Лениногорск мырыш заводы
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6
1 Өндіріс көрсеткіштерінің толық энергобалансты және энергетикалық
есептеу
әдісі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... .7
2 Өскемен қаласындағы қорғасын -мырыш комбинатындағы энергетикалық
және эксергетиканың есебінің
анализі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
2.1 Күйдірілген концентраттардың пештегі қайнаған қабаттары ... ... ... ..18
2.2 Ертіндіні тазалау және
сілтілеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..19
2.3
Электролиз ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... 20
2.4 Булағыш вакуум
қондырғысы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
21
2.5 Катод мырышының
балқуы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
..22
2.6 Мырыш күкірт
балқуы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ..23
2.7 Күкірт қышқылының
өндірісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
.23
2.8 Сүзінділерді
кептіру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... 24
2.9
Вельцевание ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... .25
2.10 Мырыш өндірісіндегі (ӨСКМК) энергетиканы жұмсаудың төмендеуі жөніндегі
қортындылары мен
ұсыныстары ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... .26
2.10.1 Күйдіргіш
пештер ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ...26
2.10.2 Сілтілеу
цехтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ..27
2.10.3
Электролиз ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...27
2.10.4 Күкірт қышқылының
цехтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..30
2.10.5 Вельц
цехы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .31
3 Лениногорск мырыш
заводы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ..32
3.1 ЛПК мырыш заводының қысқаша технологиялық
схемасы ... ... ... ... ... ..32
3.1.1 Мырыш
тормағы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... .32
3.1.2 Күкіртқышқылының
тармағы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
33
3.1.3 Лениногорск полиметалл комбинатының мырыш заводындағы энергетикалық
тепе –теңдіктің
қортындысы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... .34
3.2 Электрмен қамтамасыз
ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... 36
3.3 Жылу және бумен қамтамасыз
ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 37
3.4 Ауамен
жабдықтау ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ...41
3.5 Сумен
жабдықтау ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .42
3.6 Оттегімен
жабдықтау ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ...45
3.7 Қарамаймен
жабдықтау ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ...46
4 Еңбекті
қорғау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...61
4.1 Еңбекті қорғау жөнінде шараларды
ұйымдастыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...61
4.2 Жұмыс қауіпсіздігі жөніндегі техникалық
шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... 61
4.3 Механикалық жарақтардан
қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ...62
4.4 Электр қауіпсіздігімен қамтамасыз
ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ...62
4.5 Жерге тарту мырышының
есебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ...63
4.6 Санитарлы –гигиеналық
шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...64
4.7 Метерологиялық шарттармен қамтамасыз
ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ...65
4.8 Ауа ауысу
есебі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .66
4.9 Шу мен діріл
деңгейі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... .68
4.10 жасанды жарықтандырудың
есебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...68
4.11 Өртке қарсы
шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ...69
4.12 Өртке қарсы өткізілетін
шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ...69
5 Металлургиялық процесстердің экономикалық
эффектілігі ... ... ... ... ... ... .72
5.1 Қаржы салудың эффектілік көрсетілуінің
есебі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... 72
Қортынды
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... .73
Қолданылған
әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ...74
Аңдатпа
Жұмыста Өскемен және Лениногорск мырыш зауыттардың экологиялық
талдауы келтірілген. Зауыттардың процесстері басынан бастап соңына дейін,
шикізаттан бастап таза таза өнім шыққанша әр процесс талданған. Материалдық
баланспен бірге энергетикалық және эксергетикалық баланстары келтірілген.
Талданған процесстердің қоршаған ортаға келтіретін зиян мөлшері
анықталған. Зиянды азайту үшін қандай шаралар қолдану керектігі
көрсетілген.
Аннотация
В работе дан анализ экологического воздействия производства цинка на
Усть –Каменогорском и Лениногорском цинковых заводах. Проанализированы
процессы производства цинка, начиная с исходного сырья, кончая готовой
продукцией. Даны материальные, энергетические и эксергетические балансы
производства цинка на анализируемых заводах.
Показана величина влияние каждого процесса на окружающую среду.
Изложены необходимые меры для снижения вредного влияния на окружающую
среду.
Кіріспе
Қоршаған ортаны ластауда металлургия өндірісінің қосатын үлесі өте
үлкен. Бұл өндірістің ішінде мырыш қорыту зауыттардың үлесіде аз емес.
Сондықтан мен өз жұмысымда Өскемен мен Лениногорс мырыш өндіру зауыттардың
қоршаған ортаға тигізетін әсерін талдап, әр процесстерден шығытын
тастандылары мен шығарылатын зияны заттардың мөлшерін танттым.
Сонымен бірге тастандылардың энергетикалық балансын анықтадым. Ол
үшін термодинамикалық әдістің эксергетикалық тәсілін қолдандым.
Процесстерді талдау кезінде алдыменен материалдық баланстары жасалды.
Материалдық баланс жасалған кезде шикі заттардың, реагенттердің және
процесстердің лайықты өту үшін қолданылатын қоспалардың химиялық құрамы
табылып, олардың энергетикалық және эксергетикалық бірлік мөлшерлері
табылып жалпы энергетикалық және эксергетикалық баланстардың кестелері
келтіріліп талдау жасалған.
Талдау нәтижесінде кірісте қанша көлемді заттар пайдаланып
қортылатыны және шығыста қандай өнімдер, жолама өнімдер және қандай
тастандылары пайда болатындығы көрсетілген.
1 Өндіріс көрсеткіштерірінің толық энергобалансты және энергетикалық
есептеу әдісі
Энергетикалық әдістің есептеу мен энергобалансты анализдің негізгі
түрі.
Барлық өндіріс, жеке цех, агрегат ашық термодинамикалық жүйе нақты
шекарасымен сапада көрсетілуі мүмкін. Материал мен энергия ағыны жүйеге
кіреді, техникалық процессте және қайта жасалған түрде жүйеден шығуға
қатысады. Ашық термодинамикалық жүйеде энергия жетуі (ΔI энтальпиясы) шығын
мен тең (2.1 сур.). термодинамикалық жүйе электрлік, механикалық, химиялық
энергия ағынын және бір параметрлі жылу алады, басқа параметрдің энергия
ағынын береді. Термодинамиканың бірінші заңы бойынша, барлық алынған
энергия (энтальпия) әрқашан барлық шыққан энергияға (энтальпия) тең:
(E+ЕМ+ΔIg+ΔIХ)=(Е'+ЕМ+ΔI'g+ΔI'Х)
(2.1)
жылулық және химиялық энергия эксергия және энергиядан тұратынын ескере
отырып 91-94:
ΔI=E+B
(2.2)
бұнда Е- энтальпия эксергия жұмыс істейтін бөлігі;
В- энтальпия эксергия жұмыс істемейтін бөлігі.
Басқарылуы (2.1) мына түрде көрсетілуі мүмкін
[Е+ЕМ+(Еg+Вg)+(ЕХ+ВХ)]=[Е'+ЕМ+(Е'g+ В'g)+(Е'Х+Е'Х)]
(2.3)
Термодинамиканың екінші заңы бойынша кезкелген процесс ағынына жұмыс
шығыны болады –эксергия.
Сондықтан барлық эксергия алынуы әрқашанда барлық энергия шығуынан
көп:
(Е+ЕМ+Еg+ЕХ)(Е'+ЕМ+Е'g+Е'Х);
(2.4)
(2.1-2.4) тендікте.
Е және Е' – алынған және шыққан электроэнергия.
Емжәне Е'м-алынған және шыққан механикалық энергия.
ΔIg=(Еg+ΔBg) және ΔI'g=- алынған және шыққан жылу энтальпиясы
=(Е'g+ΔB'g)- (эксергия және энергия).
ΔIх=(Ех+ΔBg)және ΔI'х=-алынған және шыққан химиялық энергия
=(Е'Х+ΔB'Х) (эксергия және энергия).
Нақты процесстерде эксергия келуі әркезде берілген
(шығын)эксергиядан көп, шығын жалпы түрде: ΣЕΣE'
(2.5)
Айырмашылығы ΣEˉΣE'=ΔE
(2.6)
Сыртқы ортаға шашыранқы бөлшектене жылулық және химиялық энергияға
айналады. өндіріс қалдықтарының химиялық энергиясы (газ қалдықтары, шлак
және т.б. ) сыртқы ортамен қатнасы қамтамасыз етіледі, сыртқы ортаны
ластай отыра.
Процесс қортындысында энергия өседі:
ΣBΣB'
(2.7)
Энергия әртүрлігі құрайды
ΔB=ΣB'-ΣB=T0ΔS
(2.8)
Бұнда Т0- қоршаған орта температурасы;
ΔS- энтропия жүйесінің үлкендеуі
Эксергия шығынысыз және энергия өсуінсіз бірде бір процесс өтпейді.
Энергетикалық ресурстың қаншалықты процесстер немесе өндірісте
пайдалатынын білу үшін, оның толық энергетикалық балансын жасау қажет.
АН Каз ССР академигі Т.Л. Золоторев айтқан Энергоқолданудың және
өндірістің энергетикалық шаруашылықтың бар жолдарының тиімділік бағалауын
табу тек осы жағдайда, егер агрегаттық процестің өндірістегі
түгел энергиялық балансы жеткілікті зерттеліп және құралса (91).
Кез келген процесті толық энергетикалық баланс есептеледі, сонымен
қатар кезкелген металлургиялық өндірістер.
Көптеген жұмыстарда эксергетикалық әдістің теориялық түрі
көрсетілген. \2-5,91,94\. Түсті металлургия өндірісінде бұл әдіс бірінші
бізбен қолданылған. Металлургиялық заводтар пайдалы өнімді қоршаған орта
температурасымен береді. Металдар және өнімдерді өндіру үшін
электроэнергия, жылу, отын, шикізат және реагенттер шығындалады.
Баланстың шығын бөлігінде энергияның тек екі түрі бар: жылу(ΔI1g)
және химиялық энергия (ΔI1X). Сонда металлургиялық өндірістің толық
энергиялық балансы мына түрде:
E+ΔIx+ΔIq=(ΔI`x)пайд +(ΔI`x–ΔI`q)қалд
(2.9)
Мынадай к.п.д. өндірістің энтальпия бойынша анықталады
ηэнт =Σ(ΔI`x)E+Ix+ΔIq
(2.10)
Металлургиялық өндірістің энергетикалық балансы теңдеумен көрсетіледі
E+Ex+Eq+=(E`x)пайд +(E`x+Eq)қалд
(2.11)
П.ә.к. эксергия бойынша
ηэкс=(E`x)пайдE+Ex+Eq
(2.12)
Энергия мен эксергияның алынатын және берілетін агрегатпен
(мөлшерін санауда) немесе өндірісте біздің жұмысты келесі нолдік теңдіктер
қолданылады (есептеу теңдігі)
а) механикалық энергияға Ζ0 ауданның геодезиялық теңдеуі массалар,
ауданнан жоғары тұрған, +Ζ=Ζ־Ζ0 жұмыс жасай алады:
М*q*(+ΔΖ)=+Eм
(2.13)
Ауданның төмен тұрған массалар ־ΔΖ=Ζ־Ζ0
Кері механикалық энергияда:
Μ*q(־ΔΖ)=־Eм
(2.14)
Оларды ауданның қатарына көтеруіне жұмыс жасау керек..
Материалдар ағынының механикалық энергиясы тең:
Eм+Μ*ΔΖ+ΜW22q
(2.15)
Бұнда ΔΖ=Ζ־Ζ0 –жіберу жолдарының үстіндегі қабылдау жолының (құбыр)
теңдігінің көтерлуі, метрде.
W –ағын жылдамдығы , м\сек,
М –материал шығыны, кг\час.
Металлургиялық өндіріске негізгі ΔΖ=O, ал жылдамдық W=O, тиелген және
тиелмеген вагондар қозғалмайтын құрамда болғандықтан.
б) сыртқы ортаның абсолюттық температурасы (атмосфера, гидросфера,
және литосфераның жоғары қабаты). Жылулық энергиясына Р0 завод ауданының
тең атмосфералық қысым менТ0. Тек негізгі сұрақтарды шешуге, бұнда сыртқы
ортаның параметрлері өзгеруі мүмкін, зерттеу жүйесінің орналасуымен процесс
ағыны кезеңінде Р0 мен Т0 өзгеруін міндетті түрде есепке алу керек .
Жылулық машина, жылуды механикалық немесе электрлік энергияға
түгелдей шығармайды, тек жылулық жоғалтумен :
ΔIq=Eм΄+ΔI'q
(2.16)
Немесе
ΔIq=E'м+ΔI'q
(2.17).
Механикалық энергияда жылудың бөлігі ғана пайда болуы мүмкін,
жылуберу құрамындағы және оның үлкендігі температураға байланысты:
Eм=ΔIq(T־T0T)=ΔTq־ŋид
(2.18)
Бұнда Т-жылуберудің температурасы
Т0 –жылу алудың температурасы (қоршаған орта)
Жасалу коэфициенті қатысуымен анықталады:
ŋ=EмΔIq
(2.19)
Бұл коэфициент термиялық к.п.д. деп аталады. Атмосфера, гидросфера
және литосфераның жоғарғы қабаты өзара химиялық теңдікте орналасқан.
Заттектер: (H2O), СО2,О2, N2, SiO2, Al2SiO5, TiO2, Fe2О3, MgСО3,
CaSO4, 2Н2О, PlCO3, ZnCO3 және т.б., (мухиттар) 95. ∆Iх=O; Ех=O; Вх=O мен
түгелдей құнсыз заттектер жүйесін көрсетеді.
Бұл жүйе нольдік теңдік және химиялық энергияға есептеу теңдігі
болып табалады.
Қандай параметрлермен заттектер сыртқы орта параметрлерден
айырмашылығы олар өздерімен бірге: отынның химиялық энергиясы (∆Iх) және
шикізат (∆Iх) механикалық энергия (Ем), жылулық (∆Iq) және электрлік (Е).
Эксергетикалық әдіс бойынша заттектердің энергетикалық құндылығын бағалау,
әрбір заттектерде энергетикалық көрсеткіштер болады, осы заттектің
табиғатына байланысты. Заттектің ∆I энергетикалық параметрнің көлемін
анықтау үшін бағалаусыздандыру теңдігі қолданылады, энергия Е қосындысынан
тұратын. Бұл әдіс металлургиялық процесті термодинамиканың бірінші заңымен
ғана талдауға болмайды, баланстың кіру және шығу бөлігіндегі энергияның
қосындыларының тұрақтылығы саналғанда, қазіргі кезде жасалатын сияқты
термодинамиканың бірінші заңы сияқты, екінші заңыда қолданылады, бұл кезде
энергия тұрақтылығы ғана саналып қоймайды (термодинамиканың бірінші заңының
ізі), және де энергияның әр түрінің сапалы өзгеруімен өндіріс процесімен
бірге өзгеруі (термодинамиканың екінші заңының ізі).
Анықтау жолдары, электрлік Е және механикалық Ем энергия
есептелінуі мен өлшенуі жақсы белгілі. 96,97. Анықтау әдісі мен саналуы
химиялық энергияның (жану жылуы) көміртегі (С), сутегі (Н2), көмірсу және
көмірсутектерге ғана орналасқан98,99 . Барлық көмірсутектердің және
заттектерде қолданылады (СО2) және (Н2О) –жылутехникалықтағы газ саналуы
98. Химиялық энергия көлемін анықтағанда заттектер құнсыздану
реакциясынан құралады.
Зерттелетін заттектің А бір молі қосылатын құнсыздалған
заттектер ∑dnDn қосылысы реакциясы -құнсыздалған реакция деп аталады,
бірақ құрамында атом жоқ заттектер қортындысында құнсыздалған заттектер
пайда болады (құнсыздалған өзара араласпайтын) ∑CmCm, заттектердің А барлық
атомын құрайтын, бұнда dn және cT мольдік бөлігі:
А+∑dnDn=∑CmCm
(2.20)
Бұдан
∆Ix=∆ix·Mn=[∆HA+∑dn(∆HD)-∑Cm(∆Hc)·M n
(2.21)
Мысалы , көміртегіне теңдіктен:
C+O2=CO2
(2.22)
Меншікті химиялық энергия тең:
∆iс=(94,05)со2=94,05 ккалмоль
∆iс=(94,05)CO294,05ккалмоль
(2.23)
Теңдіктен сутегіне:
Н2+ 12О2=H2О
(2.24)
Меншікті химиялық энергия тең:
Δiн2=(0,0)н2+½(0,0)О2(68,32)Н2О=6 8,32ккалмоль
(2.25)
Δiнс және Δiн2 анықтамада жылу жануы деген атта 43.
