Никель штейндерін конвертерлеуге арналған пеш

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 18 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАЛЫҚ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
Д.СЕРІКБАЕВ АТЫНДАҒЫ ШЫҒЫС ҚАЗАҚСТАН
МЕМЛЕКЕТТІК ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

ФАКУЛЬТЕТ Жер туралы ғылымдар факультеті

КАФЕДРА Металлургия және пайда қазбаларды байыту

КУРСТЫҚ ЖОБА

Тақырыбы: Никель штейндерін конвертерлеуге арналған пеш

ОРЫНДАҒАН: Сейдахметова Ш.Ә.
16-МТК-1 тобы
ҚАБЫЛДАҒАН: Бекимбаева Г.С.

Өскемен
2019ж

Қазақстан Республикалық білім және ғылым министрлігі
Д.СЕРІКБАЕВ АТЫНДАҒЫ ШЫҒЫС ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Жер туралы ғылымдар факультеті
Металлургия және пайдалы қазбаларды байыту кафедрасы
Металлургиялық пештер пәнінен курстық жобаға

ТАПСЫРМА

1. Тапсырма тақырыбы: Никель штейндерін конвертерлеуге арналған пеш.

2. Өнімділігі суық штейін бойынша тәулігіне 70 ттәул.

3. Мазмұны: Курстық жұмыс кафедрада әзірленген әдістемелік нұсқауларға сәйкес орындалуы тиіс.

4. Студенттің курстық жұмысты өткізу мерзімі

5. Тапсырманың берілген уақыты

Тапсырманы берген: Тапсырманы қабылдаған

Аты-жөні Аты-жөні
мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .4
1 Теориялық бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5
1.1 Никель кендері және минералдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..5
1.2 Конвертердің жалпы сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5
1.3 Конвертердің құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6
1.4 Конвертердің жұмыс істеу принципі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..1 0
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 16
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...17
кіріспе
Конвертерде штейнді қайта өңдеу процесі балқытылған мысты немесе мысты-никельді штейнді ауамен іштей үрлеу арқылы таза емес мыс немесе файнштейнді алу. Конвертерде өткен химизмді реакция процесі тотығу сипаттамасын береді, оның нәтижесінде оттегіге жақындығы бар штейн құрамы, жез тотығын конвертерден қож, газ немесе шаң болып бөлінеді. Штейнді үрлеген кезде жеңіл және түгел темір, күкірт, мырыш, қорғасын, мышьяк бөлінеді.
Экзотермиялық реакция нәтижесінде темірмен күкірттің тотығуы кезінде бөлінген жылу жеткілікті, көміртекті отын немесе электроэнергия қажет етпейді.
Конвертерде штейнді өңдеуді ашқан және өнеркәсіп ауқымында 1866-1880 ж. игерген орыс инженерлері В.А. Семенников, Н.А. Иосса, А.А. Ауербах.
Түсті металлургия зауыттарында конвертерлердің жұмысын зерттеп және олардың ілімін ұйымдастыруға совет ғалымдары өз үлестерін қосты. Конвертерлердегі штейнді өңдеу және осы ілімнің дамуы нәтижесінде конвертердің жұмысы түгелдей зерттеліп бітті деуге болмайды. Гидро-аэромеханикалық және жылу процестерінде конвертер жұмысының ілімінде әлі де болса маңызы зор кемшіліктер бар. Техникалық әдебиеттерде конвертер жұмысының ілімі технологиялық процестерін қарастырған болса, басқа процесстер мүлдем қаралмады немесе үстірт баяндалды, бұл жалпы ілімнің құндылығын недәуір төмендетті.
Соңғы бірнеше жылдың ішінде автор техника ғылымдарының кандидаты Л.М. Шалыгинмен бірге конвертердің жұмысын зерттеді. Осы зерттеудің негізінде және заводтың жаңа тәжірибесіндегі көрсеткіштері осы кітапта конвертер жұмысының ілімін кешенді баяндайды.
Конвертер - периодты жұмыс істейтін аппарат. Конвертерге құйылған сұйық металды қысылған ауамен үрлеу нәтижесінде керексіз қоспалар қожға, ал күкірт тотыққан газ түрінде айналып пештен шығарылады.
Өндірістік конвертерлердің жұмыс істеу тәжірибесіне сүйенетін болсақ, балқыманы үрлеу оның температурасының 5-10°Смин өзгеруімен қатар жүреді. Балқыманың қызып кетуін болдырмау үшін конвертерге қатып қалған штейн, құрамында 5-10% Ni бар электр пешінің қожын тиейді.
Кейбір жағдайларда конвертердегі берілген температуралық режимді сақтап тұру үшін келесі әдісті қолданады: алғашқы қожды төкеннен кейін штейннің жаңа порцияларын құймай тұрып, бір немесе бірнеше рет бойдақ үрлеу жүргізіледі.
Конвертерлердің сыйымдылығы агрегаттың жұмысшы кеңістігіндегі металдың мөлшері мен бағалады және 20-100т аралығында болады. Сыйымдылығына байланысты конвертердің диаметрі мен ұзындығы сәйкесінше 2,3-4,3 және 4,5-10м аралығында өзгереді.
Түсті металлургияда негізінен конвертердің оттекті, колденең және вертикаль түрлері қолданылады.

