Анализ технологического процесса переработки медного концентрата в печи Ванюкова и разработка мероприятий по его усовершенствованию

ВВЕДЕНИЕ 7
1. Общая часть 9
1.1 Характеристика медных сульфидных руд 9
1.2 Технология переработки медных руд и концентратов на ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» 14
1.3 Описание оборудования, используемого на металлургическом переделе 18
1.4 Аппаратурно-технологическая схема 21
1.5 Теоретические основы процесса плавки на штейн 24
1.6 Обзор известных процессов и аппаратов 27
1.7. Выбор и обоснование принятой в проекте технологии 40
2. Пути усовершенствования переработки шлака 43
3 Металлургические расчеты 54
3.1 Расчет рационального состава сырья 54
3.2 Расчет материального баланса. 58
3.3 Расчет теплового баланса 65
4. Безопасность жизнедеятельности 73
4.1 Вредные производственные факторы 73
4.2 Средства защиты 74
4.3 Техника безопасности при обслуживании печи 75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77

Весь текст будет доступен после покупки

Значение меди из года в год возрастает, особенно в связи с развитием энергетики, электроники, машиностроения, авиационной, космической
и атомной техники.
Характерной тенденцией развития пирометаллургического производства в мире является повышение содержания суммы цветных металлов в штейне, переход на получение белого матта или сырой черновой меди в одном агрегате [1]. Это позволяет увеличить сквозное извлечение металлов, уменьшить потери и количество оборотных материалов, рентабельно утилизировать серу и тепло из отходящих газов.
Действующая на Медном заводе технология переработки медно-никелевого сырья работает уже более 40 лет. Существующая схема объединяет несколько процессов: рудная плавка в ПВ – конвертирование в конвертерах Пирс – Смита.
Используемая технология имеет ряд серьезных недостатков: конвертирование характеризуются высокой трудоемкостью, периодичностью, выделением значительных объемов низко концентрированных сернистых газов и пылей на переделе, затрудняющих работу персонала, большое количество оборотов между агрегатами; в то же время, печь Ванюкова имеет огромный потенциал, который сейчас не используется. Также анализируя техническое состояние передела в целом можно отметить высокий износ основных фондов, повышенную энергоемкость и многоэтапность производства.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Характеристика медных сульфидных руд

Медь в земной коре встречается, главным образом, в виде различных химических соединений или реже в самородном виде. Из 170 известных медьсодержащих минералов 17 используются в промышленных масштабах: самородная медь, борнит; халькопирит; халькозин; ковеллин; бурнонит; блеклые руды; тетраэдрит и теннантит; энаргит; куприт; тенорит; малахит; азурит и др. Характеристика основных медных минералов представлена в таблице 1.1.

Таблица 1.1. ? Характеристика медных минералов
Минерал Формула Массовая доля меди, % Плотность, г/см3
Первичные сульфиды
Халькопирит CuFeS2 34,6 4,1–4,2
Вторичные сульфиды
Халькозин Cu2S 79,9 5,5–5,8
Ковеллин CuS 65,4 4,6–4,7
Борнит Cu5FeS4 64,3 4,5–5,3
Блеклые руды (сульфосоли)
Тэтраэдрит Cu2Sb4S2 45–51 4,4–5,1
Теннантит Cu2As4Si2 45–51 4,4–5,1
Оксиды:
Куприт Сu2О 88,8 5,8–6,2
Тенорит СuО 79,9 5,8–6,4
Карбонаты
Малахит Cu2(CO3) (OH)2 57,4 3,9–4,1
Азурит Сu3(СО3)2(ОН)2 55,3 3,7–3,9
Силикаты
Хризоколла CuSiO3·nH2O До 45 2,0–2,3
Сульфаты
Халькантит CuSО4·5H2O 25,4 2,2
Брошантит Cu4(SO4)(OH)6 34,8 3,8–3,9

