125494 (690569), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Но во время Великой Отечественной войны, демонтируя и вывозя на Восток оборудование металлургических заводов Украины, металлурги при помощи вот этих самых козлов выводили из строя доменные печи и не давали тем самым фашистским оккупантам плавить металл на нашей земле. Частично и поэтому металлургические мощности районов, оккупированных врагом, на которые рассчитывали гитлеровцы, так и не были ими использованы. Домны простояли "закозленными" до возвращения на эту территорию Советской Армии. И те же самые горновые, которые перед приходом оккупантов с полным знанием дела "посадили козлов", сумели в кратчайший срок выбить их из печей и восстановить домны. Этот факт славной страницей вошел в летопись Великой Отечественной войны.
Его вывозят из цеха. Часть направляют в хранилище жидкого чугуна - миксерное отделение, где установлены огромные сосуды - миксеры, вместимость которых достигает 2500 кубических метров, а часть - на разливочную машину, представляющую собой двухрядный конвейер, состоящий из чугунных же форм. Здесь чугун разливают в 45-килограммовые слитки - чушки (странное название, не правда ли?). Говорят, что, как ни старались люди, металл, который они выплавляли, был хрупким. Его ругали, англичане, например, называли его свинским железом (pig iron). Так, это прозвище сохранилось и до наших дней. Сейчас в доменном цехе все чаще встречаются странные на первый взгляд устройства, напоминающие гигантские сигары на колесах (длина их достигает 23 метров, наружный диаметр цилиндрической части 3,7 метра). Это передвижные миксеры.
В них можно передавать жидкий чугун не только из цеха в цех, но и перевозить его с одного завода на другой. Такой нагруженный миксер весит 355 тонн. Нелегким получается состав из 5-6 миксеров, движущийся со скоростью 35 километров в час. Дальнейшую судьбу чугуна определяют заранее. В домне получают чугуны разного состава и назначения. В зависимости от применяемого топлива (кокса или древесного угля) выплавляют коксовые или древесноугольные чугуны (правда, древесноугольные в России почти не производят, так как в условиях нашей страны это нерентабельно). По назначению чугуны разделяют на литейные (их используют для изготовления чугунного литья) и передельные, из которых затем выплавляют сталь. Кроме того, в некоторых доменных печах выплавляют так называемые доменные ферросплавы - ферросилиций и ферромарганец, которые также используют в сталеплавильных процессах. Но основным продуктом современных доменных печей является передельный чугун.
1.9 Отходы производства
Металлургический завод - яркий пример предприятия с комплексным использованием всех продуктов и отходов производства. Так все, что мы получаем в доменном цехе, используется тут же на заводе (например, колошниковый газ) или на предприятиях смежных отраслей. Ценным отходом является и доменный шлак. Экономисты подсчитали, что только половина перерабатываемой руды превращается в чугун и сталь, вторая половина переходит в шлак - 4500 тонн шлака выдает в сутки мощная домна. Из этого шлака научились изготовлять строительные материалы (шлакобетон, щебенку, теплоизоляционный материал - шлаковую вату). Доменные шлаки помогают получать повышенные урожаи зерновых культур и овощей. Ведь в шлаках содержится много извести, и если из них приготовить удобрение, то можно значительно снизить кислотность почвы. Но предварительно перед употреблением шлаки подготавливают. Поэтому в ковшах-шлаковозах из доменного цеха их направляют к грануляционным установкам. Здесь ковши наклоняют, жидкий шлак выливают в бассейн на струю воды. При этом шлак быстро охлаждается, образуются шлаковые зерна - гранулы, которые собираются на дне бассейна. Вот этот гранулированный шлак и используют. Содержащиеся в шлаках серные соединения при грануляции растворяются в воде, которая по своему составу, температуре и воздействию приобретает целебные свойства, сходные со свойствами мацестинской и пятигорской вод. Так что металлурги у себя на заводе в водолечебницах могут принимать серные ванны. Такие водолечебницы уже построены на ряде металлургических заводов: им. Петровского в Днепропетровске, им. Дзержинского в Днепродзержинске, Криворожском, Липецком, "Запорожстали" и других предприятиях.
Раздел 2. Характеристика технологий в цветной металлургии
2.1 Классификация металлургических процессов
Все используемые при производстве цветных металлов процессы подразделяют на две группы: пирометаллургические и гидрометаллургические.
Пирометаллургические процессы проводят при высоких температурах чаще всего с полным и реже с частичным расплавлением материалов, гидрометаллургические процессы - в водных средах при температурах не выше 300ºС.
