Плавка медных концентратов в жидкой ванне, производительностью 500 тыс. тонн штейна в год

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Августа 2013 в 19:29, курсовая работа

Краткое описание

В настоящее время к числу наиболее технологически и аппаратурно-отработанных автогенных процессов относится плавка во взвешенном состоянии во всех ее разновидностях. Сейчас этот процесс применяют более чем на 30 предприятиях во многих странах мира г для переработки медных, никелевых и пирритиновых концентратов. Плавка во взвешенном состоянии на холодном воздушном дутье имеет очень напряженный тепловой баланс и практически невозможна. Для устранения дефицита теплового баланса применяют подо¬грев воздуха, обогащение дутья кислородом или используют в качестве дутья технологический кислород (95 — 98 % О2). Подогрев дутья позволяет внести в плавильную печь дополнительную физическую теплоту, а применение обогащенного дутья или технологического кислорода сокращает ее потери за счет уменьшения объема образующихся при плавке горячих отходящих газов.

Прикрепленные файлы: 1 файл

ПРОЕКТ ЦЕХА ПЛАВКИ МЕДНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ В ПЕЧАХ ВАНЮКОВА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ 800 ТЫС. ТОНН КОНЦЕНТРАТА В ГОД.doc

— 4.37 Мб (Скачать документ)

Однако здесь доводы оппонентов вполне обоснованны: в черной металлургии  на конвертерах, во-первых, вертикальные фурмы работают, как правило, без  погружения в расплав, во-вторых, процесс  продувки - периодический и весьма кратковременный (несколько минут). И в случае выхода фурмы из строя осуществляются простые мероприятия: фурма поднимается, удаляется и заменяется новой резервной. В условиях ПЖВ боковые фурмы (погруженные в расплав) должны обеспечить длительную (многосуточную, многомесячную) непрерывную работу печи и не допустить попадания охлаждающей воды и шлако-штейновый расплав (во избежание взрыва). В конечном счете, эта проблема также была решена: созданы конструктивные варианты фурм, отвечающие поставленным требованиям. Ради справедливости, следует отметить вклад в решение данного вопроса Балхашского ГМК, где был преодолен "психологический барьер" - переход на чисто кислородное дутье (100% О2). Правда, на комбинате из-за отсутствия природного газа всей проблемы это не решало.

Большой объем исследований и испытаний по работе с кислородом (без воздуха) был проведен на печи РОЭМЗа (как в виде самостоятельной его подачи, так и в смеси с природным газом). Это позволило отработать конструкции кислородных, газокислородных, газовоздухокислородных фурм и фурм-горелок, а также самые различные режимы их работы в зависимости от технологических задач и видов перерабатываемого сырья.

Другие технические  и технологические решения. В процессе разработки и освоения технологии ПЖВ (ПВ) решалась и масса других вопросов, может быть, не столь радикальных и кардинальных, как отмеченных выше. Это относится и к полупромышленному этапу, и особенно к пусконаладочному этапу при опытно-промышленном освоении агрегатов.

Отрабатывались рациональный состав шихты для наплавления пусковой порции расплава, работа самого шихтарника, транспортировка и подача шихты в расходные бункера и далее в печь (варианты загрузочных устройств), контроль расходов шихты и флюсов (весоизмерение, скорость загрузки), соотношения перерабатываемого сырья и расхода окислителя, состояния ванны расплава (визуально, разовыми замерами температуры), состава шлака, штейна (отборы проб, экспресс-анализ) и отходящих газов (хрома-тографический анализ), а также мероприятия по снижению пылевыноса, увеличению концентрации SO2 в отходящих газах, предотвращению настылеобразований в шахте печи, вспенивания и выброса массы расплава из нее (изменения в режимах дутья, периодическая подача твердого восстановителя), нормализации работы копильника шлака и миксера штейна, систем охлаждения кессонов, газоходного тракта и т.д.

Во всем этом комплексе  вопросов и решений особое место  заняло обеспечение нормальных устойчивых тепловых условий работы печей. Дело в том, что высокая кессонированная  шахта печи и высокая (глубокая) ванна  расплава требовали специфического подхода в этом (тепловом) отношении, поскольку отклонения в тепловой стационарности - это изменения в тепловом состоянии кессонов и их надежности охлаждения, изменения в гарнисажеобразовании, появление настылей в верхней части шахты и борьба с ними, нарушения теплового состояния ванны в общем (колебания и снижение температур, появление промежуточного слоя между шлаком и штейном, нарушение работы переточных окон и сифонных устройств). Все эти трудности были преодолены . благодаря целенаправленным исследованиям (полученным теоретическим формулам, полупромышленным и опытно-промышленным испытаниям).

Опыт, полученный на маломасштабных установках, в условия других промышленных предприятий, а именно: какие параметры, характеристики, показатели можно перенести напрямую, какие могут быть перенесены по вполне определенным зависимостям и какие требуют некоторой проверки (доводки) на опытно-промышленном этапе работы агрегата.

