Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Выбор и обоснование технологической схемы

2. Описание технологического процесса

3.Геонизация

3.1 Методы очистки и обезвреживания отходящих газов

3.2 Расчеты и анализ эффективности работы пылегазоочистного оборудования

3.3 Аппараты и устройства, используемые для очистки аспирационного воздуха и отходящих газов от пыли

3.4 Предложения по совершенствованию мероприятий по очистке аспирационного воздуха и отходящих газов

4. Соблюдение законодательства, норм и правил по охране атмосферного воздуха

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Развитие металлургии меди в последние годы характеризуется повышением комплексности использования сырья, возрастающими масштабами применения кислорода, создание автоматизированных непрерывных производств.

Основное количество меди получают по стандартной пирометаллургической схеме плавка - конвертирование - рафинирование, на долю гидометаллургического способа приходится 12-16%.

В последние годы в ряде стран возросло внимание к гидрометаллургическим способам извлечения меди из потерянного и забалансового сырья.

Смешанные руды перерабатывают по схеме выщелачивания - цементация - флотация.

Проводятся изыскания гидрометаллургической переработки сульфидных медь содержащих материалов с использованием автоклавного способа, солевого выщелачивания, сульфатезации.

Значительные успехи достигнуты по повышению комплексности использования сырья за счет расширения ассортимента выпускаемой продукции, организации пылеулавливания, более полного использования серосодержащих газов, а также использования вторичных энергоресурсов.

Полученные достижения во многом связаны с широким внедрением в металлургию кислорода и природного газа.

В настоящее время при производстве меди извлекается из сырья более 15 компонентов и производится более 20 наименований продукции [1].

1. Выбор и обоснование технологической схемы

Наиболее распространенная технологическая схема переработки медных руд и концентратов обязательно включает плавку на штейн, и последующее его конвертирование. В ряде случаев перед плавкой на штейн проводят окислительный обжиг.

Данный концентрат содержит 23% меди, т.е. является бедным и его предварительно подвергают обжигу.

Для плавки на штейн выбираем отражательную печь, т.к. она является надежным, хорошо освоенным процессом, легко управляется и пригодая для переработки сырья в широком диапазоне его составов.

Полученный в результате плавки штейн направляется на конвертирование. Полученная после конвертирования черновая медь подвергается огневому, а затем электролитическому рафинированию [3]. лавки на штейн выбираем отражательную печь, т.к. жигу.

2. Описание технологического процесса

Обжигом называют пирометаллургический процесс, проводимый в интервале температур 600-1200 0С с целью изменения химического и фазового состава перерабатываемого сырья.

Окислительный обжиг применяют подготовительной обработки сульфидных материалов перед плавкой с целью частичного или полного перевода сульфидов в оксиды.

Основным назначением окислительного обжига медных концентратов перед плавкой на штейн является частичное окисление сульфида железа и перевод его в оксидную форму для того, чтобы при последующей плавки огарка больше железа перешло в шлак. Тогда штейны будут получены с большим содержанием меди. Конечный состав штейна при этом определяется тем, сколько серы было удалено при обжиге. Обычно степень десульфуризации при обжиге составляет 70-75%.

Окисление сульфидов при обжиге осуществляется при повышенных температурах (700-900 0С). Необходимое для процесса обжига теплота получается за счет экзотермических реакции окисления сульфидов.

Получающиеся в процессе обжига газы содержат 6-12% SО2, что позволяет до 70% серы исходного концентрата использовать для производства серной кислоты.

В настоящее время для обжига медных концентратов используют преимущественно печи кипящего слоя.

Характерной особенностью процессов, протекающих в кипящем слое является то, что каждая частица шихты со всех сторон омывается газами, благодаря чему эффективно используется огромная активная поверхность концентрата. Хороший контакт сульфидных частиц с газами обуславливают высокую скорость протекания реакций, а следовательно и высокую удельную производительность печи.

