Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Ноября 2011 в 22:03, курсовая работа
Медь (лат. Cuprum) - химический элемент. Один из семи металлов, известных с глубокой древности. По некоторым археологическим данным, медь была хорошо известна египтянам еще за 4000 лет до Нашей Эры. Использованию меди способствовало то, что медь встречается в свободном состоянии в виде самородков. Масса наиболее крупного из известных самородков меди составляла около 800 т. Поскольку кислородные соединения меди легко восстанавливаются, а металлическая медь имеет сравнительно невысокую температуру плавления (1083 °С), древние мастера научились плавить медь. Вероятнее всего это произошло в процессе добычи самородной меди на рудниках.
Введение
1 Выбор технологической схемы для получения меди
Сырье для получения меди
Способы получения меди
Подготовка руды
Выплавка медного штейна
Теоретические основы процессы конвертирования
2.1 Описание процесса конвертирования
2.2 Модель технологического конвертирования штейнов
3 Расчет рационального состава процесса конвертирования
Заключение
Список использованной литературы
Конвертерные шлаки медного производства содержат 1,2-3 % Си, в шлаках конвертирования никелевых штейнов содержится 0,7-1,2 % Ni, 0,2-0,5 % Со, а в рядовых конвертерных шлаках, получаемых при конвертировании медно-никелевых штейнов, содержание меди и никеля составляет в среднем 1,2-1,8 %, кобальта - 0,2-0,5 %
Конвертерная пыль представлена как химическим (возгоны), так и механическим уносом. Химический унос преобладает при переработке полиметаллических штейнов и представлен летучими соединениями цинка, свинца, кадмия, мышьяка, селена и др. Механический унос формируется в результате пылеобразования загружаемых в конвертер твердых материалов - флюса, холодных, а также брызгообразования. Поэтому пыль по составу отличается и от исходных материалов, и от продуктов конвертирования. Величина пылеуноса находится в пределах 0,5-3 % от массы перерабатываемого штейна.
Конвертерные газы обычно представлены следующими компонентами: SO2, SO3, О2, N2, Н20. Содержание кислорода в газах зависит от степени его использования в ванне. Обычно степень использования кислорода дутья при продувке превышает 95 %. Основное количество серы в газах находится в форме SO2, лишь 3-5 % серы штейна окисляется до SO3.
Содержание сернистых газов, выходящих из конвертера, зависит от типа и состава штейна, содержания кислорода в дутье и стадии продувки. При конвертировании металлизированных никелевых и медно-никелевых штейнов при окислении металлического железа в начале продувки в газах мало SO2. При окислении сернистого железа воздушным дутьем содержание SO2 достигает 13-15 %. В первом периоде конвертирования медных штейнов газы имеют примерно такой же состав, а во втором периоде содержание S02 в них возрастает до 19-20 %. Во всех случаях газы, выходящие из конвертера, существенно разбавляются подсасываемым воздухом.
Процесс конвертирования является автогенным процессом, протекающим за счет тепла, выделяющегося по реакциям окисления (1-4, 6). Наиболее высокой экзотермичностью характеризуется реакция окисления металлического железа, поэтому конвертирование металлизированных никелевых и медно-никелевых штейнов идет при большем избытке тепла. Значительный избыток тепла наблюдается также во втором периоде конвертирования медных штейнов, что обусловлено отсутствием образования шлака и потерь с ним тепла. Таким образом, при конвертировании штейнов в большинстве случаев наблюдается избыток тепла.
Для ликвидации избытка тепла во избежание перегрева расплава и футеровки предусматривается загрузка в конвертер холодных материалов. В качестве холодных материалов обычно используют выломки из желобов, ковшей, застывший штейн, шлак, пыль из конвертерных газоходов, оборотные продукты. При конвертировании медных штейнов оборотными продуктами являются шлаки печей огневого рафинирования, анодный скрап, медный лом и др. Для медно-никелевых конвертеров оборотами служат шлаки восстановительной электроплавки оксида никеля и свернутый никелевый шлак конвертирования медных никельсо-держащих штейнов.
Иногда в качестве холодных используют рудные материалы. Большинство холодных материалов требуют тепловых затрат на расплавление, т.е. являются эндотермичными. Экзотермичными материалами служат некоторые металлические материалы на основе железа, а также материалы, содержащие сульфиды. При их использовании количество тепла, выделяющегося при окислении компонентов, превосходит тепло, уносимое образующимися продуктами. Фактически подобные материалы не являются холодными. Их перерабатывают в основном при конвертировании никелевых и медно-никелевых штейнов для извлечения содержащихся в них цветных металлов.
