Металлургия цветных металлов - реферат

Курсовая работа на тему:

Металлургия цветных металлов

Содержание

1. Введение

2. Описание технологии получения катодной меди

3. Выбор технологии плавки на штейне

4. Теоретические базы процесса Ванюкова

5. Расчет вещественного и термического баланса

6. Заключение

Введение

Металлургия меди, также других томных цветных ме­таллов является ведущим звеном российскей цветной металлур­гии. На долю томных цветных металлов в РФ прихо­дится значимая часть Металлургия цветных металлов - реферат валовой продукции отрасли.

Значение меди из года в год увеличивается, в особенности в связи с бурным развитием энергетики, электроники, машинострое­ния, авиационной, галлактической и атомной техники. Предстоящее развитие и технический уровень медного и никелевого производств почти во всем определяют технический прогресс многих отраслей на­родного хозяйства нашей страны, в Металлургия цветных металлов - реферат том числе микропроцессорной техники. Для получения меди употребляются различные методы плавок, к примеру, плавка медных концентратов в электронных, отражательных, шахтных печах, при использовании процесса конвертирования медных штейнов, благодаря автогенным плавкам во взвешенном состоянии, на штейне и др. На сегодня существует несколько главных процессов автогенных плавок : процесс «Норанда», «Уоркра», «Мицубиси» и Металлургия цветных металлов - реферат Ванюкова. К огорчению, разработка новый конструкций печей и разных процессов просит значимых финансовложений, а свободный средств у Русских компаний недостаточно. В данной курсовой работе будет рассмотрена разработка А.В. Ванюкова либо ПЖВ.

Разработка получения катодной меди

Электролитическое рафинирование меди преследует две цели:

1) получение меди высочайшей чистоты (99,90—99,99% Си), удовлетворяющей Металлургия цветных металлов - реферат требованиям большинства потребителей;

2) извлечение попутно с рафинированием великодушных и других ценных компонент (Se, Те, Ni, Bi и др.).

Необходимо подчеркнуть, что чем выше в начальной меди содержание великодушных металлов, тем ниже будет себестоимость электролит­ной меди. Вот поэтому при конвертировании медных штейнов стремятся использовать в качестве флюса золотосодержащие кварциты.

Для Металлургия цветных металлов - реферат воплощения электролитического рафинирования меди аноды, отлитые после огневого рафинирования, помещают в элект­ролизные ванны, заполненные сернокислым электролитом. Меж анодами в ваннах размещаются тонкие медные листы — катод­ные базы.

При включении ванн в сеть неизменного тока происходит элек­трохимическое растворение меди на аноде, перенос катионов через электролит и Металлургия цветных металлов - реферат осаждение ее на катоде. Примеси меди при всем этом в главном распределяются меж шламом (жестким осадком на деньке ванн) и электролитом.

В итоге электролитического рафинирования получают катодную медь; шлам, содержащий великодушные металлы; селен;

теллур и грязный электролит, часть которого время от времени исполь­зуют для получения медного и никелевого купоросов Металлургия цветных металлов - реферат. Не считая того, вследствие неполного химического растворения анодов получают анодные остатки (анодный скрап).

Электролитическое рафинирование меди основано на различии ее химических параметров и содержащихся в ней примесей. В таблице приведены обычные электродные потенциалы меди и более нередко встречающихся в ней примесей.

Медь относится к группе электроположительных металлов, ее обычный Металлургия цветных металлов - реферат потенциал +0,34 В, что позволяет производить процесс электролиза в аква смесях (обычно в сернокислых).

На катоде протекают те же химические реакции, но в оборотном направлении. Соотношение меж одновалентной и двух­валентной медью в растворе определяется равновесием реакции диспропорционирования.

Как следует, в состоянии равновесия концентрация в растворе ионов Сu+ приблизительно в тыщу раз Металлургия цветных металлов - реферат меньше, чем кон­центрация ионов Си2+ . Все же реакция имеет сущест­венное значение для электролиза. Она а именно определяет переход меди в шлам. В исходный момент поблизости анода в раст­воре соотношение двух- и одновалентной меди соответствует кон­станте равновесия. Но вследствие большего заряда и наименьшего Металлургия цветных металлов - реферат ионного радиуса скорость перемещения двухвалентных ионов к катоду превосходит скорость переноса ионов одновалентных. В ре­зультате этого в прианодном слое концентрация ионов Си2+ ста­новится выше сбалансированной и реакция начинает идти в сто­рону образования узкого порошка меди, выпадающего в шлам.

Как указывалось выше, электролитическое рафинирование осу­ществляют в сернокислых смесях Металлургия цветных металлов - реферат. Электроположительный потенциал меди позволяет выделить медь на катоде из кислых смесей без опаски выделения водорода. Введение в электро­лит вместе с медным купоросом свободной серной кислоты су­щественно увеличивает электропроводность раствора. Разъясняется это большей подвижностью ионов водорода по сопоставлению с под­вижностью больших катионов и сложных анионных комплексов.