Высокая скорость протекания процесса обуславливает практически полное использование кислорода. Это в свою очередь является причиной получения богатых по содержанию SО2 газов.

Для регулирования температуры необходимо отводить тепло из слоя с помощью кессонов.

Продувание воздуха через слой мелких материалов неизбежно связано со значительным выносом пыли. Поэтому печи КС оборудуют мощной системой пылеулавливания. Пыль является готовым продуктом и объединяется с огарком.

Переработка хорошо термически подготовленной, тщательно перемешанной шихты приводит к существенному увеличению удельного проплава отражательных печей и снижению расхода топлива. Таким образом, включение в технологическую схему процесса обжига позволяет не только управлять составом штейна, уменьшить выбросы сернистого ангидрида, снизить затраты на конвертирование, но и делает более экономичной саму отражательную плавку.

Большая газонасыщенность горячего огарка делает его текучим и сильно пылящим при перегрузках. Возникает задача герметизации загрузки и уменьшения пылевыноса из отражательных печей.

Поверхность ванны при плавке огарка в большей своей части покрыта слоем шихты. Поступающая на поверхность ванны теплота воспринимается в основном шихтой. При загрузке огарка большими порциями из-за плохой его теплопроводности первоначально плавятся и перегреваются только поверхностные слои шихты. При загрузке огарка малыми порциями на поверхность шлака нагрев его осуществляется частично за счет теплоты, аккумулированной расплавом. При этом в поверхностном слое ванны формируется шлаковый расплав, отвечающий среднему их составу в печи. Таким образом, плавление огарка при загрузке небольшими порциями протекает в более благоприятных условиях.

При плавке огарка в газовую фазу переходит незначительное количество серы. В тоже время реакция взаимодействия высших оксидов железа и ферритов с сульфидами получает значительное развитие.

При плавке огарка основное количество магнетита поступает с шихтой и восстанавливается на поверхности расплава, где температура более высокая. Это обуславливает высокую степень восстановления магнетита.

Включение в технологическую схему процесса обжига существенно влияет на поведение и распределение ценных спутников. Чем больше степень десульфуризации при обжиге и чем более богатым получается штейн, тем больше цинка переходит в шлак.

Подавляющая часть отражательных печей отапливается мазутом и природным газом или их смесью.

Сущность отражательной плавки заключается в том, что шихта плавится за счет тепла от сжигания углеродистого топлива в газовом пространстве над ванной расплава в печи с горизонтально расположенным рабочим пространством (рисунок 1).

Шихту при этом загружают на ванну или на откосы вдоль боковых стен печи. Раскаленные топочные газы, проходя над поверхностью ванны и шихты, нагревают их, а также стены и свод, и покидают печь, имея еще сравнительно высокую температуру.

Теплопередача в печи осуществляется в основном за счет лучеиспускания от раскаленных стен, свода и продуктов сгорания.

Конструктивно отражательная печь состоит из фундамента, стен, пода, свода, газохода, металлического каркаса, устройств для загрузки шихты и выпуска продуктов плавки, горелок для сжигания топлива.

Стены печей выкладывают из хромомагнезитового кирпича непосредственно на фундаменте. В верхней части печи они имеют толщину 0,5-0,6 м, а у лещади 0,75-1 м. При плавке сырой шихты вдоль боковых стен печи образуются устойчивые шихтовые откосы, которые защищают огнеупорную кладку от быстрого разрушения.

Отражательные печи являются пламенными. Воздух для вдувания, распыления и сжигания топлива обогащают кислородом до 23-28% иногда подогревают до 200-400 0С.

Штейн, полученный в результате плавки подвергают конвертированию.

Конвертирование осуществляют продувкой штейна воздухом в горизонтальном конвертере. Перерабатываемые штейны состоят из сульфидов меди и железа. Вследствие экзотермичности основных реакции конвертирование не требует затрат топлива.

