Технологическая часть

В настоящее время, наиболее важным из направлений развития металлургического производства является внедрение ресурсосберегающих технологий и оборудования, а также их дальнейшее развитие и усовершенствование. С внедрением в промышленное производство микропроцессорной техники настал новый период современного развития металлургии. Как показывает опыт развития металлургического производства, в течение последних нескольких десятилетий технология переработки медного и никелевого сырья во всем мире совершенствуется на основе разработки и освоения автогенных процессов.

Под автогенным понимается пирометаллургический процесс, в котором необходимый для технологии уровень температур обеспечивается только за счет теплоты, вносимой исходными материалами, и теплоты от экзотермических реакций самого процесса. Автогенный процесс, таким образом, проходит без затрат углеродистого топлива или электроэнергии непосредственно в рабочем пространстве агрегата. Практически в производстве металлов единственной группой реакций, которые могут дать достаточный экзотермический эффект для автогенности процесса, являются реакции окисления компонентов исходного сырья кислородом. Поэтому все автогенные пиропроцессы являются окислительными, для их осуществления требуется подача газообразного кислорода, т.е. кислородосодержащего дутья.

В настоящее время автогенная плавка в производстве меди и никеля получила широкое распространение и на сегодняшний день является одним из наиболее перспективных процессов переработки сульфидного сырья.

Современный металлургический процесс должен обеспечивать:

- высокую степень комплексности использования перерабатываемого сырья;

- высокую удельную производительность металлургических аппаратов;

- минимальные энергетические затраты;

- высокую степень комплексной автоматизации;

- максимально безопасные и безвредные условия труда;

- минимальный выброс в атмосферу вредных газов;

- наибольшую экономическую эффективность.

Высокая степень комплексности использования сырья является основным и едва ли не самым важным требованием к современной технологии, причем она должна пониматься в самом широком смысле.

Понятие комплексности использования перерабатываемого сырья включает в себя максимально высокое извлечение всех ценных составляющих (медь, никель, цинк, кобальт, сера, железо, благородные металлы, редкие и рассеянные элементы), использование силикатной составляющей руды.

Перерабатываемые сульфидные руды и концентраты обладают достаточно высокой теплотворной способностью и являются не только источником ценных компонентов, но и технологическим топливом, следовательно, в понятие комплексного использования сырья включает в себя использование его внутренних энергетических возможностей.

Сульфиды по своей теплотворной способности незначительно уступают таким видам топлива, как торф, углистые сланцы, дрова. А если сопоставить количество добываемых в год сульфидных руд, с количеством тепловой энергии, которая может быть получена при их сжигании, то можно получить цифру порядка нескольких миллионов единиц условного топлива.

Конечным итогом увеличения комплексности использования сырьевых материалов должно привести к созданию так называемых безотходных технологий, высшей ступени развития промышленности.

Важным элементом дальнейшего повышения комплексности использования сырья является также использование вторичных энергоресурсов, создающихся при осуществлении главным образом пирометаллургических процессов - физической теплоты отходящих газов, расплавленных шлаков и других нагретых до высоких температур продуктов и полупродуктов.

С повышением комплексности использования перерабатываемого сырья неразрывно связано решение проблемы устранения вредных выбросов в окружающую среду (таких как, накопление всякого рода отвалов (шлаки, хвосты и др.), выбросы SO₂ и других вредных газов, пыли и возгонов, сброса технологических вод фабрик и заводов).

Важную роль в совершенствовании технологии получения цветных металлов играет удельная производительность металлургического оборудования. Перспективно создание непрерывных поточных линий (ряд последовательно установленных агрегатов, работающих в едином непрерывном потоке), тогда степень их автоматизации будет обеспечивать наибольшую удельную производительность металлургического производства.

При выборе технологических и аппаратурных решений возможность создания непрерывных поточных линий должна являться важным критерием их оценки. На основе автогенных процессов могут быть созданы технологические схемы, обеспечивающие минимальные энергетические затраты, высокую комплексность использования сырья и предотвращающие загрязнение воздушного и водного бассейнов.

Анализ тенденций развития взвешенной плавки с подогретым дутьем и кислородно-взвешенной плавки показывают, что различия между этими процессами постепенно сглаживаются. В кислородно-взвешенном процессе исследуется возможность перехода на вертикальный факел горения. В плавке с подогретым дутьем начато использование обогащения дутья кислородом. Таким образом, отличия сохраняются лишь в содержании кислорода, степени нагрева дутья и аппаратурном оформлении. При повышении содержания кислорода в дутье увеличивается содержание в газах SO₂ и в принципе могут быть снижены затраты на их переработку. Однако при этом снижается коэффициент использования теплоты и возрастают затраты на получение кислорода. Выбор оптимального содержания кислорода в дутье должны окончательно решать экономические расчёты для условий конкретного предприятия. Что касается аппаратурного оформления, то и здесь в конечном итоге должны быть найдены близкие оптимальные решения.

Принципиальное единство технологических основ двух разновидностей плавки во взвешенном состоянии порождает общность их достоинств и недостатков. Основными достоинствами процесса являются использование тепла сжигания сульфидов и высокое извлечение серы в газы, богатые по содержанию SO₂. Главнейшие недостатки процесса: низкая удельная производительность, высокое содержание ценных компонентов в шлаках необходимость глубокой сушки исходной шихты и связанный с этим большой пылеунос.