Для Металлургия цветных металлов - реферат улучшения свойства катодной поверхности в электролиты для рафинирования меди на всех заводах непременно вводят различные поверхностно-активные (коллоидные) добавки:

клей (почаще столярный), желатин, сульфитный щелок. В процессе электролиза на поверхности катода могут образо­вываться дендриты, что уменьшает в данном месте расстояние меж катодом и анодом. Уменьшение межэлектродного расстоя Металлургия цветных металлов - реферат­ния ведет к уменьшению электронного сопротивления, а следо­вательно, к местному повышению плотности тока. Последнее в свою очередь обусловливает ускоренное осаждение меди на дендри­те и ускоренный его рост. Начавшийся рост дендрита в итоге может привести к недлинному замыканию меж катодом и анодом. При наличии дендритов очень развитая поверхность ка­тода Металлургия цветных металлов - реферат держит огромное количество электролита и плохо промы­вается, что не только лишь усугубляет качество товарных катодов, да и может вызвать брак катодной меди по составу. Одно из объясне­ний механизма деяния поверхностно-активных веществ заклю­чается в том, что они адсорбируются на более активных частях поверхности и при Металлургия цветных металлов - реферат всем этом вызывают местное увеличение элек­трического сопротивления, что и препятствует росту дендрита. В итоге поверхность катодов выходит более ровненькой, а катод­ный осадок более плотным. После выравнивания катодной поверх­ности коллоидная добавка десорбирует в электролит.

Смеси коллоидных добавок безпрерывно вводят в циркули­рующий электролит. Вид и расход поверхностно-активных Металлургия цветных металлов - реферат веществ различны для каждого предприятия. Обычно используют одновре­менно две добавки. На 1 т получаемой катодной меди расходуют 15—40 г клея, 15—20 г желатина, 20—60 г сульфитных щелоков либо 60—100 г тиомочевины.

Основными требованиями, предъявляемыми к электролиту, явля­ются его высочайшая электропроводность (низкое электронное сопротивление) и чистота. Но реальные электролиты, кроме сульфата меди Металлургия цветных металлов - реферат, серной кислоты, воды и нужных добавок, непременно содержат растворенные примеси, содержащиеся ранее в анодной- меди. Поведение примесей анодной меди при электролитическом рафинировании определяется их положением в ряду напряжений. По химическим свойствам примеси можно поделить на четыре группы:

I группа — металлы более электроотрицательные, чем медь (Ni, Fe, Zn и др.);

II Металлургия цветных металлов - реферат группа — металлы, близко стоящие в ряду напряжений к-меди (As, Sb, Bi);

III группа — металлы более электроположительные, чем медь (Au, Ag и платиноиды);

IV группа — электрохимически нейтральные в критериях рафи­нирования меди хим соединения (Cu2S, Cu2Se, Cu2Te, AuTe2, Ag2Te).

Примеси первой группы Металлургия цветных металлов - реферат, владеющие более электроотрица­тельным потенциалом, фактически вполне перебегают в электро­лит. Исключение составляет только никель, около 5% которого из анода осаждается в шлам в виде твердого раствора никеля в меди. Твердые смеси по закону Нернста становятся даже более электроположительными, чем медь, что и является предпосылкой их перехода в шлам.

Особо по сопоставлению с Металлургия цветных металлов - реферат перечисленными группами примесей-ведут себя свинец и олово, которые по химическим свой­ствам относятся к примесям I группы, но по собственному поведению в процессе электролиза могут быть отнесены к приме­сям III и IV групп. Свинец и олово образуют нерастворимые в сернокислом растворе сульфат свинца PbS04 и метаоловянную Металлургия цветных металлов - реферат кислоту H2SnO3. Электроотрицательные примеси на катоде в критериях электро­лиза меди фактически не осаждаются и равномерно накаплива­ются в электролите. При большой концентрации в электролите металлов первой группы электролиз может значительно рас­строиться.

Скопление в электролите сульфатов железа, никеля и цинка понижает концентрацию в электролите сульфата меди. Не Металлургия цветных металлов - реферат считая того, роль электроотрицательных металлов в переносе тока через электролит увеличивает концентрационную поляризацию у катода.

Электроотрицательные металлы могут попадать в катодную медь в главном в виде межкристаллических включений . раство­ра либо главных солей, в особенности при их значимой концентра­ции в электролите. В практике электролитического рафинирования меди не Металлургия цветных металлов - реферат рекомендуется допускать их концентрацию в растворе выше последующих значений, г/л: 20 Ni; 25 Zn; 5 Fe.