Процесс конвертирования идет в два этапа. Процесс начинается с окисления сульфида железа по реакции

2FeS + 3O2 + SiO2 = FeSiO4 + SO2 + Q

Пока в расплаве имеется достаточное количество железа, сульфида меди практически не окисляется, поскольку равновесие реакции

Cu2O + FeS = Cu2S + FeO

Нацело сдвинуто вправо вследствие более высокого сродства железа к кислороду и меди к сере. Таким образом, в первом периоде конвертирования происходит селективное окисление сульфида железа. В фурменной зоне вследствие относительного избытка кислорода окисление FeS протекает по схеме

FeS => FeO => Fe3О4

В конечном итоге при глубоком окислении все железо может быть перекислено до магнетита, который при температурах конвертирования находится в твердом состоянии. При перемешивании расплава воздухом будет образовываться однородная гетерогенная масса, состоящая из магнетита и оставшихся сульфидов.

Для отделения образующихся оксидов железа от сульфидов необходимо их конвертировать не в твердом а в жидком продукте и добиваться возможно меньшего переокисления железа до магнетита и получение его в основном в виде FeO по реакции:

2FeS + 3O2 = 2FeO + 2SO2 + Q

С этой целью для образования железосиликатного расплава в первом периоде конвертирования в конвертер подают кварц. При растворении вюстита в шлаке снижается его активность и тем в большей степени, чем больше концентрация SiO2 в шлаке.

В первый период конвертирования происходит постепенное накопление в конвертере обогащенной медью сульфидной массы. В связи с этим после каждой заливки штейна и его частичной продувки из конвертера сливают шлак и заливают дополнительную порцию штейна. Затем вновь проводят продувку.

Первый период конвертирования заканчивается холостой продувкой (без заливки штейна)., целью которой является практически полное окисление сульфида железа из обогащенной медью сульфидной массы и получение белого штейна, представляющего собой почти чистый сульфид меди CuS.

Химизм второго периода конвертирования, имеющего своей целью получение черновой меди, может быть выражен реакцией.

Cu2S + O2 = 2Cu + SO2

Которую часто изображают как последовательное протекание двух процессов

2Cu2S + 3O2 = 2Cu2O + SO2

Cu2S + 2Cu2O = 6 Cu + SO2

Процесс конвертирования в горизонтальных конвертерах является периодическим.

Рафинирование черновой меди от примесей по экономическим соображениям проводят в две стадии - сначала методом огневого рафинирования, затем электрохимическим методом.

Цель огневого рафинирования - подготовить медь к электролитическому рафинированию путем удалении из него основного количества примесей.

При электролитическом рафинировании решаются две задачи - глубокое рафинирование меди от примесей, что обеспечивает ее высокую электропроводност, и попутно извлечение ценных золота, серебра и селена.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.1 - Схема дробления технологических линий 1, 2 и 3

3. Геонизация

3.1 Методы очистки и обезвреживания отходящих газов

Загрязнения в атмосферу могут поступать из источников непрерывно или периодически, залпами или мгновенно. В случае залповых выбросов за короткий промежуток времени в воздух выделяется большое количество вредных веществ. Залповые выбросы возможны при авариях, при сжигании быстрогорящих отходов производства на специальных площадках уничтожения. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды иногда на значительную высоту. Они происходят при взрывных работах и авариях.

Таким образом, с отходящими газами в атмосферу поступают твердые, жидкие, паро- и газообразные неорганические и органические вещества, поэтому по агрегатному состоянию загрязнители подразделяют на твердые, жидкие, газообразные и смешанные.

Газообразные выбросы классифицируются также по организации отвода и контроля - на организованные и неорганизованные; по температуре на нагретые (температура газопылевой смеси выше температуры воздуха) и холодные; по признакам очистки - на выбрасываемые без очистки (организованные и неорганизованные) и после очистки (организованные).

