Производство соды кальцинированной

Метод Сольве. Обжиг известняка — источник выработки CO₂, который реагирует с солью и аммиаком, в итоге мы получаем кальцинированную соду и хлорид аммония. Последний перерабатывается известняком, уже задействованным на первом этапе производства, выходные продукты — аммиак и хлорид кальция CaCl₂. То есть тут аммиак — самовосполняемый реагент, а хлорид кальция (бурение скважин, посыпать дорогу против гололеда) можно продать.

Метод Хоу. Источник CO₂ — сжигание угля, поэтому нужно еще и чужой аммиак покупать, своего нет. В итоге получаем кальцинированную соду и хлорид аммония.

 

Черная металлургия

Обогатительная фабрика – предприятие из цепочки предприятий горной промышленности, осуществляющее подготовительную операцию обогащения (т.е. увеличения доли полезного компонента) добытых руд.

Дробилка – машина, предназначенная для крупного и среднего измельчения (дробления) добытой руды для последующей переработки. Различают:

· Щековые – рабочее тело представляет собой шарнирный механизм из вращающегося маховика и металлической пластины (щеки). Щека в результате вращения маховика совершает возвратно-поступательные движения, разрушая руду.

· Конусные – рабочее тело представляет собой вращающийся вокруг своей оси конус.

· Роторного типа – вращается вал с лопатками, разрушение руду происходит при соударении частиц руды со стенками, специально укрепленными

· Валковые – разрушение руды двумя валками, вращающимися в противоположных направлениях.

Грохочение – разделение сыпучих материалов по классам крупности с помощью систем механических сит или решеток – грохотов.

Классификация – разделение частиц по классам крупности с использованием разностей скоростей падения (гравитационный метод)

Обогащение – повешение содержания полезного компонента в руде с помощью физических и физико-химических методов:

· Гравитационное – на основе различий плотности.

· Флотационное – на основе различий смачиваемости частиц полезного компонента и пустой породы с применением флотационного реагента

· Магнитная сепарация – на основе различий магнитных свойств.

Агломерация – окускование мелких материалов (руд, их концентратов и колошниковой пыли) спеканием в результате сжигания топлива в слое спекаемого материала. Сырье – агломерационная шихта – включает в себя:

· Железосодержащие материалы (концентрат, руда, колошниковая пыль). 40 – 50 %

· Флюс (известняк) для улучшения производительности доменных печей. 10 – 15 %.

· Возврат (некондиционный, чаще всего мелкий, агломерат). 20 – 30 %

· Влага для улучшения грануляции. 6 – 9 %.

Для выполнения операции используют агломашины. Принцип их действия следующий.

На транспортерной ленте, называемой колосниковой решеткой (для поддержания слоя твердого обжигаемого материала), движется шихта, подаваемая ч/з загрузочное устройство. Она проходит зажигательный горн, обдается газом, в результате чего и происходит спекание. После этого полученный агломерат проходит через грохот, отсеивающий некондиционный материал, а товарный агломерат попадает через охладители на следующий этап производства.

ОТХОДЫ агломерационного производства: сера и пыль в воздухе, сточные воды (промывка, циклонирование, применение скрубберов).

§ Агломерация — спекание мелких руд или концентратов в твердые пористые куски (агломерат имеет крупность 5–60 мм)

§ Окомкование — процесс получения гранул сферической формы — окатышей (9–16 мм), подвергаемых для упрочнения обжигу.

§ Брикетирование — процесс получения брикетов путём прессования мелкого материала.

Агломерационная шихта включает в себя 40–50 % железосодержащих материалов, 10–15 % флюсов (известняк, загружаемый в домну для образования легкоплавкого соединения с пустой породой руды и золой топлива — шлаков), 20–30 % возврат (мелкий некондиционный материал), 4–6 % твердого топлива (мелкий кокс), 6–9 % влаги для улучшения грануляции мелких частиц шихты. 

На 1 т агломерата — 3,5–7 м³ воды.

Доменная печь – вертикальная шахтная печь цилиндрической формы, предназначенная для выплавки чугуна и ферросплавов из сырья или шихты. На 20 тыс. тонн шихты – 12 тыс. тонн чугуна. Суть доменного процесса – восстановление оксидов железа оксидом углерода, водородом и твердым углеродом при сгорании топлива. Отходы – колошниковая пыль, доменные газы, шлак, скрап. Цепочка операций:

1. Загрузка агломерата и кокса слоями в печь,

2. Плавление в печи

3. Выход шлаков и чугуна через лётки в фурме печи

4. Уловление и очистка газов (побочный продукт – шлам из промывного скруббера)

Скруббер – устройство для очистки твердых или газообразных сред от примесей в различных химико-технологических процессах.

Шлак –побочный продукт производства металлов после очистки главного компонента или выплавки чугуна, отправляемый в отвал.

Передельный процесс – процесс снижения содержания углерода и примесей путем окисления их и удаления в шлак.

 

Материал	Состав, %
	C	Si	Mn	P	S
Передельный чугун	4-4,4	0,75	До 1,75	0,15-0,3	0,03-0,07
Низкоуглеродистая сталь	0,15-0,2	0,12-0,3	0,4-0,65	0,05	0,055

Способы передела:

· Мартеновские печи. В настоящее время в России не используются. Принцип действия – вдувание раскаленной смеси горючего газа и воздуха в печь с низким потолком, отражающим тепло на расплав. Процесс идет попеременно: сначала нагрев регенератора, потом продувка холодного воздуха. Длительность проведения плавления до 8 ч.

· Конвертерный способ. Емкость конверторных печей достигает 250 тонн. Суть всех процессов – продувание расплава воздухом или иным газом с последующим нагревом. Различают три вида конверторных процессов:

o Бессемеровский. Применяется кислая футеровка печи. Предназначен процесс для переработки чугуна с низким содержанием P, S, Si. Примеси образуют кислый шлак при взаимодействии с футеровкой, он и окисляет расплав.

o Томассовский процесс. Применяется основная футеровка (обожжённый доломит), что дает возможность использовать флюсы (известняки).

o Кислородно-конвертерный. Используется основная футеровка при продувке чистым кислородом.

· Электродуговой способ. Емкость дуговых печей – до 400 тонн, температура плавления> 3000 ^оС. Используются графитные электроды, проводящая среда – сам расплав.

Непрерывная разливка стали – способ разливки стали, предполагающий непрерывную подачу расплава в водоохлаждаемую изложницу без дна (кристаллизатор), из нижней части которой вытягивают затвердевший по периферии слиток с жидкой сердцевиной.

Рольганг – конвейер, состоящий из системы роликов, оси которых закреплены в раме на стойках.

Прокатный стан – комплекс оборудования металлургического предприятия, предназначенный для пластических деформаций слитков, получаемых на выходе из машины НРС. Отход на данном этапе производства - окалина. Различают:

· Блюминг – крупный обжимной стан для проката из слитков от 2,5 до 20 т. Получают заготовки квадратного сечения – блюмы.

· Слябинг – крупный обжимной стан для проката из слитков массой до 32 тонн. Получают заготовки для листового проката – слябы.