Көміртегі мен сутегі жану реакциясында саналады, барлық шыққан
энергия осы элементтер арқасында оларға атмосферадан қосылатын оттегі және
соңғы шыққан өнім CO2 мен Н2О (айтылғандай) энергетикалық құнсыздалған
заттектер болып табылады олардың химиялық энтальпиясы (ΔIх) мен эксергиясы
нольге тең. Көміртегінің химиялық энергиясы тепе-теңдік жылу шығуына СО2
қолданылады. Басқада заттектердің осындай жүйесіне болады, көміртегі мен
сутегіне қолданылған заттектердің химиялық энтальпиясына қабылдау теңдік
энтальпиялар заттектердің құнсыздалған реакция, заттектердің бір жағдайда
реакция қайталанылса .
Мысалы, теңдіктегі алюминиге:
2Al+SiO2+1,5*О2=Al2SiO5
(2.26)
Алюминидің меншікті химиялық энергиясы тең:
ΔiAl=2(O,0)Al+(-205)SiO2+l,5(0,0)О2 -(642,2) Al2SiO5=218,5ккалмоль
(2.27)
Заттек эксергиясы (Мn көлемде) тең:
Ех=eхMn=ΔΙxbх=(Δiδх·Tu)Mn=(ΔGА+Σd nΔGDΣCmΔGc)·M
(2.28)
Барлық керекті есепке сандарды термодинамикалық кестеден алынады
98 заттектердің меншікті –энергиясын эксергиясын алдынала есептеген
қолайлы, (2 кестеден қара, сол сандар барлық кестеде көрсетілген).
Энтальпия көрсетілімдері қосылуы ΔH температураға T=298°К беріледі, және
де химиялық энтальпия Δix бізбен тағы T=298°K-ға анықталады.
Максималды техникалық жұмыс химиялық қайталану реакциясы арқасында
алуға (немесе шығындау керек) болады, ағысы р-const және Т-const
Гиббспен аталған изобаралы –изотермиялы потенциал 96 бұл
Гиббс энергиясы:
ΔG=ΔH-δхТ=(Δu+pΔv)-δхТ
(2.29)
Жылутехникалық есепте практикада барлық есептелген энергия химиялық
реакция энтальпиясы теңдеудің шығу заттегіне жатады (2.20). бұл принцип
есептелетін заттектерге таратылады, құнсыздалған реакция энтальпиясын
анықталатын заттекке А қатыстырып, химиялық эксергия үлкендігін анықтауға
болады:
Ех=ΔIх-Вх
(2.30)
Ал химиялық энергия тең:
Вх=ΔIx-Ex=(δх·Tu)·Mn=bхMn ккалмоль
(2.31)
Бұнда реакция энтропиясы ( δх) тең:
δх=SА+ΣdnSD-ΣCmSC ккалмоль.град
(2.32)
бұнда S –заттектің меншікті энтропия белгісі.
Химиялық энтальпиядан басқа заттек ағыны ΔΙx=ΔiхMn процестерде
жылулық энергиясын салады, егер оның температурасы TTо мен қысымы ppо .
Жылутасығыш (немесе суықагенттер) жалпы химиялық құнсызды заттектер: су,
бу, ауа, аргон немесе заттектер берілген агрегатта химиялық өзгеруге
шыдамсыз.
Жалпы жағдайда әрбір заттек жылудың , эксергиясы, энтальпиясы
мен жұмыс қаблеті құрамында бар, бұның температурасына байланысты қысымына
және сыртқы орта теңдігінен (Т0 және Р0)
ΔΙq=Eq+Bq=(еq+Bq)·Mn=Δiq·Mn=(ΔUq+PΔ V)·Mn=(iqΔSqTu)·Mn (2.33)
Bq=ΔSq·Tu·Mn
(2.34)
Энтальпияға, энтропия меншікті көлем температурасымен қысымына
байланысты көптеген заттектерге кестелермен диаграммалар бар, бұлардан
бұлардан Δiq, ΔSq,ΔV табуға болады және еq,bq анықтауға болады.
Кейбір сұйық және қатты заттектерге кестелер жоқ Δiq-∫(T,p),
бірақ бұл заттектерге тұрақты практикадағыны алуға болады:
ΔIq≈ΔUq≈ΔQ
(2.35)
Жылулық эксергия мына формуламен анықталады:
lq=T1-TuТi·iq
(2.36)
жылу сиымдылыққа кестеде берілгендер бойынша: Cp=∫(T),Tпл белгісі, ΔΗпл,
Тист, ΔHисп анықтауға болады, барлық заттектерге көлемін жылу ұстағыштың
белгілі теңдеумен:
ΔIq=ΔQ=[S298CpdT+ΔHпл+∫ТиспC'pdT+Hи ст+∫C״pdT]·Mn
(2.37)
Жылу, сыртқы орта бетіне жоғалтатын агрегаттар ΔΙq, экспериментті
түрде анықтайды, егер ол қолданылмаса немесе түгелдей құнсыздалған және
шашыранқы жылу энергиясы болса.
2. Идеалды аналог технологиялық процесстің энергетикалық
ресурстарды максималды қолданудың қажеттілігін көрсетуші ретінде.-
Энергобаланс құраймыз және оның анализы арқылы энергетикалық
ресурстарды жоғалту жағдайы ашылады және зерттелетін процесстің
энергетикалық жағдайдың көлемін анықталады.
Процесстің энергетикалық жағдайын анықтау ол дегеніміз осы
процесстің болашақта жұмыс істеуінің мүмкіндіктерін жасау . Бірақта,
металлургиялық өндірістерде, практикалық анализде, металлургиялық процессте
эергетикалық жағдай, қазіргі кезде қолдалынбайды. Егер кейбір өндірістің
өнімі (энергетика, суытқыш техникасы және т.б.) процесстердің энергетика
анализы көргілікті жүйеге жеткізілген және энергетикалық әдіс анализін
қолдану арқасында олардың энергетикалық к.п.д. жеңіл анықталады2.
Сондықтан металлургияда процесстің энергетикалық к.п.д. –ның көрсетілімі
қолданылмайды, бұл көрсеткішті жасау үшін әдістемелік негіз толық
таралмағандықтан . Анализдік процесстердің энергетикалық жағдайын жасау
үшін олардың толық энергетикалық балансын жасау қажет.
Энергетикалық баланстар анықталған энергетикалық к.п.д. көлемін есептеуге
көмек береді, жеке процесс сияқты, және де өндіріс толығымен:
Ŋанық=ΣΕтолΣΕшығ
(2.38)
Бұнда ΣΕтол-шынайы өндіріс өнімдерімен болашақта қолдануға берілген
энергия қосындысы
ΣΕшығ –шынайы өндіріске шыққан барлық энергия түрлерінің
қосындысы.
Энергетикалық п.ә.к. шынайы процессін анықтау көрсетеді,
шығындалған энергия қаншалықты нәтижелі қолданылады, бірақта бұл процесстің
энергетикалық жағдайы туралы ештене айтылмайды.
Сұраққа жауап алу үшін, берілген процесс қаншалықты шынайы және
бүтін өнімдерді сол сапада энергия шығынынын азайту арқылы қаншалық мүмкін
екенін, анализделетін процессті міндетті түрде басқа ұқсас процесспен
салыстыру қажет. Сондықтан идеалды аналог -ты түсінікті қолдана отыра
термодинамикалық зерттеуде энергетикалық өзгеруде шанайы процесстің
қаншалықты ерекше еместігін, оның идеалды аналогы мен салыстырғанда
анықтауға болады.
Иделды жылулық машина С. Карно циклы бойынша жұмыс істеп тұрған
к.п.д. теңдігі бар.
ŋ=T2-Т1Т21,0
(2.39)
шығындалған отынның химиялық эксергиясына электро энергия шығарылған санына
қатысты сияқты электростанция к.п.д. –сы анықталады.
Ŋэл.ст=EGотын·lх
(2.40)
Зерттеуде энергетикада және анализде металлургиялық процесстерге ұқсастық.
Шынайы металлургиялық процессті зерттеу идеалдық аналог есептетуге
болады.
Металлургиялық процессте идеалды аналогты орындау шарттары
мындай:
А) таза химиялық заттар қолдану
Б) стехиометриялық саны реакция аяғына дейін заттектерге әсер етеді
В) әсер ететін заттектердің шығыны жоқ
Г) бүкіл ортада үйкелу жоқ
Д) қоршаған ортада температура Т=298ºK(ΔΤ=0,0) изотермиялық жылу
бөлінеді.
Идеалдық процессте соңғы пайдалы әсер шынайыдағы процесс сияқты болу
керек, идеалды процессте отын энергиясы шығыны шынайы процесске қарағанда
аз.
Шынайы процессті идеалды аналогпен салыстыра отырып к.п.д.
анықтауға болады.
Ŋид=(ΣΕпайд)ид(ΣΕшығын)ид
(2.41)
Қатысты к.п.д. шынайы к.п.д. –ның идеалдық к.п.д. қатнасын былай
есептейді.
Ŋқат=ŋшынайы ŋидеалды
(2.42)
Бұл энергетикалық процесстің қаншалықты шынайы процесстің идеалды
процесске қарағанда арықарай энергетикалық көтерілу процессі үлкендігін
анықтауға және көрсетуге мүмкіндік береді.
Шынайы процесстің энергетикалық ағынының диаграммасын идеалдық
аналог пен салыстыра отырып энергия шығыны үлкею орындарын көруге болады,
төмендетуге жіберілген энергияның шығынын анықтауға болады.
Басқаша айтқанда энергетикалық шаруашылық өндірістігін оптималдау.
Әрбір шынайы технологиялық процесске идеалды аналог табуға болады.
Теңді сандық және сапалық өнім беруде, мысалы мырыш –минимумды
энергоресурсты қолдану мүмкіндігі. Идеалды аналог берілген шынайы
технологиялық процесстің оның қатысты энергетикасын сапалауға мүмкіндік
береді.
Шынайы процесстер, идеалға қарағанда, қосымша пайда болу ағынымен,
керексіз кей кезде процесстерге зиянды, құнды құрамды шикізат алу үшін.
Толық энергобаланстың зерттеулер қортындысында зиянды және пайдасыз
энергетикалық ағындарды анықтауға болады, және де процесстер бөлшегі,
пайдалы өнімдер қортындысында болады.
Идеалдық процесс сапасында мырыш ерітуге мынадай
қортындыреакциялар қолданылады:
2Pb∫+3O2=2PbO+2∫O2 қосынды реакция
2Pb+Pb∫=3Pb=3Pb+∫O2 3Pb∫+3O2=3Pb+∫O2
Химиялық энтальпия мен эксергия арқылы (7 бет) идеалды қосынды
реакцияның бар екендігін теориялық түрде тексереміз:
Σ(ΔΙx)шығ=584ккал\3моль Σ(ΔΙx)пайд=436ккал3моль; айырмашылық 148 ккал
Σ(Ex)шығ=492ккал3мольΣ(Ex)пайд=34 9,5ккал3моль;
149 ккал
Экзотермиялық реакция эксергия азаюымен. Тексеру реакцияның
кесілуі(ΔН) мен Гиббс энергиясын (G) қортындысын береді. Екі қортынды
айырмашылығы кесте туралығынан. Реакция кезіндегі босатылатын энергия тең:
ΔHреак=-145,7ккал3моль; ΔGреак=148,8ккал3моль
2 Өскемен қаласындағы қорғасын-мырыш комбинатындағы энергетикалық және
эксергетиканың есебінің анализі
Өскемендегі қорғасын-мырыш комбинатының электрлық жылу-буымен
жабдықтау Алтай энергиясының жүйесімен іске асады.
4-ші кесте бойынша комбинаттың электр қуатын айлық пайдалануы жөнінде
түсінік берілген, оның негізгі бөлімі мырыш өндірісінде қолданылады.
2.1 кесте
Өскемендегі қорғасын-мырыш комбинатындағы электр қуатын қолдануы
(квт сағайы)
№ Тұтынушы атаулары Шығын % комбинаттың
қажеті бойынша
1 Мырыш өндірісі 7444988 80,4
2 Қорғасын өндірісі 14401994 15,6
3 Аргондық қондырғы 370000 0,4
4 Техникалық оттегі 116300 0,13
5 Біржақты демалыс 431743 0,47
6 өндістік шығындар 1109984 1,2
7 жоғалтуы 1657434 1,8
барлығы комбинат бойынша 92536340 100,0
Ыстық су, жылу, бу Өскеменнің ТЭЦ –нен келеді. Заводтың
техникалық есебі бойынша жылу энергиясының шығыны шығын өлшемінің мекемесі
арқылы алынып отырады.
Сумен жабдықтау жергілікті су көздері арқылы келеді. Біршама су шығыны
өндіріс қышқылдарына кетеді; заводтағы су шығыны неғұрлым ластанған
бөліктерін айналым циклі арқылы тазалап отырады. Ауамен қамтамасыз ету
ауаүрлегіш арқылы іске асады, бұл әрбір цехта қондырылған. Заводта ауа
шығынының регистраторы болмайды.
Оттегі станциялары арқылы оттегімен қамтамасыз етіледі. Өскемен
қорғасын-мырыш комбинаты оттегіні түрлі –түсті металлургия арқылы
пайдалатыны бізге белгілі, атап айтқанда:
А) мырыш концентраттарының күйдірілуі
Б) қорғасынның шахта балқымасы
В) шлактарды өңдеуі
Г) ертінділерді тазалау процессі
Е) агломерациялық өнерксіпазықтары.
Шығын энергиясының есебімен энергетикалық және эксергетикалық (кпд)
анықтамаларының өндірістік мырыш туралы кестесі 4,1 және қорғасын 4,2
кестеде берілген. Төменде өндірістің әрбір энергетикалық қуаты жайлы
мәселелер қарастырылған . Мырыш заводында энергиялық тепе –теңдіктің үш
бірдей біріктірілген цехы бар,оның екеуі әкелінген мырыш концентраттары
қосылған мырыш қосылған материалдарды өңдеумен Лениногорск мырыш заводы
айналысады. (кектар, шлактар, шаң –тозаң ).
Алғашқы екі цехтың технологиялық схемасының негізгі кезеңдері:
-пештегі концентраттардың қайнаған бөлігін күйдіру (кс)
-күкірт қышқылының қалғанын күйдіріп болған соң, тазартады.
-алюминий катодтағы мырыш металдарын тұнып қалған электролиздік ваннадағы
мырыш сульфатының ертінділерінің тазартылған электролиздері болып табылады.
-индукциялық электр пештерімен катодтағы мырыштың балқып тасуы;
-күкірт қышқылының өндірістегі кс газдарының пештерін тазалау.
Алғашқы екі цехтың айырмашылығы құрал –саймандармен жабдықталған.
Екінші цехта қазіргі заман талабына сай құралдар орнатылған, мырыш
өндірісінің практикалық және ғылымдағы соңғы жетістіктер қолданылады.
Сонымен қатар, екінші цехта кс пешінде күдірілген концентраттардың ,
оттегімен молайтылған 26-28% ауасы қолданылады,өз кезіндегі
концентраттардың жартылай немесе толықтай құрғауынан сақтайды. Бірінші
цехта күю кезеңі ауа үрлеуі арқылы, кс пешінің өндірілуі екінші цехпен
салыстырғанда төмендеу. Жылу тепе-теңдігі кезеңінің жағдайына қарай
күйдірілген концентраттың дымқылдығы 9% аспау қажет. Сондықтан да алдын-ала
құрғататын әдейі құрғатқыш барабандарды пайдалана отырып, заводтың
энергиялық қажетілігі 0,81% немесе 150т. қарамай жоғалтады.
Электролиттердің бейтарап аралас болып келуінен бірінші цехтағы
вакумдық-бу қондырғысыорталықта салқындайды.
Алюминийдің көмегімен артық жылу вана арқылы шығарылып отырады,
ванадағы суық су арқылы х-айналымды болады.
Үшінші цехтың техналогиялық схемасының алғашқы екі цехқа қарағанда өз
ерекшеліктері бар.Бұл жерде қорғасын-мырыштың қалдықтары
өңделеді(сүзінділер,шлактар,шаң-тоз аңдар) сондықтанда да күйдірілген
пештердің орнына вель пештері қондырылған.Бұл айналымда мырыш пен
қорғасынды айырып отырады.Айдалып отыратын мырыш,қорғасын және басқа да
өткінші компоненттер тотығу түрінде ұсталады,сонымен бірге бағалы темір
,мыс сияқты құнды металдар клинкерге өтеді.
Ертістің мыс заводы мен Өскеменнің мырыш-қорғасын заводына клинкер
магнитті сепаратормен байытылғансоң жіберіледі(магнитсіз фракция) Вельцо
қышқылы сілтілеу арқылы қорғасын ерітіндісін жіберу мақсатындаәрқайсысын
бөліп қарай отырып,№3 цехтағы сирек кездесетін темір қалдықтарын алады.