Примеси II группы (As, Sb, Bi), имеющие близкие к меди электродные потенциалы, являются более вредными с точки зре­ния способности загрязнения катода. Будучи несколько более электроотрицательными по сопоставлению с медью, они на сто процентов растворяются на аноде Металлургия цветных металлов - реферат с образованием соответственных суль­фатов, которые скапливаются в электролите. Но сульфаты этих примесей неустойчивы и в значимой степени подверга­ются гидролизу, образуя главные соли (Sb и Bi) либо мышьяко­вистую кислоту (As). Главные соли сурьмы образуют плавающие в электролите хлопья студенистых осадков («плавучий» шлам), которые захватывают отчасти Металлургия цветных металлов - реферат и мышьяк.

В катодные осадки примеси мышьяка, сурьмы и висмута могут попадать как химическим, так и механическим методом в итоге адсорбции мелкозернистых частичек «плавучего» шлама. Таким макаром, примеси II группы распределяются меж электролитом, катодной медью и шламом. Максимально допустимые концентрации примесей II группы в электролите составляют, г/л Металлургия цветных металлов - реферат:

9 As; 5 Sb и 1,5 Bi.

Более электроположительные по сопоставлению с медью примеси (III группа), к которым относятся великодушные металлы (приемущественно, Au и Ag), в согласовании с положением в ряду напряже­ний должны перебегать в шлам в виде мелкозернистого остатка. Это подтверждается практикой электролитического рафинирования меди.

Переход золота в шлам составляет более Металлургия цветных металлов - реферат 99,5% от его содер­жания в анодах, а серебра — более 98%. Несколько наименьший переход серебра в шлам по сопоставлению с золотом связан с тем, что серебро способно в маленьком количестве растворяться в электролите и потом из раствора выделяться на катоде. Для умень­шения растворимости серебра и перевода его в шлам в состав Металлургия цветных металлов - реферат электролита вводят маленькое количество иона хлора.

Невзирая на фактически полный переход золота и серебра в шлам, все они же в маленьком количестве попадают в катодные осадки. Разъясняется это механическим захватом взмученного шлама и частично явлением катофореза. На механический перенос шлама на катод оказывают влияние используемая плотность тока и Металлургия цветных металлов - реферат взаимосвя­занная с ней скорость циркуляции электролита. С ускорением циркуляции вследствие взмучивания шлама переход золо­та и серебра на катод растет. При выборе плотности тока и метода циркуляции электролита нужно учесть содержание великодушных металлов в анодах. В случае их завышенного содер­жания плотность тока должна быть меньше. Понижению переноса шлама на Металлургия цветных металлов - реферат катод содействует также наличие в ванне зоны отстаи­вания (область от нижнего конца катода до дна ванны). На многих заводах электролит перед его возвращением в ванну в цикле цирку­ляции подвергают фильтрованию, что уменьшает утраты шлама и обеспечивает получение более незапятанной меди.

Аналогично электроположительным примесям ведут себя при электролизе Металлургия цветных металлов - реферат меди хим соединения (примеси IV группы). Хотя в принципе хим соединения и могут окисляться на аноде и восстанавливаться на катоде, что употребляют в специаль­ных процессах, в критериях электролитического рафинирования меди анодного потенциала недостаточно для их окисления. Потому при электролизе меди в электродных процессах они не участвуют Металлургия цветных металлов - реферат и по мере растворения анода осыпаются на дно ванны. В виде селенидов и теллуридов перебегают в шлам более чем 99% селена и теллура.

Таким макаром, в итоге электролитического рафинирования анодной меди все находящиеся в ней примеси распределяются меж катодной медью, электролитом и шламом'.

Основными чертами, определяющими характеристики и пока­затели электролитического рафинирования Металлургия цветных металлов - реферат меди, являются плот­ность тока, выход металла по току, напряжение на ванне, удельный расход электроэнергии.

Плотность тока является важным параметром процесса элек­тролиза. Она выражается в амперах на единицу поверхности элек­трода ( D = I / S ). В металлургии меди ее принято выражать в ампе­рах на квадратный метр Металлургия цветных металлов - реферат площади катодов. По закону Фарадея на каждый 1 А • ч электричества осаждается 1 химический эквивалент металла. Для меди он равен 1,1857 г/А • ч. Следова­тельно, с повышением плотности тока интенсивность (производи­тельность) процесса электролиза увеличивается. Величина плотности тока, при которой проводят процесс элек­тролитического рафинирования, определяет все его главные техни­ко Металлургия цветных металлов - реферат-экономические характеристики: напряжение на ванне, выход по току, расход электроэнергии, также серьезные и эксплуатационные издержки. С повышением плотности тока при иных равных услови­ях возрастает производительность цеха, уменьшаются число надобных ванн, издержки на серьезное строительство и рабочую силу, но растут издержки на электроэнергию. Необходимо подчеркнуть, но, что с повышением Металлургия цветных металлов - реферат плотности тока растут утраты великодушных металлов за счет большего взмучивания шлама и захвата его возрастающим катод­ным осадком. В текущее время применение особенных режимов элек­тролиза (реверсивного тока, модифицированной системы циркуляции элек­тролита и др.) позволяет довести плотность тока до 500 А/м2 и поболее.

