Курсовая работа: Технология производства черной меди на ОАО "Среднеуральский медеплавильный завод"
Шлакообразование
начинается позднее и происходит медленнее потому, что для большинства оксидов
шихты температура плавления выше, чем температура в печи. При ограниченных
температурах в плавильных агрегатах особо важное значение приобретают процессы
растворения тугоплавких оксидов в первичных шлаковых расплавах.
Процессы
растворения являются диффузионными и поэтому протекают значительно медленнее
процессов расплавления легкоплавких компонентов.
Образование
шлаков в металлургических печах начинается, как правило, с получения
оксидно-сульфидных эвтектик или более сложных многокомпонентных легкоплавких
композиций.
В дальнейшем
в них растворяются более тугоплавкие оксиды и, в первую очередь, кремнезем,
вводимый обычно в шихту в виде кварцевого флюса.
На скорость
растворения кремнезема в фаялитовом расплаве наибольшее влияние оказывает
интенсивность движения шлака, крупность частиц флюса и его реакционная
способность. В условиях отражательной плавки (при которой наблюдается наименее
интенсивное перемешивание по сравнению с другими известными
пирометаллургическими процессами) около 50—60 % кварцевого флюса, несмотря на
длительное пребывание в расплаве (10—15 ч), не успевает полностью раствориться
в шлаке. Мелкие частицы кварца образуют тонкую взвесь, а более крупные плавают
на поверхности шлаковой ванны в виде "кварцевой шубы". Эксперименты
показывают, что принудительное перемешивание расплава вызывает резкое ускорение
процесса растворения тугоплавких составляющих шихты.
Наиболее
медленным этапом плавки, даже для современных процессов, у которых время
завершения других стадий мало, является коалесценция сульфидных капель и
разделение штейна и шлака.
Значительная
часть меди находится в шлаках в виде эмульсии — мелких капель штейна. Кроме
того, при восстановлении или сульфидировании металлов в шлаковом расплаве
обычно образуется дополнительное количество капель металлсодержащей фазы,
отстаивание которых происходит крайне медленно и не успевает завершиться за
приемлемое с практической точки зрения время. Поэтому необходимо обеспечить
принудительное укрупнение штейновых или металлических частиц.
Можно
однозначно утверждать, что именно медленное укрупнение мелкой штейновой
(металлической) взвеси и ее отделение от шлака являются одним из самых
медленных этапов плавки в целом
Наиболее
эффективным приемом ускорения коалесценции штейно-вой взвеси является
перемешивание шлака с получающимся при плавлении штейном. Известно, что даже
загрузка сульфидов на поверхность шлаковой ванны и однократная промывка шпака
каплями штейна заметно обедняют шлак.
Сочетание
процессов восстановления и перемешивания шлака со штейном позволяет резко
интенсифицировать укрупнение штейновых частиц и разделение фаз. Доказано, что
крупность частиц при этом возрастает настолько, что для разделения штейна и
шлака требуется менее 1 ч вместо 8—12 ч.
Правильная
организация процесса разделения фаз создает предпосылки для резкой
интенсификации работы плавильных агрегатов и повышения их удельной
производительности.
Анализ
переработки сульфидного сырья на штейн позволил выявить роль и взаимосвязь
последовательных элементарных стадий физико-химических превращений и
установить, что оптимизация технологии плавки требует определенного сочетания
следующих условий:
1)
создание
условий для высокой степени использования кислоро
2)
да газовой
фазы в локальной зоне металлургического реактора, от
3)
деленной
от конечных продуктов плавления;
4)
обеспечение
высокой скорости массообменных процессов в сис
5)
теме
исходные твердые компоненты — конечные расплавы;
3) создание условий для
достижения заданного приближения к
равновесию между
конечными продуктами плавки;
4} ускорение
укрупнения диспергированного штейна или металла и обеспечение полноты
разделения продуктов плавки.
Результаты
научных разработок позволили сформулировать основной принцип новой технологии:
плавление сырья и массообмен осуществляются в турбулентно перемешиваемой ванне
эмульсии штейна (металла) в шлаке.
Перемешивание
расплава при барботаже его технологическими газами, образующимися при, подаче
дутья в расплав через боковые фурмы, обеспечивает требуемую степень
турбулизации для ускорения металлургических превращений в зоне расплава выше
уровня фурм.
При этом
обеспечивается коалесценция мелких штейновых капель и формирование составов
фаз, близких к конечным. Расслаивание штейна и шлака организовано в прямоточном
потоке вертикально движущихся расплавов. Это обеспечило совмещение в одном
агрегате для непрерывного процесса реакционной зоны с высокой степенью
турбулентности движения барботируемого расплава и зоны с ламинарным движением
расплава, необходимой для организации разделения и отдельного выпуска шлака и
штейна (металла).
Научно
обоснованная оптимизация организации физико-химических процессов и движения
расплава позволила создать новую технологию — плавку в жидкой ванне
Сравнительные
технико-экономические показатели
Показатель
|
ПЖВ
|
Отражательная плавка
|
Удельный проплав, т/(м2
• сут) |
60—80 |
4—5 |
Содержание меди, %: в
штейне |
45—55 |
20—30 |
в шлаке (без обеднения) |
0,5—0,6 |
0,4—0,5 |
Содержание Si02 в
шлаке, % |
30—32 |
34—42 |
Влажность шихты, % |
6—8 |
6—8 |
Максимальная круп ность
шихты, мм |
До 50 |
5 |
Пылевынос, % |
1 |
1—2 |
Содержание О2в дутье, % |
60—65 |
До 25 |
Содержание SO2 газах, % |
20—40 |
1—2 |
Расход условного топ
лива, % |
До 2 |
18—22 |
10
Сущность процесса плавки в жидкой ванне
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5 |