Материальный баланс первого периода, кг

Общая пояснительная записка

 

Анализ технологии производства меди в мировой и отечественной практике

 

Жезказганский медеплавильный завод получает медь по стандартной пирометаллургической схеме, включающей в себя стадии: плавка медных концентратов на штейн, конвертирование штейна с получением черновой меди, огневое рафинирование черновой меди в анодных печах с получением анодов, электролитическое рафинирование анодов с получением товарной катодной меди. Стадия конвертирования является неотъемлемым элементом данной схемы, поскольку весомой альтернативы процессу конвертирования до настоящего времени пока еще нет. Разрабатываемые процессы высоко- и низкотемпературного выщелачивания медных штейнов еще не нашли промышленного применения. Процесс конвертирования медных штейнов известен еще с 1880 года, когда уральский инженер Ауэрбах сконструировал конвертер с боковым расположением фурм и впервые получил в нем черновую медь.

Конвертерный передел является промежуточной стадией в технологической схеме получения товарной меди и взаимоувязан как с предыдущими, так и с последующими стадиями общими транспортными и технологическими потоками.

В целом технологическая схема получения товарной меди на Жезказганском медеплавильном заводе представлена на рисунке 1.

 

Литературный обзор научно-технической и патентной информации по конвертированию медных штейнов

Наиболее распространенная до настоящего времени технология предусматривает обязательное использование следующих металлургических процессов: плавка на штейн, конвертирование медного штейна, огневое и электролитическое рафинирование меди. В ряде случаев перед плавкой на штейн проводят предварительный окислительный обжиг сульфидного сырья, например, Средне-Уральский медеплавильный завод.

Процесс конвертирования медного штейна является периодическим процессом, связанным с простоями между операциями для подготовки конвертера к следующей операции. Это основной недостаток процесса конвертирования медного штейна, для преодоления которого разрабатывают в настоящее время процесс непрерывного конвертирования [1].

Непрерывный процесс получения черновой меди сопряжен с ростом содержания меди в шлаках до 3-7 %. С помощью циркуляционного метода проведен эксперимент по изучению равновесного распределения меди в системе медь - высокожелезистый шлак - газовая среда в зависимости от

добавок оксида бора, сульфата кальция и содержания диоксида серы в газовой фазе при 1250 °С. Результаты: добавка сульфата кальция и оксида бора к высокожелезистому шлаку способствует снижению степени окисленности шлакового расплава, разукрупнению сложных кремнекислородных комплексов с появлением оксида кальция и образованию легкоплавких низкотемпературных боратов железа и кальция. Это ведет к улучшению физико-химических свойств шлакового расплава и уменьшению общих потерь меди со шлаками [2].

Также рассматриваются проблемы теории, разработки технологий и оборудования для получения черновой меди на основе непрерывных бесконвертерных процессов. Изучена кинетика процессов окисления штейновых расплавов и восстановления оксидов металлов и шлаковых расплавов. Сделаны выводы, что успешное завершение двухлетней программы по гранту USAID (США) “Экологически чистый процесс получения черновой меди» и научно-технические контакты с Технионом позволят получить новые физико-химические данные в области теории непрерывных схем производства черновой меди; провести количественные расчеты скоростей окислительных и восстановительных процессов для определения наиболее медленной стадии всего процесса; получить новые данные по структуре богатых по меди и переокисленных шлаковых расплавов, определить формы потерь меди и других цветных металлов с целью их использования для количественной оценки технологических и энергетических показателей электротермического восстановления шлаков.

 

Рисунок 1. Принципиальная технологическая схема ЖМЗ

 

Предлагается безшлаковое производство черновой меди - новый метод, основанный на: плавке в отдельном агрегате одного только концентрата с максимально возможным содержанием меди в нем; последующем конвертировании всей расплавленной массы концентрата, поступающей из печи в виде штейна и шлака совместно с получением конечных продуктов: черновой меди и конвертерного шлака; удалении пустой породы из процесса через конвертерный шлак с последующим доизвлечением меди обогатительным или металлургическим путем. Главное преимущество метода заключается в рациональном изменении технологического режима процесса производства черновой меди на действующем оборудовании. Экономический эффект достигается за счет сокращения расходов по тепло- и электроэнергии на печах, отказа от применения известняка и кварцевого песка, уменьшения расхода материалов, ускорения процесса производства черновой меди [4].

