Анодная печь для рафинирования черновой меди

ПРОЕКТ АНОДНОЙ ПЕЧИ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ ЧЕРНОВОЙ МЕДИ. Диплом. Проект анодной печи для рафинирования

Название	Проект анодной печи для рафинирования
Анкор	ПРОЕКТ АНОДНОЙ ПЕЧИ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ ЧЕРНОВОЙ МЕДИ
Дата	26.11.2022
Размер	433 Kb.
Формат файла
Имя файла	Диплом.doc
Тип	Пояснительная записка #813854
страница	1 из 2

Министерство общего профессионального образования

Государственное бюджетное образовательное учреждение

среднего профессионального образования Свердловской области

Уральский государственный колледж им И.И. Ползунова

ПРОЕКТ АНОДНОЙ ПЕЧИ ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ

ЧЕРНОВОЙ МЕДИ.
Пояснительная записка

__________/И.В. Уфимцев/ «___»______________2012.

Введение Error: Reference source not found

1 Теоретические основы процесса 6

2 Технологическая часть 10

2.1 Расчет и составление материального баланса 10

2.2 Расчет горения природного газа 12

2.3 Расчет количества воздуха на окисление меди 15

2.4 Расчет восстановления меди 15

2.5 Составление годового материального баланса…………………………………………………16

2.6 Расчет теплового баланса отражательной печи………………………………………………. 16

2.7 Выбор основного оборудования…………………………………………………………………21

3.1 Пожарная безопасность 24

3.2 Электробезопасность 25

3.5 Защита от тепловых и электромагнитных излучений………………………………………….27

4 Охрана окружающей среды 27

Список используемых источников 30

В настоящее время мировое производство меди составляет 9,0-9,5 млн. тонн в год, занимая четвертое место по объемам, уступая лишь производству стали, алюминия и марганца.

Традиционная схема производства меди организована таким образом, что включает в себя последовательно процессы: обогащения сульфидной медной руды; плавки на штейн; плавки на черновую медь; получение товарной чистовой меди. Последняя часть осуществляется электролизом, при этом его показатели значительно повышаются, если предварительно черновая медь подвергается процессу «огневого рафинирования» с получением растворимых в электролите анодов. Эта операция осуществляется в стационарных отражательных или наклоняющихся печах конвертерного типа.

Целью процесса огневого рафинирования меди является удаление части примесей и получение плотных отливок в форме, удобной для последующего электролиза. Способ окислительного рафинирования меди основан на преимущественной склонности к окислению более электроотрицательных, чем основной металл, примесей с последующим выделением их в виде нерастворимых в основном металле окислов в самостоятельную шлаковую фазу или частично в виде возгонов в газовую фазу.

Поэтому многие примеси удаляются на стадии окисления, а избыточный кислород и растворенные в расплаве газы удаляются на стадии восстановления. Процесс огневого рафинирования меди включает в себя основные стадии: загрузка, плавление или разогрев меди, окисление, восстановление и разливка готовой меди в аноды.

В современных рыночных условиях для оптимизации управления и организации работы предприятий цветной металлургии с каждым годом предъявляются все более высокие требования по повышению

производительности труда и снижению себестоимости продукции, что необходимо для достижения конкурентоспособности выпускаемой продукции.

Одним из недостатков существующей технологии огневого рафинирования, осуществляемой в стационарных анодных печах, является общий высокий расход топлива. Низкий коэффициент использования углеводородов природного газа (10-15%) при восстановлении меди, как показали опытно-промышленные испытания, позволяет снизить концентрацию кислорода, но при высоком удельном расходе газа 23,0 м 3 /т. Поэтому основным восстановителем при анодной плавке остается мазут. Удорожание топливно-энергетических ресурсов и в первую очередь мазута, вызывает необходимость совершенствования технологии в направлении сокращения его расхода на стадии восстановления.

Одним из вариантов решения указанной задачи может являться применение твердых раскислителей, что позволяет, в частности, снизить расход мазута и общий расход топлива при анодной плавке.

В данном проекте предлагается ввести усовершенствование в условиях действующего производства посредством частичной замены дорогого мазута на стадии восстановления более дешёвым и экологически чистым биметаллическим сплавом Fе — Сu, содержащим 81 % (по массе) Fе, остальное – Сu, и оценить экономический эффект, который может быть получен от реализации нововведения.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА
Операции при огневом рафинировании:

Процесс анодной плавки состоит из следующих операций:

— разлив металла.
1.1 Загрузка

За (20-30) минут до конца разлива, плавильщики обслуживающие печь в присутствии мастера по производству анодов (далее мастер) ежеплавочно проводят проверку целостности лещади печи специальным щупом и визуальный осмотр состояния футеровки печи.