1 Теориялық бөлім

1.1 Никель кендері және минералдары
Қазіргі кезде өздерінің химиялық құрамы мен қасиеттері бойынша айырмашылығы өте үлкен екі түрлі никель кендері қорытылады: тотыққан және сульфидті никель кендері.
Тотыққан никель кендері гидратталған магнезиалды силикаттардан, алюмосиликаттардан және темір оксидтерінен тұратын тау жыныстары болып келеді. Оларда никель минералдары кен массасының аз бөлігін құрайды. Тотықан никель кендерінде никель келесі минералдар түрінде болады: бунзенит (NiO), гарниерит [(Ni,Mg)O·SiO2 ·nH2O] және ревденксит [3(Ni,Mg)O·2SiO2 ·2H2O].
Тотыққан никель кендерінде пайдалы компонент кобальт. Оның кендегі мөлшері ондағы никельдің мөлшерінен 15-25 есе кем. Кейде тотыққан никель кендерінде аз мөлшерде мыс кездеседі (0,01-0,02%).
Бос тау жынысы негізінен силикаттардан, каолиннен (Al2O3·2SiO2·2H2O), тальктан (3MgO·4SiO2·H2O), бурыл теміртастан (Fe2O3·nHO), шынытастан (SiO2) және әктастан (CaCO3) тұрады.
Тотыққан никель кендерінің құрамы пайдалы компоненттер бойынша да, бос тау жынысы бойынша да тұрақсыздығымен ерекшеленеді. Кеннің орташа құрамы,%: Ni - 0,7-4; Co - 0,04-0,16; SiO2 - 15-75; Fe2O3 - 5,0-65; Al2O3 - 2-25; Cr2O3 - 1-4; MgO - 2-25; CaO - 0,5-2; конституциялық ылғал - 10-15.
Тотыққан никель кендерін байытудың тиімді әдістері осы күнге дейін табылған жоқ. Сондықтан олар тиісті дайындықтан соң бірден металлургиялық қорытуға түседі. Тотыққан никель кендері кеуекті, борпылдақ болып келеді, олардың механикалық беріктігі аз, ылғалдығы жоғары (40%-ға дейін).
ТМД елдерінде тотыққан никель кендерінің кен орындары Оңтүстік Уралда (Буруктал кен орны) және Украинада бар. Шет елдерде тотыққан кен орындары Жаңа Каледонияда, Кубада (Моа-Бей, Никаро) Филлипин аралдарында, АҚШ-та, Бразилияда, Индонезияда, Австралияда және Грецияда бар.
Сульфидті кендерде никель петландит [(NiFe)S] түрінде және пиритинде (Fe7S8) қатты ерітінді түрінде болады. Сульфидті кендерде никельдің негізгі серігі мыс болады. Мыс негізінен халькопирит (CuFeS2) түрінде болады. Құрамында мыс көп болатындықтан бұл кендер мысты-никельді деп аталады. Мыспен қатар сульфидті кендерде міндетті түрде кобальт, асыл металдар (алтын, күміс), шашыранды элементтер (селен, теллур), күкірт және темір болады. Сульфидті мысты-никельді кендер күрделі құрамды полиметалды шикізат болып келеді. Металлургиялық қорыту кезінде олардан күкіртпен қоса 14 пайдалы компонент алынады.
Мысты-никельді кендердің құрамы,% : Ni - 0,3 - 5,5; Cu - 0,2 - 1,9; Co - 0,02 - 0,2; Fe - 30 - 40; S - 17 - 28; SiO2 - 10 - 30; MgO - 1 - 10; Al2O3 - 5 - 8.
Сульфидті мысты-никельді кендер жоғары механикалық беріктігімен сипатталады, гигроскопиялы емес, байытуға болады. Әдетте құрамында 1,5-2,5% Ni болатын кедей кендер байытылады. Бай кендер қажетті дайындықтан кейін балқытуға жіберіледі.
ТМД-да сульфидті мысты-никельді кен орындары: Кола түбегінде (Мончегорск) және Таймырда (Норильск) бар. Шет елдерде өндірістік сульфидті никель кен орындары: Канадада және Австралияда бар.
Тотыққан никель және сульфидті мысты-никельді кендерден басқа никель өндірудің шикізаты ретінде Канада мен Бирмада өндірілетін мышьякты кендерді қолдануға болады.

