Совершенствование технологии взвешенной плавки сульфидных медно-никелевых концентратов

Введение 7
1 Общая часть 9
1.1 История завода 9
1.2 Место расположения проектируемого предприятия 9
1.3 Характеристика сульфидных руд 11
1.4 Технологическая схема переработки медно-никелевого сырья на ЗФ «ГМК «Норильский никель» 12
2 Специальная часть 17
2.1 Теория взвешенной автогенной плавки 17
2.2 Аппаратурное оформление взвешенной автогенной плавки 20
2.3 Технология взвешенной плавки на Надеждинском металлургическом заводе 25
2.4 Направления совершенствования взвешенной плавки 32
2.5 Технико-экономическое обоснование предлагаемых нововведений 355
3 Металлургические расчеты 41
3.1 Расчет рационального состава плавильной шихты 41
3.2 Расчет материального баланса взвешенной плавки 44
3.2.1 Расчет состава штейна 44
3.2.2 Расчет состава шлака 45
3.2.3 Расчет состава технологической пыли 49
3.2.4 Расчет состава дутья и технологических газов 50
3.2.5 Материальный баланс взвешенной плавки 51
3.3 Расчет теплового баланса взвешенной плавки 54
3.3.1 Приход тепла 56
3.3.2 Расход тепла 58
3.4 Выбор и расчет основного и вспомогательного оборудования. Аппаратурно-технологическая схема 64
4 Автоматизация 67
4.1 Роль автоматизации для взвешенной плавки 67
4.2 Характеристика объекта управления 67
4.3 Выбор и обоснование контролируемых и регулируемых параметров 68
4.4 Управление, контроль и метрологическое обеспечение процесса взвешенной плавки 71
4.5 Структура АСУ ТП взвешенной плавки 73
4.6 Функции АСУ печи взвешенной плавки 76
4.7 Описание функциональной схемы автоматизации 77
5.Безопасность жизнедеятельности и экология 86
5.1 Охрана труда 86
5.1.1 Анализ вредных и опасных факторов производства 86
5.1.2 Статистика травматизма и профессиональных заболеваний 86
5.1.3 Техника безопасности 91
5.1.4 Производственная санитария 92
5.1.5 Расчет искусственного освещения 94
5.1.6 Пожарная безопасность 95
5.2 Безопасность жизнедеятельности при чрезвычайных ситуациях 96
5.2.1 Анализ потенциально-возможных ЧС 96
5.2.2 План предупреждения и ликвидации чрезвычайной ситуации 97
5.3 Экология 98
5.3.1 Выбор системы очистки отходящих газов 99
5.3.2. Охрана подземных и поверхностных вод 100
Заключение 102
Список литературы 103

Весь текст будет доступен после покупки

Автогенными в металлургическом производстве принято называть технологические процессы, которые осуществляются полностью за счет внутренних энергетических ресурсов без затрат посторонних источников теплоты—топлива или электрического тока. При переработке сульфидного сырья, обладающего достаточно высокой теплотворной способностью, автогенность пирометаллургического процесса достигается за счет тепла экзотермических реакций горения сульфидов перерабатываемой шихты. В качестве окислительного реагента при плавке можно использовать воздух, обогащенное кислородом дутье или технологический кислород.
Плавка во взвешенном состоянии на подогретом дутье, как один из видов автогенных процессов, была осуществлена в промышленном масштабе финской фирмы «Оутокумпу» на заводе «Харьявалта». В первоначальном варианте для плавки применяли воздушное дутье, подогретое до 400-500 °С. Начиная с конца 60-х годов, этот процесс по лицензии фирмы «Оутокумпу» стали широко применять на металлургических заводах многих стран. В настоящее время он внедрен более чем на 30 предприятиях для переработки медных, никелевых и пиритных концентратов, в том числе. на Надеждинском металлургическом заводе ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель». Финскую плавку на сегодня можно считать самым распространенным в промышленности и наиболее технологически и аппаратурно-отработанным автогенным процессом плавки сульфидных концентратов [1].
Особенностями взвешенной плавки являются: хорошая производительность (удельный проплав 10-15 т/м2 в сутки); низкий расход топлива — процесс плавки сульфидного концентрата протекает в режиме, близком к автогенному; возможность полного автоматического управления процессом плавки с помощью системы «Проскон-103»; возможность получения штейна требуемого состава; утилизация серы из высококонцентрированных серных газов.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Общая часть

1.1 История завода

«Надежда» или Надеждинский металлургический завод - самое молодое металлургическое предприятие ОАО "ГМК "Норильский никель". В строительстве "Надежды" участвовали 22 тысячи человек. Финские фирмы "Оутокумпу", "Раума-Репола", "Альстрем" осуществляли шеф-монтаж оборудования. 180 иностранных специалистов работало в то время в цехах завода. Завод имеет два производства – гидрометаллургическое и пирометаллургическое.
Гидрометаллургическое производство предназначено для переработки пирротинового концентрата, ранее складировавшегося в хранилищах. Введено в эксплуатацию в октябре 1979 года.
Пирометаллургическое производство перерабатывает никелевый и медный концентраты Талнахской обогатительной фабрики, сульфидный концентрат гидрометаллургического производства и медный концентрат ЦРФ. Пущено в эксплуатацию в июле 1981 года.
Основными цехами завода являются: плавильный цех №1; плавильный цех №2; цех производства элементарной серы; цех обезвоживания и складирования концентратов; цех подготовки сырья и шихты; кислородная станция.
Готовой продукцией завода являются: файнштейн, аноды медные и элементарная сера. Файнштейн отправляется на дальнейшую переработку на Кольскую ГМК, анодная медь - на Медный завод [4-6].