Пирометаллургические процессы по характеру протекающих физико-химических превращений, поведению участвующих в процессе компонентов и конечным результатам можно разделить на три группы: обжиг, плавка и дистилляция.
Обжиг - процесс, проводимый при высоких температурах (500º-1200ºС) с целью изменения минералогического и химического составов перерабатываемого сырья. Обжиговые процессы, за исключением обжига со спеканием, являются твердофазными.
В цветной металлургии применяют следующие виды обжиговых процессов:
Кальцинирующий обжиг.
Окислительный обжиг.
Восстановительный обжиг.
Хлорирующий обжиг.
Плавка - процесс, проводимый при температурах, обеспечивающих в большинстве случаев полное расплавление перерабатываемого материала. Различают две разновидности плавок - рудные и рафинировочные.
Рудные плавки бывают пяти видов:
Восстановительная плавка
Плавка на штейн
Электротермическая плавка
Металлотермическая плавка
Реакционная плавка
Рафинировочные плавки проводят с целью очистки металлов от примесей. В основе их лежат различия в некоторых физико-химических свойствах основного металла и его примесей. Существуют следующие разновидности этих плавок:
Окислительное (огневое) рафинирование.
Ликвационное рафинирование.
Сульфидирующее рафинирование.
Хлорное рафинирование.
Дистилляция - процесс испарения вещества при температуре несколько выше точки его кипения, позволяющий возгонкой разделить компоненты обрабатываемого материала в зависимости от их летучести. Дистилляционные процессы используют как для переработки рудного сырья, так и для удаления металлических сплавов. Дистилляцию с целью рафинирования называют ректификацией.
Дистилляционные процессы используют в металлургии цинка и при получении ряда легких и редких металлов.
2.2 Гидрометаллургические процессы
Гидрометаллургические процессы протекают при низких температурах на границе раздела чаще всего твердой и жидкой фаз. Любой гидрометаллургический процесс состоит из трех основных стадий: выщелачивания, очистки растворов от примесей и осаждения металла из раствора.
Выщелачивание - процесс перевода извлекаемых металлов в раствор (растворение) при воздействии растворителя на перерабатываемый материал (руду, концентрат, полупродукты металлургического производства и т.п.) часто в присутствии газового реагента - кислорода, водорода и др.
В результате выщелачивания получают два продукта: раствор извлекаемого материала, обычно загрязненный примесями, и нерастворенный остаток, состоящий в основном из пустой породы.
Осаждение металлов из очищенных растворов от выщелачивания проводят электролизом водных растворов, цементацией или восстановлением газообразными восстановителями под давлением.
Ионообменные процессы основаны на способности некоторых твердых веществ (ионитов) при контакте с растворами поглощать ионы из раствора в обмен на ионы того же знака, входящие в сосав ионита. В качестве ионита чаще всего используют твердые синтетические высокомолекулярные вещества, обладающие высокой обменной емкостью (ионообменной способностью), химической стойкостью и механической прочностью.
По знаку заряда обменивающихся ионов различают катиониты и аниониты. Существуют также аморфные иониты - амфолиты, способные одновременно осуществлять как катионный, так и анионный обмен.
Экстракцией (жидкостной экстракцией) называется процесс извлечения растворенных химических соединений металлов из водного раствора в жидкую органическую фазу, не смешивающуюся с водой. Последующей реэкстракцией из органической фазы экстрагированный металл извлекают в водный раствор.
2.3 Требования к металлургическому процессу
Применяющиеся на действующих предприятиях цветной металлургии технологические процессы в большинстве случаев далеко не полностью удовлетворяют современным требованиям. Ряд процессов и их аппаратурное оформление устарели и нуждаются в замене новыми, более совершенными.
Современные металлургические процессы получения цветных металлов и, тем более, процессы ближайшего будущего должны удовлетворять по меньшей мере следующим требованиям:
Высокая удельная производительность применяемых аппаратов;
Высокая производительность труда (выпуск продукции на одного работника);
Высокая степень извлечения всех ценных составляющих;
Высокая степень комплексности использования сырья;
Минимальные энергетические затраты за счет использования внешних источников тепловой энергии или электричества;
Максимальное использование вторичных энергоресурсов;
Обеспечение возможности комплексной механизации и автоматизации всех операций;
Использование простой, дешевой, долговечной и удобной в работе, пуске, наладке и ремонте аппаратуры;
Обеспечение возможности создания непрерывных, поточных, полностью автоматизированных технологических линий получения металлов с частичным или полным программным управлением.