Тепетеңдікті сақтау үшін пайдаланылатын цехтың техникалық
есептері,тәуліктік рапорттары,химиялық шикізат өнімдері,
материялдар,ерітінділер,газдар,дайы н өнімдер болып табылады.Заводта
жеткілікті шамадағы шығын материялдары болмағандықтан баланстарын құру
арқылы сыртқы жоғарғы температурасына қосымша өлшем керек
болды.Технологиялық агрегаттардыңсыртқы жоғарғы температурасы өлшенуі
арқылы,судың температурасы мен шығыны жыланша тәріздес құбырлардағы
айналымы. Кс пешіндегі қабаттардың орналасуы сонымен бірге электролиз
ванналарындағы және басқа да көрсеткіштер арқылы көруге болады.
Заводтағы элементтермен материалдарды қырығы бақылауының негізінде
тепе-теңдік жолымен жеткіліксіз көрсеткіштер есептеліп отырады, 2,1 кестеде
берілген.
Есеп берумен анализдер көрсеткіші мынаны анықтайды:
-Заводтағы технологиялық кезеңдердің әр түрлі энергия таратушылар
мен бірге пайдалану қатынасы;
-Өнімдердің нақты өндірістік энергиятарату шығындары;
-ПӘК заводының эксергетикалық және энергетикалық суммасымен,
өнімдердің әр түрінің энергиятаратушыларға шығынның әсер етуі;
Энергетикалық қуаты бойынша темір өнімдерінің ішінде негізгі орында
мырыш -80,0%, күкірт қышқылы -19,0%, ал кадмий небары -0,19% болады (2,1
кесте). ПӘК заводының эксергетикалық және энергетикалық практикалық ретінде
қандай да бір эсері және сирек кездесетін өндірістегі металдармен кадмий;
энергетикалық балансымен алынған азғантай ғана үлесі 1,0% болады. Заводтың
рентабельдік мәніне қарай өндірістік өнім жоғарылайды. Заводтың өндіретін
өнімінің жалпы бағалануы; мысалы кадмийдің өндірістегі бағалануы 7-8%
құрайды.
Нағыз жұмыстың міндеті экономикалық зерттеуге жатпағандықтан,
өндірістің энергетикалық мінездемесін, кадмий мен сирек металдардың жұмысын
қарау мүмкін болса да, нақтылы қаралмайды. ПӘК заводы атап айтқанда мырыш
пен күкірт қышқылының өндірісін анықтайды. 2,1 кестедегідей, ПӘК
эксергетикалық өндірісі 19,75%, ал эксергетиканың өзі -1708%.
Шлак айдайтын қондырғылармен энергетикалық ресурстар екінші қайтара
пайдаланыла отырып бу ретінде қазандықтан алынған, ПӘК мырыш заводының
энергетикасын 1% жоғарылатады. Заводтың энергетикалық тепе-теңдігін сақтау
үшін мүмкіндігін ашатындай технологияның мәнін жоғарлата отырып, әр түрлі
шараларда өзінің әсерін экономикада алғаш рет те пайдаланып отырады.
Төмендегі 2,1 кестеде қарастырылғандай, материалдық, энергетикалық
және эксергетикалық тепе-теңдіктің жекеленген кезеңдері мен заводтағы
жөндеулерді көрсетеді.
2.1 Күйдірілген концентраттардың пештегі қайнаған қабаттары (Кс)
Күйдіру кезеңі (Кс) пештеріндегі өткізілген күйдірілген
концентраттардың энергиясының есебінде толық ағып кетеді. Қызмет ету
кезеңдерінің (ауаүрлегіштің келуі, қоректенуі т.б.)электроқуатының шығыны
1,7%-ке жуық энергияның жалпы саны мен кезеңінің жұмсалғанына байланысты
болады.
Заводтың шығыны 0,2%-дан 1,06% дейін сәйкес келуі, цех энергиясының
жалпы шығыны 1,7%-дан 5,3%-ға дейін оттегімен толтырып үрлеу арқылы электр
қуатының шығын кезеңдері арта түседі. Дегенмен, өндіріс пештерінің жоғары
деңгейде ұлғаю компенсациясы газ арқылы шыққан күкірттің алыну жағдайымен
орта түсіп, ізінше концентрация газда SO2 жоғарылайды. Концентраттардың
күйдірілген құрамына қатысты, олардың физика-химиялық қасиеттері, күю
кезеңінің қызу деңгейі 980-1100ºс аралығында болады. Қызуды шектеу
кезеңінің мүмкіндігі пісіп-жетілуіне байланысты. Жыланшықтарды (жылан
тәріздес құбырлар) құру үшін күю қабаттарының амағындағы қызу кезеңдері
реттеліп отырады, цехтағы жылуды суды салқындату көмегімен жүргізе отырып,
№1-5,9%, цехта №2 -6,5% энергияны қолдану кезеңімен байланысты болады.
Жылуды жоғалту пештің сыртқы бетімен түгелдей бағаланбай, 3 және 2,5%
сәйкес құралады.
Негізгі бөлігі (76,4-75,8%) энергия коцентраттарының кері кеткен газымен
әкетіледі. Химиялық энергияның құрамында күкіртті газы SO2 38,2-37,5%
құрайды, ал жылу 38,2-38,3%. Заводта қазіргі уақытта күйдірілген газдың
жылуы пайдаланылмайды, ал технологияның талабымен күкірт қышқылы
өндірісінің қызу деңгейі 250ºс-тан жоғары болмау қажет, газды салқындату
жолы газ жолдарын желдеткіш арқылы үрлеу және ауаны сорғызу арқылы, электр
қуатының қолданысын арттыра түседі. Концентраттар күйген кезде химиялық
энергияның концетраты 54,5% жылуға айналады.
Төмендегі ПӘК анықтамасында, жылу энергиясының құнсыздану күю
кезеңінде 6,4*106 квт.сағ. көрсетеді.
Энтальпия бойынша
ŋэн=2,6+12*4+124=083
33. 094
Эксергия бойынша
Ŋэкс=0,96+10,64=051
22.654
2.2 Ертіндіні тазалау және сілтілеу
Жану мен вельцоқышқылының сілтілеу кезеңдері химиялық энергияның есебі
бойынша азып отырады, сонымен қатар электролиттің істелінген химиялық
энергиясымен, күкірт қышқылының нақты химиялық энергиясының есебі бойынша,
электролизден алынған нәтижесіне байланысты болады. Ертііндіні қыздыру
үшін, сілтілеу кезеңін тездете және бейімдеу түсуге тазалауға бу қысымы 5-7
есе және ауа қысымын механикалық араластыру кезеңіне тап болады. Ертіндіні
тазарту үшін металды мырышты шаң-тозаң ретінде ұстайды. Завод бойынша жалпы
ертіндіні тазалау үшін алынған мырыштан 8% немесе 0,77%барлық энергиялары
заводта қолданылады.
Сілтілеу кезеңі –экстенсивтік кезең болып табылады. Су ертіндісінің
басым бөлігі өңделеді. Араластыру, тазалау, фильтлеу үшін көптеген энергия
кетеді. 2.1 кестеде энергия көрсетілмеген, өндірістегі ауақысымының зая
кетуі, компрессорда станциялардағы жоғалтуларды есепке алынса, ауа
қысымының жоғалу кезеңіндегі сілтілеу эксергиясы аз көлемде шығады.
Жанып біткен энергиясының базасына назар аударатын болсаң, өңделінген
электролитпен сүзгіштің түгелдейі нейтралдың энергияға өтеді, фсо-ның бай
кадмий ертіндісі шығады. Химиялық эксергия түгелдей ағып кетеді де, жылу
93%болып өтеді. Қайыртпақ пен нейтралдық ертінді эксергиясы өте аз, ал бұл
жерден пәк ŋэн=0,07
Энтрапия бойынша
Ŋэн=191+0,12+2,028,54=0,47
Эксергия бойынша
Ŋэкс=0,33,977=0,025
2.3 Электролиз
Тұрақты токтың электр қуатының есебі бойынша мырышқа айналдыру
кезеңінде құнсызданған нейтралды ертінді арқылы ағып кетеді, түзеткіш
кремний мен сынаптың түсуіне байланысты болады.ПӘК-тің түзеткіш қызырғасы-
92,5%. Электролизді мырыштың теориялық жоғарғы қуаты үшін, жылу
реакциясының тиімділігімен есептеуге және платиндік 2,35 таза сульфат мырыш
ертіндісі мен, 2,37в шамасы күкірт қышқылының ертіндісімен есептеледі.
Сонымен бірге қазіргі заманға мырыш электролизінің ванналары қорғасын
(1%Ag) анодтарымен жұмыс істейді, уақыт өте келе сыртқы бетін қорғасын
тотығының қабатымен жабады, міндетті түрде жоғарыда айтылғандай қуат
күшінің шамасына қорғасын тотығынан оттегінің бөлініп шығу қуаты қосылады.
Бұл шаманың диапазоны 0,1-0,28%. Бұл былайша түсіндіріледі, электролизді
жүргізген кезде электр тоғын қажет ету мен бірге, ток өткізілетін
бөлімдерді, ең басты шиносымдарын электрод штампаларымен орнында,
байланысуы электрод пен электролиттергебайланысты болады. Қышқылдардың
төмендей түсуі мырыш ертіндісінің жоғарғы деңгейде өсе түсуіне ықпалын
тигізеді. Ізінше, ваннадағы қуат күші электролиз ертінділерімен
қышқылдардың өзгеруіне әкеп соқтырады. Электрод токтарының бір-біріне
жақындап, ұлғая түсуі ваннадағы қуат күшіне байланысты жоғарылайды. Біздің
жүргізген орташа айлық есебіміз бойынша қуат күшінің шамасы цех бойынша: №1
цех -3,46в, №2 цех -3,27в, №3 цех -3-3,36 в.
Электролиздің жекеленген жұмыстарының ерекшеліктеріне назар аударатын
болсақ:
№1 цехтағы электролиттің атқарылған үлкен бөлігі ванна мен булағыш-
вакуум қондырғысының аралығындағы айналымда болады. Сондықтан да энергия
мен эксергияның шығысы мен кірісінің бағасы қосылмайды. (2,1 кесте).
Сутегі мен энергияның жоғалту тепе-теңдігі ескеріледі, мырыш пен бір
уақытта катод арқылы бөлініп шығады. Бұдан өте қауіпті және ыңғайсыз
жағдайдағы жарылғыш газ пайда болады. Аз мөлшердегі сутегі (21 m H2) 3,8%
барлық энергияны қайтпайтындай жағдайда алып кетеді.
№2 және №3 цехтағы электролит құбырлар арылы ағып жатқан суық су
арқылы салқындайды. Ізінше, электролиттің айналымы ваннада конвективтік
ағынмен өтеді. Токтың тығыздығы №2 және №3 цехтардың ваннасында аздап, ал
№1 цехқа қарағанда, орташа қуат күші ваннада аздаған ал ПӘК-та жоғары болып
келеді. Тәжірибеде көрсеткендей оптималдық (темпер) ертіндінің қызуы
ваннада 35-37ºс болады.
Мұндай (темпер) қызудағы ертінді қалыпты жылуды қайтаруда өзінің
қоршаған ортасында электролиз ваннасы арқылы бөлінген жылуды компенсировать
етпейді. Орташа есеппен алғанда завод бойынша электролиз кезеңі ПӘК-тің
жоғары -52,3% сол сияқты алынған мырыш 52,3% болса, электролит цехындағы
электр қуатын өткізген барлық қуаты 15,07% завод қолданысында болады. 2.1
кестеде ПӘК электролизнің энтальпиясы:
Ŋэн=0,99+0,7+10,9+5421,902=0,82
Эксергия бойынша:
Ŋэкс=268+8,821,202=0,49
2.4 булағыш вакуум қондырғысы. (БВҚ)
Жоғарғыда айтылғандай булағыш –вакуум қондырғысы артық жылуды
электролиз ваннасынан іріктейді. Бұл мақсатта булағыш –вакуум қондырғысы
нейтралды ертінді береді немесе атқарылған электролит, аралас болып ваннаға
салқындаған соң қалыпты қызуда түседі.
Вакуумның пайда болуы кез –келген вакуум насосының өткізілуіне
байланысты. Көпшілік жағдайда сулы электр насосының аз жүргізілуінде ғана
емес құрылысының қарапайым болуы ПӘК-тің кемшілігіне байланысты болады.
Ертіндіден судың булануы, электрдың буы, салқындаған сумен бірге
конденсациялап әкетеді. Сонымен бірге, булағыш су мырыштың кейбір тамшы
ерітіндісіне айналып, салқындаға ертіндіде жоғары болады. Сондықтан да ең
дұрысы көрсетілген қондырғының жүйесіндегідей атқарып істеп тұрған
электролитте салқындап тұрады.
Булағыш вакуум қондырғысының №1 цехында айына 3600 т жуық бу
шығындалса немесе 1,40% энергия завод қолданысында болады.
Қазіргі уақытта вакуум булағыш қондырғысы бумен жұмыс істейді,
Өскеменнің ТЭЦ –нен алынған жекеленген магистрал бойынша. Магистралдың
басын 4 ата және t=250ºс, ПӘК вакуум булағышы анықтайды, энтальпиялық
қасиеті:
Ŋэн=27+6810,28=0,73
Эксергия бойынша:
Ŋэкс=0,00,72=0,0
2.5 Катод мырышының балқуы
Мырыш катодта 2,4мм қаыңдықта тұнып тұрады. Катод мырышының қабаты
мықты емес. Сыртқы қабаты үлкен белсенділік танытса да, ол өте жеңіл
қышқылданады. Катод мырышының бұл ерекшеліктері транспортировка мен
сақтауға жарамайды. Сондықтанда оған балқыту қаупі төнуі мүмкін, қалған
тұнбасын құйып, тұтынушыларға жібереді.
Мырыш катоды индукциялық пештерде балқытылады, айналасын ол
ластамайды. Пеш үздіксіз әсерде болған соң, вакуумды емес, сондықтан да
мырыштың бір бөлігі қышқылданады. Пешке хлорлы алюминий тиеледі, мырышты
қышқылдау үшін хлорлы мырышқа аударады, балқытылады, жұқа қабатын айнадай
балқытылған катод мырышымен жабады, оның одан ары қарай қышқылдануына
жағдай жасайды. Хлорлы мырыш дрес түрінде өткізіледі, күйдіру бөліміне
жіберіледі.
Мырыштың бір бөлімі (8%) шаңға айналады, кадмийдің өндірістегі
сілтілеуден кейінгі ертіндісі тазарту үшін пайдаланылады. Балқытуға электр
қуатының шығыны 0,684*106квт сағ, №1 цехта 1және 1,11*106квт сағ, №2 цехта
0,92% заводта қолданған энергиямен бағаланады. Жылу ПӘК –тің балқытуы мырыш
катодының индукциялық пешінде жоғары деңгейде болып, 61% құрайды.
Балқытылған жылы мырышта қазандықшаларға құйып пайдаланады мырыш және
қоршаған ортаға себеді. Жоғарыда келтірілген көрсеткіштер 2.1 кестеде
берілген. Мырыш катодының балқытылу кезеңін ПӘК анықтайды.
Энтальпия бойынша:
Ŋэн=11,6+0,0512. 58,4=0,92
Эксергия бойынша:
Ŋэкс=9,3510,284=0,91
2.6 (купорос) Мырыш күкірт қышқылды өндірісі
Ертінділерді қалыпқа келтіру үшін, заводтағы сульфат күкіртінің
әсерінен шамалы қондырғының қайнаған жанғыш циклын қабатының түсуі үшін,
нейтралды ертіндіден алынған кристалды мырыш буланып шығады. Өнімді күйемен
ластамау үшін, орташа есеппен алғанда айына шамамен 220т немесе 1,25%
керосин немесе (дизтопливо) жанғыш зат шығындалып, заводтың барлық
энергиялық қолданысына байланысты болады. Циклонық камераны салқындату үшін
су қолданылады. Бұл көрсеткіштерден басқа 2.1 кестеде анықтаған ПӘК
қондырғысының өндірістегі мырыш күкірт қышқылды энтальпиясы бойынша:
Ŋэн=1,52.73=0,55
Эксергия бойынша:
Ŋэкс=0,02,73=0,0
Судың сақындатқан құрылымының буланып салқындатқышы бу берер еді,
камерадағы отынның отырғызылған энергиясын 15-20% шамасында құрар еді.
Жағылған қара майдың (мазуттың) недәуір бөлігі, оның эксплуатациясының
жағдайына байланысты, қазандық утилизатордың экономикалық жағынан
тиімділігін ақтай алуы мүмкін бе? деген сауал туады.
