Требования, предъявляемые к современным металлургическим процессам

Металлургия меди

Жуков Владимир Петрович, профессор кафедры МТЦМ, профессор доктор технических наук.

Литература см.  Четыре журнала по специальности:

1. Цветные металлы их 12 номеров они есть в библиотеке. Берем, №12 в нем есть перечень всех статей…. Он реферируется в Америке. В нем есть и технологии и теория.

2. Известия вузов Цветная металлургия. Этих журналов 6  всё так же как и в первом случае,  но в нем есть только теория. Он реферируется в Канаде.

3. Цветная металлургия научно-технический бюллетень их 24. По 2 журнала в месяц. Здесь оснащается только технологии.

4. Журнал Металлы Известия академии наук РФ их 6 номеров. И практически все теория.

Книги есть на нашей кафедре.

Процессы и аппараты цветной металлургии Набойченко.

Раздел 1. Введение.

Лекция 1. Требования, предъявляемые к современным металлургическим процессам.

Рекомендуемые материалы

Вопрос 1. Комплекснгость использования сырья (КИС)

Первое и самое главное требование: достижение высокой степени комплексности использования сырья.

Кроме меди, рудное сырье Урала содержит: серебро, германий, индий, кадмий, золото, серу, селен, теллур, талий, висмут , сурьму, галлий + железо.

Большую ценность представляет и силикатная часть руд, представленная минералами пустой породы. SiO2, Al2O3, CaO. Это новое положение. В рудах есть до 30 ценных компонентов, из которых полезную ценность составляет порядка 20,  а извлекается 14. Так коэффициент комплексного использования сырья 46,6%.  Этого мало…..

У нас в металлургии меди самый высокий коэффициент у Норильского Никеля, более 50%. Основным научным направлением кафедры является повышение комплексности использования сырья в ЦМ.  Стоимость ценных компонентов в рудах зависит от их содержания. Например,  в медно-цинковых рудах меди 1-2%, Цинка 1-4%. То есть чем больше ценного компонента, тем выше ценность руды. Но кроме содержания металла, ценность руды зависит и от стоимости извлекаемого металла. Это непостоянная величина и изменяется в зависимости от конъюнктуры рынка.

В случае оценки сульфидных руд и концентратов следует иметь ввиду, что они обладают высокой теплотворной способностью и должны рассматриваться не только как источник ценных оставляющих, но и как поставляемые энергоносители (для автогенных процессов).

Так в понятие КИС (комплексное использование сырья) должно включаться и использование энергетических возможностей сырья. Сульфидных руд добывается порядка 100 млн. тонн.  И потенциальное количество теплоты, которое может быть получено при сжигании серы эквивалентно 200-400 млн. тонн условного топлива. (1 кг условного топлива равен 29,3 мДж тепла.) так измеряются расходы комбинированного отопления. Это очень существенная доля в энергетическом балансе страны. Поэтому, при разработке новой схемы надо полностью реализовывать  потенциал сырья.

 В тех случаях, когда теплота от окисления серы используется не полностью, стоимость сульфидов сырья, как энергоносителя, должна вычитаться из экономического эффекта процесса.

Вопрос 2. Экологическая безопасность технологий.

Технология будущего должна быть безотвальной. Всякого рода отвалы: шлаки, шламы, отвалы, хвосты обогащения приводят к тому, что на их складирование, хранение идет много площадей, которые исключаются из сельского хозяйства. В России на 1 тонну выплавленной меди образуется от 30-100 тонн пустой породы 1-8 тонн шлама. На 1 тонну получаемой меди отходит 0,01 га земли.

В целом по стране 500000 га занимают отвалы. На Урале ежегодно формируется 5 миллиардов тонн различных отходов. В том числе хвосты обогащения 220 млн. тонн хвостов и складировано 110 млн. тонн медьсодержащих шлаков 0,37 меди 0,98 серы  7 тонн золота. По свердловской области нарушено 40000 га.

Важное условие современной технологии. Это устранение вредных выбросов. За 65 лет только с медеплавильх завов свердловской области выброшено в атмосферу (в тысячах тонн):

Содержание вредных компонентов в городской сети более 10 мгл.

Предприятие платит штрафы за выброс вредных компонентов сверх норматива и за превышение уровней пдк. Все это идет возвратом в себестоимость основной продукции. Серу утилизируют при выборе технологических процессов. Так серу переводят в кислоту, где концентрация SO2 >3,5 объемных процентов,  то сернокислотный цех перерабатывает, если меньше то ее выбрасывают.

Можно производить элементную серу, удобрения, купорос.  Элементной серы много, но она мало кому нужна. Япония предлагает элементную серу закатать в асфальт.

Для сохранения водного бассейна применяется водооборот (вода вторично используется в цикле гидрометаллургического производства).

Вопрос 3. Удельная производительность оборудования

В современных технологиях комплексного использования сырья, важное значения имеет высокая удельная производительность аппаратуры.  Это связано с истощением рудной базы и вовлечения в переработку бедного и плохо-извлекаемого сырья.

Экономическая составляющая: при высокой удельной производительности снижаются капитальные затраты. Поэтому, нужны высокопроизводительные процессы.

Вопрос 4. Совершенствование существующих технологий.

В лекции "3 Функциональные компоненты компьютера" также много полезной информации.

Вместе с разработкой новых процессов должны совершенствоваться и существующие технологии (совершенствование и модернизация). Тенденция модернизации оборудования на основе принципов современных процессов явно наблюдается в ведущих зарубежных странах – производителей меди. США, Канада, Япония, Германия.

Вопрос 5. Роль вторичной цветной металлургии. В связи с истощением рудной базы возрастает роль вторичной цветной металлургии. Доля вторичного сырья в мире достигает 35%, в США 65%. Европейские страны в большинстве работают на вторичном сырье.

Вопрос 6. Разработка непрерывных и поточных линий производства

Актуальна схема создания непрерывных процессов или поточных схем, когда технология реализуется в одном или в ряде последовательно расположенных аппаратов (в едином потоке материалов, продуктов, и полупродуктов пр-ва).  В данном случае создаются условия для эффективного использования тепла отходящих газов и серы.

Вопрос7. Экономия топливно-энергетических ресурсов.

В связи с удорожанием Топливно Энергетических Ресурсов актуальна проблема использования вторичных энерго-ресурсов и утилизации тепла в тех агрегатах, где применяются естественные виды топлива.