125494 (690569)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Министерство образования и науки Украины

Сумской государственный педагогический университет

им. А.С. Макаренка

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

"Система технологий добычи, подготовки и обогащения сырья черной и цветной металлургии"

Подготовила

студентка 721 группы

Глыва Юлия

Сумы 2009

Содержание

Введение

Раздел 1. Характеристика технологий в черной металлургии

1.1 Сырье для черной металлургии и его добыча

1.2 Измельчение руды

1.3 Повышение калорийности

1.4 Агломерация пылеватых железных руд

1.5 Выплавка и очистка от примесей

1.6 Строение доменной печи

1.7 Подача воздуха в печь

1.8 Производство чугуна

1.9 Отходы производства

Раздел 2. Характеристика технологий в цветной металлургии

2.1 Классификация металлургических процессов

2.2 Гидрометаллургические процессы

2.3 Требования к металлургическому процессу

2.4 Продукты металлургического производства

Раздел 3. Достижения в современной металлургии

3.1 Дуговые электроплавильные печи

3.2 Конвертеры

3.3 Прокатные станы

Выводы

Список использованной литературы

Приложения

Введение

Металл - основа народного хозяйства. Он и сегодня является фундаментом созидания, основным материалом, которым пользуется человек. Если проследить весь ход истории, то легко заметить, что с ростом цивилизации, повышением благосостояния общества увеличивается потребность в металле.

Целью этой работы является тщательное изучение особенностей технологии производства в черной и цветной металлургии, систематизация этих знаний, отслеживание некоторых изменений в этих технологиях в ходе развития научно-исследовательских процессов.

Для достижения этой цели необходимо выполнить ряд следующих задач.

1. Изучить структурное положение черной и цветной металлургии в системе современной промышленности.

2. Описать структуру отраслей, их специализацию.

3. Найти взаимосвязи металлургии с другими отраслями промышленности и сельского хозяйства.

4. Комплексно охарактеризовать систему технологий добычи, обогащения, переработки сырья черной и цветной металлургии.

5. Изучить достижения в современной металлургии (технология, техника и др.).

Объектом исследования является черная и цветная металлургия.

Предметом изучения есть технология добычи, обогащения и переработки сырья в черной и цветной металлургии.

Раздел 1. Характеристика технологий в черной металлургии

1.1 Сырье для черной металлургии и его добыча

Железо - металл, который можно получить в чистом виде только в стенах лаборатории, создавая для этого специальные "тепличные" условия. Оно очень активно, моментально вступает в химические реакции с окружающей средой, соединяется с различными элементами и быстро окисляется. Самородное железо - феррит, образование которого связывают с застыванием магмы, встречается в земной коре очень редко. Оно содержит небольшое количество таких примесей, как никель (около 2%), кобальт (0,3%) и немного меди.

На территории России его находят в уральских степях и в Киргизии в виде мельчайших вкраплений в базальтах, кристаллах таких минералов, как пирит и марказит. Поэтому в природе железо встречается в виде различных сложных и простых соединений, главным образом с кислородом, которые входят в состав минералов, называемых железными рудами. Руды эти располагаются в земной коре различным образом. Некоторые из них находятся так близко к поверхности, что не нужно строить шахты и прокладывать сложные коммуникации или возводить какие-то подземные сооружения для их извлечения. Такие руды добывают открытым способом. Но иногда руда залегает очень глубоко и для того, чтобы извлечь ее на поверхность, приходится предварительно затратить немало труда. На месте крупных залежей железных руд строят огромные предприятия, так называемые ГОКи - горно-обогатительные комбинаты, где руду не только добывают, но и подготавливают к плавке.

Не всякий минерал, не всякую горную породу, в состав которой входит железо, можно считать рудой. Железа в руде должно быть достаточно много и притом в таком виде, чтобы его экономически выгодно было извлекать из этого минерала. Основными типами железных руд являются: магнитные железняки (магнетиты) - железо в них содержится в виде магнитной окиси Fe₃0₄, красные железняки, или гематиты, которые состоят в основном из окиси железа Fe₂0₃, и бурые железняки - лимониты (2Fe2О3Н20). Кроме соединений железа, руда содержит различные примеси - так называемую пустую породу. Например, в бурых железняках имеются фосфаты, при плавке переходящие в чугун и сильно его загрязняющие, красный железняк, как правило, "испорчен" глиной. Руда, загружаемая в доменную печь, должна быть достаточно "богатой" (содержать много железа и минимум пустой породы), легко отдавать железо; куски ее должны быть определенного размера. Очень важно также, чтобы состав руды, загружаемой в течение длительного времени в доменную печь, был однородным (по возможности усредненным), так как любые колебания состава сырья, поступающего на завод даже с одного месторождения, приводят к нарушению привычного ритма, изменению режима работы печи. Все эти требования, предъявляемые к руде, стараются учесть в процессе подготовки ее к плавке. Подготовка включает в себя дробление, сортировку, усреднение, обогащение, окускование и другие операции.

