Шахта дайындау цехтарының блоктары
жүктеу/скачать 0,53 Mb.
|
курс жум4-1сем
курс жум4-1сем
| Сурет 2. – КИВЦЭТ үрдісі өндірістік қондырғысының сұлбасы
Қожды балқыма жиналуына қарай КИВЦЭТ пешінің электротермиялық бөлігіне қарай ағады, онда жоғары тотықсыздандырғыш атмосфера тудырылады. Тотықсыздандырғыш аймағы тотығу аймағынан қожға батырылған далдамен бөлінген. Электр пешіндегі қожды тотықсыздандырғыш өңдеу мырыш және жартылай қорғасынды үрлеуге бөлуге мүмкіндік береді, оларды заг булы қосында түрінде конденсаторға бағыттайды. Бұл жағдайда мырышты тазартуды қажет ететін қара металл түрінде алады. Қажет болған жағдайда мырыш құрамындағы ZnO 60%-ға дейін болатын қатты оксидті возгондар түрінде алынуы мүмкін. Балқыту аймағының газдары суыту мен шаңнан тазартудан кейін күкірт қышқылы өндірісіне түседі. КИВЦЭТ пешінің шекті өнімділігі, барлық жұмыс ауданына қарасты 3-5 т/(м2·тәу) құрайды. Салыстырмалы мәліметтер Ванюков балқытуының сульфидті шикізаттарды штейнге балқытудың қарапайым әдістерінен ғана емес автогенді үрдістердің көбінен артық екендігі көрінеді. ВБ үрдісті пештердің шекті өнімділігі шағылу пештерінде балқытудан 15 есе, ал өзге автогенді үрдісті пештерден 4-8 есе асып түседі. Бұл параметр бойынша ВБ үрдісін тек қана автогенді шахталы балқытумен салыстыруға болады және де өзге де үрдістерді өзге көрсеткіштер бойынша асып түседі. Шикіқұрам және балқыма қабаты ішіндегі жылу беру тек қана жылуөткізгіштік арқасында жүзеге асады, айта кететіні шикіқұрам мен қожды балқыманың жылу өткізгіштігі төмен. Шикі концентраттарды балқыту кезінде жоғары сульфидтердің ыдырауы және пешке айналымдағы конвертрлі қожбен түсетін магнетитпен темір сульфидінің әрекеттесуі жүреді. Бұл жағдайдағы қосынды десульфуризация әдетте 40-50% құрайды. Жоғары сульфидтердің ыдырауы күйдіру кезінде толығымен аяқталғандықтан, күіндіні балқыту кезінде оксидтер мен сульфидтер арасында химиялық әрекеттесу жүреді. Бұл кездегі негізгі реакциялар: Cu2O + FeS = Cu2S + FeO; (1) 10Fe2O3 + FeS = 7Fe3O4 + SO2 . (2) Күйдірілген мыс концентраттарын балқыту кезіндегі десульфуризация 20-25% аспайды. Мысты концентраттарды балқытуға арналған жаралы- аспалы күбезді шағылу пеші жұмыс кеңістігі көлденен балқыту агрегегаты болып табылады. Шағылу пештерінің ұзындығы 28-35 м, ені 6-11,6 м, сводтан подқа дейінгі биіктік 4-4,5 м, пеш подының ауданы 180-нен 350 м2 дейін ауытқиды. Шағылу пеші құйылған қождан, бетоннан, кірпіштен немесе тастан жасалған фундаментке орнатылады. Жалпы қалыңдығы 0,6-1,5 м болатын пісірілген лещадь орналасқан. Пештің жоғарғы бөлігіндегі қабырға қалыңдығы - 0,5-0,6 м, лещадьте – 0,75-1 м. Қалауға механикалық беріктік беру үшін оны сыртынан металл каркаспен қаптайды. Мысбалқыту зауыттарының көбінде шикіқұрамды бүйірдегі қабырға бойында орналасқан тиеу қондырғылары көмегімен свод арқылы жүеге асырады. Шикіқұрамды тиеудің мұндай әдісі жоғары шаңдатумен серіктеседі және пеш своды шегенінің тез желінуіне әкеледі, әсіресе тиеу тетігі маңында. Мұндай тиеу