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

Тепло эндотермических  реакций: - 753134,86 кДж.

Тепловые потери из данных работы агрегата составляют 6-7% от расхода тепла.

Таблица 8 -Предварительный тепловой баланс

Приход                                                                         кДж
Физическое тепло шихты	21437
Тепло экзотермических реакций	2290847,2
Физическое тепло дутья	5238,34
Итого	2317522,5
Расход                                                                          кДж
Физическое тепло штейна	425,958
Физическое тепло шлака	499177,5
Физическое тепло газов	742159,8
Тепло эндотермических реакций	753134,86
Тепловые потери	118270,2
Итого	1518588
Недостаток тепла	221177,88

 

Недостаток тепла компенсируем сжиганием природного газа.

Состав газа:  CH₄ – 98,5%,  CO₂ – 1,2%,  N₂ – 0,8%.

Для компенсации недостатка тепла сжигаем X м³ газа, в результате получаем:

CO₂ – 0,993 X м³

N₂ – 0,007 X м³

H₂O – 1,97 X м³.

Для горения  газа по реакции CH₄ + O₂ = CO₂ + H₂O требуется кислорода

1,97 X м³.

Дутья потребуется (при  содержании 63% O₂):

1,97 X / 0,63 = 3,127X м³

Из них O₂ = 1,97 X м³ (2,814 X кг), N₂ = 1,45 X кг, CO₂ = 1,95 X кг,

H₂O = 1,597 X кг.

Тогда тепло отходящих  газов:

Q_г = 4,184 * 1250 (1,45 X * 0,273 + 1,95 X * 0,278 + 1,597 X * 0,5318) = 10394,22 X кг.

Q_д= 20 * 4,184 (2,814 X * 0,2187 + 1,45 X * 0,248) = 8165 X кДж

8165 X - 10394,22 X + 35171 X = 451423                X = 18,2 м³

При горении 18,2 м³ газа образуется тепла 35171 * 18,2 = 640112 кДж.

CO₂ = 0,993 * 18,2 = 18,07 м³

N₂ = 1,157 * 18,2 = 21,05 м^3.

Необходимое количество дутья:

3,127 * 18,2 + 199,9 = 256,7 кг

из них: O₂ – 161,65 м³ или 230, 92 кг

              N₂ – 95,03 м³ или 118,2 кг.

Таблица 9-Состав отходящих газов

Компонент	кг	м3
SО2	421,6	147,6
N2	118,2	95,03
CO2	35,49	18,07
H2O	79,06	98,4
Итого	654,35	359,1

 

Тепло отходящих газов: 742159,8 + 10394,22 * 18,2 = 931334,6 кДж.

Тепло дутья: 5238,34 + 81,65 * 18,2 = 6724,37 кДж.

Таблица 10. Тепловой баланс плавки в жидкой ванне

Приход тепла	кДж
Физическое тепло шихты	21437
Физическое тепло дутья	6724,37
Тепло экзотермических реакций	2290847,2
Тепло сгорания топлива	640112
Итого	2959120,57
Расход тепла
Физическое тепло штейна	425958
Физическое тепло шлака	499177,5
Физическое тепло газов	742159,8
Тепло эндотермических реакций	753134,86
Тепловые потери	921690,4
Итого	2959120,57

3.3 Выбор и расчет  оборудования

По выбору размеров печей  нет достаточно обоснованных рекомендаций. По практическим данным принимаем ширину печи, равную 3,5 м. Так как производительность цеха равна 500 тыс. тонн в год.  Суточная производительность тогда будет составлять: 

500000 / 330 = 1515 т/сутки. Часовая производительность составит:

 1515 / 24 = 64 т/ч.

Расход дутья будет  равен 25,2 * 64 * 1000 / 108,7 = 14838 нм³/ч.

Пропускная способность  одной фурмы составит 1100 нм³/ч, необходимое количество фурм с учетом коэффициента запаса составит 1,2 * 14838 / 1100 = 16 шт. Принимаем для установки 16 фурм по 8 с каждой стороны печи.

Ширина одного фурменного кессона 0,6 м. Длина плавильной зоны составит

8 * 0,6 = 4,8м.

Принимаем высоту печи 4м, площадь печи будет равна 27,3 м² глубину ванны принимаем 1,5 м.

Рассчитаем количество печей по формуле: N_п = П / (Пп * k_п);

N_п = 500000 / (1600 * 0,85) = 1,54. Принимаем для установки 2 печи.

4. Безопасность жизнедеятельности  в цехе

Металлургическое производство меди наряду со многими другими перерабатывающими  отраслями народного хозяйства  является достаточно вредным производством, а также одним из возможных источников серьезного загрязнения окружающей среды.

В процессе работы на плавильщика  и обслуживающий персонал могут  воздействовать опасные факторы, кратковременное  воздействие которых может нанести  ущерб здоровью работника, и вредные факторы, длительное воздействие которых может привести к необратимым процессам в организме и вызвать профессиональные заболевания. 

1. Физические опасные  и вредные производственные факторы:

• Движущиеся машины и механизмы, подвижные части основного и вспомогательного оборудования;
• Повышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;
• Повышенная температура поверхностей оборудования, материалов, продуктов производства;
• Повышенная температура воздуха рабочей зоны;
• Повышенный уровень шума на рабочем месте;
• Пониженная влажность воздуха;
• Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека, вследствие непосредственного соприкосновения с токоведущими частями оборудования, неисправности ограждений, блокировок, заземлений оборудования;
• Повышенный уровень электромагнитных излучений;
• Недостаточная освещенность рабочей зоны;
• Повышенная яркость света;
• Острые кромки, заусенцы и шероховатость на поверхности заготовок, инструментов и оборудования.