1.2 Измельчение руды

Желательно, чтобы куски руды, поступающие в печь, были определенного размера (от 30 до 100 миллиметров в поперечнике). Если они очень большие, то для их расплавления требуется много времени, из крупных кусков труднее извлечь (восстановить) железо. Кроме того, в доменной печи между большими кусками руды остаются пустоты, в результате чего полезный объем печи используется не полностью. Поэтому руду, добываемую в виде больших кусков, направляют на дробление.

Дробят руду на конусных или щековых дробилках (Дополнение 1). В этих дробилках руда попадает в пространство между двумя металлическими очень прочными конусами или щеками. Один конус или щека подвижны, вторые закреплены неподвижно. Как гигантские челюсти, то смыкаясь, то размыкаясь, они крошат, "перемалывают" руду, помогают улучшить "пищеварение" домны. Руду загружают в дробилку сверху, а выгружается она снизу, где сортируется.

Измельчают руду и в шаровых мельницах - в огромных, сваренных из металлического листа барабанах, заполненных шарами из твердой, износостойкой, легированной марганцем стали. Эти шары перекатываются, размалывают, а затем истирают куски загружаемой в барабаны руды. Загружают руду в барабан с одного конца, а выгружают с противоположного. Из дробилок и шаровых мельниц раздробленная руда поступает на сита, ячейки которых пропускают только куски нужного размера. Иногда руду приходится просеивать несколько раз. Как правило, применяют не неподвижные сита, а встряхиваемые - так называемые грохоты, на которых просеивание более эффективно.

1.3 Повышение калорийности

Содержание железа в рудах колеблется в очень широких пределах: от 25 (бедные руды) до 65 - 70% (богатые руды). Чем меньше железа в руде, а следовательно, больше пустой породы, тем невыгоднее ее использовать, тем меньше производительность доменной печи, больше расход топлива, выше стоимость выплавляемого чугуна. Чтобы всего этого избежать, бедную руду обогащают, предварительно измельчив. Обогащают руду различными способами. Но все они сводятся к удалению пустой породы и, значит, к увеличению содержания в руде железа. Руды цветных металлов большей частью подвергают флотации, которую в небольшом объеме используют и в черной металлургии. Этот способ обогащения основан на различной смачиваемости частиц пустой породы и кусочков, содержащих металл (Дополнение 2).

Флотация обрела право на существование где-то в конце XIX - начале XX века, когда в производстве металла произошел большой скачок. В какой стране и как додумались до флотации, сказать трудно, но из поколения в поколение передается легенда о том, что флотация была открыта прачкой. Жена рабочего медного рудника, стирая одежду мужа, в которой он работал в забое, обратила внимание на странное явление: частицы руды, в которых было много меди (более блестящие), оказались на поверхности - запутались в мыльной пене, а примеси усели на дно лохани. Патент на свое открытие женщина, конечно, не взяла, и ее имя осталось неизвестным. Осуществляют флотацию в специальных ваннах, куда подают пульпу - измельченную руду вместе с водой. Через эту пульпу продувают воздух, пузырьки которого обволакивают, подхватывают частицы металла и выносят их на поверхность, а пустая порода оседает на дне ванны. Увлекать за собой металл пузырькам воздуха помогают различные химические вещества - реагенты, также подаваемые во флотационные ванны.

Как правило, в рудах черных металлов (железных) содержание основного компонента гораздо выше, чем в цветных. Но и их иногда приходится обогащать. И если в цветной металлургии обогащение - одна из основных стадий передела, то в черной - это операция побочная, но имеющая немаловажное значение. Наиболее распространена в черной металлургии электромагнитная сепарация, основанная на магнитных свойствах железных руд, которой подвергают предварительно измельченные железные руды как в сухом, так и увлажненном виде. Устройство магнитного сепаратора очень простое: обогащаемая руда, сухая или в виде пульпы, подается транспортерной лентой на барабан, внутри которого размещен электромагнит. Когда барабан вращается, создается магнитное поле; проходя через него, руда разделяется на кусочки с большим содержанием железа, притягиваемые к ленте, и пустую породу. После обогащения и сушки руда оказывается в пылевидном состоянии, и ее приходится снова превращать в кусочки. Богатые кусковые руды не обогащают, а только усредняют по химическому составу, как правило, на рудном дворе доменного цеха, а иногда на горно-обогатительных комбинатах там, где руду добывают. Усредняют ее при помощи мостового крана, на крюке которого подвешен огромный "краб" - грейфер. Сжимая и разжимая свои "щупальцы", грейфер захватывает ими тонны руды и укладывает ее тонкими слоями в штабеля, переносит руду из одного закрома в другой. Со стороны это может показаться ненужным, "переливанием из пустого в порожнее", но на самом деле это очень ответственный процесс. Руду перемешивают и выравнивают, усредняют не только ее химический состав, но и гранулометрический (разбирают по крупности кусков).

