Навигация
Плавка во взвешенном состоянии
22143
знака
8
таблиц
0
изображений
ВВЕДЕНИЕ
Задачей любого металлургического производства, является получение металлов из перерабатываемого сырья в свободном металлическом состоянии или в виде химического соединения. В практических условиях эта задача разрешается с помощью специальных металлургических процессов, обеспечивающее отделение компонентов пустой породу от ценных составляющих сырья.
Получение металлической продукции из руд, концентратов или других видов металлосодержащего сырья – задача достаточно трудная. Она существенно усложняется для медных и никелевых руд, которые, как правило, являются сравнительно бедным и сложным по составу полиметаллическим сырьем. При переработке такого сырья металлургическими способами необходимо одновременно с получением основного металла обеспечить комплексное выделение всех других ценных компонентов в товарные продукты при высокой степени их извлечения.
В основе любого металлургического процесса лежит принцип перевода обрабатываемого сырья в гетерогенную систему, состоящую из двух, трех, а иногда и более фаз, которые должны отличаться друг от друга составом и физическими свойствами. При этом одна из фаз должна обогащаться извлекаемым металлом обедняться примесями, а другие фазы, наоборот, обедняться основными компонентами. Одним из таких процессов является плавка во взвешенном состоянии.
Плавкой во взвешенном состоянии называются процессы, при осуществлении которых мелкие сульфидные концентраты сжигают в факеле, образующемся при горении сульфидов шихты, подаваемое в раскаленное пространство печи через специальные горелки вместе с дутьем. За счет теплоты, выделяющейся при горении сульфидов, распыленная шихта нагревается и плавится. Образовавшиеся капли падают на поверхность шлакового расплава, находящегося в отстойной камере, где происходит расслаивание штейна и шлака [1].
Именно об этом металлургическом процессе и пойдет речь в данной курсовой работе.
1. ПЛАВКА ВО ВЗВЕШЕННОМ СОСТОЯНИИ В АТМОСФЕРЕ ПОДОГРЕТОГО ДУТЬЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КИСЛОРОДА
1.1 Плавка во взвешенном состоянии в атмосфере подогретого дутья
Из основных разновидностей плавок во взвешенном состоянии плавка на подогретом дутье (финская плавка) является наиболее отработанным технологически и аппаратурно-автогенным процессом. Этот вид плавки в промышленном масштабе был впервые осуществлен в 1949 г. Финской фирмой «Оutocumpu» на заводе «Харьявалта». В настоящее время эту технологию используют более 30 заводов во всем мире для переработки медных, никелевых и пиритных концентратов.
Печь для плавки во взвешенном состоянии включает в себя три основных узла:
- вертикальную цилиндрическую плавильную камеру (шахту);
- горизонтальную отстойную зону для разделения шлака и штейна;
- газоход (аптейк) с котлом утилизатором [1].
Плавку осуществляют на подогретом от 200 до 900 – 1000 0Своздушком дутье или на дутье, обогащенном кислородом до 30 – 50 %. Используют и комбинированное дутье.
На своде шахты установлены шихтовые горелки, обеспечивающие горение сульфидной шихты в вертикальном факеле. Перед подачей в печь шихту подсушивают в барабанных и трубчатых сушилках до влажности 0,2%.
Шихтно-воздушная смесь из горелки поступает в раскаленное пространство плавильной шахты, где сульфиды воспламеняются. За время падения сульфидные частицы успевают в должной степени окислиться, а легкоплавкие сульфиды и железистые силикаты – расплавиться.
Процесс плавления начинается с прогревания частиц, которые при малых размерах достаточно нагреваются до температур, равных 550 – 650 0С. При этих температурах начинают интенсивно протекать реакции диссоциации высших сульфидов, идущие с поглощением теплоты.
2FeS2→2FeS + S2
4CuFeS2→2Cu2S + 2FeS + S2
4CuS→2Cu2S + S2
Бурно протекающие эндотермические реакции препятствуют прогреву частиц, и пока не удалится избыточная сера, температура частиц существенно не повысится. Горит на этой стадии только элементарная сера по реакции:
S2 + 2O2=2SO2
Быстрое окисление низших сульфидов и главным образом FeS по реакции:
2FeS + 3O2 + SiO2=2FeO*SiO2 + 2SO2
Начинается после практически полной диссоциации высших сульфидов.