При применении обогащенного кислородом дутья количество избыточного тепла в конвертере возрастает, в результате появляется возможность перерабатывать вместе со штейном рудные материалы, т.е. частично превратить конвертер в плавильный агрегат, однако при этом резко увеличивается износ футеровки фурменного пояса и сокращается межремонтный период работы конвертера.
2.2 Модель технологического конвертирования штейнов
Расчет процесса конвертирования штейнов (модель технологии) может быть проведен без расчета конкретных реакций конвертирования.
На основе данных о составе исходного штейна, холодных материалов, флюсов, условий проведения процесса можно принять содержание главного компонента конвертерного шлака (SiO2)кш. Поскольку от содержания зависит (SiO2)к ш содержание в шлаке магнетита и серы, задается содержание (Рез04)к ш и (S)к ш.
Для учета распределения цветных металлов по продуктам конвертирования можно принять либо их среднее содержание в шлаке, либо их извлечение в продукты. Более надежной величиной является первая. При этом содержание основных цветных металлов — меди и никеля может быть взято как функция их содержания в штейне, однако при этом иногда требуется учитывать и другие факторы. Так, при переработке медно-никелевых и никелевых штейнов содержание никеля в шлаке зависит от металлизации штейна, а на содержание меди в шлаке влияет (Si02)K
Для описания распределения сопутствующих металлов (кобальта, свинца, цинка и др.) приходится принимать либо их содержание в шлаке, используя практические данные, либо - их извлечение в продукты.
Для расчета распределения цветных металлов по продуктам конвертирования необходимо также знать форму нахождения этих металлов в шлаке. Зная содержание или извлечение и форму нахождения, можно определить количество соединений цветных металлов в шлаке. По содержанию серы в шлаке определяется количество сернистого железа. По количеству Si02 и составу флюса находят массы компонентов флюса, переходящие в шлак.
При
расчете конвертирования медных
штейнов два периода
При расчете первого периода в составе белого матта принимается содержание серы, железа и прочих. По разности между приходом меди со штейном и содержанием меди в шлаке находят количество меди в белом матте. При полиметаллических и медных никельсодержащих штейнах используют показатель извлечения цветных металлов и определяют их количество в белом матте.
При расчете второго периода в черновой меди задают содержание серы, кислорода, железа и прочих. Учитывая, что количество меди в черновой меди то же, что и в белом матте (при бесшлаковом процессе), находят массу черновой меди.
При расчете образовавшегося во втором периоде шлака на основе данных практики берут в нем или содержание отдельных компонентов, или их извлечение.
При
расчете конвертирования
При переработке в конвертере холодных материалов их масса может быть или задана, или определена расчетным путем. Необходимое количество холодных может быть определено в результате теплового расчета. При этом приходится проводить независимый расчет переработки холодных материалов, т.е. рассматривать холодные материалы как самостоятельное сырье, из которого получаются те же продукты, что и при переработке штейна. Такой подход оправдан, если состав холодных по содержанию основных компонентов близок к штейну. В протизном случае нужно принимать иной состав продуктов конвертирования холодных материалов.
Таким
образом, в результате получаются два
самостоятельных расчета
При переработке штейна в конвертере наблюдается избыток тепла, а при переработке холодных, как правило, - недостаток. Отношение недостатка тепла к избытку дает величину соотношения масс холодных материалов и штейна, обеспечивающего нормальный тепловой режим конвертирования. На основании этих расчетов находят состав продуктов обоих процессов, взятых в указанном соотношении.
Пылеунос из конвертера состоит из механического уноса исходных твердых материалов и капель расплавленных продуктов. Унесенные капли шлака идентичны по составу шлаковому расплаву, а состав сульфидных капель по ходу процесса изменяется, так как меняется состав сульфидной массы в конвертере. Учитывая определенные трудности в установлении состава и количества уноса сульфидного расплава и приближенность расчетов, целесообразно унесенную массу представлять в виде смеси исходного штейна и готового продукта, а для учета состава смеси можно принять некоторые доли унесенных отдельно штейна и отдельно продукта.
Механический унос целесообразно рассчитывать после расчета основных продуктов процесса. Методика расчета состоит в следующем. Обозначается как неизвестное доля уноса в пыль одного из составляющих (обычно уносимого в наибольшей степени), а доля уноса остальных составляющих берется от этого неизвестного. Сумма количеств всех уносимых компонентов дает общее количество пыли, представленное как неизвестное. Общая величина пылеуноса, принятая по данным практики, приравнивается к полученной сумме. Отсюда определяется весь количественный состав пыли.
Окончательный
материальный баланс процесса составляется
с учетом пылеуноса.
Список использованных источников
5 http://www.prom-pechi.ru/
6 http://www.mineral.ru