Технология производства черной меди на ОАО "Среднеуральский медеплавильный завод"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ

(ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

КУРСОВАЯ РАБОТА

НА ТЕМУ: «ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЧЕРНОВОЙ МЕДИ НА ОАО «СРЕДНЕУРАЛЬСКИЙ МЕДЕПЛАВИЛЬНЫЙ ЗАВОД»»

Москва, 2009

Содержание

1  Общие сведения о меди

2  Области использования и потребления меди

3  Физические и химические свойства меди

4  Сырье для производства меди

5  Основные минералы меди

6  История развития ОАО "Среднеуральский медеплавильный завод"

7  Производственный комплекс ОАО «СУМЗ»

8  Организация медеплавильного цеха на ОАО «СУМЗ»

9  Интенсификация Процесса плавки медного сырья

10  Сущность процесса плавки в жидкой ванне

11  Процессы протекающие в надфурменной и подфурменной зонах печи для плавки в жидкой ванне

12  Конструкция печи Ванюкова

13  Технология процесса конвертирования медных штейнов

14  Особенности проведения 1-го и 2-го периодов конвертирования

15  Преимущества и недостатки процесса конвертирования

16  Устройство конвертера

Выводы

1 Общие сведения о меди

Медь (лат. Cuprum), Cu, химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 29, атомная масса 63,546; мягкий, ковкий металл красного цвета. Природная состоит из смеси двух стабильных изотопов — ⁶³Cu (69,1 % ) и ⁶⁵Cu (30,9 % ).Среднее содержание меди. в земной коре (кларк) 4,7·10^-3 % (по массе. Среди многочисленных минералов меди преобладают сульфиды, фосфаты, сульфаты, хлориды, известны также самородная медь , карбонаты и окислы.

Ткип=2310ºС

Тпл=1083ºС

=8.9 т/м

=7.96 т/м

Медь легко поддается прокатке, может вытягиваться в проволоку, обладает высокой электропроводностью (уступает только серебру), является малоактивным, электроположительным металлом. Не растворяется в соляной и серной кислоте, но легко растворяется в азотной кислоте.

Медь образует многочисленные сплавы с другими металлами: бронза, латунь, мельхиор, нейзильбер.

 

2  Области использования и потребления меди

 

1.  Электроника и электротехника – провода, кабели, обмотка электродвигателей, фольга, электропроводимые шины (45-25%)

2.  Машиностроение и транспорт – теплообменники, радиаторы, детали и узлы автомобилей, самолетов, судов, вагонов и т.д. (15-25%)

3.  Строительные материалы – кровельные материалы, декоративные украшения (8-10%)

4.  Химическая промышленность – соли входят в состав красок, катализаторы (3-6%)

5.  Изделия бытового назначения – посуда, часы, украшения (10%)

 

3 Физические и химические свойства меди

Цвет меди красный, в изломе розовый, при просвечивании в тонких слоях зеленовато-голубой. Металл имеет гранецентрированную кубическую решётку с параметром а = 3,6074 ; плотность 8,96 г/см³ (20 °С). Химическая активность меди невелика. Компактный металл при температурах ниже 185 °С с сухим воздухом и кислородом не взаимодействует. В присутствии влаги и CO₂ на поверхности меди образуется зелёная плёнка основного карбоната. При нагревании меди на воздухе идёт поверхностное окисление; ниже 375 °С образуется CuO, а в интервале 375—1100 °С при неполном окислении меди . — двухслойная окалина, в поверхностном слое которой находится CuO, а во внутреннем — Cu₂O. Влажный хлор взаимодействует с медью уже при обычной температуре, образуя хлорид CuCl₂, хорошо растворимый в воде. Особое сродство медь проявляет к сере и селену; так, она горит в парах серы С водородом, азотом и углеродом медь не реагирует даже при высоких температурах. Растворимость водорода в твёрдой меди незначительна и при 400 °С составляет 0,06 мг в 100 г меди. Водород и другие горючие газы (CO, CH₄), действуя при высокой температуре на слитки меди, содержащие Cu₂O, восстановляют её до металла с образованием CO₂ и водяного пара. Эти продукты, будучи нерастворимыми в меди, выделяются из неё, вызывая появление трещин, что резко ухудшает механические свойства меди.

