Конвертер для виплавки чорнової міді
Технологічний процес виплавки чорнової міді. Технічна характеристика конвертера, конструкція, принцип дії. Розрахунок та вибір обладнання у відділенні. Розрахунки на міцність вузлів і деталей. Монтаж, ремонт, мастило та обслуговування механізму укриття.
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://www.allbest.ru/
Пояснювальна записка містить 66 сторінок, 6 таблиць, 8 малюнків, 24 бібліографічні джерела.
Графічна частина проекту містить 9 аркушів формату А1, 1 аркуша формату А3.
Ключові слова: конвертер, механізм герметизації, привод, мідь, штейн.
У дипломному проекті розглянуто конвертер ємністю 40 тонн, призначений для виплавки чорнової міді. Наведено технічну характеристику конвертера, розглянуто механізм герметизації.
У конструкторській частині наведено опис конструкції машини, принцип дії, основні вузли, конструктивні переваги та недоліки, що виявилися під час експлуатації. Наведено обґрунтування вибору конструкції (на основі питань надійності та економічності).
Проведено підбір стандартного обладнання за каталогом. Представлені перевірочні розрахунки механізму та деталей, що найбільш зношуються. Ряд деталей розрахований з допомогою ЕОМ.
У проекті висвітлено питання монтажу, ремонту, мастила та обслуговування механізму укриття, питання безпеки життєдіяльності, природокористування та техніко-економічної ефективності проекту.
Зроблено розрахунки на міцність основних вузлів і деталей машин і розрахунок потужності приводу. У розрахунках ефективно використовувалися комп'ютерніпрограми, такі як КОМПАС, КОМПАС 3D, Excel.
Розраховано техніко-економічні показники комплексної модернізації у цеху. Незважаючи на негативний економічний показник, проект належить реалізації відповідно до планового поліпшення умови праці та ліквідації загрози життю персоналу.
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК ЛИСТІВ ГРАФІЧНИХ ДОКУМЕНТІВ
1. Технологічна частина
1.1 Короткий опис технологічного процесу
1.2 Розрахунок та вибір складу обладнання у відділенні
2. Конструкторська частина
2.1 Опис конструкції конвертера
2.2 Літературний огляд
2.3 Модернізація вузлів конвертера
3. Розрахункова частина
3.1 Розрахунок навантажень та потужності приводу
3.2 Розрахунки міцності основних вузлів і деталей машини
3.3 Розрахунки уніфікованих деталей та вузлів машини
4. Експлуатація та обслуговування обладнання
4.1 Мастило вузлів тертя машини, карта мастила
4.2 Регламентне обслуговування, організація ремонтів
5. Безпека життєдіяльності виробничого персоналу
6. Економічне обґрунтування прийнятих у проекті рішень
ВИСНОВОК
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
ПЕРЕЛІКЛИСТІВГРАФІЧНИХДОКУМЕНТІВ
План конвертерного відділення
ДП 1504 04 153 054 01 ВО
Укриття конвертера ємністю 40 тонн
ДП 1504 04 153 054 02 ВО
Привід укриття конвертера
ДП 1504 0415305403 СБ
ДП 1504 0415305404 СБ
Встановлення підвісного візка
ДП 1504 0415305405 СБ
Встановлення підтримуючого ролика
ДП 1504 0415305406 СБ
ДП 1504 04 153 054 03 03
Основні рішення проекту. ПЛАКАТ
ДП 1504 0415305408
Техніко-економічні показники проекту
ДП 1504 0415305409
Конвертерний переділ - одне із прогресивних методів, як і чорновий, і у кольорової металургії. З'явившись у мідеплавильній справі, конвертування виявило настільки незаперечні переваги перед іншими методами переробки штейнів, що виявилося поза всякою конкуренцією і з тих пір є єдиним, прийнятим повсюдно способом отримання зі штейнів металу.
У тому ж році Йосса і Лалетін, повторивши досліди Семенікова, розробили вже теоретичні основи процесу, помітили два періоди під час продування мідного штейна і запропонували ряд міркувань з практики конвертування.
У 1880 р. уральський інженер Ауербах сконструював конвертор з бічним розташуванням фурм і вперше отримав чорнову мідь. З того часу на Богословському заводі мідь їхнього штейну почали отримувати тільки цим способом. Одночасно, у тому ж 1880 р., чорнову мідь у конверторі отримав французький інженер Поль Давид.
У 1896 р. на Алавердському заводі був уперше у світі здійснено процес конвертування в конверторі з кварцовою набійкою, покритою товстим шаром магнетитового гарнісажу, що оберігає набійку від роз'їдання.
У зв'язку з цим освоєння процесу конвертування в основні горизонтальні конвертери, запропоновані в 1909р. американськими інженерами Пірсом та Смітом, для українських металургів не виявилося скрутним. Вже в 1910 р. на Карабаському заводі було встановлено перший в Україні і один з перших у світі конвертор з магнезитовим футеруванням.
Незабаром конвертування штейнів у Карабаші виявилося цілком нормальним. Тривалість компанії конвертера перевищила американську норму.
Крім самого конвертора, для нормального ведення процесу потрібно багатодопоміжного обладнання. Наприклад: для подачі кварцових флюсів потрібен бункер та дозуючий пристрій (живильник); для переміщення штейна, шлаку та чорнової міді - кран і ковші. Експлуатація ковшів, своєю чергою, потребує додаткового обладнання.
1.1 Опис процесу конвертування
Реакції, що протікають у конвертері
Продування штейна в конвертері - типовий окислювальний процес, який здійснюється для отримання чорнової міді.