Химический эквивалент меди составляет Металлургия цветных металлов - реферат 1,1857 г/А • ч. Но фактически при электролизе для выделения 1 г-экв метал­ла расходуется электричества больше. Это кажущееся противоречие разъясняется тем, что часть электронного тока расходуется на побочные химические процессы и утечку тока. Степень использования тока на основной химический процесс назы­вается выходом металла по току.

В практике электрометаллургии цветных металлов в Металлургия цветных металлов - реферат большин­стве случаев приходится иметь дело с катодным выходом по току, потому что масса катодного осадка определяет конечный выход товар­ной продукции. Намеренный завышенный перевод меди в электролит за счет хим растворения нередко обусловливают конъюнктурными соображениями. Лишная медь может быть выделена из электроли­та в виде медного купороса Металлургия цветных металлов - реферат при его регенерации. В тех случаях, когда потребность в медном купоросе, применяемом в главном для борьбы с заболеваниями и вредителями сельскохозяйственных растений, очень велика (к примеру, в НРБ), допускается работа электролиз­ных цехов с завышенной температурой электролита.

Выбор технологии плавки на штейне

Практически столетие в металлургии меди Металлургия цветных металлов - реферат и около полвека в металлур­гии никеля (в Канаде) «господствует» отражательная плавка. Свое обширное распространение она получила благодаря освоенности плавки применительно к переработке разных видов маленьких руд­ных материалов, приемущественно флотационных концентратов, простоте организации процесса практически в всех критериях металлургического производства. Основными причинами острой необходи­мости подмены отражательной плавки стали высочайшие Металлургия цветных металлов - реферат требования к предотвращению загрязнения среды выбросами окси­дов серы. В критериях отражательной плавки, характеризующейся образованием больших количеств очень бедных по SO2 газов, их обезвреживание просит огромных серьезных издержек и обходится недешево в эксплуатации. В связи с этим, также в связи с необхо­димостью активного использования теплотворной возможности суль Металлургия цветных металлов - реферат­фидов и ряда других рассмотренных выше причин были разрабо­таны и освоены новые методы плавки медного сырья. Приемущественно это — автогенные процессы, совмещающие внутри себя обжиг, плавку и конвертирование. В этих процессах большая часть серы перебегает в отходящие газы с довольно высочайшим и неизменным содержанием SO2.

Ниже приведены сравнительные главные технико Металлургия цветных металлов - реферат-эконо­мические характеристики используемых в текущее время в медной индустрии пирометаллургических процессов.

Уже в исходной стадии освоения процесса плавки в водянистой ванне достигнута удельная производительность, превосходящая более чем в 15 раз производительность отражательной печи при плавке сырой шихты, и в 6—8 раз производительность КВП и фин­ской технологии. Может быть обширное Металлургия цветных металлов - реферат управление составом штейна и получение на богатых штейнах относительно бедных отвальных шлаков.

Процесс характеризуется низким пылеуносом и получением возгонов, богатых по содержанию ценных компонент. Для осущест­вления процесса сотворена надежная и долговременная аппаратура. Про­цесс не просит сложной подготовки сырья и подходящ для переработки как кусковой руды Металлургия цветных металлов - реферат, так и концентратов различного состава. По своим показателям он превосходит все известные в мировой практике процессы. Процесс следует считать в главном освоенным и заслуживающим широкого и резвого внедрения в российскей медной и никелевой индустрии.

Кроме основного использования для плавки сульфидных кон­центратов на штейн, плавка в водянистой ванне применима для более широкого Металлургия цветных металлов - реферат внедрения. При внедрении процесса в водянистой ванне нужно учесть его способности, пути и направления раз­вития, которые будут осуществляться уже в недалеком будущем.

К многообещающим фронтам относятся сначала прямое получение предварительный меди и глубочайшее обеднение шлаков, прямое получение медно-никелевого файнштейна, плавка коллективных медно-цинковых концентратов, всеохватывающая переработка Металлургия цветных металлов - реферат отвальных шлаков. Заслуживает внимания также внедрение принципов плавки в водянистой ванне для переработки окисленных никелевых и стальных руд.

Сравнительные технико-экономические характеристики неких видов плавки сульфидных медных концентратов

Показатель ПЖВ КФП Финская КИ ВЦЭТ Норанда Мицубиси Отража­тельная плавка сырой шихты

Удельный проплав,

т/(м2 • сут)

60—80

10—13

9—12

3—5

10—11

До 20

4—5

Содержание меди, %:

в штейне

45—55

37—40

60

40—50

70-75

65

20—30

в шлаке (без обед­

нения)