Для обезвреживания аэрозолей (пылей и туманов) используют сухие, мокрые и электрические методы. Кроме того, аппараты отличаются друг от друга, как по конструкции, так и по принципу осаждения взвешенных частиц. В основе работы сухих аппаратов лежат гравитационные, инерционные и центробежные механизмы осаждения или фильтрующие элементы. В мокрых пылеуловителях осуществляется контакт запыленных газов с жидкостью. При этом осаждение происходит на капли, на поверхность газовых пузырей или на пленку жидкости. В электрофильтрах отделение заряженных частиц происходит на осадительных электродах.

Очистка от пыли выбрасываемых в атмосферу газов и аспирационного воздуха преследует две основные цели: предотвращение загрязнения окружающей среды (атмосферы) вредными выбросами и сокращение потерь сырья и материалов.

Для обеспыливания отходящих газов вращающихся печей и аспирационного воздуха используются циклоны, рукавные фильтры и электрофильтры. В последнее время начали применяться также зернистые фильтры, главным образом, для обеспыливания аспирационного воздуха клинкерных холодильников с сухой абразивной пылью при концентрациях до 20 г/м3 и нагрузках до 1300-2000 г/(м2ч). Максимальная температура газов - до 350 С.

Наибольшие «пыльные камеры», сооружаемые за вращающимися печами и являющиеся узлами конструктивного сочленения печи с газовым трактом, имеют невысокую степень очистки газов от пыли - 3-10%.

Основные нормативы пылеулавливающих установок определяются нормами технологического проектирования и технико-экономическими показателями цементных заводов; санитарными нормами проектирования промышленных предприятий СН 245-71; проектно-расчетными нормативами и показателями; технической характеристикой пылеуловителя в соответствии с паспортом завода-изготовителя.

Высокая эффективность работы пылеулавливателей зависит от многих факторов. Эти факторы специфичны для различных типов пылеулавливающих устройств, но такие, как начальная запыленность газов, поступающих на очистку, наличие подсосов атмосферного воздуха в системе газоходов и пылеуловителях, являются общими.

Состав и количество вредных веществ, образующихся в результате производства строительных материалов и выбрасываемых в атмосферу, зависят в основном, от следующих факторов:

- химического состава и содержания примесей в исходном сырье и топливе;

- вида технологического процесса (механического или химического, мокрого или сухого и т.д.);

- аппаратурного (конструктивного) оформления технологического процесса;

- интенсификация технологического процесса и увеличения единичной мощности агрегатов (линии);

- удельного веса отходящих газовых потоков, направляемых на очистку и степени очистки.

3.2 Расчеты и анализ эффективности работы пылегазоочистного оборудования

Показатели работы электрофильтров УГ2-4-74 №5, №6 печи №3

Химический состав - 3,45%, - 14,46%, - 43,08%, - 2,53%.

Данные по подсосу наружного воздуха и степени эффективности получены из расчетов по методикам. Остальные данные - фактические, полученные путем замеров и взятия проб.

3.3 Аппараты и устройства, используемые для очистки аспирационного воздуха и отходящих газов от пыли

Для обеспыливания выбрасываемых в атмосферу отходящих газов и аспирационного воздуха применяют специальные пылеулавливающие установки, которые предотвращают загрязнение воздуха и потери перерабатываемых материалов. Более 80% пыли, выносимой газами на обоготительных фабриах, выделяется обжигательными печами. Если отсутствуют или неудовлетворительно работают печные пылеуловители, пыль рассеивается вне завода на площади радиусом до 20 км. При неудовлетворительной аспирации транспортирующего, дробильно-размольного и другого оборудования в цехах завода возможно выделение пыли, ухудшающей условия труда и ускоряющей изнашивание машин и контрольно-измерительных приборов. Эта пыль, попадая в органы дыхания, может вызвать заболевание легких - пневмокониоз.

Большинство пылей в производстве содержит значительный процент мелкодисперсных фракций, поэтому для эффективной очистки аспирационного воздуха и отходящих газов применяют в основном двухступенчатую систему обеспыливания.

