Металлургия и ее применение

 

 

 

Содержание

Введение. …………………………………………………………………………………………………….3

1.Технико-Экономическое обоснование проекта. ………………………………………….5

2. Теоретические основы процесса. ……………………………………………………………….9

3. Технологическая часть. …………………………………………………………………………..16

3.1. Металлургические расчеты. ………………………………………………………………….16

3.2. Выбор и расчет основного и вспомогательного оборудования. …………….33

3.3. Расчет теплообмена в газоходной системе. …………………………………….... 34

4. Технический контроль и автоматизация процесса……………………………….…..38

5. Охрана труда. …………………………………………………………………………………………39

5.1. Выбор и расчет вентиляции. ……………………………………………………………… ..40

5.2. Расчет искусственного освещения. ….……………………………………………………42

 6. Мероприятия по защите окружающей среде. …..……………………………………….43

7. Мероприятия по гражданской обороне. …….………………………………………. ..45

 8. Экономическая часть. ………………………….…………………………………………………46

8.1. Планирование численности работающих участка. ….……………………………..46

8.2. Планирование годового фонда заработной платы работников. ………….  55

8.3. Расчет амортизационных отчислений по основным фондам участка. …59

8.4. Расчет себестоимости продукции…………………………………………..……………..67

9. Заключение к проекту. ……………………………………………………………..………………73

Список литературы…………………………………………………………………………………. …75 

 

 

 

 

Введение.

Наряду с  первичными металлами, производимыми  из руд, важнейшее место в сырьевых ресурсах занимают вторичные металлы,  выплавляемые из медьсодержащего лома и различных отходах в шахтной печи.

Для вторичного сырья характерна разнообразная  крупность кусков и непостоянный химический состав.  В переработку  поступают следующие виды вторичных  материалов:

1. лом старых изделий;
2.     военный лом;
3. обрезки, высечки,стружка, опилки;
4. концы проводов и путанка кабельного производства;
5. литники, прибыли, шлаки, изгарь, сера и  формовочная земля цехов цветного литья.

Вторичное сырье  в большинстве случаев имеет  полиметаллический характер, поскольку оно содержит наряду с медью цинк , свинец, олово и другие цветные металлы. Поэтому требуется комплексная переработка вторичного сырья с извлечением из него ряда ценных составляющих.

На заводе вторичное сырье подвергают сортировке. Медную и латунную стружку, а также  лом изделий из биметалла, как правило, направляют на переплавку в конвертеры. Мелкие сыпучие материалы, например сора и мелкие фракции шлаков, часто подвергают спеканию на аглом    ерационных машинах после добавки соответствующих флюсов.

Затраты материалов, электроэнергии и топлива  на производство вторичных цветных  металлов значительно ниже, чем на выплавку первичных металлов из руд, которая требует весьма сложных  и трудоемких процессов. Например, на тонну вторичного алюминия расходуется в несколько сот раз меньше Электроэнергии, чем на производство одной тонны первичного алюминия из бокситов; затраты основного сырья, вспомогательных материалов и топлива на вторичный алюминий также значительно ниже. Удельный расход топлива на выплавку одной тонны вторичной меди в пять раз меньше, чем на тонну первичной.

Экономия  материалов и топлива значительно  сокращает потребность в транспорте.

Благодаря столь большой экономии издержек снижается стоимость передела металла.

Капиталовложения, необходимые для строительства  заводов вторичных цветных металлов, гораздо меньше, чем для металлургических предприятий первичного алюминия, меди и цинка. Средства, вложенные в  промышленность вторичных цветных  металлов, окупаются в более короткие сроки.

Вот почему для увеличения сырьевых ресурсов страны имеет значение максимальное использование вторичных цветных металлов параллельно с расширением производства первичных металлов.   

 

 

Технико-Экономическое  обоснование принятой технологии.

           Применение подогретого воздуха  при шахтной плавке вторичных медно-цинковых материалов.