2.7 Күкірт қышқылының өндірісі
Күкірт газын ұстау (SO2) үшін күген газдар үшін екі түрлі көзқарас
қажет:
а) күкірт қышқылының тұтас өнімін алу;
ә) әуе бассейнін ластамау.
Жанғыш газдарды тазалау үшін құрғақ электрофильтрдегі қызудың 280ºс
шамасында болып , мұнараны шаяды, шаң –тозанның қалдығы мен ылғалдан әбден
тазартылады . Әр түрлі концентрациядағы күкірт қышқылы тазаланып,
өндіріледі. Газ қышқылынан берілген жылу, суық су арқылы жылу сумен
алмасады. Құрғвқ газдар, 6,5-7,2% SO2 құрамындағы, рекуператорға түседі,
газбен қыздырылады, контактіден өткен аппараттармен 450ºс қызуға дейін
көтеріледі. Рекуператордағы қышқылдану SO2 және SO3 арқылы өтеді.
Рекуператор аралығындағы мүмкін емес катализатордың қыздырылуы 600ºс аса
болуы мүмкін. Газдың байланысынан кейін, рекуператордағы қызу 200ºс болады.
Қажетті концентрациялық қышқылдың айналымын алу үшін күкірт қышқылын
суландырып оларды абсорбциялық мұнараларға жібереді. Қоршаған ортаның
қызуын сақтау үшін, заводтың ақырғы өнімі техникалық күкірт қышқылы (93-
94%H2SO4) болып табылады. өндірістің барлық кезеңі SO2 химиялық энергия
есебімен күкірт қышқылы болып ағады. Ақырғы өнімде химиялық энергиядан
27,6% құрамында болады, SO2 құрамындағы шығарылған газ немесе 3,6%
энергиясы, заводтың қолданысына байланысты болады. Қалған энергия төменгі
потенциалдағы жылуға айналып, абсорбция және газдарды тазалау кезеңдері
жоғарғы (тампературада) қызуда жүргізілмейді. Жылуды жіберу үшін (13,3%
заводтың энергиялық кірісінің бағасы бойынша) көптеген мөлшерде су
шығындалады. (2.1кесте). Орташа есеппен ПӘК қос цех бойынша тең болады:
Энтальпия бойынша:
Ŋэн=3*32+407+3920,04=0,28
Эксергия бойынша:
Ŋэкс=3,42+4,162SO4=0,3
Ізінше 70% эксергия түгелдей сапасыз жылуға көшеді. Күкірт қышқылының
өндірісі жайлы технологиялық схемалар жөніндегі мәліметтер әдебиеттерде
кездеспейді. ПӘК цехының эксергетикасы 40% жеткенде жаңа технологияның
теориялық жоспарын жазуға болады. Онда ПӘК эксергетикасының бағасы завод
бойынша 12,6%-дан 13,5% өсіреді. Комплексті (біртұтас) өндіріс мырыш
рудасының концентратынан екі негізгі өнімді Zn және Н2SO4 ПӘК заводының
эксергетикасын жоғарылата түседі:
15,07+3,6=18,07%
2.8 Сүзінділерді кептіру
Фильтрация қайыртпақтан кейін алынған мырыш сүзінділерінің ылғалдығы
35-40%. Мұндай ылғалдықпен вельциванияға жіберу мүмкін емес болғандықтан,
алдын-ала кептіргіш барабандарға кептіріледі, қарамайға жағылады. Завод
қолданатын энергияның барлығы 2,31% немесе айына 430т қарамайды мырыш
сүзінділерін кептіру үшін жұмсайды. Басқа заводтарға жіберу үшін қорғасын
сүзінділерінде кептіру қауіпі бар, ұқсас барабандарда өндіріледі. Заводтың
жүргізілген энергиясына 0,81% немесе айына 150т қара май қорғасын
сүзінділерін кептіруге жұмсалады. Қара майдың барлық энергиясы кептіруге
жұмсалған, барабанның техникалық қабы арқылы (Δt=300-350ºс) кері кеткен газ
арқылы практика жүзінде қайтып келмейді. Берілген 2.1 кестеде ПӘК
анықтамасы:
Энтальпия
Ŋэн=0,9+0,24+0,01810,656=0,03
Эксергетикалық
Ŋэкс=0,1+0,0116,416=0,03
2.9 Вельцевание
Сілтіленген мырыш толық жанып біткенен соң, сілтілеудің қалғаны өте
бағалы болады, сонымен бірге мырыштан басқа мұнда қорғасын, мыс, т.б. сирек
кездесетін қымбат металлдар болады.
Сілтілердің қалғанын мырышқа айналдыру үшін, басқа да құрамында мырыш
сияқты қалған (шлактар, шаң-тозаңдар) вельцпешінде пайдаланылады.
Вельцивания кеңінен таралған шикізат жасау әдістері болып табылады.
Трубаға айналған пештердің 1200-1300ºс қызуда ғана бұл кезеңде іске асады,
жасалған материалдардың орналасу ның бейімділігіне қарай болады. Пештің аяқ
шенінде өндірілетін шихтаны тиеу, жасалған аралас шикізатты және кокс
ұнтақтарын пайдаланады. Шаң-тозаң мен бу ұшатын компоненттерімен бірге
газда шығарылып отырады. Жанғыш қара майорналасқан, шихта біртіндеп пеште
клинкер түрінде төменгі жағында тиеледі. Шығарылған газдар пештің сору
санының шамасына қарай ауа қызуы 600 ден 900ºс-қа дейін болады.
Вельцивания сәкестегі аздау, сондықтан да пеш өте үлкен өлшемге ие
болады, 17,5% барлық энергия өте үлкен көлемде жылуды жоғалтады, қолдану
кезеңі заводта 2,4% болады. Бұл жоғалту недәуір мөлшерде футеровканың
сапасына байланысты болады. Пешке тиелген ұсақталған кокс көміртегі шешуші
кезеңде 60-68% жанып бітеді, заводтың 7,45% келетін энергиясын құрайды,
қалған бөлігі клинкерге тиеледі. Салқындатылған және түіршектелген клинкер
магнитті айырғышқа жіберіледі. Негізінен темір қоспасы бар магниттік
фракция кейбір кездерде Өскемен қорғасын заводында өнделіп басқада
заводтарға жіберіледі. Химиялық құрамына қарай клинкерді товар түрінде
жібереді.
Берілген кестеде 2,1 анықталғандай ПӘК вельцеваниясының қондырғысы:
Энтальпия бойынша:
Ŋэн=9,65+2,6427,57=0,45
Эксергия бойынша:
Ŋэкс=9,65+2,3322,16=0,44
Клинкерде көміртегінің шамасы 25% болады. Оны ары қарай пайдалану үшін
көміртегімен (80%) дейін байыта түсу қажет. ПӘК заводының 0,6-0,8% көтеру
үшін, заводтың ортақ шығынының энергиясын сәйкестендіре төмендету арқылы
немесе кокс ұнтақтарының вельц кезеңдерінде шығындалған 25-30% үндемдеу
арқылы көміртегінің клинкерін бөлек жағдайда заводты жарықтандыру үшін
қондырылады. Егерде клинкерден тас күйме дайындаса, онда көміртегінің
энергиясы клинкерді балқытқанда пайдаланылады. Көміртегінің біршама бөлігін
жоғалтып алуы, сонымен бірге тас құйманың өндірісімен, қазіргі жағдайда
(УСКПК) Өскемен қорғасын заводында клинкерді байыту мүмкін емес.
2.10 Мырыш өндірісіндегі (УКСЦК) энергетиканы жұмсаудың төмендеуі
жөніндегі қорытындылары мен ұсыныстары
Өскемен қорғасын –мырыш заводында өндірілетін полиметалды кендер
мырыш, қорғасын , мыс , кадмий , алтын , күміс , индий , теллур , висмут ,
селен , сынап , күкірт қышқылы алынады. Штейн және құрамында мыс бар
қалдықтар мыс балқытылатын аводтарға жіберіледі. Бұдан бұрын байқалғандай ,
цех пен фабрикаларда бөлу Өскемен қорғасын –мырыш заводында үнемі шартты
түрде болады. Қорғасыннан гөрі, мырышты алу үшін көп мөлшерде шлактарды
өндіру қажет болады.
Құрал- жабдықтардың әсерінен (2.1 кесте) энергияны жоғалту анализінің
негінде болады, өндірістің көрсеткіші (ӨСКҚЗ) ПӘКжасаған энергияны
жоғарлатқан ұсынына байланысты жасалады, қабылдаған жобамен, жаңа
технологиялық кезеңдерді енгізу және оларды іске асуы есебінде жұмсалған
энергияның шығыны шаралары төменде қаралған.
2.10.1 Күйдіргіш пештер.
КС -та тоғыз пеш орнатылған 28-30% О2 лайықталып жұмыс істейді.
Қазан-утилизаторды орнату жолы арқылы, салқындатқыш күйдірілген газдар 250-
200ºс, бір жылда энергияны бу ретінде 450*106квт сағ пайдалану арқылы жылы
изоляциялық пештермен жақсартады. Жоғарғы параметрмен буды шығару қажетті
және мақсатты түрде іске асады, сол секілді 40 ата және 450ºс сілтілеу
кезіндегі ертінділерді араластыру үшін қолданылған t=200-250ºс, бу үрлегіш
қоспалар р=2,5+3ата өндіріс үшін және газды шайқау үшін вакуумды булағыш
қондырғылармен оның эксергиясына пайдаланылады. Р=40ата қысым жағдайында,
200-250ºс-қа дейін газды жоғарғы жағдайда қыздырғанда салқындату мүмкін
емес, сондықтанда бұданда басқа қазандықтар –утилизатор ұсынылады.
2.10.2 Сілтілеу цехтары
Оттегіні пайдалану мақсаты неғұрлым нейтралды ертіндінің тазалау
сапасын жоғарлатады.
Ауа қысымы арқылы қазіргі кезде пульптерді араластыру үшін өндіреді,
төменгі қысыммен қызған бумен өндіріледі. Буүрлегіш қоспаны алу үшін
алынған бу қазандығы –утилизатор арқылы пайдалануда ұсынамыз. Буүрлегіш
қоспа Р=3ата және t=200-250ºс пульптерді араластыру үшін қолданылады.
Ауа қысымының шынайы түрде ауыстыру буүрлегіш қоспалардың есебімен
бекітіледі. Бу ағынының ауа компрессоры шоқыдан тұрады, бу Р=35ата немесе
t=425-400ºс кеңиді де P=1 ата; конфузора, будың ағысымен, ауаға әсер етеді,
оның кинетикалық энергиясын кеңейте түседі, диффузордағы буүрлегіш қоспа
P=3 ата дейін қосылады. Судың буы ТS диаграммалық және ауа үшін TS
диаграммасын қолдану арқылыбу ағынымен ауа компрессорының шамамен алынған
есебімен жүргізіледі. Қос диаграммалар үшін қабылданған S=0 және i=0,
T=273ºK және P=1 кгсағ2. Ауаның шығыс жағдайы T=288º(25º)с және P=1ата
i=5,0 ккалкг болады. Кеңейтілген және қысымы 3ата сол секілді, ŋ=1,
параметрдің буы тең болады: P=3ата , i=617ккалкг, t=132,9ºс, х=0,935
нақтылы жұмысы Δi=(iˉiадиаб) 770-617=153 ккалкг.
Адиабатикалық 1кг ауа қысымы үшін P=1кгсм2-қа дейін P=3 кгсм2
шамасында жұмсау қажет Δi=33-5=28ккалкг t=150ºс. Ізінше, 1кг бу қысымы
(теоретикалық) шамамен 15328=5кг ауакгбуы болар еді.Бірақ ПӘК шынайы
компрессорлары өте сирек кездеседі. Алғашқы жақындауданда –ақ ПӘК қысымын
қабылдау үшін, кеңейтудің теңдеуін ŋ=0,4; мұндай белгілермен 163
0,4280,4=1кг ауакг буын аламыз. Қысқасы, құндылығы ŋ≥0,42=0,16.
Ауаүрлегіш қоспа параметрі P=3ата, t=200-250ºс. Буүрлегіштің ағынының
максималды жылуалулығы атмосфераның ағысы арқылы шамамен тең болады
400мсек, ертінділерді араластырып қолдану үшін оның мүмкіндігін көрсетеді.
2 кг буүрлегіштің қоспасы 1кг ауа қысымын өзгерте алса, онда оның
қажеттілігі 160к106нм3ауа қысымына 125*103т бу шығындала отытып, будың
электрэнергиясының шығынын төмендетуге ауаға жұмсау үшін
96*106квт.гжылкөлемінде болады.
2.10.3 Электролиз
Электролиз кезінде ваннада недәуір шамада жылу бөлініп шығады.
Өндірісте 240mтжылына мырышты жіберу қажет 260-290*106
квтсағжыл=225+250*103 Гкалжыл немесе 25,5+28,5 Гкалсағ; әліберілген
жылудың төменгі потенциалы қызуыме 25+30ºс, салқындатылған сұйықтық ~10ºс
төмен сәйкестікте болады.
Қазіргі кезде ӨСКҚК электролит бөлімі алюминий құбырларымен
(жыланшықтарымен) салқындатылады, суық су ағып өтетін, вакуумды –булағыш
қондырғы сияқты бөлігі болады. Вакуумды жасау үшін, су буы мен электролитті
салқындату үшін буағынының эжекторы пайдаланылады. Егерде мекемелерде
қазандықтар –утилизаторлар жоқ болса P=40-35 ата және және барлық бумен
қамтамасыз ету алынған есеп бойынша ТЭЦ буынан (турбин іріктеуінен ),
эжекторлар 4-5 ата буымен есептелуі қажет, t=170-250ºс. Қазандық
–утилизаторларды ӨСКҚК құрғаннан кейін, P=40-35 ата және t=450-400ºс
мақсатты жағдайда эжекторларды жұмыс қысымы арқылы құру пайдаланып P=35 өте
және t=400ºс. Жұмыс істеу қабілеті (эксергия) будың P=3,5 ата , t=400 тең;
Δi=ε=285 ккалкг, бу эксергиясы P=5ата , t=250ºс тең ε=190ккалкг, онда
оның шығыны конденциясыз сорылған санынан шамамен 1,5 есе кем болады. Буды
пайдаланудың жоғарғы қысымының жылдық экономиясы шамамен 40m.m.Өскемен
қорғасын және Лениногорс мырыш заводында ВИУ өте үлкен ірі тамырлы,
фланцефтік үлкен сонмен біріктірілген құбырлар жұмыс істейді, булағыштың
жоғарғы беті өте үлкен емес. Бу жекторы арқылы көптеген буды сорғысуға
болады, оны конденсиялап және сығу қажет.
ВИУ-дың конструктивті шешімі арқылы тексеру мүмкіндігін ұсынуға
болады.
1. Электордың будың ағынымен құрылған вакуумды булағышы.
Цилиндрлік тамыр екі түрлі қоршаумен бөлінген. Оң жақ
бөлімінде пластмассадан жасалған тігінен қондырылған
пластиндер орналасқан. Ауыспалы ағынмен бөлінгіш –жолоб
электролит арқылы түседі. Пластинкаларда бөлінгіш-жалоб
бар. Бұлардың барлығы жұқа қабатты булағышты көрсетеді. Сол
жақ бөлігінде пластиндер қондырылған, бұл арқылы суық су
ағады (t=10ºс). Сондықтан, бу қысымының суы оң жағына
қарағанда, сол жақ бөлігінде аз. Бу жылдамдығының төмен
болуы үлкен көлемдегі терезе қоршауына байланысты. Ізінше,
электролит тамшысының жоғалуы өте маңызды емес. Электр
буының шығыны ізінше, бу үрлегіш қоспалармен сорғыш көлемі
төмендейді, қосымша салқындатылған қалта арқылы сорылып,
газдар конденсияланбайды. Конденсаторлардың аралығындағы
көлемдер мен электордың оптималдық баспалдақ санымен
нақтылы есебін бөліп шығуға болады.
Электордың ағынды су вакуумды булағыш қондырғысы.