1.2 Место расположения проектируемого предприятия

Город Норильск – место расположения проектируемого предприятия. Он является основным населенным пунктом Норильского промышленного района, расположенного в северной части Красноярского края, находится в географических координатах 690 10' - 690 40'с.ш., 870 30' - 880 40' в.д (рис. 1.1).
Климат района резко континентальный и характеризуется отрицательной среднегодовой температурой воздуха, равной в среднем по району - 9,8 оС. Зима длительная и суровая, продолжительность периода с отрицательными температурами составляет 240-250 дней, он длится с октября по май, причем в течение 4-5 месяцев среднемесячная температура воздуха ниже - 20 оС.
Богатые и медистые руды отрабатываются подземными рудниками «Маяк», «Комсомольский», «Октябрьский» и «Таймырский» на Талнахском и Октябрьском месторождениях, входящих в состав Талнахского рудного узла. В стадии строительства находится рудник «Скалистый». Подземным рудником «Заполярный» и рудником открытых работ «Медвежий ручей» отрабатывается месторождение медно-никелевых руд «Норильск – 1». На Норильской и Талнахской обогатительных фабриках осуществляется обогащение руд с получением никелевого, медного, пирротиновых концентратов и отвальных хвостов. На металлургические заводы направляются концентраты, а хвосты складируется в хвостохранилище «Лебяжье».



Рисунок 1.1 – Норильский промышленный район

Помимо основного производства комбината (Медного и Надеждинского металлургические заводов) в Норильском промышленном районе действует ряд вспомогательных горных и перерабатывающих предприятий, такие как, рудники «Ангидрит», «Известняки», Гипсовый, Тихоозерский, Кайерканский угольный разрез, фабрика щебня, заводы крупнопанельного домостроения, механический завод и т.д. Они обеспечивают производство стройматериалов, закладочных смесей, металлоконструкций, химических реагентов и прочих материалов для нужд комбината и городского хозяйства.
Энергетическая, газовая, и угольная промышленность составляют топливно-энергетический комплекс Норильского промышленного района. Энергетическая база Норильского промышленного района представлена тремя ТЭЦ мощностью 500-600 тыс. кВт каждая: ТЭЦ-1 (г. Норильск), ТЭЦ-2 (г. Талнах) и ТЭЦ-3 (промплощадка Надеждинского металлургического завода), работающими на природном газе, а также Усть-Хантайской ГЭС, мощностью 450 тыс.кВт, расположенной в 150 км юго-восточнее г. Норильска, рядом с поселком Снежногорск и связанной с г. Норильском высоковольтной ЛЭП.
На Мессояхском и Соленинском газоконденсатных месторождениях осуществляется добыча природного газа. Эти месторождения расположены в 300 км западнее г. Норильска.
Почти все виды грузов Норильского промышленного района доставляются водным транспортом:
- морским флотом двух пароходств — Мурманского (г. Мурманск) и Северного (г. Архангельск);
- речным флотом Енисейского речного пароходства.
Норильский промышленный район имеет централизованную систему теплоснабжения, работающую в наиболее энергосберегающем режиме производства тепла — комбинированной выработке электроэнергии на базе теплового потребления. Топливом для ТЭЦ Норильского промышленного района был каменный уголь, который добывался по месту в шахтах. До 98% добываемого угля уходило на нужды энергетики.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Купряков, Ю.П. Автогенная плавка медных концентратов во взвешенном состояни./ Ю.П. Купряков, - М., Металлургия, 1979. - 120 с.
2 Дмитрин, И.Г. Влияние состава шихты взвешенной плавки на концентрацию кислорода в дутье/ И.Г. Дмитрин, Д.А. Горлов, Н.В. Марченко // Научный вестник Арктики: научно-практический журнал. – Норильск, 2021. № 11. – С. 42-44
3 Пушкарев, H.B.. К вопросу о взаимодействии частиц концентрата с газовым потоком в реакционной шахте печи взвешенной плавки // Добыча и переработка руд Норильского промышленного района: Сборник научных трудов. /Н.В. Пушкарев и др. – Норильск: НИИ, 2005. – С. 143-147.
4 Синев, Л.А. Плавка сульфидных концентратов во взвешенном состоянии/ Л.А. Синев, В.Ф. Борбат. М.: Металлургия, 1979. – 180 с.
5 Смирнов, А.Н. Перспективы развития Талнахской обогатительной фабрики с учетом реализации проекта ее реконструкции и техперевооружения / А.Н. Смирнов, Р.И. Исмагилов // Цветные металлы. - 2006. - № 8. - с. 52 – 54.
6 Технологическая инструкция ПЦ-1 НМЗ. Взвешенная плавка никелевого концентрата – Норильск, 2018.
7 Худяков, И.Ф. Металлургия меди, никеля и кобальта / И.Ф. Худяков, А.И. Тихонов, В.И. Дее. – М., Металлургия, 1977. - 286 с.
8 Мечев, В.В. Автогенные процессы в цветной металлургии / В.В. Мечев, В.П. Быстров и др. - М.: Металлургия», 1991. - 188 с.
9 Марченко, Н.В. Комплексная переработка минерального, вторичного и техногенного сырья тяжелых цветных металлов. Технология производства тяжелых цветных металлов. В трех частях. Часть 2. Металлургия меди, никеля и кобальта: учебник /Н. В. Марченко, Н. В. Олейникова. СФУ – Красноярск, 2018. – 276 с.
10 Куняшева, К.Х. Состояние процесса взвешенной плавки фирмы «Оутокумпу» за рубежом / К.Х. Куняшева, М.Г. Ларикова, В.Д. Линев и др. – М. 1982. – 112 с

Весь текст будет доступен после покупки