Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Августа 2013 в 19:29, курсовая работа
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.
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:
По работам на ПВ РОЭМЗа
хотелось бы отметить следующее. Эта
установка обладала весьма широкими
возможностями для
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
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
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/т |
126 | |
Расход природного газа, м3/т |
18,2 |
|
Цена технического кислорода, м3/т |
40,8 | |
Цена природного газа, м3/т |
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 = Аоб*Коб1 = 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 = Аоб*Коб2 = 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.