее значительных проблем, сдерживающих прорывной характер этой стратегии, является низкая кинетика разложения халькопирита при автоклавном выщелачивании сульфидных медных концентратов. Ряд ведущих инжиниринговых компаний западных стран последовательно занимаются халькопиритовыми рудами. Аналогичные испытания выполнены монгольской компанией МТ в институте «Гипроникель» [1].

Опубликованы данные о пилотных испытаниях, проекте и первом годе эксплуатации автоклавного завода в Моренси (USA) производительностью 66 тыс.тонн катодной меди в год, перерабатывающего флотационный концентрат обогатительных фабрик Моренси. Содержание халькопирита в подвергнутых пилотным испытаниям концентратах составляло в среднем 36 %, пирита 21 %. решений в области переработки руды и создания новых эффективных продуктов конечной продукции.

Основные ее положения заключаются в следующем:

• Расширение рудно-сырьевой базы за счет вовлечения в переработку некондиционных (в условиях существующей схемы) руд в комбинации с автоклавным выщелачиванием части флотационных концентратов с получением катодной меди.

• Переработки части флотационного медного концентрата по технологии «Hydrocopper ТМ» финской фирмы «Outokumpu Tech» (выщелачивание меди хлорной медью в рассоле хлористого натрия, осаждения оксидной меди и восстановление ее до порошковой меди с производством катанки).

• Переработка молибденового концентрата с производством трехокиси молибдена, перрената аммония и молибденовых специальных изделий.

Расчетная эффективность мероприятий показывает, что даже при сохранении достигнутого уровня переработки руды на обогатительной фабрике при снижении содержания в ней меди с 0,58 до 0,54 % чистая прибыль комбината возрастает на 10 %, интегральный срок окупаемости инвестиционных затрат составит 4,2 года, внутренная норма доходности 42 %. Эти примеры свидетельствуют об очередном витке спирального развития инноваций в цветной металлургии. Новые достижения в науке и практике комплексной переработки медных руд предвещают большое будущее гидрометаллургическим способам производства конечной продукции горно-обогатительных производств, альтернативных традиционной плавкерафинирования флотационных медных концентратов.

Изучение рационального состава минерального сырья и его правильная интерпретация – немаловажный фактор успешной работы предприятия и получения качественной металлургической продукции.

Выполнение настоящей курсовой работы преследует цель формирования навыков расчета рационального состава металлургического сырья по его химическому и качественному минеральному составу. Кроме этого, в процессе выполнения курсовой работы студенты должны научиться оценивать влияние вещественного состава сырья и отдельных его компонентов на технологические параметры и показатели работы металлургического оборудования и предприятия в целом.

Полученные при выполнении курсовой работы знания и навыки будут полезны при дальнейшем обучении, а также в последующей профессиональной деятельности.

Заключение:

Вещественный состав минерального сырья имеет большое значение и при разработке технологий производства цветных металлов на новых предприятиях. Правильная оценка количества и форм ценного компонента в руде позволяет прогнозировать поведение сырья, как в отдельных металлургических процессах, так и по всей технологической цепи производства металла. Наличие вредных и полезных примесей в минеральном сырье, а также их количество, позволяют прогнозировать качество получаемого металла и заранее, на стадии разработки технологии, устранить возможные риски выпуска некондиционной металлургической продукции. Таким образом, знание вещественного состава руд и концентратов позволяет выбрать принципиальную технологию получения металла и значительно сузить объем дальнейших исследований, направленных на поиск оптимальных технологических режимов металлургических процессов. Помимо технологического значения, знание вещественного состава может дать предварительную экономическую оценку рентабельности разработки месторождения и производства металла, что делает его незаменимым при разработке стратегических планов развития металлургической промышленности страны.

По работе, которую провел, я сделал вывод о том что, что для металлических полезных ископаемых кондиции учитывают содержание основного компонента, полезных и вредных примесей.

Фрагмент текста работы:

1. Теоретическая часть

Медные руды делятся на сульфидные (содержание оксидов меди до 15%), смешанные (содержание оксидов меди до 50 – 75%) и окисленные (содержание оксидов меди более 50 – 75%). По текстурным особенностям руды, содержащие медь, подразделяются на массивные или сплошные и вкрапленные. В первичных рудах большинства промышленных месторождений медь присутствует в сульфидной форме. К промышленным относятся руды, содержащие более 0,3% меди, которая на 85-90% представлена сульфидными минералами. В зонах окисления медь представлена карбонатами, силикатами, сульфатами, окислами и другими соединениями. Неизменным спутником сульфидов меди являются сульфиды железа. Характеристика наиболее распространенных минералов меди и железа, содержащихся в медесодержащих рудах, приведена в табл. Как самостоятельный минерал в месторождениях встречается самородная медь (содержание меди 97 – 99%).

Наиболее распространенным сульфидным минералом в сульфидных рудах является пирит. Кроме пирита в медно-колчеданных рудах встречаются марказит (полиморфная форма пирита), пиротин и арсенопирит FeAsS.

Породные минералы в зависимости от генезиса месторождения могут быть представлены разными соотношениями кварца, полевых шпатов, серицитовых и хлоритовых сланцев, охристо-глинистого материала, кальцита и некоторых других минералов.

В зависимости от минерального состава, крупности минералов, характера вкрапления ценных минералов и минералов пустой породы, формы рудного тела и его генезиса промышленные месторождения меди делятся на 6 генетических групп: магматические, карбонатитовые, скарновые, гидротермальные, колчеданные и стратиформные.