Ағынды жылытқыш негізінде және паравоздағы қоректенгіш
насостардағы негізінде ағынсу электоры бірбасқыштық вакуумды
насостардың конденсациялық булағыш турбиндерінің қондырғышының негізінде
қолданылған. Жұмыс буының конденсиясының қажеттілігі болмауы және буүрлегіш
қоспалардың сорғызылған энергиясын пайдалануы негізгі шешімі болып
табылады. Цилиндрлік тамырдағы пластиндер, суландырылған электролитпен
қондырылған. Электролиттегі буланған су салқындайды. Будың төменгі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ...6
1 Өндіріс көрсеткіштерінің толық энергобалансты және энергетикалық
есептеу
әдісі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... .7
2 Өскемен қаласындағы қорғасын -мырыш комбинатындағы энергетикалық
және эксергетиканың есебінің
анализі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
2.1 Күйдірілген концентраттардың пештегі қайнаған қабаттары ... ... ... ..18
2.2 Ертіндіні тазалау және
сілтілеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..19
2.3
Электролиз ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... 20
2.4 Булағыш вакуум
қондырғысы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
21
2.5 Катод мырышының
балқуы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
..22
2.6 Мырыш күкірт
балқуы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ..23
2.7 Күкірт қышқылының
өндірісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
.23
2.8 Сүзінділерді
кептіру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... 24
2.9
Вельцевание ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... .25
2.10 Мырыш өндірісіндегі (ӨСКМК) энергетиканы жұмсаудың төмендеуі жөніндегі
қортындылары мен
ұсыныстары ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... .26
2.10.1 Күйдіргіш
пештер ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ...26
2.10.2 Сілтілеу
цехтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ..27
2.10.3
Электролиз ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...27
2.10.4 Күкірт қышқылының
цехтары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..30
2.10.5 Вельц
цехы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .31
3 Лениногорск мырыш
заводы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ..32
3.1 ЛПК мырыш заводының қысқаша технологиялық
схемасы ... ... ... ... ... ..32
3.1.1 Мырыш
тормағы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... .32
3.1.2 Күкіртқышқылының
тармағы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
33
3.1.3 Лениногорск полиметалл комбинатының мырыш заводындағы энергетикалық
тепе –теңдіктің
қортындысы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... .34
3.2 Электрмен қамтамасыз
ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... 36
3.3 Жылу және бумен қамтамасыз
ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 37
3.4 Ауамен
жабдықтау ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ...41
3.5 Сумен
жабдықтау ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .42
3.6 Оттегімен
жабдықтау ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ...45
3.7 Қарамаймен
жабдықтау ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ...46
4 Еңбекті
қорғау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...61
4.1 Еңбекті қорғау жөнінде шараларды
ұйымдастыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...61
4.2 Жұмыс қауіпсіздігі жөніндегі техникалық
шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... 61
4.3 Механикалық жарақтардан
қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ...62
4.4 Электр қауіпсіздігімен қамтамасыз
ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ...62
4.5 Жерге тарту мырышының
есебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ...63
4.6 Санитарлы –гигиеналық
шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...64
4.7 Метерологиялық шарттармен қамтамасыз
ету ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ...65
4.8 Ауа ауысу
есебі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... .66
4.9 Шу мен діріл
деңгейі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... .68
4.10 жасанды жарықтандырудың
есебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...68
4.11 Өртке қарсы
шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ...69
4.12 Өртке қарсы өткізілетін
шаралар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ...69
5 Металлургиялық процесстердің экономикалық
эффектілігі ... ... ... ... ... ... .72
5.1 Қаржы салудың эффектілік көрсетілуінің
есебі ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... 72
Қортынды
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... .73
Қолданылған
әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ...74
Аңдатпа
Жұмыста Өскемен және Лениногорск мырыш зауыттардың экологиялық
талдауы келтірілген. Зауыттардың процесстері басынан бастап соңына дейін,
шикізаттан бастап таза таза өнім шыққанша әр процесс талданған. Материалдық
баланспен бірге энергетикалық және эксергетикалық баланстары келтірілген.
Талданған процесстердің қоршаған ортаға келтіретін зиян мөлшері
анықталған. Зиянды азайту үшін қандай шаралар қолдану керектігі
көрсетілген.
Аннотация
В работе дан анализ экологического воздействия производства цинка на
Усть –Каменогорском и Лениногорском цинковых заводах. Проанализированы
процессы производства цинка, начиная с исходного сырья, кончая готовой
продукцией. Даны материальные, энергетические и эксергетические балансы
производства цинка на анализируемых заводах.
Показана величина влияние каждого процесса на окружающую среду.
Изложены необходимые меры для снижения вредного влияния на окружающую
среду.
Кіріспе
Қоршаған ортаны ластауда металлургия өндірісінің қосатын үлесі өте
үлкен. Бұл өндірістің ішінде мырыш қорыту зауыттардың үлесіде аз емес.
Сондықтан мен өз жұмысымда Өскемен мен Лениногорс мырыш өндіру зауыттардың
қоршаған ортаға тигізетін әсерін талдап, әр процесстерден шығытын
тастандылары мен шығарылатын зияны заттардың мөлшерін танттым.
Сонымен бірге тастандылардың энергетикалық балансын анықтадым. Ол
үшін термодинамикалық әдістің эксергетикалық тәсілін қолдандым.
Процесстерді талдау кезінде алдыменен материалдық баланстары жасалды.
Материалдық баланс жасалған кезде шикі заттардың, реагенттердің және
процесстердің лайықты өту үшін қолданылатын қоспалардың химиялық құрамы
табылып, олардың энергетикалық және эксергетикалық бірлік мөлшерлері
табылып жалпы энергетикалық және эксергетикалық баланстардың кестелері
келтіріліп талдау жасалған.
Талдау нәтижесінде кірісте қанша көлемді заттар пайдаланып
қортылатыны және шығыста қандай өнімдер, жолама өнімдер және қандай
тастандылары пайда болатындығы көрсетілген.
1 Өндіріс көрсеткіштерірінің толық энергобалансты және энергетикалық
есептеу әдісі
Энергетикалық әдістің есептеу мен энергобалансты анализдің негізгі
түрі.
Барлық өндіріс, жеке цех, агрегат ашық термодинамикалық жүйе нақты
шекарасымен сапада көрсетілуі мүмкін. Материал мен энергия ағыны жүйеге
кіреді, техникалық процессте және қайта жасалған түрде жүйеден шығуға
қатысады. Ашық термодинамикалық жүйеде энергия жетуі (ΔI энтальпиясы) шығын
мен тең (2.1 сур.). термодинамикалық жүйе электрлік, механикалық, химиялық
энергия ағынын және бір параметрлі жылу алады, басқа параметрдің энергия
ағынын береді. Термодинамиканың бірінші заңы бойынша, барлық алынған
энергия (энтальпия) әрқашан барлық шыққан энергияға (энтальпия) тең:
(E+ЕМ+ΔIg+ΔIХ)=(Е'+ЕМ+ΔI'g+ΔI'Х)
(2.1)
жылулық және химиялық энергия эксергия және энергиядан тұратынын ескере
отырып 91-94:
ΔI=E+B
(2.2)
бұнда Е- энтальпия эксергия жұмыс істейтін бөлігі;
В- энтальпия эксергия жұмыс істемейтін бөлігі.
Басқарылуы (2.1) мына түрде көрсетілуі мүмкін
[Е+ЕМ+(Еg+Вg)+(ЕХ+ВХ)]=[Е'+ЕМ+(Е'g+ В'g)+(Е'Х+Е'Х)]
(2.3)
Термодинамиканың екінші заңы бойынша кезкелген процесс ағынына жұмыс
шығыны болады –эксергия.
Сондықтан барлық эксергия алынуы әрқашанда барлық энергия шығуынан
көп:
(Е+ЕМ+Еg+ЕХ)(Е'+ЕМ+Е'g+Е'Х);
(2.4)
(2.1-2.4) тендікте.
Е және Е' – алынған және шыққан электроэнергия.
Емжәне Е'м-алынған және шыққан механикалық энергия.
ΔIg=(Еg+ΔBg) және ΔI'g=- алынған және шыққан жылу энтальпиясы
=(Е'g+ΔB'g)- (эксергия және энергия).
ΔIх=(Ех+ΔBg)және ΔI'х=-алынған және шыққан химиялық энергия
=(Е'Х+ΔB'Х) (эксергия және энергия).
Нақты процесстерде эксергия келуі әркезде берілген
(шығын)эксергиядан көп, шығын жалпы түрде: ΣЕΣE'
(2.5)
Айырмашылығы ΣEˉΣE'=ΔE
(2.6)
Сыртқы ортаға шашыранқы бөлшектене жылулық және химиялық энергияға
айналады. өндіріс қалдықтарының химиялық энергиясы (газ қалдықтары, шлак
және т.б. ) сыртқы ортамен қатнасы қамтамасыз етіледі, сыртқы ортаны
ластай отыра.
Процесс қортындысында энергия өседі:
ΣBΣB'
(2.7)
Энергия әртүрлігі құрайды
ΔB=ΣB'-ΣB=T0ΔS
(2.8)
Бұнда Т0- қоршаған орта температурасы;
ΔS- энтропия жүйесінің үлкендеуі
Эксергия шығынысыз және энергия өсуінсіз бірде бір процесс өтпейді.
Энергетикалық ресурстың қаншалықты процесстер немесе өндірісте
пайдалатынын білу үшін, оның толық энергетикалық балансын жасау қажет.
АН Каз ССР академигі Т.Л. Золоторев айтқан Энергоқолданудың және
өндірістің энергетикалық шаруашылықтың бар жолдарының тиімділік бағалауын
табу тек осы жағдайда, егер агрегаттық процестің өндірістегі
түгел энергиялық балансы жеткілікті зерттеліп және құралса (91).
Кез келген процесті толық энергетикалық баланс есептеледі, сонымен
қатар кезкелген металлургиялық өндірістер.
Көптеген жұмыстарда эксергетикалық әдістің теориялық түрі
көрсетілген. \2-5,91,94\. Түсті металлургия өндірісінде бұл әдіс бірінші
бізбен қолданылған. Металлургиялық заводтар пайдалы өнімді қоршаған орта
температурасымен береді. Металдар және өнімдерді өндіру үшін
электроэнергия, жылу, отын, шикізат және реагенттер шығындалады.
Баланстың шығын бөлігінде энергияның тек екі түрі бар: жылу(ΔI1g)
және химиялық энергия (ΔI1X). Сонда металлургиялық өндірістің толық
энергиялық балансы мына түрде:
E+ΔIx+ΔIq=(ΔI`x)пайд +(ΔI`x–ΔI`q)қалд
(2.9)
Мынадай к.п.д. өндірістің энтальпия бойынша анықталады
ηэнт =Σ(ΔI`x)E+Ix+ΔIq
(2.10)
Металлургиялық өндірістің энергетикалық балансы теңдеумен көрсетіледі
E+Ex+Eq+=(E`x)пайд +(E`x+Eq)қалд
(2.11)
П.ә.к. эксергия бойынша
ηэкс=(E`x)пайдE+Ex+Eq
(2.12)
Энергия мен эксергияның алынатын және берілетін агрегатпен
(мөлшерін санауда) немесе өндірісте біздің жұмысты келесі нолдік теңдіктер
қолданылады (есептеу теңдігі)
а) механикалық энергияға Ζ0 ауданның геодезиялық теңдеуі массалар,
ауданнан жоғары тұрған, +Ζ=Ζ־Ζ0 жұмыс жасай алады:
М*q*(+ΔΖ)=+Eм
(2.13)
Ауданның төмен тұрған массалар ־ΔΖ=Ζ־Ζ0
Кері механикалық энергияда:
Μ*q(־ΔΖ)=־Eм
(2.14)
Оларды ауданның қатарына көтеруіне жұмыс жасау керек..
Материалдар ағынының механикалық энергиясы тең:
Eм+Μ*ΔΖ+ΜW22q
(2.15)
Бұнда ΔΖ=Ζ־Ζ0 –жіберу жолдарының үстіндегі қабылдау жолының (құбыр)
теңдігінің көтерлуі, метрде.
W –ағын жылдамдығы , м\сек,
М –материал шығыны, кг\час.
Металлургиялық өндіріске негізгі ΔΖ=O, ал жылдамдық W=O, тиелген және
тиелмеген вагондар қозғалмайтын құрамда болғандықтан.
б) сыртқы ортаның абсолюттық температурасы (атмосфера, гидросфера,
және литосфераның жоғары қабаты). Жылулық энергиясына Р0 завод ауданының
тең атмосфералық қысым менТ0. Тек негізгі сұрақтарды шешуге, бұнда сыртқы
ортаның параметрлері өзгеруі мүмкін, зерттеу жүйесінің орналасуымен процесс
ағыны кезеңінде Р0 мен Т0 өзгеруін міндетті түрде есепке алу керек .
Жылулық машина, жылуды механикалық немесе электрлік энергияға
түгелдей шығармайды, тек жылулық жоғалтумен :
ΔIq=Eм΄+ΔI'q
(2.16)
Немесе
ΔIq=E'м+ΔI'q
(2.17).
Механикалық энергияда жылудың бөлігі ғана пайда болуы мүмкін,
жылуберу құрамындағы және оның үлкендігі температураға байланысты:
Eм=ΔIq(T־T0T)=ΔTq־ŋид
(2.18)
Бұнда Т-жылуберудің температурасы
Т0 –жылу алудың температурасы (қоршаған орта)
Жасалу коэфициенті қатысуымен анықталады:
ŋ=EмΔIq
(2.19)
Бұл коэфициент термиялық к.п.д. деп аталады. Атмосфера, гидросфера
және литосфераның жоғарғы қабаты өзара химиялық теңдікте орналасқан.
Заттектер: (H2O), СО2,О2, N2, SiO2, Al2SiO5, TiO2, Fe2О3, MgСО3,
CaSO4, 2Н2О, PlCO3, ZnCO3 және т.б., (мухиттар) 95. ∆Iх=O; Ех=O; Вх=O мен
түгелдей құнсыз заттектер жүйесін көрсетеді.
Бұл жүйе нольдік теңдік және химиялық энергияға есептеу теңдігі
болып табалады.
Қандай параметрлермен заттектер сыртқы орта параметрлерден
айырмашылығы олар өздерімен бірге: отынның химиялық энергиясы (∆Iх) және
шикізат (∆Iх) механикалық энергия (Ем), жылулық (∆Iq) және электрлік (Е).
Эксергетикалық әдіс бойынша заттектердің энергетикалық құндылығын бағалау,
әрбір заттектерде энергетикалық көрсеткіштер болады, осы заттектің
табиғатына байланысты. Заттектің ∆I энергетикалық параметрнің көлемін
анықтау үшін бағалаусыздандыру теңдігі қолданылады, энергия Е қосындысынан
тұратын. Бұл әдіс металлургиялық процесті термодинамиканың бірінші заңымен
ғана талдауға болмайды, баланстың кіру және шығу бөлігіндегі энергияның
қосындыларының тұрақтылығы саналғанда, қазіргі кезде жасалатын сияқты
термодинамиканың бірінші заңы сияқты, екінші заңыда қолданылады, бұл кезде
энергия тұрақтылығы ғана саналып қоймайды (термодинамиканың бірінші заңының
ізі), және де энергияның әр түрінің сапалы өзгеруімен өндіріс процесімен
бірге өзгеруі (термодинамиканың екінші заңының ізі).
Анықтау жолдары, электрлік Е және механикалық Ем энергия
есептелінуі мен өлшенуі жақсы белгілі. 96,97. Анықтау әдісі мен саналуы
химиялық энергияның (жану жылуы) көміртегі (С), сутегі (Н2), көмірсу және
көмірсутектерге ғана орналасқан98,99 . Барлық көмірсутектердің және
заттектерде қолданылады (СО2) және (Н2О) –жылутехникалықтағы газ саналуы
98. Химиялық энергия көлемін анықтағанда заттектер құнсыздану
реакциясынан құралады.
Зерттелетін заттектің А бір молі қосылатын құнсыздалған
заттектер ∑dnDn қосылысы реакциясы -құнсыздалған реакция деп аталады,
бірақ құрамында атом жоқ заттектер қортындысында құнсыздалған заттектер
пайда болады (құнсыздалған өзара араласпайтын) ∑CmCm, заттектердің А барлық
атомын құрайтын, бұнда dn және cT мольдік бөлігі:
А+∑dnDn=∑CmCm
(2.20)
Бұдан
∆Ix=∆ix·Mn=[∆HA+∑dn(∆HD)-∑Cm(∆Hc)·M n
(2.21)
Мысалы , көміртегіне теңдіктен:
C+O2=CO2
(2.22)
Меншікті химиялық энергия тең:
∆iс=(94,05)со2=94,05 ккалмоль
∆iс=(94,05)CO294,05ккалмоль
(2.23)
Теңдіктен сутегіне:
Н2+ 12О2=H2О
(2.24)
Меншікті химиялық энергия тең:
Δiн2=(0,0)н2+½(0,0)О2(68,32)Н2О=6 8,32ккалмоль
(2.25)
Δiнс және Δiн2 анықтамада жылу жануы деген атта 43.