әдісі кезінде сводтың ең көп химиялық коррозиясы күйдірілген шикіқұрамды балқыту кезінде орын алады. Күйіндіні тікелей бүйір қабырғаларындағы тесіктер арқылы қожды балқыма бетіне тиеген жөн. Шағылу балқытудың өнімдері – штейн, қож, шаңдар және газдар оларды шығару арнайы құрылғылар арқылы жүзеге асырады. Штейнді былау түбінен лещадь үтіндегі периодты жұмыс жасайтын шпура немесе қатынасты ыдыстар принцпі бойынша жұмыс жасайтын сифонды құрылға арқылы жүргізіледі. Штейнді сифон үздіксіз жұмыс жасауы мүмкін 1 – пеш былауы; 2 – свод; 3 – алдынғы қабырға; 4 – жанғыш; 5 – құюға арналған науа; 6 – шөміш; 7 – мостовой кран; 8, 11 – тұрақты және қосалқы ленталы тасмалдағыш; 9 – шикіқұрамды жинағыш шанақ; 10 – қаоектендіргіш тасмалдағыш; 12 – кран-балка; 13 – тиеу воронкасы; 14 – пеш каркасы ; 15 – аптейк; 16 – қожды терезе; 17 – штейнді сифон; 18 – құю терезесі; 19 – свод; 20 – серіппесі бар тартқыш; 21 – штейнді сифон Сурет 3. – Жаралы - аспалы күбезді шағылу пеші Пештің соңында жиі екі жақ бүірінде орналасқан қожды терезе арқылы қожды шығару жүргізіледі. Қожды терезенің табалдырығының орналасу биіктігі пештегі балқыманың жалпы биіктігі анықтайды, әдетте биіктігі бойынша 0,8-1,2 м құрайды соның ішінде 0,4-0,6 м штейн. Шағылу пештері алауды болыптабылады. Пештегі қажетті температураны тудыру үшін отынды өртейді, газды немесе көмір шаңын жанғыш көмегімен, ал мазутты форсункаларда. Жағу құрылғылары (4-8 дана) пештің алдынға беттік қабырғасында арнайы терезелерге орнатылады. Отынды үрлеу, шашу және жағу үшін сығылған ауаны 200-400 °С температураға дейін қыздырады. Қазіргі таңда шағылу пештері үшін кеең тараған отын түрі табиғи газ болып табылады. Шағылу пештерінің көбінде жану фокусындағы және пеш соңындағы температураны қадағалау автоматты түрде жүргізіледі, отынды жағу үшін оттекпен 28-30%-ға дейін байытылған үрлеуді қолданады. Алдынғы қабырғадан 10 м қашықтықтағы шағылу пешіндегі жұмыс температурасы 1550-1600 °С дейін жетеді. Бұл жоғары температура және балқыту аймағы болып табылады; мұнда өңделетін шикіқұрамды тиейді. Балқу аймағынан алыстаған сайын температура төмендейді және де пештің соңында 1250-1300 °С аспайды. Пештің екінші бөлігі түндырғыш қызыметін атқарады. Шағылып балқыту жетілмеген үрдіс, қазіргі таңдағы талаптарды қанағаттандырмайды. Шағылып балқытудың негізгі кемшіліктері: балқыту үрдістерінің ішінен ең төмен шекті өнімділік; өзі отын болып табылатын сульфидті материалдарды балқыту үшін жұмсалатын коміртекті отынныың жоғары шығыны; пайдалы әсердің төмен жылу коэфиценті; алынатын штейн құрамын пеште қадағалау мүмкіндігінің жоқтығы; құрасында күкірті бар кедей газдарды қолдану қиыншылықтары, ол өз кезегінде қайтымсыз күкірт шығынына және қоршаған ортаны ластауға әкеледі. Электрбалқыту. Сульфидті материалдарды шағылып балқытуға электр немесе кентермиялық пештерде балқыту ұқсас болып келеді. Мысты шикізатты балқыту үшін негізінен ұзындығы 23-23,5 м және ені 5,5-6 м алтыэлектродты тікбұрышты кентермиялық пештер