Курсовой проект
«Проектирование цеха конвертерного передела»
Содержание
Введение
1. Краткая характеристика технологии и организации производства
1.1 Физико-химическая сущность процесса конвертирования
1.2 Режим дутья при конвертировании
1.3 Пропускная способность фурм
1.4 Работа струи дутья в расплаве. Гидродинамика и теплообмен в конвертерной ванне
1.5 Пневматическая фурмовочная машина
2. Технико-экономическое обоснование предлагаемых нововведений
2.1 Расчет дополнительных капвложений
2.1.1 Обоснование потребности в количестве конверторов
2.1.2 Расчет капитальных затрат на внедрение пневмофурмовщиков
2.2 Оценка изменения себестоимости
2.2.1 Изменение себестоимости за счет изменения потребления штейна
2.2.2 Изменение себестоимости за счет изменения расхода электроэнергии
2.2.3 Изменение себестоимости за счет изменения расхода воздуха
2.2.4 Изменение себестоимости за счет изменения количества возвратов
2.2.5 Оценка изменения себестоимости за счет снижения численности рабочих
2.2.6 Изменение себестоимости за счет дополнительной амортизации пневмофурмовщиков и изменения расходов на содержание и эксплуатацию оборудования
2.3 Расчет дополнительной прибыли от внедрения мероприятия
2.4 Расчет показателей эффективности.
2.5 Выводы и расчет эффекта от внедрения мероприятия
3. Обоснование производственной программы
4. Расчет капитальных вложений в основные средства и амортизационных отчислений
4.1 Капитальные вложения в технологическое и подъемно-транспортное оборудование
4.2 Капитальные вложения в здания и сооружения
4.3 Расчет капитальных вложений в передаточные устройства
4.4 Расчет капитальных вложений в силовое оборудование
4.5 Расчет капитальных вложений в контрольно-измерительные приборы
4.6 Расчет капитальных вложений в транспортные средства
4.7 Расчет капитальных вложений в инструменты, инвентарь
4.8 Расчет амортизационных отчислений
5. Планирование численности и фонда оплаты труда работников
5.1 Расчет графика сменности
5.2 Условия оплаты
5.3 Количество рабочих и выходных дней в году
5.4 Расчет численности работников
5.5 Обоснование доплат
6. Расчет затрат на производство продукции
7. Расчет финансовых результатов проекта
8. Расчет показателей эффективности проекта
Заключение
Список литературы
Введение
На основании литературных и производственных данных в курсовом проекте предлагаются следующие мероприятия, которые позволят вести процесс конвертирования штейнов НМЗ с лучшими технико-экономическими показателями и позволит получать дополнительную прибыль.
В курсовой работе предлагается осуществлять прочистку фурм конвертера с использованием пневмофурмовочной машины. Это позволяет снизить время операции конвертирования и получать дополнительную черновую медь. При этом интенсификация процесса дутья позволяет повысить извлечение.
Готовой продукцией конвертерного передела является черновая медь, поступающая на огневое рафинирование в плавильный участок.
1. Краткая характеристика технологии и организации производства
1.1 Физико-химическая сущность процесса конвертирования
Конвертерный передел является высокомеханизированным и высокоавтоматизированным структурным подразделением НМЗ. Он предназначен для переработки никелевых штейнов печей взвешенной плавки, штейнов обеднительных электропечей, медного штейна ПВ, а также оборотных материалов.
Исходным сырьем конвертерного передела являются конечные продукты печей взвешенной плавки (ПВП) и ОЭП, печи Ванюкова (ПВ) - расплавленные штейны, состоящие из следующих основных элементов: медь (Cu), никель (Ni), кобальт (Co), железо (Fe) и сера (S).
Целью процесса конвертирования является удаление из штейна практически всего железа, присутствующего в штейне в форме сульфида (FeS), магнетита (Fe3O4) и в металлической форме (Fe). А также никеля и серы (Ni и S). В результате конвертирования получают продукты, в которые с максимально возможной полнотой должны быть извлечены никель, медь, кобальт, благородные и редкие металлы. Цель достигается окислительной продувкой расплавленного штейна, офлюсованием и удалением образующихся при этом окислов железа в виде шлака, который является оборотным материалом и направляется в расплавленном виде в электрические печи обеднения.
К продуктам конвертерного процесса относятся и конвертерные газы, содержащие сернистый ангидрид (SO2), уносящие из конвертера значительное количество тепла и пыли. Конвертерная пыль является оборотным продуктом, улавливается в газоходной системе и подается для переработки в ПВП. Сернистый ангидрид конвертерных газов при надлежащей организации системы газоудаления может использоваться для производства серной кислоты.