0,5—0,6

До 1,2

1—1,5

0,3—0,6

5

0,5

0,4—0,5

Содержание Si02 в

шлаке Металлургия цветных металлов - реферат, %

30—32

28—34

29—30

30—34

22

30—35

34—42

Влажность шихты, % 6—8 <1 <1 <1 10—13 <1 6—8

Наибольшая круп­

ность шихты, мм

До 50

0,1

0,1

0,1

10

1

5

Пылевынос, % 1 9—12 7—10 5 3—5 1—2

Содержание Оа в

дутье, %

60—65

95

35—40

95

26—28

45

До 25

Содержание SOz в

газах, %

20—40

70—75

18—20

35—50

6—7

35

1—2

Расход условного топ­

лива, %

До 2

До 2

До 5

10—12

9—10

3—5

18—22

Процесс ПЖВ обеспечивает наилучшую производительность посреди всех типов процессов, превосходя их на 10-ки процентов. Содержание меди в штейне составляет порядка 45-55%, что является средним уровнем; в шлаке меди Металлургия цветных металлов - реферат, практически, малое количество, допустимое нынешними технологиями. Благодаря этому процессу достигается уверенное рассредотачивание 30% SiO2 в шлак. Процесс может перерабатывать довольно крупную шихту, что понижает издержки на ее измельчение и обработку. Маленький расход горючего также заносит свою лепту в то, что технологический процесс А.В.Ванюкова один из наилучших Металлургия цветных металлов - реферат по своим технико-экономическим показателям.

Процесс плавки в водянистой ванне (ПЖВ)

Уникальный процесс автогенной плавки сульфидных мед­ных и медно-цинковых концентратов, нареченный создателями данной книжки «плавкой в водянистой ванне», начал разрабатываться в Совет­ском Союзе в 1951 г Последующие разработка и внедрение до 1986 г. велись под общим научным управлением проф Металлургия цветных металлов - реферат. А. В. Ванюкова.

1-ые тесты этого способа плавки были проведены в лабо­раторных и промышленных критериях в 1954—1956 гг. В текущее время по способу плавки в водянистой ванне работают промышленные установки на медном заводе Норильского ГМК и Балхашском горнометаллургическом комбинате.

Схема печи для плавки в водянистой ванне:

1 — шихта; 2 — дутье; 3 — штейн Металлургия цветных металлов - реферат; 4 — шлак; 5 — газы; 6 — кладка печи; 7 — медные литые кес­соны; 8 — фурмы; 9 загрузочная воронка; 10 — аптейк; 11 — штейновый сифон; 12 шлаковый сифон

Процесс ПЖВ патентован в ряде забугорных государств. При разработке процесса плавки в водянистой ванне ставилась задачка сотворения очень подходящих критерий для проте­кания всех физико-химических процессов. Предложено несколько вариантов технологического и аппара Металлургия цветных металлов - реферат­турного дизайна процесса зависимо от состава начального сырья и конечных результатов его переработки. Разглядим работу плавильной печи для автогенной и полуавтогенной плавки сульфид­ных медных концентратов с получением обеспеченного штейна. Для воплощения процесса плавки предложено использовать отчасти кессонированную печь шахтного типа. Лучшая длина промышленных печей определяется потреб­ной Металлургия цветных металлов - реферат единичной мощностью агрегата, т. е. его абсолютной дневной производительностью, и может изменяться от 10 до 30 м и поболее. Ширина печей при всем этом с учетом способностей дутьевого хозяйства и параметров расплавов составляет 2,5—3, высота шахты 6—6,5 м. Отличительной особенностью конструкции печи является высочайшее размещение дутьевых фурм над подом (1,5—2 м).

Содержание кислорода в дутье для Металлургия цветных металлов - реферат обеспечения автогенного режима при плавке сухой шихты с влажностью наименее 1—2% со­ставляет 40—45%, увлажненной (6—8% воды) 55—65%. В печи можно плавить как маленькие материалы, так и кусковую шихту. Крупную и мокроватую шихту загружают конкретно на поверхность рас­плава. По мере надобности сухие маленькие и пылевидные материалы могут вдуваться через фурмы. Таким макаром Металлургия цветных металлов - реферат, плавление шихты и окисление сульфидов в процессе ПЖВ осуществляются непосред­ственно в слое расплава.

Шлак и штейн выпускаются раздельно из нижней части ванны при помощи сифонов.

Соответствующей особенностью плавки в водянистой ванне, отличающей ее от всех рассмотренных ранее процессов, будет то, что плав­ление и окисление сульфидов осуществляются в ванне Металлургия цветных металлов - реферат шлака, а не штейна, и шлак движется в печи не в горизонтальном направлении, как это имеет место во всех узнаваемых процессах плавки, а в верти­кальном — сверху вниз.

Горизонтальной плоскостью по осям фурм расплав в печи делит­ся на две зоны: верхнюю надфурменную (барботируемую) и ниж­нюю Металлургия цветных металлов - реферат подфурменную, где расплав находится в относительно спокой­ном состоянии.