Халькопирит, или медный колчедан, CuFeS2 является одним
из важнейших медных минералов и встречается в месторождениях почти всех генетических типов, однако его главные промышленные скопления связаны
с гидротермальными месторождениями. Содержание меди в халькопирите составляет 34,6 %, железа – 30,5 % и серы – 34,9 %; имеются незначительные примеси серебра, цинка, золота, мышьяка, селена, теллура, олова.
Цвет халькопирита латунно-желтый.
Борнит, или пестрая руда, Cu5FeS4 является вторичным сульфидным минералом меди, в месторождениях отлагается одновременно
с халькопиритом или после него, образуя решетчатые или пластинчатые структуры. Присутствует в основном в халькопирит-борнитовых рудах,
в колчеданных встречается редко. Борнит содержит 52–65 % Cu, 8–18 % Fe, 20–27 % S и обычно незначительные примеси серебра, кобальта и никеля. Цвет темнокрасный, в порошке черный.
Халькозин, или медный блеск, Cu2S cодержит 79,9 % Cu, 20,1 % S,
а также примеси серебра, реже железа, кобальта, никеля, мышьяка и золота. Цвет черноватый, свинцово-серый. Повсеместно встречается в зоне вторичного сульфидного обогащения прожилково-вкрапленных руд,
где замещает халькопирит и пирит. Особенно широко халькозин распространен в верхних горизонтах месторождений скарновых руд, которые отличаются высоким содержанием меди.
Ковеллин CuS в промышленных рудах присутствует как вторичный сульфидный минерал вместе с халькозином. Имеет сложную слоистую структуру. Содержит 66,5 % Cu и 33,5 % S. В качестве примесей могут присутствовать железо, селен, серебро и свинец. Цвет индигово-синий. Ковеллин обычно присутствует в сплошных зернистых массах, кристаллы его мелки и редки. Встречается также в виде пленок синей побежалости на других сульфидных минералах меди. [1]
Окисленные медные минералы имеют вторичное происхождение
и встречаются, как правило, в верхних зонах месторождений. Средняя зона месторождения по глубине залегания обычно-представлена смешанными минералами первичного и вторичного происхождения, нижняя зона
его содержит первичные сульфиды, к числу которых относятся халькопирит, борнит и пирит.
Различают месторождения медных руд нескольких типов:
1) Месторождения медистых песчаников и доломитов. Основные рудные минералы в месторождениях этого типа - халькопирит, борнит, халькозин; общее содержание сульфидов в руде изменяется в широких пределах от 3 до 15%. Окисленные минералы представлены малахитом, азуритом, хризоколлой; пустая порода - полевым шпатом и кварцем. Это наиболее мощные месторождения, известные в ряде стран;
2) Месторождения медно-порфировых руд. Залегают в интрузивных порфировых породах. Главные минералы - пирит, халькопирит, халькозин; пустая порода представлена кварцем, каолином, серицитом. Руды верхней зоны месторождения содержат окисленные минералы - малахит, азурит, куприт, иногда халькантит;
3) Месторождения колчеданных руд. В состав руд этих месторождений входят пирит, халькопирит, сфалерит, халькозин и борнит; в сопутствующей пустой породе руды обычно присутствуют серицит, хлорит, кварц. Колчеданные месторождения встречаются в вулканических эффузивных породах кислых и основных составов. Содержание меди в колчеданных рудах обычно составляет от 1 до 3% (иногда содержание меди в медистых пиритах понижается до 0,5-0,7%);
4) Месторождения медно-кварцевых руд представляют жилы гидротермального происхождения. Нерудные минералы, составляющие обычно больше 50%, представлены кварцем. На долю сульфидов в руде приходится 10-15%; основные медные минералы - борнит, халькопирит, ковеллин и халькозин; из других сульфидов - сфалерит и галенит. Содержание меди в промышленных рудах этого типа 3-4%;

Весь текст будет доступен после покупки

1. Технологическая инструкция плавки медного никельсодержащего сырья в печах Ванюкова в ПЦ МЗ [Текст]: 2013.-171c.
2. Равделя, А.М. Пономаревой: Краткий справочник физико-химических величин [Текст]/ под ред. А.А.– СПб.: Иван Федоров, 1988. – 240 с.
3. Рогова Л.И. Металлургические расчеты [Текст]: учеб. пособие /Л.И. Рогова; Норильский индустр. ин-т. – Норильск: НИИ, 2007.-154с.
4. Баптизманский В.И. Технологии и установки непрерывного способа производства стали: Киев «Техника», 1978.-192с
5. Бледнов Б.П. Расчеты по металлургии меди и никеля: Учеб. пособие/ГУЦМиЗ.-Красноярск, 2004.-120с.
6. Ванюков А.В. Плавка в жидкой ванне. М.: Металлургия, 1988.-208с.
7. Диомидовский Д.А. Расчеты пиропроцессов и печей цветной металлургии. Москва, 1963 – 459с.
8. Марченко, Н. В. Металлургия тяжелых цветных металлов [Электронный ресурс]: учеб. пособие/ Н. В. Марченко, Е. П. Вершинина, Э. М. Гильдебрандт. – Электронное издание (6 Мб). – Красноярск: ИПК СФУ, 2009. – 391c.
9. Кайтмазов, Н.Г. и др. Производство металлов за Полярным кругом. Технологическое пособие под ред. Н.Г. Кайтмазова и др., Норильск: Антей Лимитед, 2007 – 296с.

Весь текст будет доступен после покупки