1.2 Өндіріс базасы
Никель штейнін конвертерлеу үшін негізгі шикізат көзі болып, тотықсыздандыру- сульфидтеу балқытуы нәтижесінде алынған тотыққан никель кені болып табылады. Штейн- Ni3S2, CoS, FeS, FeNi сульфидтерінің қорытпасы.
Ni3S2 и Niмeт, CoS, PeS, Feмeт қосылыстарындағы штейндердің химиялық құрамы кәсіпорынның деректері бойынша: Ni - 12%; Со - 0,4%; S -25%; Fe - 61%; 1,6% - басқалар.
Жылумен жабдықтау:
Конвертерлік передел паросил цехынан және шахта пештерінен буды пайдаланады. Зауыт үшін ауа балқыту цехының ауа үрлегіш станциясынан алынады.
Отын:
Табиғи газ конвертерлерге конвертерлік учаскенің ГРУ арқылы газ құбыры арқылы беріледі. Конвертерлік және компрессорлық ауа конвертерлік учаскеге балқыту цехының ауа үрлегіш бөлімшесінен түседі.

1.2 Тотыққан никель кендерін қорытудың кейбір ерекшеліктері
Кен шикізатының барлық түрлерінен никельді алу үшін пирометаллургиялық және гидрометаллургиялық әдістер қолданылады. Қазіргі кезде өндірісте никель шикізатын пирометаллургиялық әдіспен қорыту технологиялық екі бағытта жүргізіледі. Бұл әдістердің айырмашылығы екі түрлі тотыққан және сульфидті шикізатты қорытуға байланысты.
Төменде тотыққан никель кендерін (1-ші сурет) қорытудың технологиялық сұлбасы келтірілген.
Тотыққан никель кендерін қорыту сульфидті мысты-никельді кендерді қорытуға қарағанда жеңіл. Ол қосымша рафинирлеусіз тұтынушыларға, негізінен қара металлургяға, жіберілетін отты никель алумен бітеді. Никельді қоспалардан (Fe, Cu, Co,S) тазарту барлық көпсатылы технология үрдісі кезінде жүреді.
Тотыққан никель кендерін балқытуға дайындау кенді брикеттеп немесе агломерациялай кесектеуден тұрады.

Тотыққан никель кені
↓
Біркелкілендіру
↓
Шикіқұрам дайындау
↓
Шикіқұрам
Брикеттеу Агломерациялау
↓ ↓

Брикеттер Сульфидтегіштер Кокс Үрлеу Агломераттар Әктас
↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓
Тотықсыздандыра сульфидтей балқыту
↓ ↓ ↓ ↓
Газдар Қож Штейн Тозаң
↓ ↓ ↓
Атмосфераға Күресінге Кварц Ауа Айналымға

Конвертерлеу
↓ ↓ ↓
Газдар Никель файнштейні Конвертер қожы
Ауа ↓
Кобальт алуға
Тотықтыра күйдіру
↓ ↓
Газдар Никель оксиді

Тотықсыздандырғыш Әктас
↓ ↓
Тотықсыздандыра балқыту
↓ ↓
Отты никель Қож
↓ ↓
Түйіршіктендіру Айналымға
↓
Тұтынушыларға

1-ші сурет Тотыққан никель кендерін пирометаллургиялық әдіспен қорытудың технологиялық сұлбасы.