2. Химические опасные  и вредные производственные факторы:

• наличие в воздухе рабочей зоны пыли и аэрозолей солей металлов и возможность их  воздействия на органы дыхания и кожные покровы при ручном  или механическом измельчении, шихтовке материалов и при работе с промпродуктами;
•   наличие в    воздухе    рабочей зоны опасных и вредных веществ и возможность попадания их на кожные покровы, и в организм человека через дыхательные пути.

Воздействие химических опасных и вредных факторов возможно при нарушении технологического регламента, при работе на неисправном оборудовании, при возникновении аварийной ситуации, при работе без средств защиты, при нарушении санитарных норм и правил личной гигиены. Попадание кислот и щелочей на кожные покровы человека может вызвать химические ожоги. Попадание кислых газов, паров кислот, солей металлов через дыхательные пути может вызвать у человека острые отравления, бронхиты, астмы, экземы и другие аллергические проявления.

По силе воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности:

I.  Чрезвычайно опасные: ПДК <0 1 мг/м³;

II.  Высокоопасные: ПДК от 0.1 до 1.0 мг/м³;

III. Умеренноопасные: ПДК от 1.1 до 10,0 мг/м³;

IV. Малоопасные: ПДК >10,0 мг/м³.

По характеру воздействия они подразделяются на:

1.Общетоксичные - вызывающие  отравления всего организма (СО - угарный газ, бензол, ртуть, свинец, цианиды, арсениды - соединения мышьяка);

2. Раздражающие (хлор, аммиак, сернистый газ, ацетон);

3.Сенсибилизирующие - аллергены (формальдегид, растворители и лаки на основе нитросоединений);

4.Канцерогенные - вызывающие  рак (никель, соединения хрома,  асбест, амины и т. д.); Мутагенные - влияющие на репродуктивную  функцию (стирол, магний, ртуть).

Таблица 11. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в атмосфере.

Вредные вещества	ПДК, мг/м3	Класс опасности
Соляная кислота	5,0	II
Азотная кислота	2,0	III
Каустическая сода	0,5	II
Хлор	1,0	II
Аммиак	20,0	IV
Соединения мышьяка	0,01	I
Кальцинированная сода	2,0	III
Оксиды азота	5,0	III
Аэрозоли солей металлов	0,005	I
Теллур, селен	0,01	II
Медноникелевая руда	4.0	IV
Медь	1,0	II
Тетрамедь гексагидроксид дихлорид тригидрат  (по меди)	1,5	II
Медь дифосфат	5,0	III
Медь дифторид (по фтору)	2,5	III
Медь дихлорид (по меди)	0,5	II
Медь сульфат (по меди)	0,2	II
Тетрамедьтрихром  тетрадека (дигидрофосфат) ундекагидрат	0,02	I
Медь фосфид	0,5	II
Медь хлорид (по меди)	0,5	II

 

Основными техническими средствами защиты от опасных и вредных  производственных факторов являются:

• общеобменная и технологическая вентиляция, системы аспирации;
• ограждения движущихся, вращающихся и токоведущих частей и опасных зон;
• блокировочные устройства;
• защитные заземления и отключения;
• звуковая и световая сигнализация;
• системы КИПиА измерения уровней в емкостной аппаратуре, газоанализаторы  для контроля концентраций газов в атмосфере рабочей зоны;
• экранирование и теплоизоляция.

Для обеспечения безопасных условий труда, предупреждения профессиональных заболеваний, отравлений, ожогов, работающие обеспечиваются  спецодеждой, спецобувью и средств индивидуальной защиты в соответствии  с установленными нормами бесплатной выдачи спецодежды, спецобуви, и средств индивидуальной защиты, утвержденными техническим директором.

Санитарно-техническая  характеристика рабочего места плавильщика. Требования охраны труда к рабочему месту плавильщика.

Производственная  санитария.

Производственная санитария - это система организационно-технических  мероприятий и средств, предотвращающих  или уменьшающих воздействие  на человека вредных производственных факторов. Сюда относятся: гигиена труда; системы жизнеобеспечения (газ, водопровод и т.д.); мероприятия по борьбе с шумом, вибрацией, излучением, вредными веществами и т.д.

Основы производственной санитарии Эргономические основы охраны труда.

Эргономика - это научная дисциплина, комплексно изучающая человека в конкретных условиях его деятельности, связанной с использованием машин. Эргономика предъявляет следующие требования к организации процесса труда:

1.    Экономические  (устранение лишних затрат рабочего времени.).

2.    Психофизиологические - это соответствие скоростных, зрительных  и других возможностей человека  снижение нервного напряжения.

3.    Психологические  требования - соответствие восприятия, памяти и мышления выполняемой  работе.

4.    Антропометрические - это соответствие орудий труда  объёму, размеру и массе тела  человека.

5.    Метеоусловия. Создание оптимальных условий  производственной среды (освещенности, уровня шума, вибрации).

6.    Эстетические - соответствие эстетических потребностей человека художественным решениям рабочего места.