           После внедрения нагретого до 350 дутья улучшаются некоторые показатели работы печи:

          а) снизится удельный расход  кокса;

          Б) увеличится удельный проплав  шихты;

          В) уменьшится удельный расход  дутья;

          Г) ход печи станет более  ровный.

В основу расчёта положены следующие показатели.

                                                                                 Таблица 1.1

Показатели	Единица измерения	1 вар. Атмосф. дутьё	2 вар. Подогрет. Дутьё
Расход кокса Удельная производительность Удельный расход газа на подогрев воздуха Удельный проплав Расход воздуха	%       %             мз/т т/м2 сутки       м3/т	14,0   100      _      97,8   1410	11,0    105        30    104   1000

   

                   Объём выпуска чёрной меди 185000 т/год.

   Расчёт капитальных затрат.

В год  перерабатывается шихты

                                     697459 т/год

Где

        86,5- % содержания меди в чёрной  меди

        23,9- % содержания меди

        96,0- % извлечения меди в чёрную  медь

 

1 вариант

                  2, 51    т.е. 3 печи

Где

           340- число дней работы печи в году

           8, 35- сечение печи в области  фурм (м²)

2 вариант

               2,36

С учётом резерва принимаем 3 печи.

                        Расчёт воздуха нагревателя.

  Средний  расход газа в цехе 6000 м3/час

Диаметр газопровода равен 450мм, длина 500м

Шахтное отделение потребляет 1/6 газа

Стоимость 1т. Газопровода- 16542,61 руб.

Колонны- 20234,55 руб. , 1м³ фундамента- 44028,1 руб.

                        25м газопровода весят 1т.

                        500м газопровода- 20т.

20 колонн  поставлено на расстоянии 25м одна от другой.

Фундамент под колонны занимает 20м³

Вес колонны- 0,5т.

Стоимость газопровода 16542,61   20   330852,2 руб.

                   Колонн 20234,55   0,5   20   202345,5 руб.

                      Фундамента 

 

Объём ГРП 9   4   3   108 м³, стоимость задания ГРП из расчёта 1234,54 руб /м³

                   108   1234,54   133330,32 руб.

Стоимость оборудования ГРП- 666651,6 руб.

Капитальные затраты для подачи газа: 1413759,7 + 133330,32 + 666651,6 = 2213741,62 руб.

Доля  капитальных затрат шахтного отделения  состоит:

                  2213741,62    руб.

Стоимость воздухонагревателя 29592,5 руб.

Дополнительные  капитальные затраты по 2 варианту;

                 + 29592,5 = 398549,44 руб.

Эксплуатационные  затраты по второму варианту:

Заработная  плата рабочих.

Для обслуживания воздухонагревателя необходимо: кочегар  в смену- 1 в сутки-4.

Средняя заработная плата- 9318 руб.

Годовой фонд заработной платы:

                9318   4   12 = 447279 руб.

Отчисление на социальное страхование (26,2%);

                447279 0,262 = 117187,1 руб.

Расходы по охране труда:

               447279 0,15 = 67091,85 руб.

Амортизация воздухонагревателя:

                29592,5   0,1 = 2959,25

Расходы на текущий ремонт зданий:

              398549,44 0,015 = 5978,24 руб.

Расходы на содержание зданий и сооружений:

                398549,44   0,015 = 5978,24 руб.

Эксплуатационные  расходы по 2 варианту:

                 447279 + 117187,1 + 29592,5 + 5978,24 +  5978,24 + 67091,85 = 646473,63 руб.

Расход  кокса по 2 варианту сокращается  на 4% или на

              697459   0,04 = 27898 т/год.

 

При стоимости  кокса130 руб./т затраты снижаются на:

                27898   130 = 3626740 руб.

Расход  газа увеличивается и составит:

               697459   30 = 20923770.

При стоимости 1000м³ газа- 83,47руб. расходы составят:

                20923770   83,94 = 1756341,25 руб.

Разница затрат на топливо:

                3626740 - 1756341,25  = 1870398,75руб.