В надфурменной зоне осуществляются плавление, растворение тугоплавких составляющих шихты, окисление сульфидов и укрупне­ние маленьких сульфидных частиц. Большие капли сульфидов стремительно оседают в слое шлака, неоднократно промывая шлак за время его движения сверху вниз в подфурменной зоне. При непрерывном Металлургия цветных металлов - реферат осу­ществлении процесса устанавливается динамическое равновесие меж количеством поступающих с загрузкой маленьких сульфидных частиц, скоростью их укрупнения и отделения от шлака. В резуль­тате одновременного протекания этих процессов устанавливается неизменное содержание сульфидов (капель) в шлаке, лежащее на уровне 5—10% от массы расплава. Таким макаром, все процессы в надфурменной области протекают в шлако-штейновой Металлургия цветных металлов - реферат эмульсии, в какой преобладает шлак.

Окисление сульфидов, как понятно, является очень резвым процессом и обычно не ограничивает конечную производительность агрегатов. В производственных процессах лучше не только лишь не увеличивать, но даже замедлять скорость окисления сульфидов. Дей­ствительно, огромные скорости окисления сульфидов, к примеру при продувке водянистых сульфидов Металлургия цветных металлов - реферат кислородом, приводят к чрезмерному увеличению температуры в области фурм.

Окисление сульфидов в шлако-штейновой эмульсии протекает наименее активно, чем в сульфидном расплаве, фокус горения рас­тягивается, что дает возможность избежать локального увеличения темпе­ратуры в области фурм даже при использовании незапятнанного кислорода. Это в свою очередь упрощает задачку Металлургия цветных металлов - реферат сотворения надежной и дол­говечной аппаратуры. При всем этом скорость окисления остается доста­точно высочайшей и степень использования кислорода на окисление сульфидов фактически равна 100% при любом нужном его количестве, подаваемом в расплав. Таким макаром, и при окислении сульфидов в шлако-штейновой эмульсии скорость их окисления не лимитирует производительности агрегата Металлургия цветных металлов - реферат. Возможность интенсив­ного окисления сульфидов в шлако-штейновой эмульсии без боль­шого локального увеличения температуры в области фурм является принципиальным достоинством плавки в водянистой ванне.

Окисление сульфидов в шлако-штейновой эмульсии представля­ет собой непростой многостадийный процесс, состоящий из окисле­ния капелек штейна, окисления растворенных в шлаке сульфидов, окисления FeO шлака Металлургия цветных металлов - реферат до магнетита и окисления сульфидов магне­титом. Таким макаром, шлак также является передатчиком кисло­рода. По последним данным, наибольшее значение имеет стадия окисления сульфидов, растворенных в шлаке.

Соответствующая особенность окисления сульфидов в шлако-штейно­вой эмульсии заключается в том, что оно не сопровождается образова­нием первичных железистых шлаков Металлургия цветных металлов - реферат и выпадением маленьких суль­фидных частиц. Оксиды, образующиеся на поверхности сульфидных капель, немедля растворяются в шлаке конечного состава.

Отсутствие критерий для образования значимых количеств маленькой сульфидной взвеси является принципиальным достоинством плавки в водянистой ванне, создающим предпосылки для получения бедных отвальных шлаков.

Высочайшая степень использования кислорода обеспечивает про­стое управление составом штейна Металлургия цветных металлов - реферат и соотношением количеств пода­ваемого через фурму кислорода и загружаемых за то же время концентратов. Состав штейна можно регулировать в широком диа­пазоне прямо до получения белоснежного матта либо даже предварительный меди. Напомним, что утраты меди со шлаком начинают резко воз­растать, когда ее содержание в штейне Металлургия цветных металлов - реферат превзойдет 60%. Потому при плавке на штейн, если в технологической схеме не предусматрива­ется особое обеднение шлака, наращивать содержание меди в штейне выше 50—55% нецелесообразно. При получении белоснежного матта либо предварительный меди в технологическую схему должна обяза­тельно врубаться операция обеднения шлаков.

Растворение тугоплавких составляющих шихты является одним из относительно Металлургия цветных металлов - реферат неспешных процессов. Энергичный барботаж ванны резко ускоряет процесс растворения кварца и компонент пустой породы, что позволяет использовать даже сравнимо большие флюсы. Промышленные тесты проявили, что при крупности кварца около 50 мм скорость его растворения не оказывает влияние на произ­водительность печи, по последней мере, прямо до удельного пропла­ва, равного 80 т/(м2 • сут Металлургия цветных металлов - реферат). Высочайшая скорость растворения туго­плавких составляющих является принципиальной особенностью плавки в водянистой ванне.

Малое содержание магнетита в шлаках — непременное условие совершенного плавильного процесса. Как уже говорилось, с повышением содержания магнетита резко увеличивается содержание растворенной меди в шлаках. Не считая того, увеличение содержания магнетита (степени окисленности системы) приводит к понижению Металлургия цветных металлов - реферат межфазного натяжения на границе раздела штейна и шлака.