При пропускании NH₃ над раскалённой медью образуется Cu₃N. Медь подвергается воздействию окислов азота, а именно NO, N₂O (с образованием Cu₂O) и NO₂ (с образованием CuO). Карбиды Cu₂C₂ и CuC₂ могут быть получены действием ацетилена на аммиачные растворы солей М. Нормальный электродный потенциал меди для реакции Cu²⁺ + 2e  Сu равен +0,337 в, а для реакции Cu⁺ + е  Сu равен +0,52 в. Поэтому медь вытесняется из своих солей более электроотрицательными элементами (в промышленности используется железо) и не растворяется в кислотах-неокислителях. В азотной кислоте медь растворяется с образованием Cu(NO₃)₂ и окислов азота, в горячей концентрации H₂SO₄ — с образованием CuSO₄ и SO₂, в нагретой разбавленной H₂SO₄ — при продувании через раствор воздуха. Все соли меди ядовиты

Медь в двух- и одновалентном состоянии образует многочисленные весьма устойчивые комплексные соединения. Примеры комплексных соединений одновалентной меди (NH₄)₂CuBr₃; K₃Cu(CN)₄ — комплексы типа двойных солей; [Сu {SC (NH₂)}₂]CI и другие. Примеры комплексных соединений 2-валентной меди CsCuCI₃, K₂CuCl₄ — тип двойных солей. Важное промышленное значение имеют аммиачные комплексные соединения меди [Сu (NH₃)₄] SO₄, [Сu (NH₃)₂] SO₄.

4 Сырье для производства меди

Основное сырье для производства меди – руда. Медь может производится из вторичного сырья (отходы металлообработки, металлолом, брак)

Руда состоит из минералов, различают минералы:

- ценные (в их состав входят извлекаемые металлы)

- пустой породы

По минералогическому составу медные руды делятся на:

- сульфидные

- окисленные

- смешанные

- самородные

По количеству сульфидов:

- сплошные - полностью состоят из сульфидов

- вкрапленные – сульфиды присутствуют в виде вкраплений

По количеству ценных компонентов:

- монометаллические

- полиметаллические (комплексные)

 

5  Основные минералы меди

 

Сульфидные:

- ковелин CuS,

- халькопирит CuFeS2,

- халькозинCu2S,

- бормит Cu5FeS4,

- кубанит CuFe2S3

Окисленные:

- малахитCuCO3 Cu(OH)2,

- куприт Cu2O,

- азурит CuCO3 Cu(OH)2,

- тенорит CuO

Кроме медносодержащих минералов в руде может содержаться:

- cфалерит ZnS

- пирротин Fe7S8

- пирит FeS2

- галинит PbS

В руде рисутствуют минералы пустой породы, в основном оксиды (SiO2, CaO, Al2O3, MgO), силикаты, карбонаты, алюмосиликаты.

Содержание меди в рудах: 0,5-1,5 меди, 0,8-1,5 в основном – руды с таким содержанием в металлообработку сразу отправлять нельзя. Применяют обогащение. Метод флотации – получают медный концентрат с содержанием меди 10-30 %, максимальное количество меди в концентрате до 50%. В России основными предприятиями по производству меди являются: Норильский никель, Северный никель, Пышма, Среднеуральский медеплавильный завод.

