Учебный план по дисциплине «Технологические процессы и аппараты» включает лекции, практические занятия, индивидуальные задания: реферат по теме «Инновационные технологии и оборудование в металлургии» ирасчетную часть

Приложение А
(обязательное)


Общие вопросы прикладной гидравлики

Рисунок А.1 - Схема вакуумной дистилляционной печи с барометрическими металлопроводами



Рисунок А.2 - Схема барометрического конденсатора


Приложение Б
(обязательное)


Технические характеристики металлургического оборудования

Таблица Б.1 – Технические характеристики центробежных насосов [21]

Марка	Q, м^3/с	Н, м	n, с^-1	н	Электродвигатель
					тип	Nн, кВт	дв
1	2	3	4	5	6	7	8
Х 160/29/2	4,5 10^-2	24	48,3	0,65	А02-72-2	30	0,89
Х 160/29	4,5 10^-2	29	24,15	0,60	А02-81-4	40	-
Х 280/42	8 10^-2	29,6	24,15	0,70	А02-91-4	75	0,92
Х –280/42	8 10^-2	42	24,15	0,70	А02-92-4	100	0,93
Х 280/72	8 10^-2	51	24,15	0,70	А0-101-4	125	0,91
Х 280/72	8 10^-2	92	24,15	0,70	А0-102-4	160	0,92
Х 500/25	1,5 10^-1	22	16	0,80	А02-91-6	55	0,92
Х 500/37	1,5 10^-1	37	16	0,70	А0-106-6	160	0,93

Таблица Б. 2 – Основные технические характеристики пропеллерных мешалок [4]

Аппарат			Мешалка		Мощность электродвигателя N, кВт
D, м	Н, м	Объем V, м^3	d, м	Частота вращения n, мин^-1
1,0	1,4	1	0,3	250	1,5
1,4	1,5	2	0,4	200	3,0
1,6	2,2	4	0,5	200	7,5
1,8	2,6	6,3	0,6	125	5,5
2,0	2,5	8	0,6	125	7,5
2,2	2,6	10	0,7	125	17
2,4	3,6	16	0,7	125	30

Приложение В
(обязательное)


Фазовые диаграммы металлургических бинарных и тройных систем к расчетам ликвации, перегонки и экстракции

Рисунок В.2 – Диаграмма плавкости тройной системы Pb-Sn - Cd

Продолжение приложения В

Рисунок В.4 – Диаграмма зависимости состава раствора системы тетрахлорид титана - тетрахлорид кремния при изменении температуры
Продолжение приложения В



Рисунок В.6 – Диаграмма зависимости состава пара от состава расплава по кипящему низкому компоненту (Cd)
Продолжение приложения В

Рисунок В.7 – Жидкостная экстракция в перекрестном токе
Продолжение приложения В



Рисунок В.9 - Диаграмма фазового равновесия системы Cu – Fe – S
Приложение Г
(рекомендуемое)


Экстракция цветных металлов [13]
Таблица Г.1 – Условия экстракции металлов из водных растворов

Экстрагируе-мые металлы	Экстрагент	Водная фаза	Примечание
Актиниды	Третичный амин	HCl - LiCl	Групповая экстракция и дальнейшее разделение Д2ЭГФК и при ионном обмене
Щелочные	Карбоксиль-ные кислоты	РН = 5,5  6,0	Экстракционная способность увеличивается в порядке Li, Na, Сs, К при рН = 6,0
Кальций, стронций	Алкилфосфор-ные кислоты	Нитрат	Используются диоктилфосфорная кислота и Д2ЭГФК в различных разбавителях
Галлий, индий, таллий	ТБФ	НCl	Разделение при контроле рН
Ртуть	ТИОА	Хлорид (рН  2)	Извлечение ртути из хлоридных производственных стоков реэкстракция при рН = 9  10
Сурьма, свинец	Амины	НCl	Sn экстрагируется при 5  9 М НCl, а экстракция Pb подавляется выше 8 М НCl
Олово, индий	ТБФ	хлорид	Отделение Sn от In в 0,1 – 2,0 М НCl
Теллур, таллий	ТБФ Д2ЭГФК	38 М НCl 23 М H2SO4	Возможно использования для экстракции HNO3
Торий, палладий, уран, рутений, цирконий	Смолы первичные, вторичные и третичные	Сульфат