қолданылады. Электродтар пешке свод арқылы еңгізілген және пеш көлденен өсі бойымен қатар орнатылған. Балқыманы және шикіқұрамды қыздыру әдістеріне байланысты кентермиялық және шағылу пештерінің балқу механизмі әртүрлі. Кентермиялық пештің балқымалар былауы екі қабаттан тұрады. Жоғарғы қож қабатының биіктігі 700-1900 мм, ал төменгі штейнді - 600-800 мм құрайды. Шикіқұрамның балқуы қожда 300-500 мм тереңдікке батырылған бұрышты электродтар көмегімен, қожды балқыма арқылы электр тоғын өткізген кезде бөлінетін жылу арқылы жүзеге асады. Кен термиялық пештерде электр энергиясын жылу энергиясына түрлендіру электр микродоға арқылы боліктеп газды фазада және бөліктеп қожды балқымада оның электр кедергісі арқылы жүреді. Пештегі электр кедергісінің негізі – қожды балқыма, ал электр микродоғалары қожбен оған батырылған электродтар шекарасындағы газды қабатта туындайды. Қождың электрод асты қабатында, яғни конвекция толығымен жоқ жерде қож және штейнге бөлу аяқталады. Қождың айналмалы қозғалысы – қожды балқыма былауындағы айтарлықтай жақсы масса- және жылу алмасуды қамтамассыз ететін кентермиялық пештердегі маңызды жұмыс үрдісі. Бұл қожды 1450 °С және одан да жоғары температураға дейін қыздыруға және қиын балқитын шикіқұрамды балқытуға мүмкіндік береді. Кентермиялық пештердегі температура автоматты түрде ұсталып тұрады. Бұдан өзге оны кернеуді 420-дан 570 В аралығында өзгерту арқылы немесе шикіқұрамды тиеу және қожды шығару сызбасы бойнше реттеуге болады. Шағылу пештерімен салыстырғанда кентермиялық пештер айтарлықтай жоғары шекті өнімділікке ие, шегініс газдарымен жылу жоғалту төмен, жоғары жылу ПӘК (70% дейін). Кентермиялық пештерде шикізатты да және күйдірілген концентраттарды да балқытуға болады. Шикі концентраттарды өңдеу кезінде оларды ылғалдылығы 1% кем емес кептіру қажет. Мысты кендерді шихталы балқыту– қазіргі заманға дейін өзінің тәжірибелік мәнін сақтаған ең ескі әдіс. Бұл салыстырмалы арзан үрдіс оны жүзеге асыру үшін үлкен аудандар және отқа төзімділердің шығыны қажет емес. Балқыту түрінің артықшылығы – пештердің шекті жоғары өнімділігі және кез келген ауқымдағы өндіріс үшін үрдістің жарамдығы. Шихталы пеш қимасы тік шихта типті жұмыс кеңістігі тік балқыту қондырғысы. Пеш шихтасы жеке кессондардан жинақталған – суменсалқындатылатын болат қорабтар. Кессондарға су сақиналы суқұбырларынан беріледі, ең жоғарғы нүктеден төгінде науаға бұрылады. Жеткізілетін судың температурасы әдетте 35-45 °С, қататын – 45-55 °С құрайды. Судың пешке кіру және шығу температураларының ауытқуы 5-15 °С құрайды. Қазіргі уақытта металлургиялық пештерде шихталыны қоса алғанда артық жылуды аластатудың тиімді әдісі буландырып салқындату кең қолданылып келеді. Шихталы пештер үшін буландырып салқындату кессондары коллекторге пісірілген қалың қабырғалы құбарлардын тұратын жылу экраны болып табылады. Кеннен, айналымнан, флюстерден және отыннан тұратын шикіқұрамды вагонеткасы бар шатыр колошникте орналасқан жапқыштары бар тиеу терезелері арқылы периодты қабаттап