Окисление сульфидов сопровождается образованием большого количества магнетита. Переокисление железа зависит от степени десульфуризации – с получением богатых штейнов большая часть железа переходит в форму магнетита.
Капли жидкой фазы, образующиеся в факеле, попадают на поверхность шлакового расплава в отстойной камере, а раскаленные газы – в газоход, отдавая при этом часть тепла расплаву в отстойнике. Температура в реакционной шахте 1350 – 1400 0С, в отстойнике 1250 – 1300 0С.
Продолжительность нахождения частицы во взвешенном состоянии и степень её окисления и плавления учитывают при определении размеров шахты. Диаметр шахты изменяется от 3 до 5,5 м., высота от 7,5 до 12м. Отстойная зона имеет ширину от 3,5 – 10 м., длину от 12 до 32 м. Размеры отстойной зоны рассчитывают исходя из пребывания в ней шлака в течении 5-7 ч.
Высота аптейка достигает 20 м. над уровнем расплава, что обусловлено необходимостью восстановления серы в газах.
При плавке получают штейн с содержанием меди 50 – 60 %, шлаки содержащие 0,7 – 2 % меди и газы (14 – 16 % SO2), используемые для производства серной кислоты или элементарной серы.
Шлаки подвергают обеднением флотацией, электроплавкой или обработкой пиритом. Производительность печей достигает 1500 т/сут. Шихты или 8 – 10 т*(м2*сут).
Вся печь выполнена из магнезитового кирпича. Футеровка плавильной камеры и аптейка заключены в металлический кожух из листовой стали. В кладку всех элементов печи заложено большое количество водоохлаждаемых кисонов. В боковые стены отстойной камеры установлены две медные водоохлаждаемые плиты с отверстиями для выпуски шлака, а в передней торцевой стене – чугунные шпуры для выпуска штейна.
Плавку осуществляют на подогретом от 200 до 900 – 1000 0С воздушном дутье или на дутье, обогащенном кислородом до 30 – 50 %. Используют и комбинированное дутье [1].
Конструкции печи взвешенной плавки на подогретом дутье на всех заводах одинаковы, кроме завода «Тамано» (Япония). Печь этого завода оснащена в отстойной камере электродами для перегрева шлака и его обеднения и смещенным в результате этого трубчатым газоходом.
Похожие работы
... с 1350°С до 550°С, а затем после очистки в электрофильтрах от пыли, поступают в серный цех для улавливания из газов элементарной серы. Печь взвешенной плавки является головным агрегатом в цепи переработки серосульфидных концентратов. Агрегат обладает высокой интенсивностью плавления. В связи с этим печь имеет сложную и многообразную систему охлаждения. Агрегат должен обладать высокой ...
... – либо детали и понижения давления на коллекторе предусматривается сигнализация (световая, звуковая).[1] 2. Модель расчета В данном разделе представлен план выполнения расчетов для системы охлаждения кессонов реакционной шахты печи взвешенной плавки. Данная модель будет использоваться в следующем разделе. 1) Расчет начинаем с общих параметров системы охлаждения: числа кессонов в ряду, длин ...
... индукционных плавильных печей преимущественно в литейных цехах. Кроме того, высокая стоимость высокочастотных питающих преобразователей сдерживает применение высокочастотных плавильных печей. Конструкция и схема питания индукционной печи существенно зависят от наличия или отсутствия железного сердечника. Поэтому индукционные печи рассматриваются далее в соответствии с этим признаком. 2.2 Печи ...
... тем, что часть электрического тока расходуется на побочные электрохимические процессы и утечку тока. Степень использования тока на основной электрохимический процесс называется выходом металла по току. В практике электрометаллургии цветных металлов в большинстве случаев приходится иметь дело с катодным выходом по току, так как масса катодного осадка определяет конечный выход товарной продукции ...
0 комментариев