6  История развития ОАО "Среднеуральский медеплавильный завод"

Правительственное постановление о строительстве на Урале крупного медеплавильного предприятия на базе Дегтярского месторождения медистых перитов — медно-серно-цинково-колчеданных руд, — расположенного в 15 км. к югу от Ревды было принято в августе 1931 года. Работы по возведению и техническому оснащению производств, прокладке коммуникационных и транспортных сетей, строительству жилья для работников завода заняли без малого девять лет. 25 июня 1940 года были получены первые тонны черновой меди. Этот день считается днем рождения СРЕДНЕУРАЛЬСКОГО МЕДЕПЛАВИЛЬНОГО ЗАВОДА. В последующие десятилетия завод рос, наращивал свой технический потенциал, увеличивал объемы выпуска продукции и прочно вошел в число лидеров отрасли. Тяжелые испытания пришлись на 1990-е годы, когда из-за недостатка медьсодержащего сырья резко сократилось производство черновой меди, хронические неплатежи за переработку и полученную продукцию привели к большой задолженности по заработной плате и, как следствие, к недовольству коллектива. Критическая ситуация была разрешена лишь благодаря совместным усилиям руководства СУМЗа и АО «Уралэлектромедь». С приходом на пост генерального директора А.А. Козицына завод начал работать достаточно стабильно, постоянно увеличивая объемы производства. В настоящее время, согласно оценкам экспертов, ОАО «СУМЗ» входит в первую двадцатку наиболее динамично развивающихся компаний России, с 2000 года входит в состав УГМК.

СУМЗ является градообразующим предприятием. Он является основным плательщиком в муниципальный бюджет. Обеспечивает половину жилого массива города теплом и горячей водой. Завод содержит стоматологическую клинику, профилакторий, базу отдыха для детей, большой спортивный комплекс и Дворец культуры.

7  Производственный комплекс ОАО «СУМЗ»

СУМЗ представляет собой крупный химико-металлургический комплекс, включающий в себя пять основных производств:

—  обогатительную фабрику, которая после реконструкции достигла мощности по переработке 1 миллиона тонн шлаков в год;

—  медеплавильный цех, производящий свыше 100 тысяч тонн черновой меди из собственного и привозного сырья. Попутно из концентратов и флюсов в готовую продукцию извлекаются золото и серебро;

—  сернокислотный цех, вырабатывающий около 500 тысяч тонн серной кислоты в год. Здесь также извлекается сера из обжиговых и конверторных газов и газов печи Ванюкова;

—  суперфосфатный цех, производящий фосфорные удобрения с использованием собственной серной кислоты. После частичной реконструкции оборудования в цехе освоен выпуск триполифосфата натрия — составляющего сырья для технических и бытовых моющих средств;

—  цех ксантогенатов — крупный производитель бутилового ксантогената калия, флотореагента для обогатительных фабрик. Цех может выпускать до 8,5 тысячи тонн этого продукта, которым обеспечивает большинство горно-обогатительных комбинатов Уральского региона, Башкортостана и Казахстана.

Предприятие поставляет свою продукцию на переработку на российские заводы, а также на экспорт. Основным потребителем черновой меди производства ОАО "СУМЗ" является АО "Уралэлектромедь". Потребителями прочей продукции являются предприятия Урала, Центральных и Восточных районов России. Основным видом экспортной продукции является рафинированная медь.

 

Динамика объемов производства продукции ОАО "СУМЗ", т

Наименование видов продукции	1997	1998	1999	2000	2002
Медь черновая	92446	70138	81327	103065	106253
Серная кислота	394000	319194	362730	412706	410551
Триполифосфат	15605	16050	31101	36002	36566
Ксантогенат (85%)	3688	2400	3651	5302	5154

Завод является носителем передовых технологий в комплексной переработке техногенных отходов. На предприятии действует самая современная система экологического мониторинга.

Перспективные планы ОАО «СУМЗ» предусматривают продолжение работ по реконструкции и модернизации оборудования завода с целью увеличения объемов производства, повышения качества продукции, комплексного использования сырья, сокращения вредного воздействия на окружающую среду, утилизации отходов производства.

В настоящее время на предприятии развертывается реконструкция всего основного производства