Загальна характеристика процесу коротко зводитиметься до наступного [1]. При продуванні штейна повітрям у конверторі у присутності кварцового флюсу відбувається інтенсивне окислення сірчистого заліза з утворенням закису заліза та сірчистого ангідриду. Закис заліза з'єднується з кремнеземом кварцового флюсу і утворює шлак, а сірчистий газ видаляється з газами, що відходять. У міру шлакування заліза штейн збагачується міддю. Через відмінність у питомих терезах і обмеженої взаємної розчинності конверторного шлаку і збагаченого міддю штейна вони зупиняють конвертор поділяються по шарах. Шлак періодично з конвертера зливають. Переробку штейна найчастіше провадять до повного заповнення ємності конвертора білим штейном або білим матом (Сu2S), що містить міді не менше 75% і іноді лише десяті частки відсотка заліза.
При переробці мідного штейна, отриманий в результаті першого періоду, білий мат у другому періоді продувається повітрям без присадки кварцу до отримання чорнової міді, в якій концентрується золото і срібло. У цьому періоді переважно відбувається вигоряння сірки з напівсірчистої міді, частина якої переходить спочатку в закис міді і потім взаємодіє з напівсірчистою міддю, що залишається, з утворенням металевої міді.
В результаті екзотермічних реакцій, що мають місце при окисленні сірки та заліза штейна, а також реакції шлакоутворення в конверторі виділяється тепло, достатнє для ведення процесу конвертування без витрати палива.
Основні особливості конвертування мідних штейнів на відміну від конвертування чавуну полягає значно більшою мірою окислення домішок (до 80% від ваги вихідного штейна проти 6-8%, що підлягають окисленню при безсемеруванні чавуну); більшу тривалість процесу; більшому виході шлаку; щодо низької температури (1200-1300 проти 1550-1600); обмеженою при існуючих в конверторі умовах взаємної розчинності металевої та напівсірчистої міді, у той час як безсемерівський чавун у міру його рафінування залишається в конверторі у вигляді однорідного розплаву, що не розшаровується; значно більшому терміні продування однієї операції (до двох діб замість 15-20хв).
Швидкість конвертування штейнів, а отже, і продуктивність конвертора залежать головним чином від кількості повітря, що подається. Останнє своє чергу визначається впливом початкового стану повітря (тиск, температура), станом розплаву (склад, температура), конструкцією конвертора (розміри фурменних трубок, ємність конвертора) і положенням конвертора (глибина становища фурм). Незважаючи на те, що час проходження бульбашок повітря через шар рідкого штейна є дуже коротким і, за підрахунками, становить 0,13сек, використання кисню повітря майже повне і зазвичай становить близько 95%. На кожен момент продування кількість кисню в рідкій ванні становить близько однієї стотисячної частки від того, що може освоїти ванна.
Реакції окислення, незважаючи на нестачу кисню, протікають дуже швидко. У той же час привідносному недоліку повітря по відношенню до всіх сульфідів, що є в даний момент, і при великій швидкості проходження повітря не всі сульфіди одночасно можуть окислюватися. Насамперед протікає та реакція, на яку виходить найбільше зменшення вільної енергії (изобарного потенціалу). При цьому порядок окислення сульфідів у розплаві визначається не тільки пружностями дисоціації сульфідів, але і більшою мірою пружностями дисоціації окислів, що утворюються.
При температурі конвертування найбільш стійким сульфідом є напівсірчиста мідь, найменш стійким – сірчисте залізо. Що стосується оксидів, то, навпаки, найбільш стійким є закис заліза, найменш стійким - закис міді. У першому періоді процесу конвертування протікають реакції окиснення Сu2S та FeS з утворенням відповідних оксидів.
Основні екзотермічні реакції першого періоду процесу – це окислення сульфіду заліза киснем повітря
і шлакування закису заліза, що утворився, кремнеземом кварцового флюсу з утворенням фаяліту
В умовах звичайного конвертування мідних штейнів реакція окислення FeS протікає швидко і навпаки реакція ошлакування у зв'язку з необхідністю розчинення кварцу - повільно. При відносно низькій температурі в конверторі, а також при нестачі кварцового флюсу має місце утворення магнетиту.
Ця реакція супроводжується виділенням тепла та підвищенням температури в конверторі вище 1200 , що сприяє взаємодії магнетиту з сірчистим залізом та кремнеземом кварцового флюсу з утворенням фаяліту за реакцією
Як правило, на початку продування при низькій температурі та значній освіті магнетиту конверторні гази збагачені азотом і містять мало SO2. У міру розігріву конвертераконцентрація SO2 у газах підвищується внаслідок взаємодії магнетиту з FeS. При «холодному» ході конвертора у зв'язку зі збільшенням кількості магнетиту і зменшенням фаяліту шлаки, що виходять, будуть густими, що містять багато міді. Навпаки, при «гарячому» ході конвертора шлаки внаслідок переважного вмісту в них фаяліту та малих кількостей магнетиту будуть рідкими та містять мало міді.
Другий період характеризується окисленням напівсірчистої міді до закису міді.
і взаємодією закису міді з масою напівсірчистої міді, що залишилася.
Ці дві швидко протікають реакції супроводжуються практично повним використанням кисню повітря (не менше 90%). При цьому на 1 кг кисню виділяється тепла в півтора рази менше, ніж при окисленні та ошлакування сірчистого заліза в першій стадії процесу. Однак у другому періоді не утворюється шлак, продування йде безупинно, без простоїв на злив шлаку і пов'язаних з ним тепловтрат. Тому в другому періоді температура в конверторах підвищується і тепло реакцій другого періоду достатньо для нормальної роботи конвертора.