Начальные ДАННЫЕ РАСЧЕТОВ
1. Создание по мокроватому концентрату т/час 80
2. Состав концентрата %
Cu 17
Fe 28
S 36
SiO2 5
CaO 3
MgO 0
Al2O3 0
Zn 6
Pb 2
3. Влажность 5
4. Обогащение дутья 85
5. Содержание меди в штейне 45
6. Извлечение меди в штейн 97
7. Выход в штейн
Pb 20
Zn 35
8. Выход в газ
Pb 22
Zn 12
9. Состав кварцевого флюса
Si02 70
Влажн. 6
10. Состав шлака
Si02 33
Ca0 6
11. Подача конверторного шлака Т/час 10
12. Температура конверторного шлака C 1200
13. Температура товаров C 1250
14. Состав горючего %
CH4 0
C 95
Влажн Металлургия цветных металлов - реферат. 6
15. Тепло сгорания природного газа Ккал/м3 0

85% концентрата меди в виде халькопирита. Извлечение Cu из конверторного шлака – 80%. Состав конверторного шлака : Cu – 3%, Fe – 52%, SiO2 – 24%/

Содержание иных в штейне – 1%.

Содержание O2 в техническом кислороде 96% (остальное N2)

Концентрация магнетита в конверторном шлаке – 30%.


Расчет главных сульфидных минералов

Дополним систему еще одним уравнением:

Таблица оптимального состава концентрата
CuFeS2 CuS Cu Металлургия цветных металлов - реферат2S FeS2 ZnS PbS CaCO3 MgCO3 SiO2 Al2O3 Проч. Всего
Cu 14,45 0,13 2,41 - - - - - - - - 17
Fe 12,71 - - 15,29 - - - - - - - 28
S 14,56 0,07 0,61 17,52 2,94 0,31 - - - - - 36
Zn - - - - 6 - - - - - - 6
Pb - - - - - 2 - - - - - 2
SiO2 - - - - - - - - 5 - - 5
CaO - - - - - - 3 - - - - 3
CO2 - - - - - - 2,35 - - - - 2,35
Проч. - - - - - - - - - - 0,65 0,65
Всего 41,72 0,2 3,02 32,81 8,94 2,31 5,35 - 5 - 0,65 100
Расчет состава конверторного шлака

Начальные данные:

Cu – 3%

Fe – 52%

SiO2 – 24%

Fe3O4 – 30%

Компонент Кг %
SiO2 3,16 24
Cu 0,39 3
Fe 6,84 52
O 2,28 17,32
Остальные 0,48 3,68
Итого 13,16 100

Зададим извлечение Cu в штейн

Извлечение Cu из конвертерного шлака – 80%

Извлечение Cu в штейн из концентрата – 97%

Расчет состава и количества штейна

Cодержание Cu в штейне Металлургия цветных металлов - реферат – 45%.

Cодержание S в штейне – 25%

Компонент Кг %
Cu 16,8 45
Fe 7,28 19,51
S 9,33 25
Pb 0,4 1,07
Zn 2,1 5,62
O 1,04 2,8
Остальные 0,37 1
Всего 37,33 100
Расчет самоплавкого шлака

При

Компонент Кг % Норма, %
Si02 8,16 15,35 33
Fe 27,56 51,83
Pb 1,16 2,18
Zn 3,18 5,98
CaO 3 5,64 6
O 8,76 16,47
Cu 0,59 1,11
Остальные 0,76 1,43
Всего 53,17 100
Балансовое уравнение по кремнезему

Балансовое уравнение по кальцию

Дано:

Cостав флюса

1) SiO2-70% 2) СaO – 56%

Остальные – 30% Остальные – 0,08%

W=6 W=0

Компонент Кг %
SiO2 27,05 33
Fe 27,56 32,63
Pb 1,16 1,41
Zn 3,18 3,88
CaO 4.92 6
Cu 0,59 0,07
O 8,76 10,69
Остальные 8,85 10,80
Всего 81,96 100

W=6

Расчет нужного количества дутья

FeS + 3/2O2 = FeO + SO2

1/2S2 + O2 = SO2

PbS + 3/2O2 = PbO + SO2

ZnS + 3/2O2 = ZnO + SO2

Компонент Кг Нм Металлургия цветных металлов - реферат3 %
SO2 53,34 18,67 55,17
N2 5,27 4,22 12,47
H2O 6,98 8,69 25,68
CO2 3,85 1,96 5,79
Pb 0,44 0,05 0,15
Zn 0,72 0,25 0,74
Итого 70,6 33,84 100

Материал Кол-во Cu Fe S SiO2 O2 CaO N2 H2O CO2 Pb Zn
Загружено
1. К-т

105,26

17 28 36 5 3 5,26 2,35 2 6
2. Кварц

28,70

18.89 1.72
3. Изв-к

3.42

1.92 1.5
4. Кон.шл.

13.16

0,39 6,84 3,16 2,28
5. Воздух

5.30

1.24 4.06
6. Т.К.

