Ф едеральное Государственное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

Национальный Исследовательский Технологический Университет

«МИСиС»

Институт Экономики и Управления Промышленными Предприятиями

Кафедра металлургии цветных, редких и благородных металлов

Курсовая работа

По дисциплине «Металлургия цветных металлов»

На тему «Выбор и обоснование технологии переработки медного сульфидного сырья»

Вариант №13

Выполнила студентка группы МЭ-08-4

Ломоносова Наталья Владимировна

Научный руководитель курсовой работы

Кандидат экономических наук, доцент

Кафедры МЦРиБМ

Хабиев Роман Петрович

Москва, 2011

Содержание

---Введение---

---Основная часть---

1. Технологическая схема переработки сырья

1.1. Принципиальна технологическая схема переработки сырья

1.2. Процесс AUSMELT

1.3. Признание технологии плавки с помощью погружной фурмы

1.4. Процесс AUSMELT для производства меди

1.5. Процесс AUSMELT

2. Расчетная часть

2.1. Расчет состава сульфидного концентрата

2.2. Расчет состава конвертерного шлака

2.3. Расчет состава штейна

2.4. Расчет состава шлака

2.4.1. Расчет состава самоплавкого шлака

2.4.2. Состав конечного шлака и количество флюсов

2.5. Расчет количества дутья

2.6. Расчет теплового баланса

2.6.1. Приход тепла

2.6.2. Расход тепла

2.8. Расчет количества необходимого топлива

---Заключение---

---Список использованной литературы---

Введение

Медь (лат. сuprum) – химический элемент. Один из семи металлов, известных с глубокой древности. По некоторым археологическим данным – медь была хорошо известна египтянам еще за 4000 лет до н.э.. Знакомство человечества с медью относится к более ранней эпохе, чем с железом; это объясняется с одной стороны более частым нахождением меди в свободном состоянии на поверхности земли, а с другой – сравнительной легкостью получения ее из соединений. Древняя Греция и Рим получали медь с острова Кипра (сyprum), откуда и название ее сuprum. Особенно важна медь для электротехники.

По электропроводности медь занимает второе место среди всех металлов, после серебра. Однако в наши дни во всем мире электрические провода, на которые раньше уходила почти половина выплавляемой меди, все чаще делают из алюминия. Он хуже проводит ток, но легче и доступнее. Медь же, как и многие другие цветные металлы, становится все дефицитнее. Если в 19 в. медь добывалась из руд, где содержалось 6-9% этого элемента, то сейчас 5%-ные медные руды считаются очень богатыми, а промышленность многих стран перерабатывает руды, в которых всего 0,5% меди.

Медь - химический элемент I группы периодической системы Менделеева; атомный номер 29, атомная масса 63,546. Температура плавления – 1083C; температура кипения – 2595C; плотность – 8,98 г/см³.

Медь входит более чем в 250 минералов, из которых для промышленности важны только 17, преимущественно сульфидов, фосфатов, силикатов, карбонатов, сульфатов. Главными рудными минералами являются халькопирит CuFeS₂, ковеллин CuS, борнит Cu₅FeS₄, халькозин Cu₂S.

Для получения меди используются всевозможные способы плавок, например, плавка медных концентратов в электрических, отражательных, шахтных печах, при использовании процесса конвертирования медных штейнов, благодаря автогенным плавкам во взвешенном состоянии, на штейн и др.

В последнее время для переработки сульфидного сырья в цветной металлургии все большее развитие получают автогенные процессы, осуществляемые по методу окислительной плавки за счет теплоты экзотермических реакций окисления сульфидов перерабатываемой шихты без затрат углеродистого топлива или электроэнергии. В этих процессах, в одной технологической операции могут быть совмещены процессы обжига и плавки, а также частично и даже полностью процесс конвертирования.

Внедрение новых, более современных и более экономичных схем на базе автогенных процессов позволяет упростить технологию, повысить комплексность использования перерабатываемого сырья, исключить или значительно снизить расход посторонних источников тепловой энергии, снизить капитальные и эксплуатационные затраты, улучшить многие технико-экономические показатели и предотвратить загрязнение окружающей среды вредными выбросами.

Плавку на штейн медных руд и концентратов — основной технологический процесс — можно проводить практически любым видом рудных плавок. В современной металлургии меди для ее осуществления используют отражательные, руднотермические (электрические) и шахтные печи, а также автогенные процессы нескольких разновидностей.