Отметим, что малые  опытные установки ПЖВ (ПВ) на Норильском и Балхашском ГМК были демонтированы  после выполнения НИР на собственных  видах сырья и выдачи данных для  промышленного проектирования и  строительства, а установка на РОЭМЗе еще многие годы являлась опытным полигоном для отработки технологии плавки самых различных видов сырья, конструктивных узлов и элементов, конструктивных вариантов ПВ (модификации) в целом '. Так, на этой установке, кроме технологии плавки сульфидного медного сырья, для которого изначально решалась проблема, были отработаны технологии переработки сульфидного медного и медно-цинкового сырья на белый матт (частично на черновую медь), пиритных концентратов и огарка, клинкера цинкового производства, никелевого и пирротинового концентратов, медно-никелевой руды, окисленной никелевой руды, шламов черной металлургии, зарубежных видов сырья (Куба, ГДР); обеднения самых различных шлаков (по составу и от различных плавильных агрегатов) и др.

Сейчас ведутся работы (опыт ПВ РОЭМЗа) по переработке сырья, содержащего летучие металлы (2п, РЬ, 5п и др.), в режимах плавки - возгонки (фьюмингования).

В то же время уже имеется  большой опыт работы фьюминговых  печей в совмещенном режиме плавки - возгонки, особенно в оловянной  промышленности (традиционная работа этих печей - фьюмингование заливаемого жидкого шлака). Таким образом, в перспективе можно прогнозировать некоторое "стирание граней" между печами Ванюкова и фьюминговыми.

Из отработанных на РОЭМЗе конструктивных вариантов печей приведем следующие:

  • печи со специальным профилем для непрерывной и полунепрерывной  плавки сульфидного сырья на белый матт (черновую медь);
  • двухзонная печь для переработки медно-цинкового сырья на богатые штейны (белый матт) и с возгонкой цинка;
  • печь для совмещенной плавки сырья и обеднения шлака в едином потоке;
  • печь   для   самостоятельной   обеднительной   переработки   шлаков (барботажное обеднение шлаков - БОШ);
  • печи   для   переработки,   кроме   отмеченных   выше,   других   отходов металлургических и не традиционных для металлургии.

По работам на ПВ РОЭМЗа хотелось бы отметить следующее. Эта  установка обладала весьма широкими возможностями для экспериментирования  по конструктивной, технологической, режимной, эксплуатационной и прочим частям. Эти возможности всячески использовались исследователями.

Из самых последних  технологических разработок на РОЭМЗе отметим переработку твердых  бытовых отходов (обычного бытового мусора) в барботируемом расплаве шлака (процесс ПОРШ), что является одним из решений общемировой экологической проблемы, и переработку низкосортных углей и углеродсодержащих материалов в топке сжигания твердого топлива в расплаве (установка ТСТР), являющуюся решением крупной энергетической проблемы в России.

Часть этих и других решений  защищена авторскими свидетельствами на изобретения и патентами (а.с. №№ 998823, 1008600, 1191481 и др.), а многие решения представляют предмет ноу-хау.

В настоящее время  в Гинцветмете сформирован пакет  ноу-хау, включающий большой объем  решавшихся и решающихся вопросов теплового, гидроаэродинамического, технологического, эксплуатационного характера, изготовления оборудования печей и шефмонтажных работ, их пусконаладки, обеспечения непрерывной работы, предотвращения аварийности и быстрого ввода в работу в случае се возникновения, гарантии экологически чистого ведения процесса, достижения проектных показателей и т.д. Этот пакет является предметом продажи - купли.

Нельзя не отметить разработку по такому новому научно-техническому направлению в пирометаллургии, как газлифтные технологии. Это направление также берет начало с первых испытаний на установке ПЖВ (ПВ) РОЭМЗа и касается переработки различных видов сырья как металлургического, так и нетрадиционного для металлургии (радиоактивных отходов, германийсодержащих углей, крупногабаритной металлической техники).

Кроме того, в Гинцветмете  накоплен полупромышленный опыт еще  по двум разработкам: факельно-барботажной  плавке (ФБП), сочетающей преимущества КФП и ПВ, и барботажному агрегату с глубокой утилизацией тепла (БАГ'УТ), сочетающему преимущества шахтной печи и ПВ. Можно не сомневаться в том, что упомянутые аббревиатуры (БОШ, ФБП, ПОРШ, ТСТР, БАГУТ) будут расширяться и развиваться в количественном и в качественном отношении.

Естественно, последние  полупромышленные разработки следует рассматривать как задел на будущее, как технику, технологии, заводы наступившего века. Сюда же следует отнести высокоэффективные, экологически чистые, высокомеханизированные и автоматизированные заводы в пирометаллургии тяжелых цветных металлов заводы-автоматы, проектные проработки которых сделаны институтами России.