1.3 Никель штейнін конвертерлеу
Тотыққан никель кендерін шахталы бақылаудың штейіндері никельдің, кобальттың, темірдің сульфидтерінен және металл түріндегі Fe, Ni, Co-тан тұрады. Конвертерлеу процесінің мақсаты - темір мен күкіртті тотықтырып никель файнштейнін алу.
Оттегінің темірмен байланысы оның никель және кобальтпен байланысынан мықты болғандықтан, никель штейнін үрлеу кезінде алдымен метал түріндегі темір тотығады. Темірдің тотығу процесі конвертерлеудің бipiншi периоды болады. Темірдің тотығуы FeО және Fe304 түзе жүреді. Түзілген оксидтер кремнеземмен әрекеттесіп, қожға өтеді. Конвертерлеудің бipiншi периодының негізгі химиялық реакциясын келесідей жазуға болады:

6Fe + 302 + 3Si02 = 3(2Fe0::Si02) + 1876000 Дж (2.26)

Бос темірдің нeгiзгi массасы тотыққаннан кейін келесі реакциямен сипатталатын конвертерлеудің екінші периоды басталады:

2FeS + 302 + Si02 = 2Fe0::Si02 + 2502 + 1030290 Дж (2.27)

Бірінші және екінші периодта жүретін процестерді салыстыру бipiншi периодта жүретін реакциялардың нәтижесінде екі есе көп жылу бөлінетінін, үш есе көп флюс жұмсалып, үш есе көп конвертер қожы түзілетінін керсетеді. Бірінші периодта темірдің тотығуы нәтижесінде конверетерде температура көп кетеріледі. Теориялық температура 1650-1700°С жетуі мүмкін. Ic жүзінде балқымадағы температура 1200-1300°С болады. Сондықтан бipiншi период кезінде конвертерде көп мелшерде суық қоспалар қорытылады. Суық қоспалар ретінде суыған штейн, электр пешінің қожы, конвертерлеудің айналымды материалдары қолданылады. Кейде конвертерлерде метал өңдеуші зауыттардың, құрамында 10-нан 40%-ға дейін никель бар, қалдықтары қорытылады. Суық қоспалардың мөлшері алынатын штейннің құрамына байланысты 30-100 % болады. Штейндегі темірді қожға айнадыру үшін құрамында 70-90 %Si02 бар кварц флюсын қолданады.
Кобальттың тотығып қожға өтуі темірге қарағанда қиын, ал никельге қарағанда жеңіл. Сондықтан, темір тотығып балқымада азайғанда, кобальт тотыға бастайды. Әcipece кобальттың тотығуының қарқындылығы конвертерлеу процесінің аяғында, темірдің сульфидті балқымадағы концентрациясы 15%-дан төмендегенде, артады. Конвертер қожының соңғы ағымдары кобальтқа бай болады.
Конвертерлеудің өнімдері файнштейн, конвертер қожы және күкіртті газ.
Никель файнштейнінің құрамы, %: Ni - 76-78; S - 19-21; Fe - 0,2-0,3; Со - 0,3-0,5; Сu- 2. Темірді файнштейнннен бұран артық аластату тиімсіз, өйткені бұл кезде никельдің тотығып конвертер қожына өтуі артады.
Конвертер қожының құрамы, %: Ni - 0,7-1,2; Со - 0,2-0,5; Fe - 49-53; Si02 - 27-30; MgО - 3-ке дейін. Темір конвертер қожында FeО және ҒезО4 түрінде болады. Fe304-тің мөлшері қождағы кремнеземнің концентрациясына байланысты. Si02-нің концентрациясы неғұрлым көп болса, магнетиттің концентрациясы соғұрлым аз болады. Конвертер қожында магнетиттің мөлшері 10-12% болады. Балқымада магнетит болса, кобальт келеci реакция бойынша қосымша ериді:

3Fe3О4 + CoS = 9FeО + СоО + SО2 (2.28)

Конвертер қождары мiндеттi түрде кедейлендiрiледi. Конвертер қождарын кедейлендiру арнайы конвертерлер немесе электр пештерiнде кедей штейнмен араластыру арқылы жүргiзiледi. Нәтижесiнде құрамында 0,14%Ni және 0,05% Со бар тастанды қож және құрамында 4-5%Со және 24-30%Ni бар кобальтты штейн алынады. Кобальтты штейн никель мен кобальтты бөлiп aлy үшiн арнайы өңдеуге жiберiледi.
Бiрiншi периодта темiр тотыққан кезде түзiлген газдарда күкiрт ангидридi болмайды. Темiр тотығып кеткен сайын шығатын газдардағы SO2-нiң концентрациясы арта бастайды да, конверертерлеудiң соңында 10-13%-ға жетедi.
Никель штейндерiн конвертерлеуде сыйымдылығы 20 және 30 тонналық мыс өндiрiсiнде қолданылатын конвертерлерге ұқсас горизонталды конвертерлер қолданылады.