Полная загрузка анодной печи составляет (340-360) тонн.

Начало загрузки допускается за (15-20) минут до конца разлива предыдущей плавки. Во время загрузки шихты в печь необходимо своевременно подтягивать катодные вагонетки с шихтой и точно устанавливать их напротив загрузочного окна, в которое идет загрузка.

Порядок загрузки анодных печей черновой медью следующий:

— загрузка начинается с первого окна (счет загрузочных окон печи по ходу газа) загрузкой анодных остатков;

— после окончания разлива первое окно закрывается заслонкой, а загрузку ведут через третье окно, при этом, во избежание выхода наплавившегося металла в первом окне, летку закрывают анодными остатками;

— в третье окно на лещадь печи загружается полный ящик 111 м с древесным углем или половина ящика с известняком, или древесные огарки оставшиеся от предыдущей плавки для обеспечения перемешивания ванны в конце плавления;

— затем лещадь и откосы печи равномерно закрываются анодными остатками с целью предохранения их от разрушения загружаемой черновой медью, загрузка анодных остатков ведется в третье и во второе окна;

— после окончания загрузки анодных остатков в третье окно в сторону шлакового порога загружаются отходы меди с целью предохранения в этом месте лещади от разрушения загружаемой черновой медью;

— после окончания загрузки отходов меди начинают загружать черновую медь;

— загрузку черновой меди начинают в третье окно, последовательно ведут во второе и заканчивают в первое окно;

Загрузка печи отходами меди производится в том же порядке, только вместо черновой меди в печь загружаются брикеты отходов меди.

1.2 Подплавление, догрузка шихты и плавление.

В период подплавления производится частичное расплавление шихты с целью освобождения рабочего пространства для догрузки шихты в печь. Конец первого подплавления определяется визуально. После частичного расплавления и осаждения шихты в первом окне достаточной для догрузки (45-60) т шихты в первое загрузочное окно печи. По окончании первой догрузки порог первого окна подправляется измельченной огнеупорной глиной от старого порога, очищенной от меди и шлака. Конец второго подплавления определяется визуально. После частичного расплавления и осаждения шихты в первом и втором окнах и появления расплавленного металла у шлакового окна приступают ко второй догрузки. Вторая догрузка производится в первое и заканчивается во второе загрузочное окно печи. После полной загрузки пороги первого и второго окон тщательно очищаются от меди, шлака и заправляются огнеупорной глиной. Заслонки загрузочных окон устанавливаются на плотно уложенные ряды кирпича. Все неплотности загрузочных окон замазываются огнеупорной глиной. Во время плавления плавильщики готовят окислительные трубки, «подавалку» и «дразнилку».Плавление заканчивается через (20-30) минут после исчезновения «гор» твердой шихты на поверхности жидкой ванны. Признаком окончания плавления является «кипение ванны». «Кипение ванны» указывает на то, что шихта на лещади печи расплавилась и начала взаимодействовать с древесным углем, огарками или известняком, которые забрасываются на лещадь печи во время загрузки.

После полного расплава шихты приступают к съему первого шлака шлакосъемной машиной, а в ее отсутствие — специальными гребнями вручную. К этой операции должны быть предварительно подготовлены шлаковые чаши, необходимое количество гребков, «подавалка» и проверенная в холостом режиме шлакосъемная машина. Шлак через рабочие окна по поверхности ванны расплава «подавалками» подают к шлаковому окну, через шлаковое окно шлакосъемной машиной или гребками шлак скачивают в шлаковые чаши. Хобот шлакосъемной машины или гребки должны погружаться в шлак по возможности не глубоко, чтобы не захватить вместе со шлаком металл. При тонком слое шлака последнему, у порога шлакового окна шлаку, дают некоторое время отстояться, и только после этого сгребают в шлаковую коробку.

Съем шлака проводится по мере его накопления на поверхности ванны и может проходить в период плавления, во время окисления, а при необходимости и в период восстановления. Съем шлака должен выполняться с особой тщательностью, так как неполное удаление его из печи приводит к осаждению шлака в конце разлива металла на лещадь, стенки и шлаковый порог печи, уменьшая полезный объем ванны. После снятия первого шлака приступают к окислению расплава, для чего через рабочие окна вводят (6-10) штук трубок, через которые в расплав подают сжатый воздух, такие же трубки используют и для подачи в расплав мазута во время процесса восстановления. Для увеличения срока службы трубок в расплавленном металле их предварительно футеруют (обмазывают) огнеупорной массой.