"Венцом" описанных  выше разработок является их  промышленная реализация - работа  ряда предприятий цветной металлургии  с использованием процесса ПЖВ  (ПВ) на протяжении уже многих лет. Это можно рассматривать как крупное научно-техническое достижение отечественной металлургии в XX в.За период 1977 -1997 гг. в эксплуатацию было введено восемь промышленных ПВ (НГМК, БГМК, СУМЗ, БМЗ) с площадью пода от 6,2 до 48 м2. Процесс и печь Ванюкова запатентованы в ряде промышленно развитых стран, таких как США, Канада, Австралия, Финляндия, ФРГ, Франция, Япония.[5]

2.4 Технико-экономическое  обоснование выбранной технологии

Сравним показатели работы процесса, работающем на дутье, обогащенном кислородом, с показателями цеха, использующим для дутья воздух.

Применение кислорода  делает процесс автогенным за счет уменьшения потерь тепла с уходящими  газами. Увеличивается извлечение металла  за счет  уменьшения потери шихты  с пылью. Саму печь можно сделать меньше (процесс идет более интенсивно), уменьшится число воздуходувок. Полученный сернистый ангидрит более концентрированный и легче и полнее улавливается. Расчет ведем для одной печи Ванюкова.

Таблица 2 - Технико-экономические показатели цеха

Показатели

Варианты

Эквивалентная схема – плавка на воздушном дутье

Проектируемая технология – плавка на кислородном дутье

Производительность цеха по агломерату, тыс. т/г

500

500

Извлечение металлов

медь

никель

 

97,7

97,5

 

98,7

97,5

Выход готовой продукции, тыс. т/г

штейн

шлак

SO2

 

385,6

410,8

145,1

 

389,5

414,9

241,8

Цена готовой продукции, руб./т

штейн

шлак

SO2

 

10000

3000

5000

 

10000

3000

5000

Расход технического кислорода, м3

 

126

Расход природного газа, м3

18,2

 

Цена технического кислорода, м3

 

40,8

Цена природного газа, м3

350

 

Стоимость оборудования, тыс. руб.

печь Ванюкова

воздуходувки

 

12000

270

 

8000

140


Рассчитаем капитальные  текущие и приведенные затраты  по изменяющимся показателям для  эквивалентной схемы.

Капитальные затраты на оборудование:

Коб1 = (1+Н) *ΣSi1*Ni1 = (1+0,1)*(270+12000) = 12392,7 тыс. руб.

где Н – норма затрат на КИП и коммуникации;

       Si1 – стоимость единицы оборудования, тыс. руб.

       Ni1 – число единиц оборудования, шт.

текущие затраты:

затраты на содержание и эксплуатацию оборудования

Ссо =  Аобоб1 =   0,3 * 12392,7 = 3717,81 тыс. руб.

где:    Аоб -  норма затрат на содержание и эксплуатацию

затраты на сырьё:

Сc = ΣSi1 * ri1

на     природный  газ    18,2    * 350    * 500   =  3185000 тыс. руб.

Всего текущих затрат по изменяющимся статьям

С1 = 3717,81   + 3185000 =  3188717,81  тыс. руб.

С учётом заводских и прочих расходов - 5 % это составит

Сз =  1,05 *  3188717,81 =  3348153,7 тыс. руб.

Приведённые затраты  по эквивалентному варианту

Z1 = C1+E11*K1 = 3348153,7 + 0,15 * 12392,7 = 3350012,6  тыс. руб.

где: Е11 - нормативный коэффициент сравнительной эффективности капиталовложений.

Рассчитаем капитальные текущие и приведённые затраты по изменяющимся показателям для проектируемого варианта.

 Капитальные затраты на оборудование:

Коб2 = (1 + Н) * ΣSi1*Ni1 =  (1 + 0,1) * (8000+140) = 8221,4 тыс. руб.

текущие затраты:

затраты на содержание и эксплуатацию оборудования:

Ссо = Аобоб2 = 0,3  * 8221,4 = 2466,42 тыс.  руб.

затраты на сырьё:

Сc = ΣSi2 * ri2

на     технический  кислород        126,0  *40,8  * 500 = 2570400 тыс. руб.

 Всего текущих затрат по изменяющимся статьям:

С2 =  2466,42   +  2570400 = 2572866,42 тыс. руб.

С учётом заводских и прочих расходов - 5 % это составит:

Сз2 = 1,05 * 2572866,42 = 2701509,7  тыс. руб.

Приведённые затраты по эквивалентному варианту:

Z2 = C1+E11*K2 =  2701509  + 0,15 * 8221,4 =  2702742,9 тыс.руб.

Экономия по приведённым затратам

Z = Z1-Z2=3350012,6-2702742,9 = 647269  тыс.руб.

Дополнительная прибыль  за дополнительную полученную продукцию:

штейн      10000  * (389,5 - 385,6)   =  38946 тыс. руб.

шлак        3000  * (414,9  -  4!0,8) = 12447  тыс. руб.

Информация о работе Плавка медных концентратов в жидкой ванне, производительностью 500 тыс. тонн штейна в год