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
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.
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.
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.
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).