Көміртегі мен сутегі жану реакциясында саналады, барлық шыққан
энергия осы элементтер арқасында оларға атмосферадан қосылатын оттегі және
соңғы шыққан өнім CO2 мен Н2О (айтылғандай) энергетикалық құнсыздалған
заттектер болып табылады олардың химиялық энтальпиясы (ΔIх) мен эксергиясы
нольге тең. Көміртегінің химиялық энергиясы тепе-теңдік жылу шығуына СО2
қолданылады. Басқада заттектердің осындай жүйесіне болады, көміртегі мен
сутегіне қолданылған заттектердің химиялық энтальпиясына қабылдау теңдік
энтальпиялар заттектердің құнсыздалған реакция, заттектердің бір жағдайда
реакция қайталанылса .
Мысалы, теңдіктегі алюминиге:
2Al+SiO2+1,5*О2=Al2SiO5
(2.26)
Алюминидің меншікті химиялық энергиясы тең:
ΔiAl=2(O,0)Al+(-205)SiO2+l,5(0,0)О2 -(642,2) Al2SiO5=218,5ккалмоль
(2.27)
Заттек эксергиясы (Мn көлемде) тең:
Ех=eхMn=ΔΙxbх=(Δiδх·Tu)Mn=(ΔGА+Σd nΔGDΣCmΔGc)·M
(2.28)
Барлық керекті есепке сандарды термодинамикалық кестеден алынады
98 заттектердің меншікті –энергиясын эксергиясын алдынала есептеген
қолайлы, (2 кестеден қара, сол сандар барлық кестеде көрсетілген).
Энтальпия көрсетілімдері қосылуы ΔH температураға T=298°К беріледі, және
де химиялық энтальпия Δix бізбен тағы T=298°K-ға анықталады.
Максималды техникалық жұмыс химиялық қайталану реакциясы арқасында
алуға (немесе шығындау керек) болады, ағысы р-const және Т-const
Гиббспен аталған изобаралы –изотермиялы потенциал 96 бұл
Гиббс энергиясы:
ΔG=ΔH-δхТ=(Δu+pΔv)-δхТ
(2.29)
Жылутехникалық есепте практикада барлық есептелген энергия химиялық
реакция энтальпиясы теңдеудің шығу заттегіне жатады (2.20). бұл принцип
есептелетін заттектерге таратылады, құнсыздалған реакция энтальпиясын
анықталатын заттекке А қатыстырып, химиялық эксергия үлкендігін анықтауға
болады:
Ех=ΔIх-Вх
(2.30)
Ал химиялық энергия тең:
Вх=ΔIx-Ex=(δх·Tu)·Mn=bхMn ккалмоль
(2.31)
Бұнда реакция энтропиясы ( δх) тең:
δх=SА+ΣdnSD-ΣCmSC ккалмоль.град
(2.32)
бұнда S –заттектің меншікті энтропия белгісі.
Химиялық энтальпиядан басқа заттек ағыны ΔΙx=ΔiхMn процестерде
жылулық энергиясын салады, егер оның температурасы TTо мен қысымы ppо .
Жылутасығыш (немесе суықагенттер) жалпы химиялық құнсызды заттектер: су,
бу, ауа, аргон немесе заттектер берілген агрегатта химиялық өзгеруге
шыдамсыз.
Жалпы жағдайда әрбір заттек жылудың , эксергиясы, энтальпиясы
мен жұмыс қаблеті құрамында бар, бұның температурасына байланысты қысымына
және сыртқы орта теңдігінен (Т0 және Р0)
ΔΙq=Eq+Bq=(еq+Bq)·Mn=Δiq·Mn=(ΔUq+PΔ V)·Mn=(iqΔSqTu)·Mn (2.33)
Bq=ΔSq·Tu·Mn
(2.34)
Энтальпияға, энтропия меншікті көлем температурасымен қысымына
байланысты көптеген заттектерге кестелермен диаграммалар бар, бұлардан
бұлардан Δiq, ΔSq,ΔV табуға болады және еq,bq анықтауға болады.
Кейбір сұйық және қатты заттектерге кестелер жоқ Δiq-∫(T,p),
бірақ бұл заттектерге тұрақты практикадағыны алуға болады:
ΔIq≈ΔUq≈ΔQ
(2.35)
Жылулық эксергия мына формуламен анықталады:
lq=T1-TuТi·iq
(2.36)
жылу сиымдылыққа кестеде берілгендер бойынша: Cp=∫(T),Tпл белгісі, ΔΗпл,
Тист, ΔHисп анықтауға болады, барлық заттектерге көлемін жылу ұстағыштың
белгілі теңдеумен:
ΔIq=ΔQ=[S298CpdT+ΔHпл+∫ТиспC'pdT+Hи ст+∫C״pdT]·Mn
(2.37)
Жылу, сыртқы орта бетіне жоғалтатын агрегаттар ΔΙq, экспериментті
түрде анықтайды, егер ол қолданылмаса немесе түгелдей құнсыздалған және
шашыранқы жылу энергиясы болса.
2. Идеалды аналог технологиялық процесстің энергетикалық
ресурстарды максималды қолданудың қажеттілігін көрсетуші ретінде.-
Энергобаланс құраймыз және оның анализы арқылы энергетикалық
ресурстарды жоғалту жағдайы ашылады және зерттелетін процесстің
энергетикалық жағдайдың көлемін анықталады.
Процесстің энергетикалық жағдайын анықтау ол дегеніміз осы
процесстің болашақта жұмыс істеуінің мүмкіндіктерін жасау . Бірақта,
металлургиялық өндірістерде, практикалық анализде, металлургиялық процессте
эергетикалық жағдай, қазіргі кезде қолдалынбайды. Егер кейбір өндірістің
өнімі (энергетика, суытқыш техникасы және т.б.) процесстердің энергетика
анализы көргілікті жүйеге жеткізілген және энергетикалық әдіс анализін
қолдану арқасында олардың энергетикалық к.п.д. жеңіл анықталады2.
Сондықтан металлургияда процесстің энергетикалық к.п.д. –ның көрсетілімі
қолданылмайды, бұл көрсеткішті жасау үшін әдістемелік негіз толық
таралмағандықтан . Анализдік процесстердің энергетикалық жағдайын жасау
үшін олардың толық энергетикалық балансын жасау қажет.
Энергетикалық баланстар анықталған энергетикалық к.п.д. көлемін есептеуге
көмек береді, жеке процесс сияқты, және де өндіріс толығымен:
Ŋанық=ΣΕтолΣΕшығ
(2.38)
Бұнда ΣΕтол-шынайы өндіріс өнімдерімен болашақта қолдануға берілген
энергия қосындысы
ΣΕшығ –шынайы өндіріске шыққан барлық энергия түрлерінің
қосындысы.
Энергетикалық п.ә.к. шынайы процессін анықтау көрсетеді,
шығындалған энергия қаншалықты нәтижелі қолданылады, бірақта бұл процесстің
энергетикалық жағдайы туралы ештене айтылмайды.
Сұраққа жауап алу үшін, берілген процесс қаншалықты шынайы және
бүтін өнімдерді сол сапада энергия шығынынын азайту арқылы қаншалық мүмкін
екенін, анализделетін процессті міндетті түрде басқа ұқсас процесспен
салыстыру қажет. Сондықтан идеалды аналог -ты түсінікті қолдана отыра
термодинамикалық зерттеуде энергетикалық өзгеруде шанайы процесстің
қаншалықты ерекше еместігін, оның идеалды аналогы мен салыстырғанда
анықтауға болады.
Иделды жылулық машина С. Карно циклы бойынша жұмыс істеп тұрған
к.п.д. теңдігі бар.
ŋ=T2-Т1Т21,0
(2.39)
шығындалған отынның химиялық эксергиясына электро энергия шығарылған санына
қатысты сияқты электростанция к.п.д. –сы анықталады.
Ŋэл.ст=EGотын·lх
(2.40)
Зерттеуде энергетикада және анализде металлургиялық процесстерге ұқсастық.
Шынайы металлургиялық процессті зерттеу идеалдық аналог есептетуге
болады.
Металлургиялық процессте идеалды аналогты орындау шарттары
мындай:
А) таза химиялық заттар қолдану
Б) стехиометриялық саны реакция аяғына дейін заттектерге әсер етеді
В) әсер ететін заттектердің шығыны жоқ
Г) бүкіл ортада үйкелу жоқ
Д) қоршаған ортада температура Т=298ºK(ΔΤ=0,0) изотермиялық жылу
бөлінеді.
Идеалдық процессте соңғы пайдалы әсер шынайыдағы процесс сияқты болу
керек, идеалды процессте отын энергиясы шығыны шынайы процесске қарағанда
аз.
Шынайы процессті идеалды аналогпен салыстыра отырып к.п.д.
анықтауға болады.
Ŋид=(ΣΕпайд)ид(ΣΕшығын)ид
(2.41)
Қатысты к.п.д. шынайы к.п.д. –ның идеалдық к.п.д. қатнасын былай
есептейді.
Ŋқат=ŋшынайы ŋидеалды
(2.42)
Бұл энергетикалық процесстің қаншалықты шынайы процесстің идеалды
процесске қарағанда арықарай энергетикалық көтерілу процессі үлкендігін
анықтауға және көрсетуге мүмкіндік береді.
Шынайы процесстің энергетикалық ағынының диаграммасын идеалдық
аналог пен салыстыра отырып энергия шығыны үлкею орындарын көруге болады,
төмендетуге жіберілген энергияның шығынын анықтауға болады.
Басқаша айтқанда энергетикалық шаруашылық өндірістігін оптималдау.
Әрбір шынайы технологиялық процесске идеалды аналог табуға болады.
Теңді сандық және сапалық өнім беруде, мысалы мырыш –минимумды
энергоресурсты қолдану мүмкіндігі. Идеалды аналог берілген шынайы
технологиялық процесстің оның қатысты энергетикасын сапалауға мүмкіндік
береді.
Шынайы процесстер, идеалға қарағанда, қосымша пайда болу ағынымен,
керексіз кей кезде процесстерге зиянды, құнды құрамды шикізат алу үшін.
Толық энергобаланстың зерттеулер қортындысында зиянды және пайдасыз
энергетикалық ағындарды анықтауға болады, және де процесстер бөлшегі,
пайдалы өнімдер қортындысында болады.
Идеалдық процесс сапасында мырыш ерітуге мынадай
қортындыреакциялар қолданылады:
2Pb∫+3O2=2PbO+2∫O2 қосынды реакция
2Pb+Pb∫=3Pb=3Pb+∫O2 3Pb∫+3O2=3Pb+∫O2
Химиялық энтальпия мен эксергия арқылы (7 бет) идеалды қосынды
реакцияның бар екендігін теориялық түрде тексереміз:
Σ(ΔΙx)шығ=584ккал\3моль Σ(ΔΙx)пайд=436ккал3моль; айырмашылық 148 ккал
Σ(Ex)шығ=492ккал3мольΣ(Ex)пайд=34 9,5ккал3моль;
149 ккал
Экзотермиялық реакция эксергия азаюымен. Тексеру реакцияның
кесілуі(ΔН) мен Гиббс энергиясын (G) қортындысын береді. Екі қортынды
айырмашылығы кесте туралығынан. Реакция кезіндегі босатылатын энергия тең:
ΔHреак=-145,7ккал3моль; ΔGреак=148,8ккал3моль
2 Өскемен қаласындағы қорғасын-мырыш комбинатындағы энергетикалық және
эксергетиканың есебінің анализі
Өскемендегі қорғасын-мырыш комбинатының электрлық жылу-буымен
жабдықтау Алтай энергиясының жүйесімен іске асады.
4-ші кесте бойынша комбинаттың электр қуатын айлық пайдалануы жөнінде
түсінік берілген, оның негізгі бөлімі мырыш өндірісінде қолданылады.
2.1 кесте
Өскемендегі қорғасын-мырыш комбинатындағы электр қуатын қолдануы
(квт сағайы)
№ Тұтынушы атаулары Шығын % комбинаттың
қажеті бойынша
1 Мырыш өндірісі 7444988 80,4
2 Қорғасын өндірісі 14401994 15,6
3 Аргондық қондырғы 370000 0,4
4 Техникалық оттегі 116300 0,13
5 Біржақты демалыс 431743 0,47
6 өндістік шығындар 1109984 1,2
7 жоғалтуы 1657434 1,8
барлығы комбинат бойынша 92536340 100,0
Ыстық су, жылу, бу Өскеменнің ТЭЦ –нен келеді. Заводтың
техникалық есебі бойынша жылу энергиясының шығыны шығын өлшемінің мекемесі
арқылы алынып отырады.
Сумен жабдықтау жергілікті су көздері арқылы келеді. Біршама су шығыны
өндіріс қышқылдарына кетеді; заводтағы су шығыны неғұрлым ластанған
бөліктерін айналым циклі арқылы тазалап отырады. Ауамен қамтамасыз ету
ауаүрлегіш арқылы іске асады, бұл әрбір цехта қондырылған. Заводта ауа
шығынының регистраторы болмайды.
Оттегі станциялары арқылы оттегімен қамтамасыз етіледі. Өскемен
қорғасын-мырыш комбинаты оттегіні түрлі –түсті металлургия арқылы
пайдалатыны бізге белгілі, атап айтқанда:
А) мырыш концентраттарының күйдірілуі
Б) қорғасынның шахта балқымасы
В) шлактарды өңдеуі
Г) ертінділерді тазалау процессі
Е) агломерациялық өнерксіпазықтары.
Шығын энергиясының есебімен энергетикалық және эксергетикалық (кпд)
анықтамаларының өндірістік мырыш туралы кестесі 4,1 және қорғасын 4,2
кестеде берілген. Төменде өндірістің әрбір энергетикалық қуаты жайлы
мәселелер қарастырылған . Мырыш заводында энергиялық тепе –теңдіктің үш
бірдей біріктірілген цехы бар,оның екеуі әкелінген мырыш концентраттары
қосылған мырыш қосылған материалдарды өңдеумен Лениногорск мырыш заводы
айналысады. (кектар, шлактар, шаң –тозаң ).
Алғашқы екі цехтың технологиялық схемасының негізгі кезеңдері:
-пештегі концентраттардың қайнаған бөлігін күйдіру (кс)
-күкірт қышқылының қалғанын күйдіріп болған соң, тазартады.
-алюминий катодтағы мырыш металдарын тұнып қалған электролиздік ваннадағы
мырыш сульфатының ертінділерінің тазартылған электролиздері болып табылады.
-индукциялық электр пештерімен катодтағы мырыштың балқып тасуы;
-күкірт қышқылының өндірістегі кс газдарының пештерін тазалау.
Алғашқы екі цехтың айырмашылығы құрал –саймандармен жабдықталған.
Екінші цехта қазіргі заман талабына сай құралдар орнатылған, мырыш
өндірісінің практикалық және ғылымдағы соңғы жетістіктер қолданылады.
Сонымен қатар, екінші цехта кс пешінде күдірілген концентраттардың ,
оттегімен молайтылған 26-28% ауасы қолданылады,өз кезіндегі
концентраттардың жартылай немесе толықтай құрғауынан сақтайды. Бірінші
цехта күю кезеңі ауа үрлеуі арқылы, кс пешінің өндірілуі екінші цехпен
салыстырғанда төмендеу. Жылу тепе-теңдігі кезеңінің жағдайына қарай
күйдірілген концентраттың дымқылдығы 9% аспау қажет. Сондықтан да алдын-ала
құрғататын әдейі құрғатқыш барабандарды пайдалана отырып, заводтың
энергиялық қажетілігі 0,81% немесе 150т. қарамай жоғалтады.
Электролиттердің бейтарап аралас болып келуінен бірінші цехтағы
вакумдық-бу қондырғысыорталықта салқындайды.
Алюминийдің көмегімен артық жылу вана арқылы шығарылып отырады,
ванадағы суық су арқылы х-айналымды болады.
Үшінші цехтың техналогиялық схемасының алғашқы екі цехқа қарағанда өз
ерекшеліктері бар.Бұл жерде қорғасын-мырыштың қалдықтары
өңделеді(сүзінділер,шлактар,шаң-тоз аңдар) сондықтанда да күйдірілген
пештердің орнына вель пештері қондырылған.Бұл айналымда мырыш пен
қорғасынды айырып отырады.Айдалып отыратын мырыш,қорғасын және басқа да
өткінші компоненттер тотығу түрінде ұсталады,сонымен бірге бағалы темір
,мыс сияқты құнды металдар клинкерге өтеді.
Ертістің мыс заводы мен Өскеменнің мырыш-қорғасын заводына клинкер
магнитті сепаратормен байытылғансоң жіберіледі(магнитсіз фракция) Вельцо
қышқылы сілтілеу арқылы қорғасын ерітіндісін жіберу мақсатындаәрқайсысын
бөліп қарай отырып,№3 цехтағы сирек кездесетін темір қалдықтарын алады.