На сегодняшний день существует несколько основных процессов автогенных плавок: процесс Noranda (Канада), «Уоркра», AUSMELT (Австралия), Mitsubishi (Япония) и Ванюкова (Россия). К сожалению, разработка новой конструкции печей и различных процессов требует значительных капиталовложений, а свободных средств у российских предприятий недостаточно. В данной работе будет рассмотрена технология AUSMELT.

Основная часть

Принципиальна технологическая схема переработки сырья

Переработку медного сырья можно проводить с использованием как пирометаллургических, так и гидрометаллургических процессов. В промышленной практике металлурги имеют дело фактически с комбинированными технологическими схемами, включающими обе разновидности металлургических методов, как правило, с преобладанием одной из них, что и определяет в конечном итоге наименование технологии.

Переработку медного рудного сырья в основном производят пирометаллургическими процессами, к числу которых относятся окислительный обжиг, различ­ные виды плавок (на штейн, восстановительные, рафинировочные), конвертирование штейнов и в ряде случаев возгоночные процес­сы. Типичными гидрометаллургическими процессами являются выщелачивание, очистка растворов от примесей, осаждение метал­лов из растворов (цементация, электролиз и др.), а также электро­литическое рафинирование меди и никеля.

Технологические схемы действующих предприятий по про­изводству меди в каждом случае имеют свои специфи­ческие особенности, связанные с видом перерабатываемого сырья, применяемым металлургическим оборудованием, источниками теп­ловой энергии и с рядом других местных условий. Однако все они близки по своей структуре и укладываются в рамки принципиальных технологических схем.

Характерный для современной пирометаллургии меди путь переработки сульфидных медных руд и концентратов предусматривает плавку на штейн (сплав, главным образом, сульфидов меди и железа) с последующей его переработкой на черновую медь. Пустая по­рода при этом переходит в шлак. Плавку на штейн можно вести в окислительной, нейтральной или восстановительной атмосфере. В условиях окислительной плавки можно получать штейны любого заданного состава. В этом случае преимущественно будут окис­ляться сульфиды железа с последующим ошлакованием его оксида кремнеземом по реакции:

2FeS + ЗО₂+ SiO₂= 2FeO • SiO₂ + 2SO₂ (1)

При плавке на штейн в нейтральной или восстановительной атмосфере регулировать степень десульфуризации невозможно и содержание меди в штейнах будет незначительно отличаться от ее содержания в исходной шихте. По этой причине для получения более богатых по содержанию меди штейнов при переработке бед­ных концентратов иногда целесообразно предварительно удалить, часть серы путем окислительного обжига, осуществляемого без расплавления материала при 800—900 °С.

Дальнейшую переработку штейнов с целью получения из них металлургической меди осуществляют путем их окисления в жидком состоянии. При этом вследствие большего сродства железа кислороду сначала окисляется сульфид железа по реакции (1). После окисления всего железа и удаления получившегося шлака окисляют сульфид меди по суммарной реакции:

Cu₂S + О₂ = 2Cu + SO₂ (2)

Технология, включающая плавку на штейн, позволяет получать чистый металл, содержащий 97,5—99,5% Си. Такую медь называют черновой.

В последние годы в металлургии сульфидного сырья все большее развитие получают автогенные процессы, осуществляемые за счет тепла от окисления сульфидов при использовании подогретого дутья и дутья, обогащенного кислородом. В этих процессах, являющихся окислительными плавками, в одной операции совмещаются процессы обжига и плавки на штейн.

Современная пирометаллургия меди, несмотря на принципиальную общность используемых различными предприятиями технологических схем, предусматривает несколько вариантов (I-IV) ее практического осуществления (рис. 1).

Как следует из рис. 1, технология получения черновой меди характеризуется многостадийностью (за исключением варианта IV, предусматривающего непосредственную плавку концентратов на черновую медь). В каждой из последовательно проводимых технологических операций постепенно повышают концентрацию меди в основном металлсодержащем продукте за счет отделения пустой породы и сопутствующих элементов, главным образом железа и серы. На практике удаление железа и серы осуществляют за счет их окисления в три (обжиг, плавка, конвертирование), в две (плавка, конвертирование) или в одну стадию.

Наиболее распространенная до настоящего времени технология усматривает (см. рис. 1) обязательное использование следующих металлургических процессов: плавка на штейн, конвертирование медного штейна, огневое и электролитическое рафинирование меди. В ряде случаев перед плавкой на штейн проводят предварительный окислительный обжиг сульфидного сырья.