тиейді. Шихтаның төменгі жағында фурмалар арқылы пешке ауа үрлейді. Фурмалар аймағында отын (кокс және өңделетін шикіқұрам сульфидтері) жанып пеш фокусы деп аталатын жоғары темепература аймағын (1300-1500 °С және жоғары) тудырады. Бөлінетін жылу арқасында онда шикіқұрамның балқуы жүреді және балқыту өнімдерінің түзілуі аяқталады. Балқытудың сұйық өнімдері (қож және штейн) ішкі горнға ағады, одан оларды тұндыруға алдынғы горнға сифонды науа арқылы бірге шығарады. Штейн мен қожды жеке жеке шығаудыалдынға горннан жүзеге асырады. Шикіқұрамның балқуына карай ол пеш шахтасында томен түседі, ал оның орнына жаңадан тиеледі. Қарсы ағын принцпі бойынша газдар мен шикіқұрам арасында жылуалмасу жүреді, ол шихталы пештердегі жылуды қолданудың 80-85% дейін жететін ең жоғары коэффицентін қамтамассыз етеді. Өзге балқыту пештеріне қарағанда шихталы пештерде ірілігі 20-100 мм кесек материалдарды балқытуға мүмкіндік береді. Ұсақ шикіқұрамды балқыту кезінде оларды алдын ала кесектенду әдістеріне агломерация немесе брекеттеуге түсіру керек. Шихталы балқытудың төрт түрін мысты кенді шикізатты өңдеуге қолдануға болады: тотықсыздандырғыш, пиритті (тотықтырғыш), жартылай пиритті және автогенді шихталы балқыту деп аталатын мысты-күкіртті (жетілдірілген пиритті). Қазіргі мыс металлургиясында соңғы екеуі ғана өзінің маңызын сақтаған. Тотықсыздандырғыш шахталы балқытуды біраз өзгертілген күйінде екінші ретті шикізаттан қара мыс алуға қазіргі таңға дейін қолдануда. Өндірістік қоры аз тотыққан мыс кендерін өңдеуге жарамды тотықсыздандырып балқыту кезінде қажетті жылу қатты шикіқұрам массасының 15% кем емесін құрайтын кокстың жануы нәтежиесінде алынады. Пиритті балқыту тотықсыздандырғышқа қарама қарсы, теориялық тұрғыдан ол жану жылуы 5000-6000 кДж/кг болатын сульфидті кендердің тотығуының экзотермиялық жылуы арқасында жүреді. Пиритті балқыту кезіндегі пештегі жылу балансының кернеуленуі нәтежиесінде 2%-ке дейін кокс еңгізіледі. Пиритті балқыту – тәжірибелік маңызға ие типті автогенді үрдіс. Дегенмен аталған үрдісті құрамындағы (S 42%-ға жуық) пириті 75%-дан кем емес жоғары күкіртті мысты кендерді өңдеу үшін жарамды. Автогенді шихталы балқытуды жүргізу үшін өңделетін шикіқұрамдағы сульфидтер жеткіліксіз болған жағдайда отынның жетіспеуін көміртекті отынды жағумен өтейді. Жылу отынның жануынан және сульфидтердің өртенуінен түзілген кезде шахталы балқытудың мұндай түрін жартылай пиритті деп атайды. Бұл жағдайда кокс шығыны 5-тен 12% арасында өзгереді. Сонымен тәжірибеде жартылай пиритті балқыту тотықсыздандырғыш және пиритті арасындағы аралық орынға ие. Жартылай пиритті балқытудың химизмі мен механизмін анықтайтын негізгі үрдістер пеш фокусында өрбиді, мұнда максимал температураға қол жеткізіліп, балқыған сульфидтер және кесекті кокстың жану үрдістері, шикіқұрам құрамдастарының балқуы, штейн- және қожтүзілу жүреді. Жартылай пиритті балқыту кезіндегі бұл аймақтағы негізгі реакциялар: С + О2 = СО2 + 393780 кДж; (3) 2FeS + ЗО2 = 2FeO + 2SO2 + 937340 кДж; (4) 2FeO + SiO2 = 2FeO - SiO2 + 92950 кДж. (5) Реакция жылдам және сәтті аяқталуы үшін жартылай пиритті балқытуды теориядық қажеттіден 100% дейін аса үрлеудің артықшылығымен жүргізу қажет. Үрдісті қарқындату үрлемді оттекпен байытуға және оның қыздырылуына әсер етеді. Ауа артық болған кезде үрлеу оттегісі пеш фокусында шығындалып үлгермей, даярлау аймағына шикіқұрамның жоғары қабатына көп мөлшерде шығарылады. Осының нәтежиесінде шикіқұрам бағанының жоғарғы жағында бұл аймақ үшін қыздыру, жоғары карбонаттар мен сульфидтердің термиялық диссоциациясы және кепіру қалыпты үдістерімен қатар қатты сульфидтердің жануы жүреді. Жартылай пиритті балқыту үшін шахталы пештер 4-тен 12 м-ге дейін ұзындыққа, фурма маңындағы ені 1,4м-ге және колашникті алаң деңгейіндегі ені 1,8 м-ге жуық және биіктігі (лещьадьтен колошникке дейін) 5,2-6,5 м. Кессондардың ішкі жағында карқынды салқындату нәтежиесінде, отқа төзімді қызметін атқаратын қождың қатқан қабаты түзіледі. Балқытудың сұйық өнімдері (штейн және қож) алдынғы горнға төгінді көлденен қималы терезелі науа арқылы үздіксіз шығарылады. Өңделетін шикізаттың құрамына байланысты штейндердегі мыстың құрамы 15-тен 50% аралығында өзгереді. Қождың құрамында, %: SiO2 35-40; FeO 40-60; CaO 3-12 и Сu 0,3-0,35. Мысты-күкіртті балқыту класикалық нұсқасында пиритті жоғары күкіртті кендермен элементті күкірт алу мақсатында пешті газдарды өңдеу әдістерін жетілдірумен аралас. Ол үшін сульфидті кенді кварцты флюсті қосындымен және 12%-ға дейін күкіртпен биіктігі арттырылған герметизацияланған шахталы пештерде балқытады. Мысты күкіртті балқыту үшін пеште биіктігі бойынша үш балқу аймағының болуы тән: тотығу (төменгі), тотықсызданц (орта) және дайындау (жоғарғы). Шектеулі өлшемдерге ие және фурмалар аймағында орналасқан тотықтырып балқыту аймағында ең жоғары температуралар өрбиді (1200-1450 °С). Балқу үшін қажетті жылу негізгі пиритті балқу реакциясы жүруі кезінде бөлінеді. Классикалық пиритті балқытуды қолдану кезінде стехиометрлық қажетті реагенттер шығынынан ауытқуға ешқандай жол берілмейді. Бастапқы реагенттердің артықшылығы немесе кемшілігі пеш фокусының ұзаруы немесе қысқаруына, балқытудың жылу режимінің бұзылуына әкеледі. Теориялық тұрғыдан пиритті балқыту кезінде үрлеудің барлық оттегісі міндетті түрде фурма аймағында шығындалуы қажет және фурмға кокс жетпеу керек. Керіжағдайда пиритті әсер жоғалады және настыль түзіледі. Балқытудың сұйық өнімдері пештің ішкі горнына артынан сыртқы қорға ағады, ал түгелдей күкіртті ангедриттен және азоттан тұратын газдар жоғары ұмтылып, қаздырылған кокспен толтырылған орта аймаққа түседі. Бұл аймақтың негізгі үрдісі – мына реакциялар бойынша күкіртті ангедриттің элементті күкірт буына дейін тотықсыздануы: 2SO2 + 2С = S2(nap) + 2C02; (6) 2SO2 + 4CO = S2(nap) + 4CO2. (7) Күкірт диоксиді толық тотықсыздануы үшін пеш орта аймақта жоғары қарай күрт кеңейеді, ол газ ағынының қозғалыс жылдамдығын төмендетіп реагенттермен әсерлесу уақытын көбейтеді. Тотықсыздану аймағында жоғарыда аталған реакциялардан өзге CS2, COS, H2S және т.