Тепетеңдікті сақтау үшін пайдаланылатын цехтың техникалық
есептері,тәуліктік рапорттары,химиялық шикізат өнімдері,
материялдар,ерітінділер,газдар,дайы н өнімдер болып табылады.Заводта
жеткілікті шамадағы шығын материялдары болмағандықтан баланстарын құру
арқылы сыртқы жоғарғы температурасына қосымша өлшем керек
болды.Технологиялық агрегаттардыңсыртқы жоғарғы температурасы өлшенуі
арқылы,судың температурасы мен шығыны жыланша тәріздес құбырлардағы
айналымы. Кс пешіндегі қабаттардың орналасуы сонымен бірге электролиз
ванналарындағы және басқа да көрсеткіштер арқылы көруге болады.
Заводтағы элементтермен материалдарды қырығы бақылауының негізінде
тепе-теңдік жолымен жеткіліксіз көрсеткіштер есептеліп отырады, 2,1 кестеде
берілген.
Есеп берумен анализдер көрсеткіші мынаны анықтайды:
-Заводтағы технологиялық кезеңдердің әр түрлі энергия таратушылар
мен бірге пайдалану қатынасы;
-Өнімдердің нақты өндірістік энергиятарату шығындары;
-ПӘК заводының эксергетикалық және энергетикалық суммасымен,
өнімдердің әр түрінің энергиятаратушыларға шығынның әсер етуі;
Энергетикалық қуаты бойынша темір өнімдерінің ішінде негізгі орында
мырыш -80,0%, күкірт қышқылы -19,0%, ал кадмий небары -0,19% болады (2,1
кесте). ПӘК заводының эксергетикалық және энергетикалық практикалық ретінде
қандай да бір эсері және сирек кездесетін өндірістегі металдармен кадмий;
энергетикалық балансымен алынған азғантай ғана үлесі 1,0% болады. Заводтың
рентабельдік мәніне қарай өндірістік өнім жоғарылайды. Заводтың өндіретін
өнімінің жалпы бағалануы; мысалы кадмийдің өндірістегі бағалануы 7-8%
құрайды.
Нағыз жұмыстың міндеті экономикалық зерттеуге жатпағандықтан,
өндірістің энергетикалық мінездемесін, кадмий мен сирек металдардың жұмысын
қарау мүмкін болса да, нақтылы қаралмайды. ПӘК заводы атап айтқанда мырыш
пен күкірт қышқылының өндірісін анықтайды. 2,1 кестедегідей, ПӘК
эксергетикалық өндірісі 19,75%, ал эксергетиканың өзі -1708%.
Шлак айдайтын қондырғылармен энергетикалық ресурстар екінші қайтара
пайдаланыла отырып бу ретінде қазандықтан алынған, ПӘК мырыш заводының
энергетикасын 1% жоғарылатады. Заводтың энергетикалық тепе-теңдігін сақтау
үшін мүмкіндігін ашатындай технологияның мәнін жоғарлата отырып, әр түрлі
шараларда өзінің әсерін экономикада алғаш рет те пайдаланып отырады.
Төмендегі 2,1 кестеде қарастырылғандай, материалдық, энергетикалық
және эксергетикалық тепе-теңдіктің жекеленген кезеңдері мен заводтағы
жөндеулерді көрсетеді.
2.1 Күйдірілген концентраттардың пештегі қайнаған қабаттары (Кс)
Күйдіру кезеңі (Кс) пештеріндегі өткізілген күйдірілген
концентраттардың энергиясының есебінде толық ағып кетеді. Қызмет ету
кезеңдерінің (ауаүрлегіштің келуі, қоректенуі т.б.)электроқуатының шығыны
1,7%-ке жуық энергияның жалпы саны мен кезеңінің жұмсалғанына байланысты
болады.
Заводтың шығыны 0,2%-дан 1,06% дейін сәйкес келуі, цех энергиясының
жалпы шығыны 1,7%-дан 5,3%-ға дейін оттегімен толтырып үрлеу арқылы электр
қуатының шығын кезеңдері арта түседі. Дегенмен, өндіріс пештерінің жоғары
деңгейде ұлғаю компенсациясы газ арқылы шыққан күкірттің алыну жағдайымен
орта түсіп, ізінше концентрация газда SO2 жоғарылайды. Концентраттардың
күйдірілген құрамына қатысты, олардың физика-химиялық қасиеттері, күю
кезеңінің қызу деңгейі 980-1100ºс аралығында болады. Қызуды шектеу
кезеңінің мүмкіндігі пісіп-жетілуіне байланысты. Жыланшықтарды (жылан
тәріздес құбырлар) құру үшін күю қабаттарының амағындағы қызу кезеңдері
реттеліп отырады, цехтағы жылуды суды салқындату көмегімен жүргізе отырып,
№1-5,9%, цехта №2 -6,5% энергияны қолдану кезеңімен байланысты болады.
Жылуды жоғалту пештің сыртқы бетімен түгелдей бағаланбай, 3 және 2,5%
сәйкес құралады.
Негізгі бөлігі (76,4-75,8%) энергия коцентраттарының кері кеткен газымен
әкетіледі. Химиялық энергияның құрамында күкіртті газы SO2 38,2-37,5%
құрайды, ал жылу 38,2-38,3%. Заводта қазіргі уақытта күйдірілген газдың
жылуы пайдаланылмайды, ал технологияның талабымен күкірт қышқылы
өндірісінің қызу деңгейі 250ºс-тан жоғары болмау қажет, газды салқындату
жолы газ жолдарын желдеткіш арқылы үрлеу және ауаны сорғызу арқылы, электр
қуатының қолданысын арттыра түседі. Концентраттар күйген кезде химиялық
энергияның концетраты 54,5% жылуға айналады.
Төмендегі ПӘК анықтамасында, жылу энергиясының құнсыздану күю
кезеңінде 6,4*106 квт.сағ. көрсетеді.
Энтальпия бойынша
ŋэн=2,6+12*4+124=083
33. 094
Эксергия бойынша
Ŋэкс=0,96+10,64=051
22.654
2.2 Ертіндіні тазалау және сілтілеу
Жану мен вельцоқышқылының сілтілеу кезеңдері химиялық энергияның есебі
бойынша азып отырады, сонымен қатар электролиттің істелінген химиялық
энергиясымен, күкірт қышқылының нақты химиялық энергиясының есебі бойынша,
электролизден алынған нәтижесіне байланысты болады. Ертііндіні қыздыру
үшін, сілтілеу кезеңін тездете және бейімдеу түсуге тазалауға бу қысымы 5-7
есе және ауа қысымын механикалық араластыру кезеңіне тап болады. Ертіндіні
тазарту үшін металды мырышты шаң-тозаң ретінде ұстайды. Завод бойынша жалпы
ертіндіні тазалау үшін алынған мырыштан 8% немесе 0,77%барлық энергиялары
заводта қолданылады.
Сілтілеу кезеңі –экстенсивтік кезең болып табылады. Су ертіндісінің
басым бөлігі өңделеді. Араластыру, тазалау, фильтлеу үшін көптеген энергия
кетеді. 2.1 кестеде энергия көрсетілмеген, өндірістегі ауақысымының зая
кетуі, компрессорда станциялардағы жоғалтуларды есепке алынса, ауа
қысымының жоғалу кезеңіндегі сілтілеу эксергиясы аз көлемде шығады.
Жанып біткен энергиясының базасына назар аударатын болсаң, өңделінген
электролитпен сүзгіштің түгелдейі нейтралдың энергияға өтеді, фсо-ның бай
кадмий ертіндісі шығады. Химиялық эксергия түгелдей ағып кетеді де, жылу
93%болып өтеді. Қайыртпақ пен нейтралдық ертінді эксергиясы өте аз, ал бұл
жерден пәк ŋэн=0,07
Энтрапия бойынша
Ŋэн=191+0,12+2,028,54=0,47
Эксергия бойынша
Ŋэкс=0,33,977=0,025
2.3 Электролиз
Тұрақты токтың электр қуатының есебі бойынша мырышқа айналдыру
кезеңінде құнсызданған нейтралды ертінді арқылы ағып кетеді, түзеткіш
кремний мен сынаптың түсуіне байланысты болады.ПӘК-тің түзеткіш қызырғасы-
92,5%. Электролизді мырыштың теориялық жоғарғы қуаты үшін, жылу
реакциясының тиімділігімен есептеуге және платиндік 2,35 таза сульфат мырыш
ертіндісі мен, 2,37в шамасы күкірт қышқылының ертіндісімен есептеледі.
Сонымен бірге қазіргі заманға мырыш электролизінің ванналары қорғасын
(1%Ag) анодтарымен жұмыс істейді, уақыт өте келе сыртқы бетін қорғасын
тотығының қабатымен жабады, міндетті түрде жоғарыда айтылғандай қуат
күшінің шамасына қорғасын тотығынан оттегінің бөлініп шығу қуаты қосылады.
Бұл шаманың диапазоны 0,1-0,28%. Бұл былайша түсіндіріледі, электролизді
жүргізген кезде электр тоғын қажет ету мен бірге, ток өткізілетін
бөлімдерді, ең басты шиносымдарын электрод штампаларымен орнында,
байланысуы электрод пен электролиттергебайланысты болады. Қышқылдардың
төмендей түсуі мырыш ертіндісінің жоғарғы деңгейде өсе түсуіне ықпалын
тигізеді. Ізінше, ваннадағы қуат күші электролиз ертінділерімен
қышқылдардың өзгеруіне әкеп соқтырады. Электрод токтарының бір-біріне
жақындап, ұлғая түсуі ваннадағы қуат күшіне байланысты жоғарылайды. Біздің
жүргізген орташа айлық есебіміз бойынша қуат күшінің шамасы цех бойынша: №1
цех -3,46в, №2 цех -3,27в, №3 цех -3-3,36 в.
Электролиздің жекеленген жұмыстарының ерекшеліктеріне назар аударатын
болсақ:
№1 цехтағы электролиттің атқарылған үлкен бөлігі ванна мен булағыш-
вакуум қондырғысының аралығындағы айналымда болады. Сондықтан да энергия
мен эксергияның шығысы мен кірісінің бағасы қосылмайды. (2,1 кесте).
Сутегі мен энергияның жоғалту тепе-теңдігі ескеріледі, мырыш пен бір
уақытта катод арқылы бөлініп шығады. Бұдан өте қауіпті және ыңғайсыз
жағдайдағы жарылғыш газ пайда болады. Аз мөлшердегі сутегі (21 m H2) 3,8%
барлық энергияны қайтпайтындай жағдайда алып кетеді.
№2 және №3 цехтағы электролит құбырлар арылы ағып жатқан суық су
арқылы салқындайды. Ізінше, электролиттің айналымы ваннада конвективтік
ағынмен өтеді. Токтың тығыздығы №2 және №3 цехтардың ваннасында аздап, ал
№1 цехқа қарағанда, орташа қуат күші ваннада аздаған ал ПӘК-та жоғары болып
келеді. Тәжірибеде көрсеткендей оптималдық (темпер) ертіндінің қызуы
ваннада 35-37ºс болады.
Мұндай (темпер) қызудағы ертінді қалыпты жылуды қайтаруда өзінің
қоршаған ортасында электролиз ваннасы арқылы бөлінген жылуды компенсировать
етпейді. Орташа есеппен алғанда завод бойынша электролиз кезеңі ПӘК-тің
жоғары -52,3% сол сияқты алынған мырыш 52,3% болса, электролит цехындағы
электр қуатын өткізген барлық қуаты 15,07% завод қолданысында болады. 2.1
кестеде ПӘК электролизнің энтальпиясы:
Ŋэн=0,99+0,7+10,9+5421,902=0,82
Эксергия бойынша:
Ŋэкс=268+8,821,202=0,49
2.4 булағыш вакуум қондырғысы. (БВҚ)
Жоғарғыда айтылғандай булағыш –вакуум қондырғысы артық жылуды
электролиз ваннасынан іріктейді. Бұл мақсатта булағыш –вакуум қондырғысы
нейтралды ертінді береді немесе атқарылған электролит, аралас болып ваннаға
салқындаған соң қалыпты қызуда түседі.
Вакуумның пайда болуы кез –келген вакуум насосының өткізілуіне
байланысты. Көпшілік жағдайда сулы электр насосының аз жүргізілуінде ғана
емес құрылысының қарапайым болуы ПӘК-тің кемшілігіне байланысты болады.
Ертіндіден судың булануы, электрдың буы, салқындаған сумен бірге
конденсациялап әкетеді. Сонымен бірге, булағыш су мырыштың кейбір тамшы
ерітіндісіне айналып, салқындаға ертіндіде жоғары болады. Сондықтан да ең
дұрысы көрсетілген қондырғының жүйесіндегідей атқарып істеп тұрған
электролитте салқындап тұрады.
Булағыш вакуум қондырғысының №1 цехында айына 3600 т жуық бу
шығындалса немесе 1,40% энергия завод қолданысында болады.
Қазіргі уақытта вакуум булағыш қондырғысы бумен жұмыс істейді,
Өскеменнің ТЭЦ –нен алынған жекеленген магистрал бойынша. Магистралдың
басын 4 ата және t=250ºс, ПӘК вакуум булағышы анықтайды, энтальпиялық
қасиеті:
Ŋэн=27+6810,28=0,73
Эксергия бойынша:
Ŋэкс=0,00,72=0,0
2.5 Катод мырышының балқуы
Мырыш катодта 2,4мм қаыңдықта тұнып тұрады. Катод мырышының қабаты
мықты емес. Сыртқы қабаты үлкен белсенділік танытса да, ол өте жеңіл
қышқылданады. Катод мырышының бұл ерекшеліктері транспортировка мен
сақтауға жарамайды. Сондықтанда оған балқыту қаупі төнуі мүмкін, қалған
тұнбасын құйып, тұтынушыларға жібереді.
Мырыш катоды индукциялық пештерде балқытылады, айналасын ол
ластамайды. Пеш үздіксіз әсерде болған соң, вакуумды емес, сондықтан да
мырыштың бір бөлігі қышқылданады. Пешке хлорлы алюминий тиеледі, мырышты
қышқылдау үшін хлорлы мырышқа аударады, балқытылады, жұқа қабатын айнадай
балқытылған катод мырышымен жабады, оның одан ары қарай қышқылдануына
жағдай жасайды. Хлорлы мырыш дрес түрінде өткізіледі, күйдіру бөліміне
жіберіледі.
Мырыштың бір бөлімі (8%) шаңға айналады, кадмийдің өндірістегі
сілтілеуден кейінгі ертіндісі тазарту үшін пайдаланылады. Балқытуға электр
қуатының шығыны 0,684*106квт сағ, №1 цехта 1және 1,11*106квт сағ, №2 цехта
0,92% заводта қолданған энергиямен бағаланады. Жылу ПӘК –тің балқытуы мырыш
катодының индукциялық пешінде жоғары деңгейде болып, 61% құрайды.
Балқытылған жылы мырышта қазандықшаларға құйып пайдаланады мырыш және
қоршаған ортаға себеді. Жоғарыда келтірілген көрсеткіштер 2.1 кестеде
берілген. Мырыш катодының балқытылу кезеңін ПӘК анықтайды.
Энтальпия бойынша:
Ŋэн=11,6+0,0512. 58,4=0,92
Эксергия бойынша:
Ŋэкс=9,3510,284=0,91
2.6 (купорос) Мырыш күкірт қышқылды өндірісі
Ертінділерді қалыпқа келтіру үшін, заводтағы сульфат күкіртінің
әсерінен шамалы қондырғының қайнаған жанғыш циклын қабатының түсуі үшін,
нейтралды ертіндіден алынған кристалды мырыш буланып шығады. Өнімді күйемен
ластамау үшін, орташа есеппен алғанда айына шамамен 220т немесе 1,25%
керосин немесе (дизтопливо) жанғыш зат шығындалып, заводтың барлық
энергиялық қолданысына байланысты болады. Циклонық камераны салқындату үшін
су қолданылады. Бұл көрсеткіштерден басқа 2.1 кестеде анықтаған ПӘК
қондырғысының өндірістегі мырыш күкірт қышқылды энтальпиясы бойынша:
Ŋэн=1,52.73=0,55
Эксергия бойынша:
Ŋэкс=0,02,73=0,0
Судың сақындатқан құрылымының буланып салқындатқышы бу берер еді,
камерадағы отынның отырғызылған энергиясын 15-20% шамасында құрар еді.
Жағылған қара майдың (мазуттың) недәуір бөлігі, оның эксплуатациясының
жағдайына байланысты, қазандық утилизатордың экономикалық жағынан
тиімділігін ақтай алуы мүмкін бе? деген сауал туады.