                    Расчёт растрат на воздушное  дутьё:

                    Расход воздуха на 1т. Сокращается  на:

                         1410 - 1000 = 410м³/т

За год  это составит:

                697459   410 = 285958190.

1000 м³ воздуха стоит - 4,42 руб.

Затраты составят:

                285958190  4,42 = 12639351,99

Таким образом, эксплуатационные затраты по 2 варианту уменьшаются на:

              1870398,75 + 12639351,99 – 646473,63 = 13863277,11 руб.

Удельные  капитальные затраты по 2 варианту выше, чем по 1-му на:

 2154,32 руб.

2 вариант  эффективнее 1-го.

 

          

 

Теоретические основы процесса.

Наиболее распространённым металлургическим агрегатом для плавки вторичного медесодержащего сырья является шахтная печь.

В состав шихты  шахтной плавки входят:

     А) загрязнённые отходы меди и сплав на её основе в виде высечки, стружки, обрезков листа; промышленный и бытовой лом с деталями из меди и медных сплавов; биметаллические отходы со значительным содержанием железа, в которых цветные металлы присутствуют в металлической форме;

     Б) шлаки, печные  выломки, полученные при производстве  сплавов на медной основе;  оборотные шлаки; корки из ковшей  и т.д. в которых цветные  металлы находятся в металлическом  виде, оксидной и ошлакованной формах.

       Флюсами при  плавке служат биметалл, кварц  и известняк, топливом и восстановителем - кокс.

       Целью шахтной  плавки является максимальное  извлечение меди и олова в  чёрную медь и по возможности  более полная отгонка цинка.

       Плавка вторичного  сырья в шахтной печи является  по характеру восстановительной.  Её  ведут при расходе кокса  10 – 15% от массы шихты. Выделяемого  тепла достаточно для распыления  шихты и перегрева продуктов  плавки , а также отгонки цинка, свинца и других цветных металлов или их соединений в газовую фразу. Создания сильно восстановительной атмосферы в печи не требуется, так как значительная часть составляющих  шихты содержит медь и другие металлы в свободном виде или в виде сплавов. Большая часть оксидов, присутствующих в шихте, легко восстановимы.

        По высоте  шахтную печь условно можно  разделить на пять зон, для  которых характерны  свои физико-химические процессы, обусловливающие поведение и распределения металлов по продуктам плавки.

        Первая зона  – подготовительная. Температура  газов, поднимающихся из фурменной  части печи, 400-600. В этой зоне происходит подогрев шихты, испарение влаги, появление первых жидких фаз за счёт расплавления металлического свинца, припоев, подготовка шихты к последующим физико-химическим изменениям. За счёт воздуха, подсасываемого через загрузочные окна, над поверхностью шихты, происходит догорание паров цинка и оксида углерода , в результате чего температура отходящих газов повышается до 660-800.

          Во второй  зоне температура газов и шихты  в пределах 600-1000.

В этой зоне происходит разложение карбонатов, плавление латуни, частичная отгонка  цинка из медно-цинковых сплавов, начинается восстановление оксидов цветных  металлов и железа.

Оксиды меди относятся к числу  наиболее легко восстанавливаемых как газообразными, так и твердыми восстановителями. Для состояния равновесия реакции

 

Cu₂O + CO = 2Cu + CO₂

Получены следующие расчетные  значения парциального давления CO в газовой смеси:

t,                 900            1050         1083

 P_CO,Па          2,79            9,04          11,31

Приведенные данные говорят о том, что оксид меди (1) в условиях восстановительной шахтной плавки будет восстанавливаться до металлической меди печными газами любого состава. Легко восстанавливается и оксид меди (11). Равновесная газовая смесь для реакции

CuO + CO = Cu + CO₂

При 450 содержит 99% CO₂ и 1% CO. Восстановления силикатов и ферритов меди необходима более высокая концентрация оксида углерода (СO) в газах.

Свободный оксид свинца восстанавливается  также легко.