Восстановление меди может производиться следующими способами:

При этом восстановление металла проводится в восстановительной атмосфере и с закрытым шибером, для создания избыточного давления в печи. Операцию дразнения меди проводят после окончания окисления с целью дегазации металла и восстановления закиси меди, образовавшейся в период окисления. Установка мазутной трубки выполняется в следующем порядке:

— на горелках печи снижаются: расход газа до (900-950) м 3 /ч и расход воздуха до (9000-10000) м 3 /ч;

— прикрывается охлаждаемый шибер;

— прекращается подача газа на горелки печи, при этом расход воздуха на горелки печи держится прежним (9000-10000) м 3 /ч;

— в рабочее пространство печи через первое окно устанавливается мазутная трубка, открывается вентиль на мазутопроводе и устанавливается расход мазута до 0,4 м 3 /ч пропуская холодный мазут через трубку на поверхность расплава. Как только по трубке стал поступать горячий мазут (температуру мазута плавильщик определяет ладонью руки, касаясь поверхности трубки, трубка должна потеплеть), закрывается подача мазута и дается выдержка в течение (1-2) минут для сгорания мазута с поверхности расплава, после этого устанавливается расход мазута не более 0,8 м 3 /ч и мазутную трубку устанавливают в металл;

— после установки мазутной трубки в металл, через (2-3) минут прекратить подачу горячего воздуха на основные горелки путем закрытия клапана на воздуховоде горячего воздуха и одновременно открытия клапана на свечу для сброса горячего воздуха, вентилятор вторичного воздуха не выключать;

— перекрыть сечение воздуховода перед горелками специальными шторками.

При восстановлении образуется шлак, который снимается по мере образования. Особенно тщательно шлак необходимо снять перед началом разлива. Для окончательного восстановления металла сжигается одно, а при необходимости два дерева.

В конце восстановления содержание кислорода в расплаве меди должно быть не более 0,15%. Конец восстановления определяется по внешнему виду штычковой пробы, отлитой в пробную изложницу, поверхность пробы должна быть мелкоморщинистой без признаков утяжки, излом пробы характеризуется мелкозернистой структурой розового цвета с металлическим блеском без газовых включений.

К концу процесса восстановления температура металла должна быть (1160-1220) о С. Температуру расплава меди определяют визуально по степени нагрева пробной ложки: если после восьми – десяти раз обмакивания в расплав на пробной ложке не остается меди (она вся стекает), то это соответствует температуре (1160-1220) о С.

1.5 Разлив металла и заправка печи.

До начала разлива необходимо проверить работу всего разливочного оборудования в холостом режиме:

— разливочную машину — ход машины должен быть ровным;

— разливочные ковши — футеровка ковшей должна быть хорошо просушена;

— установку дозированного разлива анодов;

— подготовить изложницы — они должны быть без выработки, выставлены по ковшам, анодосъемщикам и горизонтали;

— «сухарики» должны быть на всех изложницах.

Во время разлива температуру металла поддерживают в пределах (1160-1220) о С.

Температуру металла определяют визуально по степени нагрева пробной ложки.

Для выпуска металла летку начинают разделывать сверху, несколько выше уровня металла в печи до появления струи меди. Далее разделку летки ведут постепенно по мере выпуска из печи металла, который должен вытекать из печи ровной струей. Для регулирования равномерного выпуска струи применяется «припорка». По мере застывания меди в желобе металлические настыли следует удалять. Окраску изложниц во время разлива производят раствором глины огнеупорной Нижне-Увельского месторождения. Неплотности между штырем и изложницей заполняются увлажненным мертелем. Отливаемые аноды с помощью оросительной системы частично охлаждаются на кругу разливочной машины, а затем в ваннах анодосъемных машин. Охлажденные аноды захватывают из ванны анодосъемных машин мостовым краном с помощью специальной вилки, помещают в вагонетки для транспортировки анодов (далее по тексту – анодные вагонетки), где производят их обработку и сортировку. Аноды в анодных вагонетках, после взвешивания на анодной весовой оборудованной весами РШ-64, транспортируются в ЦЭМ для дальнейшей переработки.

Выполнение расчета огневого рафинирования черновой меди следующего состава (%):

Cu = 98,893; As = 0,049; Sb = 0,103; Sn = 0,0273; Ni = 0,228; Pb = 0,173;

Zn = 0,0078; S = 0,147; Fe = 0,0338; Bi = 0,0118; Se = 0,021; Te = 0,0153;

Источник