5.2 Конвертердің жалпы сипаттамасы

Металлургияда балқытылған материалдардың химиялық құрамын өзгерту мақсатында қолданатын өңдеу процесін конвертерлеу деп атайды, ал оны жүзеге асыру үшін қолданатын технологиялық агрегатты - конвертер деп атайды. Түсті металлургияда конвертерлеуге негізінен моно- және полиметалл штейндері түседі, олар өздерінен күрделі қосылыстарды көрсетеді және оларға энергия түзуші компоненттермен (темір және күкірт) қоса бір немесе бірнеше ауыр түсті металл (мыс, никель, кобальт, қорғасын, мырыш), аз мөлшерде асыл металдар және магнетит типті қожтүзуші қоспалар кіреді.
Конвертерде жүретін технологиялық процестің негізі болып штейнде кездесетін темір мен күкірт толық немесе бөлшекті түрде ауаның оттегімен; немесе сирек жағдайларда үрлеу көмегімен байытылған оттегімен тотығады. Тотыққан темір қожға айналдырылады, ол үшін конвертерге кремний диоксиді бар арнайы қождамалар жүктеледі. Күкірт күкіртті ангидрид түрінде процестен технологиялық газдармен шығарылады. Штейнің басқа компоненттері металл күйіне немесе сәйкесінше никельді (мысникельді) файнштейн типті металмен байытылған қосылысқа ауыстырылады. Конвертерлеудің басқа өнімдерімен қатар, түсті металдың салыстырмалы түрде көп мөлшерін құрайтын конвертерлі қождар да одан әрі өңдеуге жіберіледі.
Темір мен күкірттің тотығу реакциясы экзотермиялық және көп мөлшерде жылу шығарумен жүреді, ол технологиялық процесс аумағына түсетін тотықтырғыш пен басқа да реагенттерді қыздыру үшін шығындалады. Жылу шығару процесінің интенсивтілігі негізінен, газ тәріздес тотықтырғыш аумағына жылдамдық берумен анықталады, және сондықтанда конвертерлер салмақ алмасу режімінде жұмыстайтын жылу генератор пештер класына жатады. Оларды меңгеру 1866- 1880 жылдардан басталды. Бірінші агрегаттарда тік реакциялық камерадың орналасуы болды. Соңыра олар өнімділігі жоғары көлденең конвертерлермен ауыстырылды.

5.3 Конвертердің құрылысы

Штейнді тазалау процессі көлденең конвертерлерде 1200-1300°С жылулықта жүргізіледі. Өйткені одан төмен температурада тотығу процесі баяу жүреді де темір оксидінің ары қарайғы тотығуынан балқыманың магнетитпен байытылуына әкеліп соғады. Ал жоғары температура конвертер шегенінің тез бұзылуына себепші болады (сурет 2).
Конвертердің цилиндр тәріздес 4 сыртқы қабаты қалыңдығы 20-45 мм жайылмалы металдан иіліп жасалған сақиналардан жиналады. Пештің екі жаны жайылмалы металдан жасалған қақпақтармен жабылып, бірнеше арқалықтармен күшейтіледі. Қақпақтар конвертердің цилиндр тәріздес сыртқы қабатына еркін енгізіліп орнатылады және жоғарғы жылулықтағы ұлғаюды теңгеретін тартпалармен жалғанады.
Конвертердің 5 аузы арқылы керекті материалдар салынады, дайын мыс пен пештегі газ шығарылады. Конвертердің аузы оның тік осімен фурмаларға қарай 12-30° еңкейтіліп орналастырылған. Олар формасына қарай дөңгеленген, тік төртбұрышты және сопақша болып келеді. Аузы биіктігі 500-900 мм құйылып жасалған бірнеше тақтайшалардан жиналып, пештің сыртқы қабатына бекітіледі.
Конвертердің тіреуі сыртқы қабаттың екі шетіне бекітілген 3 құрсаулардан, екі тербелмелі тіреу 10 роликтерінен тұрады. Әр тіреу роликтері 13 траверсаға бекітілген екі цилиндр тәріздес роликтерден тұрады. Роликтерді траверсаға қозғалмалы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.