Расплавленный штейн, залитый в конвертер, подвергается воздействию кислорода воздушного дутья, подаваемого через фурмы, которые в рабочем положении конвертера погружены в слой штейна на глубину 300 - 600 мм. Кварцевый флюс – песчаник (SiO2) загружается через горловину конвертера на поверхность расплава.
1.2 Режим дутья при конвертировании
Дутье подается в конвертер через фурменные трубки, устанавливаемые в кладке. Снабжение конвертера воздухом представляет собой достаточно сложную гидродинамическую задачу, заключающуюся в том, чтобы за счет статического давления, создаваемого воздуходувными машинами, получить интенсивный струйный режим истечения воздуха из фурм в штейновый расплав.
Воздушная струя, поступающая в ванну конвертера, является одновременно носителем вещества (газообразного кислорода), обеспечивающего протекание реакций окисления, и кинетической энергии, способной обеспечить массообмен во всем объеме расплава, необходимый для осуществления всей полноты реакций обменного взаимодействия.
1.3 Пропускная способность фурм
Пропускную способность фурм по воздуху принято характеризовать величиной удельной нагрузки, приходящейся на 1см2 сечения фурменных трубок и имеющей размерность – м3/(см2 ·мин)
Задача о выборе параметров дутья должна решаться не как задача на поиск максимума, а как задача нахождения оптимального режима, соответствующего условию сохранения стабильности конвертерной ванны. Последняя зависит от условий взаимодействия дутьевой струи с расплавом, свойств расплава и конструкции конвертера.
1.4 Работа струи дутья в расплаве. Гидродинамика и теплообмен в конвертерной ванне
Процессы, возникающие при подаче дутья в штейновый расплав, пока недоступны для непосредственных наблюдений и изменений. Теория движения газового потока в тяжелой жидкой среде так же еще не разработана. Поэтому единственным средством качественной и количественной оценки условий взаимодействия дутья с расплавом явился метод физического моделирования.
Опыты, выполненные на прозрачных моделях с прозрачными жидкостями и с использованием фото- и киносъемки, позволили установить, что при скорости более 50 м/с газ поступает в слой жидкости в виде струи. По ходу этой струи возникает газожидкостный факел, в котором жидкость находится в виде мелкодисперсных частиц, имеющих большую реакционную поверхность. Факельная структура взаимодействия газообразного окислителя с сульфидным расплавом обуславливает своеобразный характер процессов окисления. Эти процессы в условиях факела, протекают при местном избытке кислорода, а не при его недостатке, как это предполагалось ранее (на том основании, что поступление воздуха в расплав представлялось в виде цепочки отдельных пузырьков). Следовательно, можно утверждать, что окисление железа и его сульфида в факеле должно происходить с образованием магнетита. Образовавшийся в факеле магнетит силами динамического напора струи и всплытия газового потока выбрасывается в зону реакций обменного взаимодействия. Поскольку восстановление магнетита сульфидом железа возможно лишь при наличии кремнекислоты, целесообразно создавать условия, при которых магнетит, как первичное образование факельного окисления, преимущественно будет выбрасываться в передние слои расплава, в зону восстановления и шлакообразования, где находится необходимый для его восстановления кварцевый флюс. С этой точки зрения целесообразно, во-первых, пространственное сближение зоны первичного окисления с зоной восстановления и шлакообразования за счет уменьшения глубины погружения фурм; во вторых, установка фурм с наклоном не вниз, а вверх относительно горизонта.
Однако противопоказанием этому могут служить возможность снижения степени усвоения кислорода и ухудшение массообмена в отдаленных от фурм зонах конвертера, а также увеличение выбросов массы из конвертера.
На медном и никелевом заводах установлен угол наклона фурм соответственно от 0° до +2° и от +6° до +8°, что привело к увеличению пропускной способности фурм за счет уменьшения высоты расплава над фурмами и повышению производительности конвертера. При этом четко установлено, что производительность возросла в большей степени, чем увеличилась подача воздуха через фурмы. Это может быть объяснено лишь улучшением условий восстановления магнетита, т.е. увеличением доли сульфида железа, окисляющегося до FeO, что эквивалентно уменьшению потребного расхода воздуха на переработку штейна.
Таким образом, отчетливо выявляется взаимосвязь между динамикой дутьевой струи и условиями протекания физико-химических процессов. Это обстоятельство свидетельствует о необходимости дальнейших поисков в этом направлении. На Надеждинском металлургическом заводе угол наклона фурм составляет 0°.
Условия механического, а, следовательно, и физико-химического, взаимодействия дутьевой струи с расплавом в решающей степени определяются формой и размерами ее траектории.