34.16

32.96 1.20
Всего

190

17,39 34,84 36 27.05 36.48 4.92 5.26 6.98 3.85 2 6
Получено
1. Штейн

37,33

16,80 7.28 9.33 1.04 0,4 2,1
2. Шлак

81,96

0,59 27,56 27.05 8.76 4.92 1,16 3,18
3. Газы

70.6

26.67 26.67 5.26 6.98 3.85 0,44 0,72
Всего

190

17.39 34.84 36 27.05 36.48 4.92 5.26 6.98 3.85 2 6

Расчет тепла

Расчет прихода тепла

1.

2.

а) FeS + 3/2O2 = FeO + SO2 + 11025

б) 1/2S2 + O2 = SO2 +70900

в) ZnS + 3/2O2 = SO2 + ZnO +105560

г) PbS + 3/2O2 = SO2 + PbO +99760

д) 2FeO + SiO2 = (FeO)2 * SiO2 + 22200

е) CaO + SiO2 = CaO*SiO2 +21500

а)

б)

2CuFeS Металлургия цветных металлов - реферат2 = Cu2S + 2FeS + 1/2S2

FeS2 = FeS +1/2S2

2CuS = Cu2S + 1/2S2

в)

г)

д)

е)

Расчет расхода тепла

На нагрев от 25 до 100 C

Эндотермические реакции

1) 4CuFeS2 - 2Cu2S + 4FeS + S2 - 78600

2) 2FeS2 - 2FeS + S2 - 64600

3) CuS - ½Cu2S + ¼ S2 - 10675

4) CaCO3 - CaO + CO2 - 42500

Утраты тепла

Примем утраты = 15% от 15607,47 ккал

Расчет нужного количества Металлургия цветных металлов - реферат дутья

На 1 кг угля.

С = 95 % 0,893
Проч = 5 % 0,047
W = 6% 0,06
Итого 1 кг

С + O2 = CO2 + 94052 ккал

Окончательный состав отходящих газов

Компонент Кг Нм3 %
SO2 53,34 18.67 53.83
CO2 5.01 2.55 7.35
N2 5.52 4.42 12.74
H2O 7.02 8.74 25.20
Pb 0.44 0.05 0.14
Zn 0.72 0.25 0.72
Всего 72.05 34.68 100

Баланс по теплу

Приход Ккал Расход Ккал
Горение горючего 4857,33 Тепло шлака 30132,28
Тепло к.шлака 4638,9 Тепло штейна 10289,08
Тепло реакций окисления 79526,19 Тепло отходящих газов 20751,2
Реакции шлакообразования 6193,82 Испарение воды 4290,22
Эндотерм. Реакции 15607.47
Утраты 14146,15
Всего 95216.24* Всего 95216.4*

*Погрешность вычислений = 0,000168%

Заключение

В данной курсовой работе был составлен термический и вещественный баланс процесса плавки Металлургия цветных металлов - реферат на штейне на примере плавки в водянистой ванне либо процессе А.В.Ванюкова, который был избран из-за собственных технико-экономических характеристик.

Технологический процесс А.В.Ванюкова позволил перевести в конверторный шлак 24% кварца, 3% меди, 52% железа, 17,32% кислорода; в 45%-тый медный штейн: практически 20% железа, 25% серы; в шлак после прибавления кварцевого Металлургия цветных металлов - реферат и известнякового флюсов перебежало: 33% кварца и 6% оксида кальция (согласно требуемым показателям), также 33.63% железа и около 0.6% меди.

В работе также был рассчитан термический баланс процесса, что позволило сделать последующие выводы: тепло на нагрев конверторного шлака составило 4638,9 ккал, на реакции окисления и шлакообразования: 85720,01 ккал, на нагрев штейна, шлака и отходящих газов с Металлургия цветных металлов - реферат учетом требуемого горючего в размере 0,694 кг угля (95% C, 5% иных) : 10289.08 ккал, 30132,28 ккал и 20751,2 ккал соответственно. Испарение воды потребовало 4290,22 ккал, а утраты составили 14146,15 ккал.

Отходящие газы приняли окончательный вид: SO2 ~ 53,83%, CO2 ~ 7,35%, N2 ~ 12,74%. Нужно увидеть то, что объем требуемого дуться на сжигание 0,694 кг горючего составил 1,36 нм3.

Таким макаром, на примере данной работы, мы Металлургия цветных металлов - реферат снова удостоверились в том, что процесс плавки по технологии А.В.Ванюкова является одним из наилучших по своим технико-экономическим показателям, и, я надеюсь, что с развитием науки и возникновением свободных денег у компаний, также НИИ, позволит в дальнейшем его усовершенствовать.



metallokeramicheskie-tverdie-splavi-volframovie-tverdie-splavi.html
metalloplastmassovij-kompomernij-mostovidnij-protez.html
metallorezhushij-stanok-referat.html