Магматические месторождения представлены медно-никелевыми и медно-ванадиевыми комплексными рудами, кроме меди (содержание 1 — 2%) содержат никель, железо, ванадий, титан, фосфор, кобальт, золото, платину, рассеянные элементы. Нерудные минералы представлены главным образом плагиоклазом и пироксеном.

Карбонатитовые медные руды очень редки, в них кроме меди содержится магнетит, а породы представлены карбонатами, оливином, апатитом.[2]

Скарновые медные руды – комплексные, в них присутствуют молибден, кобальт, бисмут, селен, теллур, железо, свинец, стибий, арсен, никель, олово, вольфрам. Сульфидные минералы в этих рудах обладают неравномерным вкраплением и ассоциированы с эпидотом, кварцем, кальцитом.

К гидротермальным относят месторождения медно-порфировые, кварц-сульфидные и самородные меди.

Медно-порфировые руды занимают первое место по запасам и добыче меди (около 40% мировой добычи меди). Высокая промышленная ценность этих руд определяется большими размерами рудных тел, неглубоким их залеганием, равномерным распределением металла. Содержание меди в медно-порфировых рудах колеблется в пределах 0,4 — 1,2%. Рудные минералы – малахит, азурит, куприт, брошантит, хризокола, халькозин, пирит. Иногда в рудах присутствуют магнетит, , борнит, галенит, гематит.

В кварц-сульфидных или жильных рудах рудные минералы представлены магнетитом, халькопиритом и иногда молибденитом, а нерудные – кальцитом, кварцем, серицитом и хлоритом, а также иногда баритом и флюоритом. Для этих руд характерна жильная, прожилковая и вкрапленная текстура. Залегают они на глубины 30-40 м, содержание окисленных руд не превышает 5% всех кварц-сульфидных руд. Кварц-сульфидные руды имеют второстепенное значение.[3]

В зависимости от содержания меди руды подразделяются на богатые (содержание меди более 2%), средние (содержание меди 0,8 – 2%), бедные (содержание меди 0,3 – 0,8%) и забалансовые (содержание меди менее 0,3 %). Медь в таких рудах представлена главным образом халькопиритом. В зонах вторичного обогащения месторождений этих руд значительная часть меди может быть представлена вторичными сульфидами – ковелином, халькозином, борнитом и сульфосолями – энаргитом, тетраэдритом и тенантитом. Часто руды содержат в промышленных количествах благородные металлы, которые связаны в основном с пиритом и халькопиритом, значительно реже — с пиротином.

Вторичные сульфиды – образующиеся суперген вторичное обогащение – стойкие ( тугоплавкие ) к серному вымыванию. Эти руды представляют собой смесь меди, сульфата, фосфата и оксидов карбоната и вторичных сульфидных минералов, предпочтительно халкоцит но другие минералы, такие как дигенит может иметь важное значение в некоторых месторождениях.

Супергенные руды, богатые сульфидами, могут концентрироваться с помощью пенной флотации. Типичный концентрат халькоцита может содержать от 37 до 40% меди в сульфиде, что делает их сравнительно дешевыми для выплавки по сравнению с халькопиритовыми концентратами.

Некоторые отложения сульфидов супергена можно вымывать с помощью бактериального окисления процесс вымывания кучи для окисления сульфидов до серной кислоты, что также позволяет одновременно выщелачивать серную кислоту для получения медного купороса решения. Как и оксидные руды, экстракция растворителя и электрообразования используются технологии извлечения меди из раствора для выщелачивания беременных.

Сульфидные руды супергена, богатые природными минералами меди, огнеупорны к обработке выщелачивания серной кислоты на всех возможных временных шкалах, а плотные металлические частицы не реагируют на пенистые флотационные среды. Как правило, если самородная медь является второстепенной частью профиля супергена, она не будет восстановлена и будет уведомлена об этом хвостохранилище. Когда они достаточно богаты, родные медные рудные тела могут быть обработаны для восстановления помещенной меди через гравитационное разделение схема, где плотность металла используется для освобождения его от более легких силикатных минералов. Часто характер банды имеет важное значение, поскольку богатые глиной родные медные руды оказываются трудно освобожденными.

Ко второй половине 20 века выплавка сульфидных руд была практически единственным методом получения сплава меди из добываемых руд ( первичное создание меди). Девенпорт и др. Отмечают в 2002 г., что даже тогда 80% мирового производства первичной меди осуществлялось из медно-железо-серных минералов, и подавляющее большинство из них обрабатывалось плавкой.

Медь сначала получали из сульфидных руд путем непосредственной выплавки руды в печи. Сначала плавильные располагались вблизи шахт, чтобы минимизировать затраты на транспорт. Это позволило избежать непомерных затрат на транспортировку отходов минеральных веществ и серы и железа, содержащихся в медсодержащих минералах. Однако с уменьшением концентрации меди в рудных телах энергетические затраты на выплавку целой руды также стали чрезмерными и стало необходимо сначала сконцентрировать руды.

Первоначальные методы концентрации включали сортировку вручную и концентрацию силы тяжести. Они привели к большим потерям меди. Следовательно, развитие процесса пенной флотации было важным шагом вперед в переработке полезных ископаемых. Это сделало возможным развитие великана Шахта Бингемского каньона в штате Юта.

В ХХ веке большинство руд концентрировались перед выплавкой. Выплавка первоначально производилась с использованием агломерации и доменных печей, или с жаровнями и реверберационных печей. Выплавка и реверберационная выплавка печей доминировали в первичном производстве меди вплоть до 1960-х годов.

Жарение

Смотреть также: Жаркое (металлургия)

Процесс обжаривания, как правило, проводят в сочетании с реверберационной печью. В жаровне медный концентрат частично окисляется, получая » кальцин » и диоксид серы газ. стехиометрия реакции, которая происходит: