Подготовка исходного сырья и его влияние на конечные технико-экономические показатели металлургического производства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Общая часть

1.1 Характеристика предприятия

1.2 Характеристика сырья

1.3 Выбор и обоснование технологии процесса сушки

1.4 Теоретические основы процесса

1.5 Практика процесса

1.6 Описание схемы цепи аппаратов

2. Специальная часть

2.1 Расчёт количества оборудования

2.2 Расчёт материального баланса

3. Организация производства

3.1 Структура управления цеха

3.2 Организация труда и рабочих мест

3.3 Механизация и автоматизация на участке

3.4 Организация ремонтных работ

3.5 Технический контроль процесса

3.6 Снабжение цеха

3.6.1 Тепло - и водоснабжение цеха

3.6.2 Мазутопровод и энергоснабжение

4. Экономическая часть

4.1 Расчёт годовой суммы амортизации и показателей использования основных фондов

4.2 Расчет календарного времени

4.3 Расчет годового фонда заработной платы основных и вспомогательных рабочих

4.4 Расчет годового фонда заработной платы ИТР и служащих участка

4.5 Расчет калькуляции себестоимости продукции

5.Охрана труда и техника безопасности

5.1 Организация охраны труда

5.2 16 кардинальных правил безопасности

5.2.1 Требования безопасности и производственной санитарии

5.3 Общие положения

5.3.1 Обязанности перед началом работы

5.3.2 Обязанности во время работы

5.3.3 Обязанности после окончания работы

5.4 Анализ опасных и вредных производственных факторов на проектируемом участке

5.5 Противопожарные мероприятия

5.5.1 Требования пожарной безопасности к электроустановкам

5.6 Охрана окружающей среды

Заключение

Литература

Введение

шихта сушка технический цех

Металлургией называют тесно связанные между собой область науки и отрасль промышленности. Как наука она изучает теоретические основы получение металлов, необходимые для производства, физико-химические и технологические условия, разрабатывает новые технологические процессы. Как отрасль промышленности металлургия занимается получением металлов из руд, других видов металлосодержащего сырья.

Качественная подготовка исходного сырья оказывает решающее влияние на конечные технико-экономические показатели металлургического производства.

В металлургическую переработку, как правило, поступает не один металлосодержащий материал, а смесь разных сортов рудного сырья с флюсами и оборотами. Смесь поступающих в переработку материалов (без топлива) называется шихтой. Общие требования к качеству металлургических шихт сводятся к следующему:

а) постоянство химического состава;

б) однородность по химическому, минералогическому и гранулометрическому составу;

в) оптимальная крупность компонентов шихты;

г) оптимальная влажность.

Первые два требования не нуждаются в пояснении, так как работа металлургических агрегатов в устойчивых режимах возможна только при постоянной, оптимальной по составу и другим характеристикам шихте. В условиях металлургических предприятий это обеспечивается равномерностью подачи сырьевых материалов и хорошим смешиванием шихтовых компонентов друг с другом.

Оптимальная крупность перерабатываемой шихты определяется видом применяемого процесса и требованиями к нему. Гидрометаллургическая технология и автогенные процессы, основанные на разделении твердых материалов, требуют очень мелкую шихту с крупностью зерен не более 100-200 мкм.

Влажность поступающей шихты также является функцией технологии. Так для процесса ПЖВ (плавка в жидкой ванне) влажность не должна превышать 6 %.

Различают два вида подготовительных операций: механический и химический.

К механической подготовке относятся:

а) дробление и измельчение исходных материалов (руд, флюсов, кусковых оборотов);

б) сортировка материалов по крупности (грохочение);

в) обогащение руд;

г) складирование и хранение шихтовых материалов;

д) приготовление шихты;

е) обезвоживание или увлажнение шихты;

ж) укрупнение мелких шихтовых материалов.

В процессе механической подготовки элементарный и минералогические составы сырьевых материалов остаются неизменными. Подвергаются изменениям лишь соотношения между количествами ценных материалов и пустой породы, крупность или влажность шихтовых материалов и т.д.

Химическая подготовка сырья сопровождается изменением его химического и фазового состава. Характер и вид такой подготовки, осуществляемой обычно пирометаллургическими методами, диктуется требованиями последующего металлургического процесса.

Непрерывный рост металлургического производства требует ежегодного ввода в эксплуатацию новых, более мощных металлургических агрегатов и постоянной модернизации ранее установленного оборудования с целью повышения его производительности и уровня механизации и автоматизации.

Комплекс работ, обеспечивающих рациональную эксплуатацию действующих и вновь устанавливаемых металлургических агрегатов, складывается из качественного монтажа и наладки, систематического ухода и смазки, своевременного проведения планово- предупредительных ремонтов оборудования. Выполнение указанных работ входит и повседневные обязанности механиков металлургических цехов и заводов, а изучение теоретических основ и практических методов их проведения является необходимой и ответственной частью подготовки будущих механиков металлургических предприятий.

Оснащение металлургических цехов высокопроизводительным оборудованием, полностью механизированным и в значительной мере автоматизированным, еще более повышает требования, предъявляемые к улучшению организации и техники обслуживания и ремонтов, а также ставит широкие задачи в области изучения характера износов и мер, способствующих повышению надежности и долговечности машин.

Сушка - это процесс обезвоживания материалов, основанный на испарении влаги в окружающую газовую среду при нагревании 100 град.С

Сушка широко распространена в металлургии в качестве способа обезвоживания, следующего за механическими способами. Необходимость сушки вызвана стремлением довести продукты обогащения или промпродукты переработки до транспортабельного состояния и исключить перевозку избыточной влаги. Кроме того, при переработке продуктов обогащения их влажность ограничена условиями технологического процесса.

При проектировании сушильных установок всегда ставится задача повышения интенсивности процесса сушки за счет совершенствования конструкции сушильных установок и применения новых методов и режимов сушки.

По технологическим требованиям производства сушильные установки должны обеспечить заданную производительность, возможную гибкость регулирования процесса и соблюдения оптимального режима сушки, чтобы получить наилучшее качество сушимого материала при наименьших затратах. При этом большое значение имеет равномерность сушки материалов или изделий по всему объему рабочего пространства сушильных установок.

При выборе конструкций сушильных устройств необходимо учитывать экономичность их работы по таким показателям, как удельный расход тепла на 1кг испаренной влаги, удельный расход электроэнергии, стоимость установки и расход материала на 1т сушимого материала. В современных условиях идет полная автоматизация производства и полная механизация сушил, а также совмещение их с другими агрегатами.В цветной металлургии существует большое разнообразие сушилок, классифицируемых по конструктивным и технологическим принципам. Например, по давлению в камерах - на вакуумные и атмосферные; по способу подвода тепла - на конвективные, контактные, радиационные, высокочастотные; по виду сушильного агента - на воздушные, паровые, дымовые, по типу сжигаемого топлива - на мазутные и работающие на природном газе, по типу сжигающих устройств - с горелками или форсунками, по методу перемешивания или положения подсушивающего материала - с неподвижным материалом, с передвижением на ленточных конвейерах, вагонетках, тележках; по схеме движения материала и сушильного агента - противоточные, прямоточные, с рециркуляцией и другие и т.п.

Наиболее широкое распространение получили барабанные сушилки с обогревом, как наиболее простые и надежные.

1. Общая часть

1.1 Характеристика предприятия

Целью деятельности цеха подготовки шихты Балхашского медеплавильного завода Филиала корпорации - Металлургического Комплекса является: прием всех видов концентрата, флюсов и руд для подготовки шихты и осуществление работ при соблюдении установленных нормативов: финансовых, материальных, энергетических и трудовых затрат, стандартов.

Ритмичное, бесперебойное обеспечение медеплавильного цеха медесодержащей шихтой, флюсами и другими материалами в заданных объемах и качестве при соблюдении установленных цеху нормативов является основной задачей цеха подготовки шихты.

Цех подготовки шихты создан 1 января 1974года на базе двух участков сушильно-фильтровального (СФУ), входящего в состав медной фабрики, и дробильно - шихтарного (ДШУ), входящего в состав металлургического цеха. До 1954года цех производил подготовку шихты исключительно из концентратов своей обогатительной фабрики, где наравне с коунрадской рудой перерабатывалась и джезказганская руда, с 1954г. для переработки в значительных количествах стали поступать джезказганские концентраты, а позже - концентраты и других обогатительных фабрик.

Для приема и переработки привозных концентратов в 1961году была построена открытая крановая эстакада с репульпационной установкой для репульпирования концентратов в зимнее и время, а в 1972году-теплый закрытый склад для размораживания привозных концентратов.

В 1984году была произведена реконструкция бункерного отделения дробильно - шихтарного участка и введен в эксплуатацию штабельный шихтарник. Разработчик технологии фильтрации, сушки, дробление флюсов, приготовление шихты - институт «Гипроцветмет».

В 1995году в сушильно-фильтровальном участке введены в эксплуатацию три керамических фильтра « Оутокумпу » (Финляндия).

Основное назначение цеха - приготовления шихты для металлургических агрегатов.

Технологический процесс складывается из:

-фильтрации и сушки концентратов Балхашской обогатительной фабрики, привозных концентратов,

-дробление флюсов и оборотных материалов,

-шихтоподготовки.

Для обеспечения приема, переработки привозных концентратов в летнее и зимнее время построена открытая крановая эстакада с репульпационной установкой для репульпирования концентратов в зимнее время.

Основное назначение цеха:

1.Фильтрация и сушка медного концентрата, поступающего с обогатительной фабрики.

2.Приемка и сушка привозных концентратов:

-концентраты медные;

-концентраты золотосодержащие;

-флотационные;

-гравитационные;

-Аксу.

Сушильно-фильтровальный участок. Сгущенная пульпа плотностью 65% из сгустителей медной обогатительной фабрики подается на дисковые вакуум-фильтры ДУ-2,5. После фильтрования, твердые частицы в виде кека с влажностью 11-14% отделяются от фильтроткани и подаются на сушку в сушильные барабаны СБ 2,5х14. Кек в сушильных барабанах постоянно пересекает площадь сечения барабана по вертикали. Топкой служит газомазутный теплогенератор Гм-5м, в котором происходит сжигание мазута. За счет сжигания топлива и подачи воздуха создается тепловой агент, который протягивается дымососами ВМ-15. В результате контакта происходит обезвоживание. В СФУ установлено 4 сушильных барабанов. Транспортная система состоит из ленточных конвейеров с шириной ленты 800мм и служит для подачи кека с вакуум-фильтров на сушильный барабан и транспортировки просушенного концентрата на промежуточный склад шихты и в штабельный шихтарник.

После каждого барабана для очистки отходящих газов установлены последовательно групповые циклоны ЦН-15 для грубой очистки Скруббер ударного действия с кольцевым соплом СУД КС-11Б-0,18-0,29 для окончательной очистки газов.

Дробильно-шихтарный участок. Основное оборудование дробильного-шихтарного участка: конусная дробилка крупного дробления ККД-500/75. Транспортная система с шириной ленты 800 мм для подачи флюсов, оборотных материалов в бункера шихтарного отделения; два грейферных крана; расходные бункера, емкостью 80м³ для дробления материалов и флюсов.

Штабельный шихтарник. Штабельный шихтарник состоит из трех отсеков, в которых из одного отсека вырабатывается шихта со штабеля, в другом отсеке производится доводка до необходимого содержания компонентов в шихте по заданному химическому составу, в третий отсек закладывается медесодержащие материалы.

Часть сброшенного в склад шихты товарного концентрата через «стрекозу» подается на 6 транспортер, где к нему производится подшихтовка оборотных материалов и флюсов из бункеров.

Необходимость приготовления шихты разного состава обусловлена наличием в медеплавильном цехе двух процессов - процесса плавки в жидкой ванне и процесса плавки в отражательных печах.

1.2 Характеристика сырья

В цех подготовки шихты поступает сырье более 10 наименований:

1) медные концентраты по ТУ 63010 РК 00200928 ДГП-145-2002 Балхашский концентрат и привозные концентраты.

2) концентраты золотосодержащие:

-флотационные - ТУ 98 РК 15-;

-гравитационные - ТУ 98 РК 14;

3) руда золотосодержащая кварцевая флюсовая - ТУ 98 РК-10;

4) клинкер - известняк-ТУ 48-7-2

5) оборотный медесодержащий материал - ФС РК 002021170201

6) хвосты обогатительной фабрики

Таблица 1.2.1. Химический состав концентратов

	H2O	Cu	S	Fe	SiO2	Cao	Al2O3	Pb	Zn	As	Au	Ag	прочие
БОФ товар.	7,37	18,18	17,37	31,92	15	2,3	3,56	1,58	2,74	0,35	4	153	8,6
ЖГОК	8,04	18,94	33,79	31,41	1,2	1,4	2,1	1,97	3,29	0,12	1,5	132	3,6
ВК МХК	7,68	18,06	31,97	28,36	2,5	1,2	2,16	5,64	7,53	0,34	2,3	327,7	0,9
БелОФ	10,80	15,88	34,96	32,88	2,5	1,3	0	0,82	4,04	0,31	2	118,2	9,7
БелОФ	8,92	17,86	32,68	23,68	1,5	0,4	2,43	3,87	12,7	0,62	2,5	616,5	-0,4
Артемовский	6,74	25,68	30,77	24,59	3,1	0,2	3,5	8,2	6,54	0,69	14	2410	-0,9
КОФ	15,29	5,08	30,16	29,16	14,3	1,1	2,34	0,49	5,37	0,32	9	117,4	11,1
НурОФ	11,18	18,30	21,49	20,55	10	1	2,29	0,49	2,77	0,4	1,6	140,8	13,9
Жоф	9,48	30,49	11,76	5,38	24,5	2	2,34	0,45	0,19	0,17		482,4	8,2
СОФ	10,25	25,03	14,07	3,69	30	2,5	1,59	2,55	9,27	0,041	0	853,6	7,1

Привозное сырье поступает в вагонах по железной дороге, разгружается в открытом и закрытом складах сушильно-фильтровального участка.

В 6-ом тупике складируется Зыряновский и восточные концентраты. Балхашский концентрат в виде пульпы поступает с обогатительной фабрики в 2 приемных чана.

С открытого склада через узел репульпации Зыряновский и восточные концентраты по подземным пульпопроводам поступают в сгустители обогатительной фабрики, откуда совместно с Балхашским концентратом поступает в 2 приемных чана СФУ, затем через распределительную коробку в вакуум - фильтры далее ленточным транспортером в барабанные сушилки.

Кроме медьсодержащей пульпы в СФУ с фабрики поступает пульпа магнетитового концентрата и через вакуум-фильтры по ленточным транспортерам в виде товарной продукции складируется на крытом складе магнетитового концентрата.

Закладка концентрата производится следующим образом: Балхашский, Зыряновский и восточные концентраты поступают из сгустителей обогатительной фабрики через приемные чаны ЦПШ на вакуум- фильтры, барабанные сушилки 3 и 4 18 и 19 110 и 112 транспортеры и далее через «стелы».

Далее шихта поступает на 9 или 10 транспортеры, для загрузки бункеров ПВ используется 9 транспортер. С транспортера через 11 транспортер шихта подается на 1 ИЗЛП и с него в бункера ПВ. Уголь по 10,12 транспортерам подается на 14 ЛП и с него в угольные бункера ПВ.

Из 4-го тупика подаются Зыряновские и восточные концентраты, с известкового тупика шлак, богатый по меди (Си-10,7%).

Сырьевой базой фабрики являются руды Саякского, Коунрадского, Шатыркольского месторождений и шлакоотвал.

Коунрадское месторождение расположено в 12 км к северу от города Балхаша.

Оруднение, как правило, представлено рассеянной вкрапленностью и маломощными прожилками рудных минералов в рудовмещающих породах. В отдельных случаях рудные минералы, концентрируясь по трещинам и в порах рудовмещающих пород, образуют относительно богатые руды.

По характеру рудной минерализации Коунрадское месторождение относится к типу рассеянных медных вкрапленных руд.

В рудах месторождения установлены следующие минералы:

Первичные: пирит, молибденит, халькопирит, борнит,галенит.

Вторичные: борнит реакционный, халькопирит реакционный, халькозин, ковеллин.

Наиболее типичными сульфидами, характеризующими вещественный состав промышленных руд месторождения являются следующие: пирит, халькопирит, ковеллин, халькозин, борнит, блеклая руда и молибденит. Из окисленных медных минералов встречаются: малахит, азурит.

Пирит FeS₂ является одним из наиболее распространенных сульфидных минералов месторождения.

Рассеянная вкрапленность его встречается в самом рудном контуре и далеко за его пределами. Пирит в исходном материале находится на 80% в свободном виде, размер зерен колеблется от 16,8 до 22,40 мкм, редко 336 мкм до 1мм. В сравнении с нерудными минералами пирит образует рассеянную вкрапленность, размер включений не превышает 56,0-84,0 мкм. Местами встречены зерна пирита с рассеянной вкрапленностью сфалерита размером 11,2-16,8 мкм.

Установлены отчетливо выраженные три генерации пирита, отличающиеся друг от друга по форме проявления.

Халькопирит CuFeS₂ является самым распространенным медесодержащим сульфидным минералом в первичных рудах месторождения. Он образует мелкую рассеянную вкрапленность и редко склоняется в виде мелких гнезд. Халькопирит на 40% находится в виде свободных зерен неправильной формы размером 22,4-44,8 мкм. В ассоциации нерудными минералами размер зерен колеблется от 16,8-33,6 мкм. Очень редко до 540 мкм. Халькопирит в переходной зоне начинает замещаться ковеллином и халькозином.

Борнит Cu₅FeS₄ встречается сравнительно редко в виде редких вкрапленников размером 0,03 мкм до 0,01 мм. Образует каемки вокруг зерен пирита и халькопирита, заполняет промежутки между зернами ранних минералов и не редко коррозирует зерна пирита.

Халькозин Cu₂S является главным медесодержащим минералом наиболее богатой частью рудного тела. В большинстве случаев он развивается на месте первичных сульфидов меди.

Ковеллин CuS является наиболее распространенным минералом переходной зоны и довольно часто встречается в верхней части вторичного сульфидного обогащения. В переходной зоне ковеллин развивается по борниту и халькопириту.

Пирротин встречается очень редко, ассоциирует с халькозином, замещая последний. Размер включения не превышает 11,2-16,8 мкм. Руда в основном сульфидная с содержанием сульфидной меди до 10% относительных. Некоторая часть руды относится к категории смешанных, которая кроме повышенного содержания окисленных минералов, отличается от сульфидной составом и свойствами вмещающей породы. Полевые шламы в такой руде почти нацело разрушены, продуктами разложения их являются каолиты.

В шламах крупность медных минералов составляет несколько микрон и медь часто представлена в виде пропитки породы медными растворами.

Согласно СТП-3812-34-83 в зависимости от содержания, степени окисления и паспортного извлечения меди в концентрат коунрадские руды делятся на четыре сорта:

Таблица 1.2.2.Виды Коунрадской руды

Сорт руды	Содержание меди	Тип руды	Паспортное извлечение меди в концентрате, % 82 72-82
1	0,20 и выше	Карьерная, балансовая, сульфидная
2	0,20 и выше	Карьерная, балансовая, сульфидная
3	0,20 и выше	Карьерная, труднофлотируемая, смешанная с содержанием окисленной меди 10-20%, окисленная с содержанием окисленной меди более 20%, сульфидная шламовая	Фактическое извлечение, полученное в технологии
4	0,20 и выше	Стольная

Объемный вес Коунрадской руды 2,5-2,7 т/м³, твердость по Протодьякову 5-12 единиц.

Таблица 1.2.3.Химический состав руды

Cuобщ	0,42	1,6
Cuокис	0,048	11,4
Mo	0,0040	1,8
	70,0	0,00005
	2,8

Саякская группа месторождения медных руд расположена в 206 км на восток от города Балхаш и открыта по следам древних разработок.

Преобладающая часть подсчитанных запасов 95% представлена первичными сульфидными рудами. Окисленных руд, где содержание окиси меди более 50% и 3%, смешанных 2%.

Наряду с медью, молибденом и золотом, составляющем основную ценность руды в значительных количествах, присутствует селен, теллур, серебро, железо кобальт. Месторождения Саякской группы имеют сложное геологическое строение. Руды различных участков и горизонтов карьера существенно отличаются по минеральному составу и количественному соотношению минералов, в значительной степени колеблется содержание первичных и вторичных сульфидов меди.

Основным полезным компонентам в руде является медь, содержание которой по отдельным пробам изменяется от сотых долей процента до 16-20%, среднее содержание меди в балансовых запасах колеблется от 0,4 до 1,5%.

Основным медным минералом является: халькопирит, борнит и ковеллин, из окисленных - малахит, азурит.

Район месторождения сложен вулканогенно-обломочными и карбонатными образованиями, преимущественно кислыми по составу.

Таблица 1.2.4. Химический состав руды

Cuобщ	Cuокис	Ag	SiO2	Fe	Al2O3	CaO	MgO	S	Re	Zn	Mo	Fe2O3
0,75	0,14	2,86	41,62	13,74	5,86	12,87	1,87	1,54	0,00005	0,16	0,016	1

Объемный вес Саякской руды 2,7-4,5 т/м³, твердость по шкале Протодьякова 8-13 единиц.

Согласно СТП-3812-60-87 (КС УКП «Руда медная Саякская») в зависимости от содержания общей и меди окисленной, Саякская руда делится на сорта:

Таблица 1.2.5. Виды Саякской руды

Сорт руды	Содержание меди в руде, %	Доля окисленных форм меди, %	Тип руд
1	выше 0,5	до 20	карьерная, сульфидная
2	выше 0,3	до 20	карьерная Тастау
3	0,3-0,5	до 20	Отвальная
4	выше 0,5	20-50	Смешанная
5	выше 0,5	выше 50	Окисленная

Руды Шатыркольского месторождения комплексные. На Шатыркольском месторождении выделены два основных вида руд:

1) Кварцево-карбонатные жильные руды

2) Орудненые граниты - интрузив с мелкими прожилками рудных минералов и сопровождающих их прожилками кальцита и кварца.

Доли участия в рудных телах основной рудной золы кварцево-карбонатных руд является кварц, кальций, магнитит, халькопирит. В зависимости от преобладания в руде тех или иных минералов, кварцево-карбонатные руды подразделяются на кварцево-магнетитовые и кальцито-халькопиритовые.

Кварцево-магнетитовые руды - темно-серые до черных руд с массивной текстурой осложненной сетью прожилков, заполненных кальцитом и халькопиритом. Главными минералами являются магнетит и кварц, затем халькопирит, хлорид, молибденит и ураний.

Кварцито-халькопиритовые руды - светлой, розовой и зеленоватой окраски. Текстура массивная, осложненная сетью секущих прожилков. Главные минералы - кальций, халькопирит, кварц, сопровождающие - пирит, магнетит, молибденит, хлорид.

Орудненые граниты подразделяются на две разновидности:

1) красные орудненые граниты с магнетитовой минерализацией

2) зеленоватые серицитизированные орудненые граниты с сульфидной минерализацией

Основное практическое значение на Шатыркольском месторождении имеют сульфидные руды. Количество окисленных руд около 5%. Глубина распространения зоны окисления 40-100 м. К окисленным относятся руды с содержанием окисленной меди более 20%.

Основными минералами сульфидных руд являются: магнетит, халькопирит, кальцит, кварц, хлорид и серициты.

Минеральный состав руд зоны окисления: магнетит, малахит, кальцит.

Крупность пород и руд по шкале Протодьякова составляет 10-12, средний объемный вес 3,1, влажность 1,7.

1.3 Выбор и обоснование технологии процесса сушки

В каждом металлургическом процессе шихта должна иметь определенную (оптимальную) влажность, которая в зависимости от содержания влаги в исходных материалах может быть достигнута либо удалением избыточной влаги (обезвоживанием), либо, наоборот ее добавкой (увлажнением).

Глубокое обезвоживание очень влажных (ж:т до 3:1), тонкоизмельченных материалов (флотационных концентратов, гидрометаллургических пульп) проводят в три стадий: сгущением, фильтрованием и сушкой, которые осуществляют последовательно. При сгущении содержание влаги в материале может быть снижено до 40-50%, при фильтровании до 8-15%, при сушке до 2% и менее.

В металлургическом производстве сгущение проводят главным образом на гидрометаллургических заводах. В пирометаллургии меди и удаления избыточной влаги применяют одностадийную (фильтрование и сушка) и двустадийную (фильтрование + сушка) схема обезвоживания.

Сгущением называется процесс обезвоживания путем естественного осаждения твердых частиц из пульпы под действием силы тяжести в относительно спокойной среде. Его осуществляют в сгустителях.

Фильтрование - процесс обезвоживания пульп путем отделения воды от твердых частиц с помощью пористых перегородок, проницаемых только для жидкости. В качестве таких перегородок используют фильтровальное полотно (хлопчатобумажные, шерстяные или синтетические ткани), пористую керамику и другие материалы. Для ускорения процесса фильтрации по одну сторону фильтрующей перегородки создается разряжение (вакуум-фильтры) или повышенное давление (фильтр-прессы). При подготовке сырья к металлургической переработке чаще всего используют барабанные или дисковые вакуум-фильтры непрерывного действия.

Таблица 1.3.1 Характеристика фильтра ДУ-2,5

Наименование показателей	Значение
Фильтрующая поверхность, м3	51,0
Число дисков, шт	6
Диаметр диска, мм	2500
Объем корыта, м3	6,0
Число секторов, шт	72
Объем ресиверов, м3	4,0
Величина вакуума, мм.рт.ст.	до 500
Компрессия, оптим.	до 0,2
Производительность, т/час	до 7,65

Последней стадией обезвоживания является сушка, при которой влага удаляется испарением. Сушку можно проводить как при температуре окружающего воздуха (естественная сушка), так и путем нагрева влажного материала (термическая или искусственная сушка).

Сушку осуществляют следующими способами:

1) высушиванием материала на поду (подовые сушилки)

2) высушиванием во вращающих трубчатых печах путем непрервного перемешивания материала с обогревом горячими газами (трубчатые сушилки)

3) испарением влаги во взвешенном состоянии при подаче материала противоточно движению потока горячих газов (трубы-сушилки)

Основная деталь трубчатой вращающейся печи - металлический цилиндрический кожух длиной до 27 и диаметром 1,5 - 2 м, установленный под углом 1 - 2⁰ к горизонту в сторону разгрузки. Печь опирается на рамки двумя бандажами. Вращение печи со скоростью 3 - 8 об/мин осуществляется от электропривода через зубчатый бандаж. Обогрев печи производится теплом топочных газов, образующихся в топке при сжигании топлива. Движение шихты и горячих газов может быть прямоточным и противоточным.

Трубы-сушилки отличаются очень высокой производительностью и полнотой удаления влаги (до нулевого содержания).

Обратная обезвоживанию технологическая операция увлажнения шихты в металлургической практике при производстве меди встречается только при подготовке шихты к процессу агломерации. Эта операция обычно совмещается со смешиванием компонентов шихты в барабанных смесителях. По конструкции такие смесители представляют собой вращающийся барабан (трубу), оборудованный по оси вращений трубками с отверстиями для разбрызгивания воды.

1.4 Теоретические основы процесса

Сушка материалов, в том числе продуктов обогащения, -- это процесс их обезвоживания, основанный на испарении влаги в окружающую среду при нагревании.

Влажность высушенных продуктов обогащения должна исключать возможность их смерзания в зимнее время при перевозках или хранении, а в условиях Металлургического Комплекса, когда практически все концентраты направляются на плавку, влажность высушенного концентрата должна определяться из условий его перемещения по транспортерам и пыления. Влажность, обычно, закладывается перед плавкой в отражательных печах и печах Ванюкова равная 6%.

Процесс сушки зависит от влажности, размеров частиц материала и способа их укладки, гидродинамических условий обтекания и параметров среды (температура, влажность, скорость). Совокупность этих факторов определяет характер протекания процесса и называется режимом сушки.

Сушка существенно зависит и от вида содержащейся в материале влаги.

Процесс сушки делится условно на 3 периода:

В первый период температура и скорость сушки возрастают, при этом влажность материала снижается незначительно, достигая определенного значения. С этого момента температура материала и скорость сушки остаются в течение значительного промежутка времени неизменными. Таким образом, второй период - период постоянной скорости сушки - протекает в условиях, характерных для воды, испаряющейся со свободной поверхности. При этом температура поверхности материала постоянна и равна температуре жидкости на поверхности частиц при установившемся процессе испарения. Второй период заканчивается при влажности, называемой критической.

В третьем периоде, называемом периодом падающей скорости, интенсивность сушки постепенно снижается и при равновесной влажности материала становится равной нулю. При этом температура материала увеличивается, приближаясь к температуре газовой среды.

При интенсивном перемешивании материала, использования высокотемпературного агента сушки процесс испарения протекает без резкого разделения на периоды и характеризуемая величиной напряженности сушильной установки по влаге А (кг/м³ час). Эта величина численно равна количеству влаги, испаренной за час в 1м³ объема сушилки, и зависит от конструкции аппарата, режима сушки и свойств материала.

Для медных концентратов в качестве агента сушки используют дымовые газы, представляющие собой смесь продуктов сгорания топлива с воздухом.

Дымовые газы состоят из водяных паров и сухого газа. К ним, как и для воздуха, применим закон Дальтона:

В = Р_п + Р_г кгс/м³ мм.рт.столба.,

где, В - общее барометрическое давление,

Р_п и Р_г - парциальные давления соответственно пара и газа.

Вес водяного пара в 1 м³ смеси характеризует влажность газа. Поскольку по закону Дальтона пар и воздух при своих парциальных давлениях занимают одинаковый объем, абсолютная влажность газа определяется удельным весом пара г_п (кгс/м³). Относительная влажность или степень насыщения газа «ц», представляет собой отношение величины г_п к максимально возможному (при данной температуре и общем давлении смеси удельному весу водяного пара г_н (кгс/м³).

ц = г_п / г_н · 100%.

Величина г_н соответствует полному насыщению газа.

Температура точки росы - температура, до которой необходимо охладить газ, чтобы он стал насыщенным (ц = 100%).

Полученный после фильтрации в вакуум фильтрах кек влажностью не более 14% и привозной концентрат влажностью 8-14% по системе ленточных конвейеров поступает в сушильные барабаны СБ 2,8x14. Сушка концентрата ведется при следующих параметрах.

Таблица 1.4.1 Режимная карта сушки концентрата

Наименование продукта	Влажность не более, в %	Температура газа не более, 0С
	от фильтров, концентрат	просушенного концентрата	при входе в барабан	при выходе из барабана
Концентрат медный	8-14,0	4,5-6,5	700-1000	150-251



Рис.1. Сушильный барабан

1 -- топка; 2 -- питатель; 3 --бандажи; 4 -- барабан; 5 -зубчатый венец; 6 - опорные ролики; 7--циклон; 8- упорные ролики; 9 -шлюзовый затвор; 10--внутренняя насадка барабана; 11 - дымосос.

Барабанная сушилка представляет собой цилиндрический наклонный барабан 4 с двумя бандажами 3, которые при вращении барабана катятся по опорным роликам 6, Материал поступает с приподнятого конца барабана через питатель 2, захватывается винтовыми лопастями, на которых он подсушивается, после чего перемещается вдоль барабана, имеющего угол наклона к горизонту до 6°. Осевое смещение барабана предотвращается упорными роликами 8.

Материал перемещается в сушилке при помощи внутренней насадки 10, равномерно распределяющей его по сечению барабана. Конструкция насадки зависит от размера кусков и свойств высушиваемого материала.

Обычно в барабанных сушилках материал и сушильный агент движутся прямотоком, благодаря этому предотвращается пересушивание и унос материала топочными газами в сторону противоположную его движению. Для уменьшения уноса при прямотоке скорость газов в барабане поддерживают не более 2--3 м/сек. Газы поступают из топки -1, примыкающей к барабану со стороны входа материала и снабженной смесительной камерой для охлаждения газов до нужной температуры наружным воздухом.

Высушенный материал проходит через подпорное устройство в виде сменного кольца или поворотных лопаток, посредством которого регулируется степень заполнения барабана, обычно не превышающая 20--25% его объема. Готовый продукт проходит через шлюзовый затвор 9, препятствующий подсосу наружного воздуха в барабан, и удаляется транспортером (на рисунке не показан).

Газы просасываются через барабан при помощи дымососа 11, установленного за сушилкой. Для улавливания из газов пыли между барабаном и дымососом включен циклон 7. При такой схеме установки барабан работает при разрежении (газы не проникают в помещение через неплотности сушилки), при этом значительно уменьшается износ вентилятора частицами пыли.

Барабан приводится во вращение посредством зубчатого венца 5, который находится в зацеплении с ведущей шестерней, соединенной через редуктор с электродвигателем. Скорость вращения барабана зависит от угла его наклона и продолжительности сушки; обычно барабан делает 1--8 об/мин.

Наиболее распространенные конструкции внутренних насадок барабанов показаны на рис.

Рис.2. Внутренние насадки барабанов:

а --подъемно-лопастная; б --полочная; а --крестообразная; г -- промежуточная (секторная); д -- ячейковая.

Подъемно-лопастная насадка а) применяется для перемещения крупнокусковых и склонных к налипанию высушиваемых материалов.

Распределительные насадки -- полочная (рис.6) и крестообразная (рис. е) --применяются при сушке мелкокусковых и сыпучих материалов. При помощи таких насадок обеспечивается многократное пересыпание материала и его тесный контакт с сушильным агентом.

Промежуточная, или секторная, насадка (рис. г) применяется для перемещения крупнозернистых высушиваемых материалов, обладающих малой сыпучестью.

Ячейковая насадка (рис.д) применяется в процессах сушки тонкоизмельченных пылящих материалов. При пересыпании таких материалов в закрытых ячейках насадки достигается интенсивное перемешивание частиц.

Основные преимущества барабанных сушилок: возможность использования для сушки концентрата дымовых газов с достаточно высокой температурой (700- 800 °С) без перегрева материала, что обеспечивает хорошую экономичность сушки; можно сушить материалы, содержащие куски крупностью до 250 мм, и материалы, не обладающие сыпучими свойствами (флотоконцентраты, шламы и др.).

К недостаткам барабанных сушилок можно отнести: довольно большие габариты, обусловленные малым объемом испаряемой влаги в 1 м³ их рабочего объема; значительную массу сушилки (4-5 т на 1 т испаряемой влаги в 1 ч) и большую массу (до 25 % рабочего объема) материала, постоянно находящегося в сушилке во время ее работы; налипание влажного материала на внутренние устройства сушильного барабана, что значительно снижает эффективность ее работы; возможные просыпания сырого материала через горячий конец барабана, что удается ликвидировать увеличением шага разгонной спирали и уменьшением подачи угля в сушилку.

1.5 Практика процесса

Рис. 3.Принципиальная схема барабанной сушильной установки:

1 - топка; 2 - растопочная труба; 3 - аккумулирующий бункер; 4 - скребковый питатель; 5 - сушильный барабан; 6 - батарейный пылеуловитель; 7 - дымовая труба; 8 - мокрый пылеуловитель; 9 - дымосос; 10- шлюзовые затворы; 11 - питатель; 12 - разгрузочная камера

Таблица 1.5.1.Характеристика сушильного барабана

Наименование показателей	Значение
Диаметр диска, мм	2800
Длина	14100
Масса	5400
Производительность, т/час	33
Угол наклона	2,5

Сушильный барабан представляет собой полый вращающийся сварной цилиндр с наклоном в сторону разгрузки высушенного материала. На цилиндр насажены два бандажа и венцовая шестерня привода. Бандажами барабан опирается на катковые опорные станции. Упорные ролики, устанавливаемые у задних катковых опорных станций, предотвращают возможность продольного перемещения барабана по наклонной поверхности.

Сушильный барабан вращается от привода через зубчатое зацепление, состоящее из малой шестерни, насаженной на вал привода, и зубчатого венца, прочно закрепленного на наружной поверхности барабана. Вал привода покоится в подшипниках качения, смонтированных на фундаментной раме привода. На обоих концах барабана имеются специальные уплотнительные устройства, предотвращающие подсосы воздуха. Они размещаются между топкой и передним концом барабана и между задним концом барабана и разгрузочной камерой. К внутренним стенкам сушильного барабана приварены лопасти.

Сушильные барабаны выпускаются с наклоном 1/15 - 1/50, отношение диаметра к длине барабана L_б/D_б = 4-8.

Барабанные сушилки изготовляют с учетом возможности их установки на фундаментах под углом 3° к горизонтальной плоскости. Они могут эксплуатироваться при температуре теплоносителя на входе в аппарат не более 850°С.

Теплоизоляция аппаратов производится заказчиком или привлеченной им организацией при монтаже. Теплоизоляция наружной поверхности барабана необходима не только для снижения тепловых потерь в окружающую среду, но и уменьшения замазывания насадок влажным углем. Надежная и устойчивая работа барабанной сушилки в значительной степени зависит от правильности монтажа сушильного барабана.

При нерабочем состоянии барабана между линиями делительной окружности зубчатого венца и подвенцовой шестерни устанавливается зазор 2-3 мм, который необходим для беспрепятственного расширения зубчатого венца при нагреве. Боковой зазор между зубьями должен выдерживаться в пределах 1,5- 2 мм.

Для повышения интенсивности сушки загрузочные желоба барабанных сушилок выполняются овальной формы из двух частей - вертикальной и наклонной. Высота вертикальной части должна быть не менее 3 м, угол между вертикальной и наклонной частями должен составлять 155-160°. Наклонная часть желоба выполняется с вертикальным срезом, расположенным на уровне верхней кромки торцевого кольца барабана. Загрузочный желоб выполнен с расширением нижней части, входящей в барабан. Влажный материал через вертикальный желоб и расширенный наклонный желоб, установленный в верхней части входного сечения, подается в барабан и в момент падения от желоба до нижней части корпуса барабана образует широкую завесу в месте входа газов в барабан, что способствует увеличению эффективности сушки.

Изредка применяются менее рациональные желоба прямоугольного сечения (материал зависает). Для улучшения равномерности питания барабанов целесообразны футеровка желобов винипластом или нержавеющей сталью, подмешивание к влажному материалу части сухого продукта и установка в желобах шнеков с разрезными лопастями. Иногда вместо желобов используют черпаковые и роторные загрузчики барабанов.

Для уплотнения мест входа концов сушильных барабанов в топку и разгрузочных камер применяют различные устройства. Со стороны загрузки сушильного барабана обычно устанавливают секторное ленточное или лабиринтное уплотнение. При установке секторного уплотнения зазор между секторами и обечайкой должен быть не менее 4 мм. При выставке обечайки радиальное биение допускается не более 4 мм. Со стороны разгрузочной камеры устанавливают уплотнения различных конструкций (бандажное, ленточное, лабиринтовое, секционное, из деревянных брусьев и аэродинамическое).

Кроме барабана сушилка включает теплогенератор, загрузочное и разгрузочное устройства, систему пылеулавливания и газоочистки и дымососную установку.

В качестве теплогенератора в большинстве случаев используют выносные топки, в которых получают теплоноситель, сжигая топливо и смешивая продукты сгорания с воздухом. Чаще всего выносные топки имеют прямоугольную форму, реже -- цилиндрическую. Объем из топочного пространства изменяется от 6 до 90 м³ в зависимости от расхода и вида топлива.

Таблица 1.5.2. Характеристика газомазутного теплогенератора

Наименование показателей	Значение
Теплопроизводительность, Гкал/час	5
Количество перерабатываемого теплоносителя (смеси топочных газов с воздухом, м3/час)	2500

В некоторых случаях выносные топки отсутствуют, а топочно-горелочные узлы размещены в небольшой форкамере перед барабаном или в загрузочной камере самого барабана. Такие топки нерациональны, так как способствуют прогоранию и химической коррозии барабанов. В топках сжигают в основном мазут или природный газ и иногда топливо других видов (угольная пыль, соляровое масло и т. п.).

Недостатком большинства топок является отсутствие специальных растопочных труб. Поэтому пуск сушилок производится с помощью дымососных установок через общий тракт системы, в результате чего в условиях неустановившегося режима материал, находящийся в барабане, загрязняется продуктами неполного сгорания топлива и зачастую загорается. Кроме того, во время пуска сушилок через дымососные установки проходят газы, имеющие температуру выше допустимой, что приводит к деформации лопаток роторов и прогоранию кожухов.

Исходный концентрат подается в загрузочное устройство барабанов из расходных бункеров пирамидальной или, что более рационально, конической формы, либо ленточными конвейерами, либо непосредственно из вакуум-фильтров. Бункера оборудованы тарельчатыми, скребковыми, лотковыми и другими питателями.

Разгрузочное устройство представляет собой камеру, в которую входит барабан (своим разгрузочным участком). К камере подсоединяется газоходная система для отвода отработанных газов. В нижней части камеры имеется вертикальный патрубок для выгрузки высушенного материала. Чаще всего высушенный материал разгружается на сборный ленточный конвейер цеха, иногда -- подается на склад пневмотранспортом. Обычно между разгрузочной камерой и ленточным конвейером какие-либо промежуточные механизмы отсутствуют. Однако на ряде предприятий под разгрузочной камерой установлен тарельчатый или ленточный питатель.

Целесообразна также установка шлюзовых затворов и мигалок для повышения герметичности сушилок.

Работа барабанной сушилки в значительной мере определяется системой пылеулавливания и газоочистки и дымососной установкой.

За барабанными сушилками устанавливаются одно- и двухступенчатые системы, включающие циклоны, скрубберы, электрофильтры и другие аппараты. Одноступенчатые системы не всегда обеспечивают требуемой санитарными нормами степени очистки отходящих газов. Более эффективны двухступенчатые системы, состоящие, в частности, из группового циклона и скруббера.

В качестве дымососных установок используются вентиляторы разных марок и, что более рационально, котельные дымососы.

Дымосос ДН-17 предназначен для создания тягового режима в сушильном барабане и нагнетания газов для очистки в скруббере ударного действия. Производительность - 109 000 м³/час.

Вентилятор дутьевой ДН-15 подает воздух.

Керамический фильтр СС-45-22/23 предназначен для обезвоживания пульп. Конечным продуктом является сухой кек с влажностью 5,5-8% и фильтрат, не содержащий твердых частиц. Диски при вращении нагружаются в ванну с пульпой; диски сконструированы таким образом, чтобы вода, находящаяся в контакте с ним, удалялась под действием капиллярных сил и вакуума.

Сушильно-фильтровальный участок: характеристика основного оборудования открытой эстакады привозных концентратов:

Один грейферный кран грузоподъемностью 10 тонн и три крюковых крана грузоподъемностью 15 тонн для производства погрузо-разгрузочных работ и обслуживания репульпационной установки.

Репульпационная установка на 16 ячеек размывания смерзшихся концентратов и подачи материалов в сгустителе.

Четыре бойлера производительностью 100 м³/час с поверхностью обогрева 500 м² для подачи подогретой воды на репульпацию.

Характеристика основного оборудования закрытого склада привозных концентратов.

Два грейферных крана грузоподъемностью 10 тонн и три крюковых крана грузоподъемностью 10/3 для производства погрузо-разгрузочных работ.

Обогреваемый пол для одновременного размораживания 120 контейнеров с привозными концентратами.

Таблица 1.5.3. Спецификация оборудования сушильного участка

№№ аппаратов по схеме	Наименование оборудования	Основная размерность, марка, Тип	Количество одноименных аппаратов	Характеристика электродвигателя
1	Приемный бак	V-24 м3	2	АО2№55квт
2	Песковый насос	НП-4	2
3	Распределительная коробка		1
4	Вакуум-фильтр	ДУ-2,5	2 1 спаренный	АО№-4,5квт П-1000 об/мин
5	Теплогазогенератор в комплекте с дутьевым вентилятором	ВН-15	4
6	Сушильный барабан	СБ 2,8х14	4	АО3№-55квт,п-1000
7	Циклоны групповые	ЦН-15	4
8	Дутьевой вентилятор	ДН-15	4
9	Дымосос	ДН-17	4
10	Скруббер	СУДКС	4
11	Репульпационная установка		1
12	Точки контроля		1



Рис. 4. Технологическая схема сгущения, фильтрации и сушки медесодержащих материалов

1.7 Описание схемы цепи аппаратов

Рис. 5. Схема цепи аппаратов сушильной установки

При сжигании твердого, жидкого, газообразного топлива в топке 1 образуются газы, которые поступают в камеру смешения 2, где они смешиваются с атмосферным воздухом.

Полученная газовоздушная смесь направляется в сушильный аппарат 3, в который поступает влажный материал. При непосредственном контакте горячих газов с материалом влага с его поверхности испаряется, и влажность доводится до заданного значения. При сушке концентрата газы и материал движутся в одном направлении, т.е. используются прямоточные сушилки. Водяные пары от испарившейся влаги вместе с отработанными газами уносят из сушильного аппарата определенную массу мелких частиц концентрата, которые улавливаются в системе пылеулавливающих аппаратов 4. Тяга газов через сушильный тракт осуществляется дымососом5.

Теплогенератор состоит из корпуса, фронтового устройства с грелкой и цилиндрической камеры сгорания, заканчивающийся узлом смещения. Воздух, поступающий на разбавление (смешение) продуктов сгорания служит одновременно для охлаждения и теплоизоляции камеры сгорания и фронтового устройства.Фронтовое устройство выполнено из двух металлических обечаек вставленных одна в другую. Обечайки соединены рядом дистанцинирующих прокладок, которые обеспечивают воздушный зазор между стенками.

Части воздуха на смешение, поступая в зазор, выполняет роль теплоизоляции внутренней обечайки фронтового устройства и попадает в топочный объем через кольцевую щель в районе горелочной амбразуры. Другая часть воздуха на смешение подается в топочный объем вдоль футеровки внутренней цилиндрической стенки камеры сгорания через сопла расположенные по периферии фронтового устройства. Этот воздух, образуя занавесу, служит для защиты камеры сгорания от перегрева.

Горелочная амбразура фронтового устройства выкладывается огнеупорным кирпичом. Фронтовое устройство защищается от теплового воздействия факела огнеупорной футеровкой (шамотный клин ребровой №42 ГОСТ 8691-73).

Камера сгорания теплогенератора выполнена цилиндрической и заканчивается узлом смешения - соплами подачи в топочный объем воздуха на разбавление и ступенчатым сужением на выходе.Камера сгорания неподвижно зафиксирована в корпусе теплогенератора в месте примыкания фронтового устройства. Тепловые расширения камеры сгорания направлены в сторону отвода топочных газов. От теплового воздействия факела камера сгорания защищается огнеупорной футеровкой.

Корпус теплогенератора конструктивно охватывает камеру сгорания, служит для присоединения к ней фронтового устройства и одновременно равномерного подвода воздуха на смешение к конечным соплам и соплам фронтового устройства. На корпусе теплогенератора располагается патрубок подвода воздуха на смешение устанавливаемый вверху. На корпусе размешены гляделки, опоры теплогенератора и штуцера замера разряжения в топочном объеме.

Мазутная горелка представляет собой модернизированную типовую горелку типа ГМГ-5М. В форсунке завихрителя паровой и топливной заменены на мазутное прямоточное сопло, а к выходному торцу лопаточные завихрители первичного воздуха приваривается воздушное также прямоточное сопло. К патрубку первичного воздуха горелки подводится воздух для распыления мазута.

Групповой циклон типа ЦН-15 состоит из 4х элементов диаметром по 800мм. Рабочий объем бункерной части группового циклона равен 4,2м³. Пыль из бункерной части выгружается через задвижку по течке на транспортеры просушенного концентрата.

Дымосос марки Д-17 производительностью 30000м³ч., напор 100мм.вд.ст., макс.200⁰С., число оборотов 1000об/мин.

Скруббер ударного действия представляет собой корпус цилиндрической формы равной 2600мм. и высотой 6000мм. высотой камеры 2000мм. Корпус изготовлен из нержавеющей стали толщиной 6,0мм. В нижней части камеры располагается конический бункер. Расход воды -10м. куб./час.

Отходящие газы из сушильного барабана поступают в групповой циклон, где происходит улавливание, и осаждение в бункер крупных частиц пыли. Скорость газов в групповом циклоне равна 5,3 м./с. КПД группового циклона 85%.Затем газы через вентилятор ВМ-15 по газоходу поступает в скруббер ударного действия. Скруббер ударного действия относится к группе мокрых уловителей, в кот...