Для образования железосиликатного расплава - шлака в первом периоде конвертирования в конвертер подают кварц. Предложен способ, который включает подачу штейна, кремнистого флюса в виде жидкого отвального шлака электроплавки медных концентратов и продувку штейна кислородсодержащим газом. В качестве флюса сначала подают жидкий отвальный шлак в количестве 5-15 мас. % от перерабатываемого штейна, а затем кварцевую руду в количестве 10-15 мас. % от перерабатываемого штейна [5].

Также предлагается эффективная технология конвертирования полиметаллических штейнов, позволяющая извлечь медь в черновую до 98-99 % с получением высоких марок черновой меди МЧ-1,2. Сущность технологии заключается в следующем. На сформированный в первом периоде слой конвертерного шлака подается сульфидный медьсодержащий концентрат при отношении его к массе загруженного штейнового расплава, равном (0,2-0,5):1. Во втором периоде конвертирования до образования шлака на массу расплава подают селективный медный концентрат при отношении его к массе расплава (0,15-0,3):1. Разработанная технология позволяет дополнительно извлечь медь и свинец из концентратов, загружаемых в первом и втором периодах; за счет снижения содержания меди в конвертерном шлаке и извлечения ее из концентратов, минуя стадии агломерации и плавки, повысить извлечение меди в черновую медь с 93,5 до 98-99 %; в результате глубокой возгонки свинца повышается его извлечение в конвертерные пыли в 1,5-2 раза; за счет восстановления магнетита из шлака повышается содержание сернистого ангидрида в газах в 1,5 раза; повышается комплексность использования сырья; улучшается экологическая ситуация. При этом повышается качество черновой меди с марок МЧ-6,5 до МЧ-1,2 [6].

Конструктивное оформление процесса создает определенные трудности для реализации всех технологических возможностей процесса. Для получения бедных шлаков с низким содержанием магнетита необходимы более высокие температуры, не достижимые на практике вследствие быстрого выхода футеровки из строя. Даже при существующих условиях ведения процесса кампания конвертера составляет 1,5-3 мес. По истечении этого срока требуется замена, по крайней мере, футеровки фурменного пояса. По этому вопросу была проведена работа, целью которой являлось определение стойкости огнеупорной футеровки фурменной зоны медеплавильных конвертеров. Испытывались периклазохромитовые огнеупоры, изготовленные на комбинате «Магнезит» с использованием отходов электроплавки периклазсодержащих материалов. Изделия имели следующие показатели качества: предел прочности при сжатии 74,9-101,4 Н/мм2; пористость открытая 13,0-14,4 %; термостойкость 6-11 водных теплосмен; температура начала деформации 1590-1600 °С. Огнеупоры содержали, мас. %: MgO 75,5-76,6; Cr2O3 11,1-11,7. Сумма оксидов кремния и кальция, образующих легкоплавкие силикатные соединения, составила 3-4 %, количество которых примерно в 2 раза меньше, чем у применяемых огнеупоров. После остановки конвертера проведенные замеры остаточной толщины огнеупоров фурменной зоны показали, что износ огнеупоров составляет 2,74-3,23 мм за плавку, т.е. на 15-20 % меньше ранее применяемых огнеупоров [7].

1.2 Анализ работы действующего предприятия

 

Базовое предприятие работает по технологической схеме конвертирования в горизонтальных 80-т конвертерах в периодическом режиме. В ходе процесса образуются запыленные газы, черновая медь и конвертерные шлаки. Последние являются оборотным продуктом и поступают в плавильные печи в расплавленном состоянии с целью обеднения. Объем образующихся шлаков значителен, они довольно богаты по меди, вследствие неудовлетворительного разделения фаз, обусловленного медленным обогащением штейна. Это способствует увеличению непродуктивной нагрузки на плавильные агрегаты.