1.4 Агломерация пылеватых железных руд

После дробления крупных кусков руды остается много мелочи, да и в газоочистителях доменного цеха скапливается выносимая из печи рудная пыль. Кроме того, не всегда руду добывают в виде крупных кусков, ведь существует большое количество пылеватых железных руд. Такую руду, так же как и концентраты, полученные при обогащении, нельзя подавать непосредственно в домну, потому что в этом случае большая часть ее снова окажется в газоочистителях, а в доменной печи пылеватая руда будет слеживаться, забивать поры, препятствовать проходу газов и затруднять протекание всех физико-химических процессов. Поэтому мелкую руду укрупняют - направляют на окомкование или агломерацию (спекание) (Дополнение 3). Для окомкования увлажненную пылеватую руду смешивают со связующим материалом и на вращающихся тарелках - грануляторах - получают определенной величины шарики-окатыши, которые затем обжигают в созданных специально для них обжиговых печах. На современных заводах черной металлургии пылеватую руду в основном подвергают агломерации, т.е. ее спекают на спекательных, или, как их иначе называют, агломерационных машинах. Основная часть такой машины - металлический конвейер, каждое звено которого - паллета - представляет собой решетку. На этот конвейер из бункера сверху подают пылеватую увлажненную (чтобы не разлеталась) руду, смешанную с небольшим количеством топлива - кокса (5-8 процентов). Ведь для спекания необходима высокая температура. В эту же смесь добавляют немного обожженного известняка (3-6 процентов от массы шихты), чтобы полученный спек - агломерат - потом легче плавился в домне. Конвейер проходит над мощными вентиляторами (эксгаустерами), которые протягивают (просасывают) через толщу загруженной руды воздух. Кокс, входящий в состав смеси, начинает гореть, руда разогревается, развиваются высокие температуры и руда из мелкой, пылеватой превращается в агломерат - прочную пористую массу. Доменная печь, в которой потом используют полученный офлюсованный агломерат, дает больше чугуна, т.е. работает более производительно; кокса при этом расходуется гораздо меньше, следовательно, домна работает экономичнее.

1.5 Выплавка и очистка от примесей

Все процессы производства металла - его выплавка и очистка от примесей - протекают при высоких температурах, для создания которых затрачивают большие количества твердого, жидкого и газообразного топлива. Кроме того, обработка уже готового металла (прокатка, ковка, термическая обработка и другие операции), как правило, связана с предварительным нагревом металла (Дополнение 4). К металлургическому, как и вообще к любому топливу, используемому в конкретном технологическом процессе, предъявляют особые требования - ведь оно не только источник тепла, но и непосредственный участник химических реакций.

Ценность металлургического топлива, как и всякого другого, определяется количеством тепловой энергии, заключенной в единице его объема, - теплотой сгорания. Поэтому, выбирая вид топлива, учитывают и его экономичность, и величину топливных запасов, и удобство транспортировки, и влияние на окружающую среду, и многое другое. Так, топливо, загружаемое в доменную печь, должно быть прочным (выдерживать большие нагрузки при транспортировании и не истираться в самой печи), пористым (не препятствовать проходу газов, движущихся в домне), достаточно чистым (содержать как можно меньше золы и серы).

Много столетий подряд топливом для выплавки металла был древесный уголь. Валили лес, складывали в кучи, прикрывали дерном и обжигали его, а затем в корзинах доставляли к доменным печам. Уничтожали огромные лесные массивы, а получали немного, правда, чистого (содержащего мало золы и вредных примесей), но очень непрочного, не пригодного для высоких доменных печей, дорогого топлива. Поэтому, как только чугун начали выплавлять в печах большого объема, металлургам пришлось срочно искать, чем же заменить древесный уголь. Таким топливом стал кокс: чтобы получить его, специальные коксующиеся сорта каменного угля нагревают до высокой температуры без доступа воздуха (подвергают сухой перегонке).

В отличие от угля, из которого производят кокс, он прочен, порист, в нем меньше золы и летучих соединений. Коксование осуществляют на коксохимических заводах. Оно, как правило, входит в полный металлургический цикл. Так же как и руду, уголь перед коксованием обогащают - избавляются от большей части минеральных примесей (золы). Спекают уголь в специальных вертикальных печах, соединенных в целые батареи, которые представляют собой ряд одинаковых камер, примыкающих одна к другой. Выглядят они снаружи как стоящие на книжной полке книги-великаны высотой до 7 метров, шириной до 450 миллиметров, в "переплетах" которых сжигают газ. В каждой батарее от 60 до 77 камер. Предварительно измельченный уголь в загрузочном вагоне подают в коксовальную камеру, где его нагревают без доступа воздуха до температуры 1000-1100°С.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов курсовой работы