Приложение Д
(рекомендуемое)

Типовой пример оформления самостоятельной работы к оцениваемым заданиям 1 и 2

Реферативный обзор по теме: «Инновационные технологии и оборудование в металлургии»

Автогенные процессы в цветной металлургии

Введение

В настоящее время основная доля сырья, содержащего тяжелые цветные металлы, представлена сульфидными рудами. Проблемы охраны окружающей среды, возросшие затраты на сырье, электроэнергию, капитальное строительство создали ресурсосберегающие, экологически чистые технологии, к которым относятся автогенные процессы, протекающие за счет тепла реакций компонентов сырья с кислородом дутья по плавке.
Автогенные процессы получили широкую реализацию в последние тридцать лет. В 1968 году введена в эксплуатацию печь кислородно-факельной плавки на Алмалыкском горно-металлургическом комбинате (АГМК); в 1978 году печь для плавки в расплаве на Норильском ГМК; в 1980-1990 годах запущены в производство печи взвешенной плавки и новые печи для плавки в расплаве на НГМК, на Балхашском ГМК, на комбинате «Североникель»; переведены на работу в автогенном режиме печи Медногорского ГМК.
Работ по теории и практике автогенных процессов достаточно много, анализ достижений научных исследований и результаты внедрения наиболее перспективных работ позволяют обобщить достижения автогенных процессов.

Содержание

Широкое распространение на предприятиях цветной металлургии получили автогенные процессы. За последние 25 лет примерно три четверти новых пирометаллургических заводов по плавке меди основаны на процессе взвешенной плавки, разработанной фирмой «Оутокумпу» (Финляндия), придя на смену традиционной отражательной плавке.