Во вращающейся печи в холодном конце, на расстоянии 3-5 м от ее обреза устанавливают фильтры-подогреватели. Основное назначение фильтра-подогревателя заключается в очистке дымовых газов от крупных частиц пыли и способствование интенсивному подогреву шлама. Филдьтры-подогреватели бывают различной конструкции: мембранные, крестообразные, цепные. При применении фильтров-подогревателей пылеунос снижается до 20%, примерно на С уменьшается температура отходящих газов. Однако для эффективной работы фильтров-подогревателей требуется стабильный режим работы печи.

В настоящее время на предприятии для обеспыливания отходящих газов вращающихся печей применяют горизонтальные электрофильтры типа УГ.

Электрофильтры типа УГ предназначены для очистки дымовых газов с температурой до С.

Для очистки аспирационного воздуха колосникового холодильника «Волга 75 СА» применяется двухступенчатая газопылеулавливающая установка, состоящая из: первая ступень - группа из восьми циклонов завода «Волгоцеммаш»; вторая - электрофильтр УГ2-4-37. Для обеспыливания отходящих газов цементных мельниц используют пылегазоулавливающие установки, состоящие из циклонов фирмы «Крейзель» и рукавного фильтра СМЦ-101-II.

3.4 Предложения по совершенствованию мероприятий по очистке аспирационного воздуха и отходящих газов

В соответствии с Санитарными нормами (СН 245 - 71) допустимая концентрация пыли руды, известняка, глины и других материалов в воздухе рабочих помещений не должна превышать 6 мг/м3. Запыленность же отходящих газов и аспирационного воздуха, выбрасываемых в атмосферу после обеспыливания в пылеуловителях, должна быть не больше 0,1 г/м3 с таким расчетом, чтобы при рассеивании пыли в атмосфере среднесуточная запыленность воздуха за пределами санитарно-защитной зоны предприятия не превышала 0,15 мг/м3.

Применяемые на обогатительных фабриках циклоны, мокрые пылеуловители, рукавные фильтры и электрофильтры обеспечивают существенное снижение массовой концентрации пыли в аспирационном воздухе и отходящих газах. Однако во многих случаях запыленность технологических выбросов в несколько раз превышает расчетный максимально допустимый предел.

Такое состояние пылевой обстановки на цементных заводах обусловлено нарушением технологии производства цемента и применением указанных выше пылеулавливающих аппаратов без достаточного учета специфических свойств образующихся аэрозолей. Кроме того, металургическая отрасль остро нуждается в широком внедрении модернизированных и принципиально новых аппаратов пылеулавливания. Поэтому обеспыливание аспирационного воздуха и отходящих газов в производстве остается актуальной проблемой.

Анализ эффективности работы пылеулавливающих аппаратов показал, что эффективность электрофильтров составляет 98,6 - 98,9%, циклонов «Крейзеля» - 64,4 - 67,1%, рукавных фильтров - 99,1%.

Актуальность выбранной темы очевидна и обусловлена тем, что процесс производства цемента сопровождается выделением большого количества пыли.

Санитарные нормы, нормы проектирования, проектно-расчетные нормативы требуют от предприятия постоянного совершенствования работы эксплуатируемых пылеулавливающих аппаратов, выбора модернизированных и новых аппаратов, снижение концентрации пыли в технологических выбросах до обеспечения допустимых норм в приземном слое.

Список использованной литературы

Худяков И.Ф., Тихонов А.И., Деев В.И., Набойченко С.С. Металлургия меди, никеля и кобальта. Т1. - М.: Металлургия, 1977

Ванюков А.В., Уткин Н.И. Комплексная переработка и никелевого сырья. М.: Металлургия, 1982

Технологические расчеты в металлургии тяжелых цветных металлов / под ред. Н.В. Гудимы. - М.: Металлургия, 1977

Лоскутов Ф.М., Цейдлер А.А. Расчеты по металлургии тяжелых цветных металлов. - М.: Металлургиздат, 1963

Размещено на Allbest.ru