2.4 Продукты металлургического производства
Кроме товарной продукции, получающейся при переработке руд цветных металлов, на предприятиях цветной металлургии получают многочисленные отходы и полупродукты металлургического производства. К ним относятся шлаки, пыли, газы, агломераты и спеки, кеки, шламы, растворы и т.д.
Металлы являются основным видом продукции металлургического производства. В цветной металлургии различают черновые и рафинированные металлы. Черновыми называются металлы, содержащие в своем составе вредные примеси, ухудшающие потребительские свойства данного металла, а также примеси ценных элементов-спутников. Черновые металлы обязательно подвергают очистке от примесей - рафинированию.
Шлаки являются вторым обязательным продуктом металлургических процессов, приводящих к расплавлению перерабатываемых материалов. Они образуются в результате ошлакования оксидов пустой породы и флюсов. Кроме шлакообразующих компонентов, реальные заводские шлаки обязательно содержат некоторое количество извлекаемых металлов.
Штейны - промежуточные продукты пирометаллургической переработки медных, никелевых и частично свинцовых руд и концентратов. Они представляют собой сплав сульфидов тяжелых цветных металлов (меди, никеля, цинка, свинца и др.) с сульфидом железа, в котором растворены примеси.
Газы и пыли также относятся к числу обязательных продуктов пирометаллургических процессов. Как правило, эти два продукта удаляются из печей совместно.
Растворами называют продукты процесса выщелачивания, в которых растворенное вещество находится в состоянии молекулярного раздробления, что делает их весьма устойчивыми системами, не разделяющимися при сколь угодно длительном стоянии.
Кеки представляют собой твердые порошкообразные материалы.
По природе образования различают два вида кеков:
1. Нерастворившиеся остатки выщелачиваемого материала.
2. Продукты (осадки) цементационного, химического или гидролитического осаждения растворенных металлов в свободном металлическом состоянии или в форме нерастворимых химических соединений.
Раздел 3. Достижения в современной металлургии
3.1 Дуговые электроплавильные печи
Вся история металлургии - это борьба за качество, за улучшение физических и механических свойств металла. А ключ к качеству - химическая чистота. Даже крохотные примеси серы, фосфора, мышьяка, кислорода, не - которых других элементов резко ухудшают прочность и пластичность металла, делают его хрупким и слабым. А все эти примеси находятся в руде и коксе, и избавиться от них трудно. Во время плавки в доменной печи и в мартеновской печи основная часть примесей переводится в шлак и вместе с ним удаляется из металла. Но в тех же домнах и мартенах в металл попадают вредные элементы из горючих газов и ухудшают его свойства. Получить действительно высококачественную сталь помогла электрометаллургия, отрасль металлургии, где металлы и их сплавы получают с помощью электрического тока. Это относится не только к выплавке стали, но и к электролиту металлов и, в частности, расплавленных их солей - например, извлечению алюминия из расплавленного глинозема.
Основную массу легированной высококачественной стали выплавляют в дуговых электрических печах.
В дуговых сталеплавильных печах и плазменно-дуговых печах (ПДП) теплогенерация возникает за счет энергетических преобразований дугового разряда, происходящего в воздухе, парах расплавляемых материалов, инертной атмосфере или иной плазмообразующей среде.
Согласно общей теории печей М.А. Глинкова дуговые сталеплавильные и плазменно-дуговые печи представляют собой печи-теплообменники с радиационным режимом работы, поскольку энергетические условия на границе зоны технологического процесса, то есть на зеркале ванны жидкого металла, создают электрические дуги и огнеупорная футеровка рабочего пространства. Кроме этого, в дуговых сталеплавильных печах вертикально расположенные графитированные электроды создают неравномерное излучение дуг, зависящее от диаметра электродов и параметров электрического режима.
По условиям теплообмена между дугами, поверхностями рабочего пространства и металлом, особенностям электрофизических процессов дугового разряда, энергетическому и электрическому режимам всю плавку в дуговых печах от начала расплавления твердой металлошихты до слива жидкого металла делят на этапы.
Перед началом плавки куполообразный свод печи поднимают, отводят в сторону и загружают сверху в печь шихтовые материалы. Затем свод ставят на место, через отверстия в нем опускают в печь электроды и включают электрический ток. Чугун, железный лом и другие материалы начинают быстро плавиться.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
