Совершенствование тепловой и газодинамической работы шахтных медеплавильных печей

• Автор: Коновалов, Игорь Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 185 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПИРОМЕТАЛЛУРГИИ МЕДИ

1.1 Особенности технологий переработки медьсодержащего сырья

1.2 Современное состояние техники и технологии шахтной плавки

1.3 Способы повышения эффективности шахтной плавки

1.4 Цели и задачи исследования

2. ИССЛЕДОВАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩЕГО СОСТОЯНИЯ ТЕПЛОВОЙ И ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ РАБОТЫ ШАХТНЫХ ПЕЧЕЙ.

2.1 Объекты и методы исследования.

2.2 Экспериментальное исследование температурных и скоростных полей.

2.3 Выводы
3.ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ШАХТНЫХ ПЕЧЕЙ.
3.1 Оптимизация конструктивных параметров шахтных печей.
3.2 Рационализация процессов теплогенерации с использованием твердого и газообразного видов топлива.
3.3 Оптимизация технологии брикетирования мелкодисперсных материалов
3.4 Выводы
4. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛОМАСООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГИИ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ.
4.1. Описание лабораторной установки и метода исследования свойств озвученного слоя
4.2. Поглощения звуковых колебаний слоем кусковых материалов
4.3 Влияния звуковых колебаний на изменение гидравлического сопротивления слоя.
4.4 Влияния звуковых колебаний на изменение поверхностного коэффициента теплоотдачи.
4.5 Выводы.
5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ШАХТНОЙ ПЛАВКИ.
5.1 Оценка эффективности использования энергии акустического поля для интенсификации шахтной плавки
5.2 Исследование состояния тепловой и газодинамической работы шахтной печи при использовании энергии акустического ноля
5.3 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


ЗАО «Карабашмедь» (Русская медная компания), взамен шахтных печей, был введен в эксплуатацию агрегат с погружной фурмой, работающий по технологии «Ausmelt». Годовая проектная мощность предприятия составила тыс. При этом фактическая величина на данный момент остается в 1,5-2 раза ниже запланированной, поскольку богатые по меди шлаки требуют дополнительной переработки (обогащение, электропечное обезмеживание и т. Содержание меди в штейне колеблется от -%, в шлаке - 2,5-3%. Такие агрегаты имеют громоздкую конструкцию, возникает необходимость в их герметизации, а кампания печей не превышает I года. Стоит отметить автогенный способ плавки сульфидного сырья в жидкой ванне (ПВ), используемой на предприятии ОАО «СУМЗ». Несмотря на высокую удельную производительность до т/(м2-сут) и эффективность ведения процесса [-], такие агрегаты имеют сложную конструкцию при ограниченном периоде расслаивания штейна и шлака (по сравнению с отражательными печами). В результате, возрастает концентрация меди в печных шлаках. Вовлечение последних наряду с конвертерными шлаками в переработку в печи ПВ, влечет за собой трудности ведения процесса в автогенном режиме. Общим недостатком всех перечисленных автогенных технологий является прямая зависимость эффективности ведения процесса плавки от химического состава исходных шихт []. Теплотворная способность металлургических концентратов является важной характеристикой, определяющей объекты их применения, эффективность плавки и экономичность выбранного технологического процесса []. Тепловые эффекты реакций окисления различных сульфидов металлов колеблются в широких пределах, причем, максимальной теплотой окисления обладает сульфид железа. Теплотворная способность сульфидного сырья (суммы всех теплообразующих компонентов шихты) выражена не так отчетливо, как, например, у основного вида топлива шахтной плавки - кокса. Существует метод повышения эффективности автогенных процессов за счет добавки расчетного количества сульфидов железа, но на практике, такие мероприятия приводят к увеличению его количества в шлаке, вероятному повышению концентрации магнетита, высокому растворению меди в шлаках и увеличению потерь. В работе [] авторами при анализе материальных, тепловых и энергетических балансов всех вышеперечисленных автогенных процессов (за исключением ПВ) также была подтверждена зависимость технологий от состава исходных концентратов. По результатам исследований материалов, применяемых в автогенных процессах, был выведен оптимальный химический состав практически для любого автогенного процесса (dry basis): ,5% Си, ,5% Fe, ,5% S, 5% SiC>2, 2% A. J не должна превышать 0,3-0,5%. Анализируя результаты применения различных автогенных процессов плавки сульфидного медьсодержащего сырья (табл. Общими из них являются требования по утилизации тепла отходящих газов, специальной доработки шлаков, большой пылевынос (-% от веса загружаемой шихты), повышенная вероятность переокисления расплавов, а также высокий уровень квалификации обслуживающего персонала. Внедрение этих процессов, как правило, требует больших капитальных затрат в связи со сложностью аппаратурного исполнения и зачастую оправдано только лишь при строительстве новых медеплавильных заводов. Также, значительными технологическими недостатками взвешенной плавки (ПВП) чувствительность печи к наличию в сырье возгоняемых в процессе плавки компонентов (цинк, свинец). Процесс «Mitsubishi» характеризуется высоким содержанием (для кондиции российских медных концентратов) в отвальном шлаке меди, невозможность переработки в агрегате кускового сырья. Недостатком процессов ПВ, «Noranda» и их разновидностей являются подача окислителя через фурмы, расположенные в боковых стенках агрегата с получением зоны высоких температур в непосредственной близости от водоохлаждаемых элементов. Для их защиты процесс «Noranda» ведут «холодно» при температурах около °С, а при плавке в Г1В используют высокоинтенсивпое охлаждение дорогостоящих медных кессонов. Кроме этого в ПВ нельзя загружать вторцветмет и только кусковый материал. Основные показатели процессов плавки медьсодержащего сырья приведены в табл.