Реконструкция технологии обработки медных концентратов на Надеждинском металлургическом заводе (НМЗ)
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
? этом важно, чтобы извлекающая фаза имела высокие плотность, поверхностное натяжение и растворяющую способность по отношению к меди. Чем больше будет межфазное натяжение, тем крупнее будут образующиеся при перемешивании капли металлсодержащей фазы, что в сочетании с той ее плотностью обеспечит быстрое разделение фаз при последующем отстаивании.
Сочетание процессов восстановления и перемешивания шлака со штейном позволяет резко интенсифицировать процесс укрупнения штейновых частиц и разделение фаз. Доказано, что крупность частиц при этом возрастает настолько, что для разделения штейна и шлака вместо 10-15 ч требуется менее одного часа.
Правильная организация процесса разделения фаз создает предпосылки для резкой интенсификации работы плавильных агрегатов и повышения их удельной производительности.
1.4 Сущность плавки сульфидного сырья во взвешенном состоянии
Печь взвешенной плавки применяется при автогенной плавки медного концентрата на штейн.
Пылевидные частицы медного концентрата вместе с оборотной пылью печи взвешенной плавки вдуваются подогретым дутьём через четыре шихтовые горелки, расположенные в центре свода реакционной шахты, в печь. В горелках происходит перемешивание шихты с дутьем.
Шихтовоздушная смесь из горелок поступает в раскалённое подсводовое пространство плавильной шахты, где сульфиды воспламеняются, пока шихта находится во взвешенном состоянии. За время падения сульфиды успевают в должной степени окислиться, а легкоплавкие сульфиды и железистые силикаты расплавиться.
На поверхность шлаковой ванны, находящейся в отстойной камере печи, из вертикальной шахты падают капли расплава раскаленные частицы тугоплавких компонентов. В этих условиях процессы формирования шлака и штейна продолжаются и заканчиваются в ванне печи.
Продукты плавки: штейн и шлак выпускаются из печи периодически и поступают на конвертирование и обеднение соответственно.
1.5 Физико-химические основы процесса
Процесс окисления сульфидов меди в реакционной шахте печи происходит в переходном режиме: то есть когда на скорость процесса влияют одновременно диффузия и кристаллохимическое превращение сопровождается воспламенением частиц, которое длится доли секунды. При этом скорость реакции достигает своего максимального значения и здесь возможно кратковременное протекание процесса в кинетическом режиме.
В области более высоких температур, характерных для реакционной зоны плавильной шахты печи (температура 1500-1550 С), процесс окисления сульфидных частиц с большей вероятностью протекает в диффузионном режиме. По мере развития химической реакции на поверхности сульфидной частицы образуется твердый слой продуктов окисления. Транспорт кислорода к реакционной зоне в этом случае затрудняется, и процесс переходит в область, лимитируемую внутренней диффузией. Для этого режима характерно отсутствие зависимости скорости окисления от интенсивности движения газа. Кроме того, диффузионное сопротивление возрастает со временем по мере увеличения толщины оксидной пленки.
Процесс окисления сульфидных частиц после их расплавления состоит из следующих основных стадий:
1.Окисление серы на поверхности сульфидного расплава адсорбированным кислородом газовой фазы;
2.Окисление двухвалентного железа на поверхности капли адсорбированным кислородом;
3.Окисление серы трехвалентным железом в объеме жидкой фазы.
1.6 Теплообмен в рабочем пространстве печи
Основу теплового баланса процесса плавки в печи взвешенной плавки составляет теплота экзотермических реакций окисления сульфидов. На кинетические закономерности, как отдельных этапов, так и в целом процесса окисления существенное влияние оказывает теплопередача. Количество теплоты, выделяемой на поверхности, определяется макроскопической скоростью реакции, а количество теплоты, отводимой от поверхности, условиями теплопередачи.
Достигнув определенной температуры, при которой тепло, выделяемое при окислении, достаточно для протекания автогенного процесса, сульфидная частица воспламеняется. В результате интенсивного окисления на поверхности сульфидной частицы температура может быть более 1500 С при температуре газового потока 1300-1350С.
Температура воспламенения и удельная поверхность сульфидов находятся в одинаковой гиперболической зависимости от среднего размера частиц. Удельная поверхность при уменьшении размере зерен возрастает, а температура воспламенения снижается.
Помимо реакций окисления, по мере прогрева твердой частицы начинают протекать реакции диссоциации высших сульфидов. Интенсивно процесс начинается при температуре 550С и заканчивается при температуре 850С. Наиболее низкую температуру диссоциации имеет пирит (550С), наиболее высокую борнит (850С).
Особенностью диссоциации является то, что процесс сопровождается значительным поглощением теплоты, протекает как на поверхности, так и внутри зерна сульфида. Таким образом, при окислении и диссоциации на одной и той же частице протекало два конкурирующих процесса: окисление с выделением теплоты, диссоциация с ее поглощением. Результирующая величина может быть определена из теплового эффекта реакций и скорости их протекания.
В результате процессов окисления и диссоциации, теплоты выделяется значительно больше, чем поглощается.
Особенностью высокотемпературного взаимодействия кислоро