б түзілуіне әкелетін зиянды үрдістер жүреді. Тотықсыздану аймағының газдары шикіқұрамның жоғарғы қабаттарын аралай орырып жоғары мульфидтердің термиялық диссоциациясы кезінде бөлінетін элементті күкірт буымен байытылады. Мысты-күкіртті балқыту үрдісі құрылысы арнайы пештерде жүзеге асырылады. Күкірт бу күйінде қалуы үшін пештің жоғарғы жағындағы температура 500-550 °С-ден (күкірттің қайнау температурасы 444,5 °С) төмен болмауы тиіс. Оған жоғарғы жағында отқа төзімді кірпішпен қаланып темір кожухта бекітілген пештің қабырғасы арқылы жылу жоғалтуды төмендетумен қол жеткіземіз. Мысты-күкіртті балқыту шикіқұрамды сапалы даярлауды қажет етеді. Кенді ұсақтарды коксты қосындымен, әктаспен және трепелмен (кварцпен) бреккеттерді артынан автоклавтарда буландырумен штемпельді баспақтарда міндетті түрде бреккеттейді, ол оларға жоғары беріктік пен кеуектілік береді. Мысты-күкіртті балқыту өнімдері – мысты штейн, қож және колошникті газдар. Штейн мен қожды таспалы құйма машиналар көмегімен құймакесектерге құяды. Бастапқы штейндергегі мыс құрамы төмен болғандықтан оларды жариалай пиритті режим бойынша анайы шахталы пештерде міндетті түрде концентарциялы балқытуға түсіреді. Мысты-күкіртті балқытудың колошникті газдарының құарамында, г/м3: S2 250-290; SO2 28-32; H2S 17-20; (CS2+COS) 28-33 және де азот, көміртегі оксиді және диоксиді. Пештен шыққаннан кейін алдымен газ жектек пен шаң камерасында газдардан ірі шаң бөлінеді, кейіннен электрсүзгілерде оларды шаңсыздандыру жүргізіледі. Шаңнан тазартылған газдардан элементтікүкіртті алу үшін екі- немесе үш кезеңді өңдеуден өтеді. Жақын жылдарға дейін классикалық мысты-күкіртті балқытуды Ресейдегі Медногорск мыс-күкіртті комбинатында қолданды. Бұл комбинаттың және кебір шетел кәсіпорындарының жұмыс тәжірибесі шахталы балқытудың бұл түрі өте баяу, тұрақты емес жіне экономикалық тиімділігі жеткілікті жоғары емес қиынбақыланатын үрдіс екенін көрсетті. Бұл мысты-күкіртті балқытуды түпкі жетілдіруге негіз болды. «Гинцветмет» институты және Медногорск мыс-күкірт комбинатымен мысты-күкіртті балқыту жетілдіріді. Бастапқыда ол күкірт диоксидін пештің жоғары жиегінде табиғи газбен тотықсыздандырумен қоса жартылай пиритті режимге әкелінді. Балқытудың бұл нұсқасында балқыту пештің фурмалы белдігіне жететін қыздырылған және оттекпен байытылған үрлеумен ірі кокста жүреді. Кейінен алынған нәтежиелерге негізделе отырып, жаңа үрдіс автогенді шахталы балқыту зерртелген болатын. күкіртті газды пеш ішінде тотықсыздандыру үшін табиғи газды және 30%-ға дейін байытылған үрлеуді қолдана отырып сульфидті шикізатты автогенді балқыту (кокссыз) үшін арналған үрдіс. Автогенді шахталы балқыту жоғары күкіртті пиритті мыс кендерін өңдеу және мысты-мырышты, мысты-никельді кендерді және алдын ала бреккеттелген (кенмен қосындыды) немесе илемделген флотациялық концентраттарды балқыту үшін жарамды. [3] жүктеу/скачать 0,53 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|