Режимные параметры процесса конвертирования приведены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1

Режимные параметры конвертирования

Показатели	Величина
1	2
Количество штейна, т:
- на зарядку	40 - 60
- на весь набор	100 - 150
Количество холодных от веса горячего штейна, %	До 20
Набор штейна и получение белого матта, мин	150 - 240
Варка меди, мин	120 - 150
Пробивка фурм, розлив меди, очистка горловины, мин	60 - 150
Расход воздуха, тыс. нм3/ч:
- в наборе	35 - 40
- на варке меди	Свыше 35
Давление в пылевой камере, Па	9,8 - 29,4
Разряжение в газоходах за циклонами, Па	588 - 882
Содержание, %:
- меди в штейне	41 - 54
- двуокиси кремния в конвертерном флюсе	62 - 72
- меди в конвертерном шлаке	< 5
- двуокиси кремния в конвертерном шлаке	22 - 26
- сернистого ангидрида в товарной точке	> 3,5
Температура массы, °С:
- 1 период	1200 - 1250
- 2 период	1250 - 1290
- газов перед СЭФ	> 300
- газов за дымососами	< 450
- воды на сливе из кессонов	< 40

 

Краткая характеристика предприятия

Строительство проектируемого цеха конвертирования медных штейнов планируется на территории промплощадки корпорации «Казахмыс» в городе Жезказган. Корпорация объединяет Балхашский ГМК, Жезказганский ГОК, Восточно-Казахстанский комбинат, три теплоэлектроцентрали, два угольных разреза в районе г. Караганда.

Предприятия Жезказганского региона - это комплекс с законченным циклом производства от добычи руды до выпуска катодной меди, в котором заняты 54 тыс. человек. Основные предприятия: 5 рудников, 3 обогатительные фабрики, медеплавильный завод, институт НИПИцветмет, литейно-механический завод, завод горно-шахтного оборудования, предприятия промышленного железнодорожного транспорта и ряд вспомогательных служб и производств, обеспечивающих транспортное и ремонтное обслуживание.

Основным переделом корпорации является Жезказганский медеплавильный завод. Он состоит из четырех основных цехов: цеха подготовки шихты, плавильного (включающего электроплавку, конвертирование и анодное рафинирование), электролитного и сернокислотного. Также имеется ряд вспомогательных цехов и участков, выполняющие различные ремонтные и вспомогательные службы.

 

1.2.2 Сырьевая база, номенклатура, качество и технический уровень продукции

Основной сырьевой базой Жезказганского медеплавильного завода является Жезказганское месторождение. Это месторождение представляет собой рудный бассейн. Руды залегают вблизи земной коры, что позволяют вести разработку месторождения открытым способом, обуславливающую собой относительно низкую стоимость руды.

В качестве флюсовой кварцевой руды служит медная руда собственного месторождения и привозная золотосодержащая кварцевая руда. Известняк также собственного месторождения.

ЖМЗ выпускает широкий спектр товарной продукции:

катодная медь, производится двух марок - М00К и М0К;

свинцовая пыль, производится 3-х марок: ПФГ-1, ПФГ-3, ПФГ-4;

серная кислота, выпускается 2 сорта: техническая 1 сорт (90 %) и техническая 2 сорт (10 %);

медеэлектролитный шлам, продукт электролитического рафинирования меди, отправляется на аффинажный завод.

Жезказганская катодная медь отвечает требованиям международного стандарта и пользуется большим спросом за рубежом и в странах СНГ. Высокое качество продукции обеспечивается высоким технологическим уровнем ее производства. На заводе постоянно производится огромная работа по внедрению нового, более эффективного оборудования и повышения экономических показателей отдельных операций общего цикла технологического процесса.

 

Практика конвертирования медных штейнов

Технологический процесс конвертирования медных штейнов осуществляется в горизонтальных 80-т конвертерах. Кожух конвертера изготовлен из котельной стали толщиной 30 мм. На кожух конвертера насажено два обода, которыми он опирается на четыре пары роликов, установленных на фундаменты. Цилиндрическая часть конвертера закрыта с торцов плоскими днищами. Внутренняя часть кожуха футеруется хромомагнезитовым кирпичом. Различают следующие элементы кладки: лещадь, фурменный пояс, надфурменная зона, свод, торцы, арки. Лещадь выкладывается из кирпича насухо в два оката на хромомагнезитовом порошке, общей толщиной 460 мм. Пространство между кожухом и кладкой толщиной 40 мм заполняется асбозуритом.

