Процесс электроплавки сульфидных медно-никелевых материалов на штейн
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Введение
Электроплавка на штейн является одним из важнейших переделов в технологии переработки сульфидного медно - никелевого сырья. Основной целью процесса электроплавки является получение медно-никелевого штейна за iет расплавления исходной шихты и поддержания расплава в жидкотекучем состоянии, вследствие чего происходит ликвация или расслоение материала на штейн и шлак. Более легкий шлак, состоящий из оксидов и силикатов поднимается на поверхность расплава, в то время как штейн, представляющий собой сплав сульфидов цветных металлов и железа с некоторым содержанием металлической фазы и обладающий большей плотностью, стремится опуститься на дно ванны.
Агрегатом электроплавки является шестиэлектродная руднотермическая электропечь, имеющая прямоугольную форму. На своде печи располагаются 24 загрузочных отверстия, через которые шихта подается в печь. Газы отводятся через 6 газоотводов на своде печи.
Процесс электроплавки является непрерывным. Шихта, состоящая из смеси обожженных в печи КС окатышей и руды, при необходимости содержащая некоторое количество кварцевых флюсов, периодически поступает в руднотермическую электропечь через загрузочные отверстия на своде и опускается в расплавленный шлак. Слив штейна и шлака происходит через специальные шпуровые отверстия, расположенные на разной высоте.
Электроплавка имеет ряд достоинств. Электродуги, возникающие между электродами, способны нагреть шихту до высокой температуры за сравнительно небольшой промежуток времени, кроме того, электроэнергия по стоимости дешевле других видов топлива. В связи с этим плавка на штейн в руднотермических электропечах широко распространена и применяется на всех медно-никелевых предприятиях России.
Несмотря на широкое распространение электроплавки этот процесс является практически неавтоматизированным. В данном проекте была проанализирована работа руднотермической электропечи, синтезирована автоматическая система стабилизации мощности печи путем регулирования величины заглубления электродов и ступеней напряжения трансформаторов. В качестве объекта управления взята руднотермичсекая печь плавцеха АО ГМК Печенганикель.
1. Теоретическая часть
.1 Основные сведения о плавильном цехе АО ГМК Печенганикель
Плавильный цех, расположенный на промышленной площадке п. Никель, является важнейшим звеном в технологической схеме горнометаллургического комбината Печенганикель. Основное назначение плавцеха - это переработка сравнительно бедного по содержанию цветных металлов сульфидного сырья (руда, окатыши, обороты) на богатый продукт - файнштейн, содержащий а 75% Ni + Cu и ? 0,7-1% Со. Медно - никелевый файнштейн является конечной продукцией комбината. Его дальнейшая переработка осуществляется на комбинате Североникель.
В электропечном отделении плавцеха осуществляется электроплавка сульфидного медно-никелевого сырья для извлечения содержащихся в нем цветных и драгоценных металлов, отделения их от пустой породы и концентрации в сульфидном сплаве (штейне).
Рис. 8. Электропечь комбината Печенганикель
а - продольный разрез; б - поперечный разрез; 1 - каркас печи; 2 - футеровка; 3 - свод;
4 - околоэлектродное уплотнение; 5 - контактные щеки; 6 - шинопакет; 7 - гидроподъемник электрода;
8, 9 - верхнее и нижнее кольца пружинно-гидравлического устройства для перепуска электродов;
10, 11 - верхний и нижний концевые ограничители; 12 - реверсивный транспортер; 13 - бункер;
14 - загрузочный рукав; 15 - телескопическая течка; 16 - электрод; 17 - печной трансформатор.
.2 Краткая теория процесса электроплавки
При пропускании электрического тока через твердые тела или жидкости последние нагреваются, т.е. в результате их сопротивления электрическая энергия превращается в тепловую.
Количество тепла, выделяемого при превращении электрической энергии в тепловую, определяется по формуле Джоуля-Ленца
,
где Q - количество тепла, Дж;
I - сила тока, протекающего через данное сопротивление, А;
R - величина сопротивления, Ом;
t - время, сек.
Электронагрев широко применяется в металлургии, где в ряде производств электропечи - основной тип металлургических печей. Электропечами называются печи, в которых тепловая энергия, необходимая для их работы, получается за iет электроэнергии. По способу преобразования электроэнергии в тепловую электропечи делят на четыре группы:
печи сопротивления;
дуговые электропечи;
индукционные печи;
печи смешанного действия.
Руднотермические электропечи для плавки медно-никелевых руд и концентратов являются печами смешанного действия, где преобразование электрической энергии в тепловую происходит частично в газовой среде (через дугу), а частично в твердой или жидкой (через сопротивление).
Электропечь для плавки сульфидных медно-никелевых руд схематично можно представить в виде ванны, в которой имеются два расплавленных слоя (рис. 3). Толщина верхнего (шлакового) слоя составляет 1500-2000 мм, толщина нижнего (штейнового) слоя 600-1000 мм.
Исходная твердая шихта (руда, окатыши, флюсы и т.д.) загружается на поверхность ванны в виде конусов (откосов), погруженных в расплав. Условие плавучести конуса шихты подчинено закону Архимеда: масса конуса шихты равна массе шлака, вытесненного объемом погру