Взвешенная плавка (ВП) медных и никелевых концентратов на подогретом и обогащенном кислородом дутье остается на ближайшие годы наиболее распространенным процессом в мировой практике.
Исследователями разработана и реализована технология получения богатых штейнов и одностадийного получения черновой меди. По энергетическим, эксплуатационным затратам процесс ВП находится в числе ведущих технологий.
Однако недостаток процесса: сложная подготовка шихты, необходимость глубокой ее сушки, низкая производительность, высокое содержание меди и никеля в шлаках, что позволяет рассматривать процесс ВП как процесс будущего.
В цветной металлургии многих стран за последнее время получают все большее распространение факельные процессы, суть которых в том, что перерабатываемый концентрат в составе шихты вносится в пламенное пространство печи сформированной струей дутья.
Технология кислородно-факельной плавки (КФП) различных концентратов на сверхбогатые штейны, белый матт и Фанштейн создает предпосылки для разработки поточной технологии производства черновой меди. КПФ имеет большие потенциальные возможности, являясь одним из ведущих направлений технического прогресса в металлургии тяжелых цветных металлов.
Совершенствуя процессы плавки сырья, металлурги стремятся максимально использовать достоинства разных технологических процессов. Результатом такого научного направления явилось создание кислородно-взвешенной электротермической плавки (КИВЦЕТ-процесс), путем комбинации взвешенного и циклонного принципов плавления сульфидной шихты и разделения продуктов плавки в электропечи.
Кивцэтным способом могут быть переработаны медные, медно-цинковые, медно-оловянные, свинцовые и свинцово-цинковые концентраты. Кивцэтная плавка свинцового сырья с учетом последних достижений занимает ведущее место среди автогенных процессов переработки сульфидных концентратов.
Автогенная шахтная плавка (АШП). Процесс разработан в институте Гинцветмет в ходе исследований по переработке различного сульфидного сырья. Процесс АПШ имеет ряд преимуществ по сравнению с внедренной на комбинате «Североникель» переработкой руды в стационарном агрегате автогенной плавки (АП) с верхним кислородным дутьем. В перспективе процесс может быть использован для прямой плавки руд с повышенным содержанием благородных металлов и редких элементов, а также пиритных концентратов, в том числе с повышенным содержанием мышьяка и выводом его из процесса в виде малотоксичного соединения – трисульфида в компактной форме, удобной для захоронения.
Одним из эффективных автогенных процессов является процесс плавки в расплаве (процесс Ванюкова – ПВ). Сущность его состоит в сжигании сульфидов в шлаковом расплаве на кислородном дутье или дутье, обогащенном кислородом. Процесс осуществляется в шахтной кессонированной печи при движении расплава сверху – вниз. Применение процесса ПВ перспективно для переработки вторичного сырья черной и цветной металлургии.
К группе автогенных процессов, использующих принцип плавки в расплаве, относятся внедренные в промышленность процессы «Мицубисси», «Норанда», плавка-конвертирование в конвертерах «Эль Тениенте» и ТБРЦ (вращающийся конвертер с верхним дутьем).
Особый интерес представляет «факельно-барботажная технология переработки сульфидных материалов», предложенная Гинцветметом. Учеными предлагается комбинированная технология и аппаратура переработки различных видов сульфидного сырья в непрерывном цикле в одном агрегате с выделением всех ценных составляющих в товарные продукты.
Основа процесса – сочетание принципов факельной плавки мелкодисперсных материалов и барботажной обработки расплавов.
Технология факельно-барботажной плавки может быть применена для строительства новых или реконструкции дейсьвующих предприятий по переработке медных, медно-свинцовых, медно-цинковых, а также золотосодержащих арсенопиритных концентратов с селективным извлечением цветных и благородных металлов, серы и железа, с выводом мышьяка в малотоксичной форме.
Основные технико-экономические показатели ФБП сульфидных материалов:

а) извлечение общее, массовая доля, %:

- меди в черновой металл (штейн) – 97-99;
- свинца в черновой свинец – 95;
- серы в газы – 98-99;
- цинка в возгоны – 90-96;
б) содержание, массовая доля, %:
- меди в шлаке – 0,2-0,3;
- цинка в шлаке – 0,6-1,1;
в) удельный проплав, т/(м²сут):
- по концентрату – 30-70;
- по шлаку – 25-65.

Предлагаемая технология и основные ее элементы освоены в полупромышленном масштабе и защищены авторскими свидетельствами.

Выводы

В предлагаемой технологии используются все достоинства гетерогенно-факельных и барботажжно-эмульсионных процессов. Так, приимущества ферритно-кальциевой технологии, позволяющей произвести эффективное разделение металлов между металлическим и шлаковым расплавами на начальной высокотемпературной стадии окисления сульфидов, реализуется в шихтово-кислородном факеле, обеспечивающим требуемую скорость гетерогенного взаимодействия.
При доокислении расплава используются преимущества барботажного принципа, обеспечивающего практически полную десульфуризацию жидких продуктов окисления при умеренных температурах расплава.

Заключение

Рассматриваемые автогенные процессы )ВП, КФП, КИВЦЭТ, АШП, ФБТ) представляют три типа автогенной технологии: КФП, КИВЦЭТ, ФТБ относятся к плавке во взвешенном состоянии, ПВ – к плавке в расплаве, АШП – к плавке шихты на твердой постели, поэтому каждый из указанных типов требует специальной подготовки исходных шихтовых материалов и характеризуется разными результатами по эффективности технологии в сопоставляемых условиях их реализации.

Перспективы развития автогенных технологий связаны с научной разработкой процессов, основанных на комбинировании металлургических и энергетических принципов.

Расчетная часть

Гидромеханические процессы.

Общие вопросы прикладной гидравлики в металлургической аппаратуре