Фурменный пояс выполняется из большемерного кирпича общей толщиной 690 мм на растворе из хромомагнезитового порошка и жидкого стекла. Надфурменная зона - переход от фурменной зоны к толщине второго оката осуществляется штробами со ступенчатым убегом. Свод кладется в два оката. Кладка свода выполняется вперевязку насухо.

Кладка торцов производится на всю высоту в два кирпича. Сверху, в середине цилиндрической части бочки конвертера, находится горловина, через которую в конвертер заливается штейн, загружаются флюсы и холодные материалы, сливается шлак и черновая медь, отходят технологические газы.

В торце конвертера с противоположной стороны воздуховода имеется отверстие для установки мазутной форсунки.

Для подачи дутья в конвертер по образующей кожуха снизу задней его стороны установлен фурмоколлектор с 48 фурмами, от которых фурменные трубки с внутренним диаметром 41 - 49 мм проходят в конвертер через фурменный пояс.

Поворот конвертера осуществляют шестеренчатой передачей через редуктор от электродвигателя переменного тока. В случае потери напряжения в сети или прекращения поступления воздуха осуществляют аварийный поворот конвертера от электродвигателя постоянного тока.

Над каждым конвертером, слева и справа установлено по одному бункеру емкостью 60 тонн для флюсовой руды. Флюсовая руда в цех поступает по поточно-транспортной системе из цеха подготовки шихты и разгружается в бункера передвижным реверсивным ленточным конвейером. Над горловиной конвертера между бункерами флюсов установлен водоохлаждаемый напыльник, который служит для отвода выходящих из конвертера газов. В передней части напыльника установлена катучая заслонка, которая, двигаясь по направлению вдоль окошенной торцевой его части, уплотняет щель между бочкой конвертера и напыльником. Над напыльником установлена вытяжная система слабых газов.

Для уменьшения подсосов воздуха конвертера снабжены: поворотной заслонкой, опускающейся и поднимающейся с помощью пневматики, а также шторами с боков конвертера. Таким образом, вытяжная система конвертера включает в себя следующие элементы: шторы конвертера, поворотная и катучая заслонка, дымосос вытяжной системы, установленный на каждом конвертере и служащий для отсоса газов и подачи их в вентиляционный газоход.

За напыльником находится трехсекционная пылевая камера, футерованная шамотным кирпичом, где оседает грубая пыль. Газы из пылевой камеры через четыре циклона из нержавеющей стали, по 2 с каждой стороны, по нисходящему газоходу поступают на всас двух дымососов и далее по напорному газоходу в коллектор перед сухими электрофильтрами, на очистку от пыли и затем на производство серной кислоты.

Технологический процесс конвертирования включает в себя следующие операции:

период - зарядка конвертера, набор штейна и отработка белого матта;

период - варка меди, розлив меди.

Кроме того, технологическими операциями являются ополоск и обмотка конвертера, очистка горловины, прочистка фурм, обработка и подготовка металлургических ковшей.

Зарядка конвертера осуществляется в следующей последовательности: удаляют настыли, подмазывают горловину и прочищают все фурмы проходником с увеличенным диаметром головки. В конвертер заливают 60 т штейна (три ковша).

После окончания зарядки конвертер ставится под дутье и «разгоняется», то есть температура в нем доводится до рабочей.

Процесс увеличения температуры необходимо осуществлять максимально быстро (5 - 10 мин), для чего расход воздуха на конвертер в этот момент должен быть > 35000 нм3/ч.

В конвертер по телескопической течке загружается 2,0 - 2,5 т кварцевого флюса. Производится отработка зарядки, то есть продувка залитого на зарядку штейна до богатой по меди массы и шлака.

Конвертер выводится из-под дутья и после 1-2 минут отстоя производится слив шлака в ковш, установленный под носком горловины конвертера, после чего он заливается в плавильную печь.

В конвертер заливается один ковш горячего штейна и он ставится под дутье. Под дутьем в конвертер порциями производится загрузка флюса и отрабатывается вновь залитый штейн.

После отработки штейна и слива шлака, производится в том же порядке заливка очередной порции штейна и так до тех пор, пока в конвертер не будет залито 8 - 10 ковшей штейна и не слит весь шлак.

Получение белого матта производится следующим образом. Вся масса в конвертере продувается, обогащается до белого матта. Шлак от белого матта, имеющий высокое содержание меди, заливается в один из конвертеров, находящихся в наборе.

Общие правила проведения набора заключаются в поддержании расхода воздуха > 35000 нм3/ч и температуры в конвертере не ниже 1200 °С, для чего разовая загрузка флюсов и холодных материалов должна производится раздельно порциями по 3 - 5 тонн.

Загрузка флюсов должна производится равномерно. Задержка в загрузке флюсов приводит к образованию магнетитового шлака и может полностью нарушить процесс конвертирования. За один нормально проведенный набор конвертер должен быть загружен (кроме жидкого штейна): 15 - 25 тонн флюсов, 1 - 2 ковша холодных материалов.

Варка меди производится продувкой полученного белого матта до полного окисления в нем серы и получения черновой меди. С целью уменьшения содержания в черновой меди вредных примесей мышьяка и сурьмы за 30 - 40 минут до окончания процесса варки меди в конвертер загружается известняк (обожженный) в количестве 0,5 тонн на плавку. Загрузка флюсов не производится. Для снижения температуры процесса перерабатывают медные корки, скрап.

Розлив меди производится после определения готовности меди по виду корки меди на фурмовке в ковши, которые мостовыми кранами вывозятся на огневое рафинирование. Перед розливом конвертер выводится из-под дутья и на нем производятся подготовительные работы для следующей плавки.

Прочистка фурм (фурмование) производится периодически, по мере того, как в результате зарастания фурм, расход воздуха на конвертер снизится до 30000 нм3/ч. Прочистка фурм производится пневмомеханической фурмовочной машиной (ПФМ).

Подача дутья в конвертер производится в следующей последовательности. Предупреждается дежурный газовщик и машинист воздуходувной станции о том, что конвертер ставится под дутье. При команде конвертерщика открывается воздушный клапан и воздух подается на конвертер. Производится поворот конвертера, при этом фурмы погружаются в слой расплавленной массы и с этого момента начинается ее продувка. Воздушный клапан открывается полностью и его рычаг закрепляется в этом положении. Окончание продувки каждой порции залитого штейна определяется по цвету пламени отходящих газов или по наличию шлака на фурмовке.

Вывод конвертера из-под дутья осуществляется в следующей последовательности. Предупреждается дежурный газовщик и машинист воздуходувной станции о повороте конвертера. Поворачивается конвертер до полного вывода фурм из расплавленной массы. Поворотом клапана воздух на конвертер перекрывается.

Перед остановкой конвертера на ремонт обязательно производится ополоск конвертера горячим штейном. Для ополоска в конвертер заливают 2 - 3 ковша штейна и дают дутье, пока не расплавится так называемая «шуба» в конвертере, остаток расплавленной массы переливают в другой конвертер.

Для предохранения футеровки конвертера от разъедания жидкой массой на каждом конвертере производят наращивание магнетитового гарниссажа - обмотка. Для обмотки в конвертер заливают два ковша горячего штейна и один ковш холодного конвертерного шлака, конвертер ставят под дутье и разогревают, затем конвертер поворачивают то в одну, то в другую сторону. При этом железо, находящееся в штейне, окисляется до магнетита, который наматывается на стенки конвертера. После окончания обмотки массу полностью сливают, производят пробивку фурм и подготавливают конвертер к зарядке.

 

Выбор и обоснование технологической схемы переработки сырья и технологических показателей

 

В настоящем дипломном проекте выбрана технологическая схема конвертирования медных штейнов в горизонтальных 80-т конвертерах в периодическом режиме. Конвертирование является высокоинтенсивным методом переработки штейна в товарный металл. Выбор процесса был сделан исходя из повсеместной его распространенности. Конвертирование медных штейнов является классическим примером чисто автогенного процесса, характеризующегося стабильным тепловым режимом без дополнительных затрат топлива. Тепла, выделяющегося при окислении сульфидов кислородом дутья достаточно для поддержания температуры ванны расплава на необходимом уровне. Рассматриваемый процесс характеризуется высокой степенью комплексности использования сырья, заключающейся в переводе всех ценных компонентов исходного сырья в товарные продукты.

Выбор и расчет технологической схемы конвертирования медных штейнов на обогащенном дутье был сделан исходя из следующих предпосылок. Перерабатываемые штейны являются сильно экзотермичными материалами, высокая экзотермичность штейнов при работе на обогащенном дутье покрывает все тепловые потери конвертера во внешнюю среду и позволяет перерабатывать в конвертере значительное количество холодных материалов. Обогащение дутья кислородом повышает производительность конвертера.

Выведение образующихся в процессе конвертерных шлаков на отдельную переработку нецелесообразно. Конвертерные шлаки в выбранной технологической схеме являются оборотным продуктом и заливаются в плавильные печи с целью обеднения.

 

Основные технологические и проектные решения

Настоящим проектом предусматривается приурочить строительство цеха конвертирования медных штейнов к отделению электроплавки медных концентратов на штейн и анодному отделению с расположением их в одном здании. Пролет между конвертерным и электропечным отделением будет использоваться для выдачи штейна из печей и подачи его в конвертера, также для подачи черновой меди в анодное отделение. Предполагается взаимоувязать системы водо- и энергоснабжения отделений. Подача сжатого воздуха будет осуществляться от общей турбокомпрессорной станции.

 

1.3.2 Численность и профессионально-квалификационный состав работающих

Потребность в кадрах соответствующей квалификации обеспечивается выпускниками технических ВУЗов, техникумов, колледжей и других заведений Республики Казахстан.

Количество инженерно-технических работников, служащих и младшего обслуживающего персонала определено в четырнадцать человек.

Количество рабочих в смене по нормам технического обслуживания определено в двадцать два человека. Списочное число рабочих цеха конвертирования - 124 человека. Город Жезказган численностью 100 тысяч человек в полной мере обеспечит проектируемый объект рабочей силой.

 

Потребность в энергоресурсах

На предприятии энергетическое хозяйство является важнейшим подразделением, обеспечивающим всеми видами энергии: электрической, тепловой и механической.

Город Жезказган снабжается энергией от системы «Карагандаэнерго». Система «Карагандаэнерго» и Жезказганская ТЭЦ полностью обеспечивают проектируемый цех электроэнергией.

Источником водоснабжения завода как промышленной, так и питьевой водой принято Кенгирское водохранилище. Водоснабжение конвертеров осуществляется от общезаводских сетей оборотного водоснабжения цеха теплоэнергоснабжения (ТЭС). Степень использования оборотной воды по металлургическому цеху 80-100%.

Для подачи свежей питьевой воды потребителям на территории завода запроектирована магистральная кольцевая сеть.

 

Природоохранные мероприятия

Процесс конвертирования медных штейнов характеризуется наличием большого количества технологических газов, содержащих вредный компонент - диоксид серы. Поэтому проектом предусматривается утилизация отходящих газов конвертеров и рудно-термических печей путем подачи на производство серной кислоты. Планируемое мероприятие позволяет оздоровить экологическую ситуацию в районе проектируемого предприятия, а также повысить комплексность использования сырья и снизить себестоимость товарной продукции.

Проект предусматривает создание вокруг проектируемого предприятия лесозащитных полос в соответствии с санитарными нормами.

Сточные воды из цеха отсутствуют, поэтому обезвреживание их не предусматривается.

 

Комплексность использования сырья

Технологическая схема проектируемого предприятия предусматривает комплексное использование сырья путем извлечения основных ценных компонентов в товарные продукты.

Медь извлекается на 95 - 96 % в товарный металл и попутно является коллектором благородных и редких металлов. Такой ценный компонент как рений возгоняется в газовую фазу и на стадии получения серной кислоты переводится в товарный перренат аммония. Свинец, цинк, кадмий и висмут извлекаются в товарные котрельные пыли. Железо переводится в конвертерный шлак, а сера на 99 % в серную кислоту.

 

2 Генеральный план, транспорт и строительные решения по проекту

 

Краткая характеристика района строительства

 

Общая площадь территории завода около 3000 гектаров. Рельеф участка ровный. Источником водоснабжения ЖМЗ является Кенгирское водохранилище. Для подачи свежей воды, потребителям на территории завода запроектирована магистральная кольцевая сеть. Для отвода загрязненных вод запроектирована система канализации.

Воздухоснабжение для ведения процесса конвертирования производится воздухом, давление которого 5-6 атм., по кольцевой магистрали от турбокомпрессоров на турбовоздуходувку станции теплоэнергоснабжения завода.

Город Жезказган снабжается энергией от системы «Карагандаэнерго». Дополнительным источником энергии является Жезказганская ТЭЦ.

Климат района строительства резко-континентальный. Особенно холодный период декабрь, январь, февраль. Сопровождается вьюгами и метелями. В январе средняя температура воздуха - 13 градусов, а в июне + 24 градуса. Абсолютный минимум достигает - 40 градусов, а абсолютный максимум до + 42 градусов.

Преобладающие направления ветров северный и северо-восточный, а завод расположен на юго-востоке города, следовательно, не подвергается действию отходящих паров.

Средняя скорость ветра 3 - 4 м/с, а в зимний период достигает 15-17 м/с.

 

2.2 Выбор и характеристика площадки строительства

 

Возведение проектируемого цеха конвертирования медных штейнов планируется на территории промплощадки ЖМЗ корпорации «Казахмыс». Площадка строительства цеха конвертирования расположена по отношению к жилой застройке с подветренной стороны и с учетом размеров санитарно-защитных зон, установленных санитарными нормами. В районе завода расположено Кенгирское водохранилище, откуда используется вода для технологических нужд. Водозабор из водохранилища осуществляется только для восполнения потерь оборотного водоснабжения.

Господствующим направлением ветров является северное, что определяется влиянием полосы повышенного давления воздуха.

Атмосферных осадков в районе очень мало, в среднем за год - 208 мм. Высота снегового покрова не превышает 15 мм. Влажность воздуха низкая. Глубина промерзания почвы 1 м.

Площадка для строительства цеха конвертирования сложена грунтом однородного состава, слабо меняющимся горизонтально. Сверху до глубины 2,5-3,0 м залегают сухие, плотные суглинки, под которыми почти по всей площади распространен слой слабо окатанного гравия и гальки. Толщина этой прослойки 0,8 м. Ниже, на глубине 14 - 17 метров залегает плотная однородная глина. Эта глина подстилается песчано-графитно-галечными отложениями, содержащими воду.

Естественный уровень грунтовых вод 14,0-17,0 м. Допустимые нагрузки на грунт для естественного состояния можно принять 3 кг/м2.

Фундамент завода залегает на глубине до 6 м от поверхности земли. Глубина грунтовых вод ниже 6 м и не мешает закладке фундамента.

 

2.3 Решения и показатели по генплану

 

Проектируемое отделение конвертирования медных штейнов входит в состав плавильного цеха ЖМЗ. Место строительства выбрано с учетом наличия сырьевой базы, водо- и энергоресурсов, транспорта, трудовых ресурсов и других факторов.

Цех и расположенное в нем отделение конвертирования располагаются в центральной части промплощадки медьзавода.

Проектом предусмотрено оснащение территории цеха асфальтированными дорогами для транспорта и тротуарами для пешеходов.

 

Транспорт внутризаводской и внешний

 

Осуществление производственных процессов предполагает регулярную доставку сырья и материалов на предприятие, их погрузку и размещение на складах, передвижение из цеха в цех по ходу технологического процесса.

Внутренняя транспортная связь осуществляется с помощью автомобильных дорог, железнодорожных путей и систем транспортеров.

Внешняя транспортная связь осуществляется посредством подъездных железнодорожных путей, в наличии также сеть автомобильных дорог.

 

Рекультивация нарушенных земель

 

Поскольку проектируемый цех конвертирования медных штейнов будет входить в состав ЖМЗ и расположен на территории его промплощадки, то предполагается участие цеха в общей программе рекультивации земель. При наличии выбросов отходящих газов конвертерного передела вследствие кратковременного нарушения технологического процесса, составляющие газовой фазы и оседающая недоуловленная пыль, содержащая такие вредные тяжелые металлы, как свинец и мышьяк, способны нарушать физико-химическую структуру почв в районе расположения цеха, вызывать ее засоление, губительным образом сказываться на растительном покрове почвы. Поэтому настоящим проектом предусматривается программа рекультивации нарушенных ходом технологического процесса земель. Основные направления осуществления данной программы следующие:

· перепахивание грунта в эпицентре техногенного воздействия с восстановлением растительного покрова;

· создание лесозащитных полос в районе расположения цеха.

 

Строительные решения

 

Решения по зданиям и сооружениям

Исходя из заданной производительности проектируемого цеха 200000 тонн черновой меди в год расчетом определено к установке четыре 80-т конвертера. Габаритные размеры конвертеров: длина - 9,15 м, диаметр - 3,96 м. Учитывая, что основной пролет, в котором будут расположены конвертеры, снабжен подъемно-транспортными устройствами: тремя 50-т электромостовыми кранами. Планируемые габариты цеха: шаг колонн 6 м, пролет 30 м. Также в цехе предусмотрены: ремонтная площадка, операторная, комната мастеров, туалеты.

На дно котлована насыпается щебень и потом заливаются столбчатые фундаменты под стальные несущие колонны в виде параллелепипеда. Под конвертера в виде фундамента закладывается бутовый камень. Фундаменты поддерживают несущие элементы здания и передают нагрузку на основание. Глубина залегания фундамента - 3,5 м выбрана с учетом несущих нагрузок и геологических условий залегания грунта. Полы цеха на отметке ± 0,00 покрыты слоем бетона марки 300 [8], на него уложены чугунные плиты. Это обусловлено тем, что при ведении технологического процесса не исключается возможность выброса и разбрызгивания расплавленной массы, поэтому полы не должны нарушаться и расплавляться под воздействием температуры и под нагрузкой.

Одно из требований к строительным конструкциям, в том числе и к стенам, это их достаточная жесткость и прочность, поэтому стены выполнены из бетона марки 300. Ограждающие стены выполнены из кирпича, способного выдерживать высокие температуры, кроме этого кирпич должен быть дешевым. Для этих целей подходит огнеупорный кирпич, используемый вторично, после службы в качестве футеровки в печах и в конвертерах. Колонны в зданиях - профильная сталь.

Административно-бытовые помещения расположены на расстоянии 150 метров от здания цеха. Цех оснащен железнодорожным и автомобильным транспортом, который обеспечивает транспортировку различных материалов.

Оконные проемы застеклены обычным силикатным стеклом. Все трубопроводы в цехе выполнены из стали марки 3.

В цехе применяется комбинированное освещение: искусственное и естественное. Естественное осуществляется через оконные проемы и аэрационный фонарь. Аэрационный фонарь одновременно служит для естественной аэрации помещения в летнее время.

Несущие железобетонные колонны выполняются в заводских условиях из сборных конструкций. Монтаж этих конструкций осуществляется на площадке строительства, что сокращает время работы, затраты, связанные непосредственно с возведением корпуса здания.

Кровля цеха выполняется из сборных железобетонных, односкатных балок с укладками под ними крупнопанельного железобетонного настила, между ними предусмотрен слой теплоизоляции.

Габариты здания цеха: длина - 102 м, ширина - 54 м, высота - 30 м, объем здания - 165240 м3.

 

2.6.2 Водоснабжение и канализация

Проектируемый цех конвертирования медных штейнов является крупным потребителем промышленной воды. Водозабор осуществляется из Кенгирского водохранилища, откуда она после химочистки по двум трубопроводам подается в цех. Диаметр главной магистрали - 600 мм, отсюда промышленная вода поступает через задвижки в бак емкостью 25 м3, а из него в кессоны водоохлаждаемых напыльников конвертеров. Сливается вода в общий коллектор. Канализация проектом не предусмотрена, поскольку система водоснабжения цеха оборотная, то есть водозабор осуществляется только с целью пополнения потерь. Расход воды составляет 10000000 м3/год или 50 м3/т черновой меди.

 

Технологические решения

 

Основные технологические показатели

 

Исходным материалом для процесса конвертирования являются медные штейны руднотермических печей. Поскольку проект предусматривает расположение плавильного и конвертерного отделений в одном здании, то штейны будут подаваться в горячем виде. Штейны руднотермических печей ЖМЗ содержат 41 - 54 % меди, в целом штейны представляют собой сложные многокомпонентные сульфидные расплавы.

Для продувки штейна в конвертер подается дутье, обогащенной кислородом до