2.7 Күкірт қышқылының өндірісі
Күкірт газын ұстау (SO2) үшін күген газдар үшін екі түрлі көзқарас
қажет:
а) күкірт қышқылының тұтас өнімін алу;
ә) әуе бассейнін ластамау.
Жанғыш газдарды тазалау үшін құрғақ электрофильтрдегі қызудың 280ºс
шамасында болып , мұнараны шаяды, шаң –тозанның қалдығы мен ылғалдан әбден
тазартылады . Әр түрлі концентрациядағы күкірт қышқылы тазаланып,
өндіріледі. Газ қышқылынан берілген жылу, суық су арқылы жылу сумен
алмасады. Құрғвқ газдар, 6,5-7,2% SO2 құрамындағы, рекуператорға түседі,
газбен қыздырылады, контактіден өткен аппараттармен 450ºс қызуға дейін
көтеріледі. Рекуператордағы қышқылдану SO2 және SO3 арқылы өтеді.
Рекуператор аралығындағы мүмкін емес катализатордың қыздырылуы 600ºс аса
болуы мүмкін. Газдың байланысынан кейін, рекуператордағы қызу 200ºс болады.
Қажетті концентрациялық қышқылдың айналымын алу үшін күкірт қышқылын
суландырып оларды абсорбциялық мұнараларға жібереді. Қоршаған ортаның
қызуын сақтау үшін, заводтың ақырғы өнімі техникалық күкірт қышқылы (93-
94%H2SO4) болып табылады. өндірістің барлық кезеңі SO2 химиялық энергия
есебімен күкірт қышқылы болып ағады. Ақырғы өнімде химиялық энергиядан
27,6% құрамында болады, SO2 құрамындағы шығарылған газ немесе 3,6%
энергиясы, заводтың қолданысына байланысты болады. Қалған энергия төменгі
потенциалдағы жылуға айналып, абсорбция және газдарды тазалау кезеңдері
жоғарғы (тампературада) қызуда жүргізілмейді. Жылуды жіберу үшін (13,3%
заводтың энергиялық кірісінің бағасы бойынша) көптеген мөлшерде су
шығындалады. (2.1кесте). Орташа есеппен ПӘК қос цех бойынша тең болады:
Энтальпия бойынша:
Ŋэн=3*32+407+3920,04=0,28
Эксергия бойынша:
Ŋэкс=3,42+4,162SO4=0,3
Ізінше 70% эксергия түгелдей сапасыз жылуға көшеді. Күкірт қышқылының
өндірісі жайлы технологиялық схемалар жөніндегі мәліметтер әдебиеттерде
кездеспейді. ПӘК цехының эксергетикасы 40% жеткенде жаңа технологияның
теориялық жоспарын жазуға болады. Онда ПӘК эксергетикасының бағасы завод
бойынша 12,6%-дан 13,5% өсіреді. Комплексті (біртұтас) өндіріс мырыш
рудасының концентратынан екі негізгі өнімді Zn және Н2SO4 ПӘК заводының
эксергетикасын жоғарылата түседі:
15,07+3,6=18,07%
2.8 Сүзінділерді кептіру
Фильтрация қайыртпақтан кейін алынған мырыш сүзінділерінің ылғалдығы
35-40%. Мұндай ылғалдықпен вельциванияға жіберу мүмкін емес болғандықтан,
алдын-ала кептіргіш барабандарға кептіріледі, қарамайға жағылады. Завод
қолданатын энергияның барлығы 2,31% немесе айына 430т қарамайды мырыш
сүзінділерін кептіру үшін жұмсайды. Басқа заводтарға жіберу үшін қорғасын
сүзінділерінде кептіру қауіпі бар, ұқсас барабандарда өндіріледі. Заводтың
жүргізілген энергиясына 0,81% немесе айына 150т қара май қорғасын
сүзінділерін кептіруге жұмсалады. Қара майдың барлық энергиясы кептіруге
жұмсалған, барабанның техникалық қабы арқылы (Δt=300-350ºс) кері кеткен газ
арқылы практика жүзінде қайтып келмейді. Берілген 2.1 кестеде ПӘК
анықтамасы:
Энтальпия
Ŋэн=0,9+0,24+0,01810,656=0,03
Эксергетикалық
Ŋэкс=0,1+0,0116,416=0,03
2.9 Вельцевание
Сілтіленген мырыш толық жанып біткенен соң, сілтілеудің қалғаны өте
бағалы болады, сонымен бірге мырыштан басқа мұнда қорғасын, мыс, т.б. сирек
кездесетін қымбат металлдар болады.
Сілтілердің қалғанын мырышқа айналдыру үшін, басқа да құрамында мырыш
сияқты қалған (шлактар, шаң-тозаңдар) вельцпешінде пайдаланылады.
Вельцивания кеңінен таралған шикізат жасау әдістері болып табылады.
Трубаға айналған пештердің 1200-1300ºс қызуда ғана бұл кезеңде іске асады,
жасалған материалдардың орналасу ның бейімділігіне қарай болады. Пештің аяқ
шенінде өндірілетін шихтаны тиеу, жасалған аралас шикізатты және кокс
ұнтақтарын пайдаланады. Шаң-тозаң мен бу ұшатын компоненттерімен бірге
газда шығарылып отырады. Жанғыш қара майорналасқан, шихта біртіндеп пеште
клинкер түрінде төменгі жағында тиеледі. Шығарылған газдар пештің сору
санының шамасына қарай ауа қызуы 600 ден 900ºс-қа дейін болады.
Вельцивания сәкестегі аздау, сондықтан да пеш өте үлкен өлшемге ие
болады, 17,5% барлық энергия өте үлкен көлемде жылуды жоғалтады, қолдану
кезеңі заводта 2,4% болады. Бұл жоғалту недәуір мөлшерде футеровканың
сапасына байланысты болады. Пешке тиелген ұсақталған кокс көміртегі шешуші
кезеңде 60-68% жанып бітеді, заводтың 7,45% келетін энергиясын құрайды,
қалған бөлігі клинкерге тиеледі. Салқындатылған және түіршектелген клинкер
магнитті айырғышқа жіберіледі. Негізінен темір қоспасы бар магниттік
фракция кейбір кездерде Өскемен қорғасын заводында өнделіп басқада
заводтарға жіберіледі. Химиялық құрамына қарай клинкерді товар түрінде
жібереді.
Берілген кестеде 2,1 анықталғандай ПӘК вельцеваниясының қондырғысы:
Энтальпия бойынша:
Ŋэн=9,65+2,6427,57=0,45
Эксергия бойынша:
Ŋэкс=9,65+2,3322,16=0,44
Клинкерде көміртегінің шамасы 25% болады. Оны ары қарай пайдалану үшін
көміртегімен (80%) дейін байыта түсу қажет. ПӘК заводының 0,6-0,8% көтеру
үшін, заводтың ортақ шығынының энергиясын сәйкестендіре төмендету арқылы
немесе кокс ұнтақтарының вельц кезеңдерінде шығындалған 25-30% үндемдеу
арқылы көміртегінің клинкерін бөлек жағдайда заводты жарықтандыру үшін
қондырылады. Егерде клинкерден тас күйме дайындаса, онда көміртегінің
энергиясы клинкерді балқытқанда пайдаланылады. Көміртегінің біршама бөлігін
жоғалтып алуы, сонымен бірге тас құйманың өндірісімен, қазіргі жағдайда
(УСКПК) Өскемен қорғасын заводында клинкерді байыту мүмкін емес.
2.10 Мырыш өндірісіндегі (УКСЦК) энергетиканы жұмсаудың төмендеуі
жөніндегі қорытындылары мен ұсыныстары
Өскемен қорғасын –мырыш заводында өндірілетін полиметалды кендер
мырыш, қорғасын , мыс , кадмий , алтын , күміс , индий , теллур , висмут ,
селен , сынап , күкірт қышқылы алынады. Штейн және құрамында мыс бар
қалдықтар мыс балқытылатын аводтарға жіберіледі. Бұдан бұрын байқалғандай ,
цех пен фабрикаларда бөлу Өскемен қорғасын –мырыш заводында үнемі шартты
түрде болады. Қорғасыннан гөрі, мырышты алу үшін көп мөлшерде шлактарды
өндіру қажет болады.
Құрал- жабдықтардың әсерінен (2.1 кесте) энергияны жоғалту анализінің
негінде болады, өндірістің көрсеткіші (ӨСКҚЗ) ПӘКжасаған энергияны
жоғарлатқан ұсынына байланысты жасалады, қабылдаған жобамен, жаңа
технологиялық кезеңдерді енгізу және оларды іске асуы есебінде жұмсалған
энергияның шығыны шаралары төменде қаралған.
2.10.1 Күйдіргіш пештер.
КС -та тоғыз пеш орнатылған 28-30% О2 лайықталып жұмыс істейді.
Қазан-утилизаторды орнату жолы арқылы, салқындатқыш күйдірілген газдар 250-
200ºс, бір жылда энергияны бу ретінде 450*106квт сағ пайдалану арқылы жылы
изоляциялық пештермен жақсартады. Жоғарғы параметрмен буды шығару қажетті
және мақсатты түрде іске асады, сол секілді 40 ата және 450ºс сілтілеу
кезіндегі ертінділерді араластыру үшін қолданылған t=200-250ºс, бу үрлегіш
қоспалар р=2,5+3ата өндіріс үшін және газды шайқау үшін вакуумды булағыш
қондырғылармен оның эксергиясына пайдаланылады. Р=40ата қысым жағдайында,
200-250ºс-қа дейін газды жоғарғы жағдайда қыздырғанда салқындату мүмкін
емес, сондықтанда бұданда басқа қазандықтар –утилизатор ұсынылады.
2.10.2 Сілтілеу цехтары
Оттегіні пайдалану мақсаты неғұрлым нейтралды ертіндінің тазалау
сапасын жоғарлатады.
Ауа қысымы арқылы қазіргі кезде пульптерді араластыру үшін өндіреді,
төменгі қысыммен қызған бумен өндіріледі. Буүрлегіш қоспаны алу үшін
алынған бу қазандығы –утилизатор арқылы пайдалануда ұсынамыз. Буүрлегіш
қоспа Р=3ата және t=200-250ºс пульптерді араластыру үшін қолданылады.
Ауа қысымының шынайы түрде ауыстыру буүрлегіш қоспалардың есебімен
бекітіледі. Бу ағынының ауа компрессоры шоқыдан тұрады, бу Р=35ата немесе
t=425-400ºс кеңиді де P=1 ата; конфузора, будың ағысымен, ауаға әсер етеді,
оның кинетикалық энергиясын кеңейте түседі, диффузордағы буүрлегіш қоспа
P=3 ата дейін қосылады. Судың буы ТS диаграммалық және ауа үшін TS
диаграммасын қолдану арқылыбу ағынымен ауа компрессорының шамамен алынған
есебімен жүргізіледі. Қос диаграммалар үшін қабылданған S=0 және i=0,
T=273ºK және P=1 кгсағ2. Ауаның шығыс жағдайы T=288º(25º)с және P=1ата
i=5,0 ккалкг болады. Кеңейтілген және қысымы 3ата сол секілді, ŋ=1,
параметрдің буы тең болады: P=3ата , i=617ккалкг, t=132,9ºс, х=0,935
нақтылы жұмысы Δi=(iˉiадиаб) 770-617=153 ккалкг.
Адиабатикалық 1кг ауа қысымы үшін P=1кгсм2-қа дейін P=3 кгсм2
шамасында жұмсау қажет Δi=33-5=28ккалкг t=150ºс. Ізінше, 1кг бу қысымы
(теоретикалық) шамамен 15328=5кг ауакгбуы болар еді.Бірақ ПӘК шынайы
компрессорлары өте сирек кездеседі. Алғашқы жақындауданда –ақ ПӘК қысымын
қабылдау үшін, кеңейтудің теңдеуін ŋ=0,4; мұндай белгілермен 163
0,4280,4=1кг ауакг буын аламыз. Қысқасы, құндылығы ŋ≥0,42=0,16.
Ауаүрлегіш қоспа параметрі P=3ата, t=200-250ºс. Буүрлегіштің ағынының
максималды жылуалулығы атмосфераның ағысы арқылы шамамен тең болады
400мсек, ертінділерді араластырып қолдану үшін оның мүмкіндігін көрсетеді.
2 кг буүрлегіштің қоспасы 1кг ауа қысымын өзгерте алса, онда оның
қажеттілігі 160к106нм3ауа қысымына 125*103т бу шығындала отытып, будың
электрэнергиясының шығынын төмендетуге ауаға жұмсау үшін
96*106квт.гжылкөлемінде болады.
2.10.3 Электролиз
Электролиз кезінде ваннада недәуір шамада жылу бөлініп шығады.
Өндірісте 240mтжылына мырышты жіберу қажет 260-290*106
квтсағжыл=225+250*103 Гкалжыл немесе 25,5+28,5 Гкалсағ; әліберілген
жылудың төменгі потенциалы қызуыме 25+30ºс, салқындатылған сұйықтық ~10ºс
төмен сәйкестікте болады.
Қазіргі кезде ӨСКҚК электролит бөлімі алюминий құбырларымен
(жыланшықтарымен) салқындатылады, суық су ағып өтетін, вакуумды –булағыш
қондырғы сияқты бөлігі болады. Вакуумды жасау үшін, су буы мен электролитті
салқындату үшін буағынының эжекторы пайдаланылады. Егерде мекемелерде
қазандықтар –утилизаторлар жоқ болса P=40-35 ата және және барлық бумен
қамтамасыз ету алынған есеп бойынша ТЭЦ буынан (турбин іріктеуінен ),
эжекторлар 4-5 ата буымен есептелуі қажет, t=170-250ºс. Қазандық
–утилизаторларды ӨСКҚК құрғаннан кейін, P=40-35 ата және t=450-400ºс
мақсатты жағдайда эжекторларды жұмыс қысымы арқылы құру пайдаланып P=35 өте
және t=400ºс. Жұмыс істеу қабілеті (эксергия) будың P=3,5 ата , t=400 тең;
Δi=ε=285 ккалкг, бу эксергиясы P=5ата , t=250ºс тең ε=190ккалкг, онда
оның шығыны конденциясыз сорылған санынан шамамен 1,5 есе кем болады. Буды
пайдаланудың жоғарғы қысымының жылдық экономиясы шамамен 40m.m.Өскемен
қорғасын және Лениногорс мырыш заводында ВИУ өте үлкен ірі тамырлы,
фланцефтік үлкен сонмен біріктірілген құбырлар жұмыс істейді, булағыштың
жоғарғы беті өте үлкен емес. Бу жекторы арқылы көптеген буды сорғысуға
болады, оны конденсиялап және сығу қажет.
ВИУ-дың конструктивті шешімі арқылы тексеру мүмкіндігін ұсынуға
болады.
1. Электордың будың ағынымен құрылған вакуумды булағышы.
Цилиндрлік тамыр екі түрлі қоршаумен бөлінген. Оң жақ
бөлімінде пластмассадан жасалған тігінен қондырылған
пластиндер орналасқан. Ауыспалы ағынмен бөлінгіш –жолоб
электролит арқылы түседі. Пластинкаларда бөлінгіш-жалоб
бар. Бұлардың барлығы жұқа қабатты булағышты көрсетеді. Сол
жақ бөлігінде пластиндер қондырылған, бұл арқылы суық су
ағады (t=10ºс). Сондықтан, бу қысымының суы оң жағына
қарағанда, сол жақ бөлігінде аз. Бу жылдамдығының төмен
болуы үлкен көлемдегі терезе қоршауына байланысты. Ізінше,
электролит тамшысының жоғалуы өте маңызды емес. Электр
буының шығыны ізінше, бу үрлегіш қоспалармен сорғыш көлемі
төмендейді, қосымша салқындатылған қалта арқылы сорылып,
газдар конденсияланбайды. Конденсаторлардың аралығындағы
көлемдер мен электордың оптималдық баспалдақ санымен
нақтылы есебін бөліп шығуға болады.
Электордың ағынды су вакуумды булағыш қондырғысы.
Ағынды жылытқыш негізінде және паравоздағы қоректенгіш
насостардағы негізінде ағынсу электоры бірбасқыштық вакуумды
насостардың конденсациялық булағыш турбиндерінің қондырғышының негізінде
қолданылған. Жұмыс буының конденсиясының қажеттілігі болмауы және буүрлегіш
қоспалардың сорғызылған энергиясын пайдалануы негізгі шешімі болып
табылады. Цилиндрлік тамырдағы пластиндер, суландырылған электролитпен
қондырылған. Электролиттегі буланған су салқындайды. Будың төменгі ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz