Электрлі техника

Мыс және тағы басқа түсті металдар металлургиясы отандық түсті металлургияның жүргізуші буыны болып табылады. Қазақстандағы ауыр түсті металдар еншісіне

Іс жүзіндегі өнеркәсіптің жаңа бағытта дамуындағы өркендеуі одан әрі тусті металдарды, оның ішінде мысты пайдалану және өндіруді күшейтуді көздейді. Соңғы жылдар шикізат шарттары кешенділігін күшейту, механикаландырылған және автоматтандырылған үздіксіз өндіріс құрумен, металлургтердің санитарлы гигиеналық еңбек жағдайын жақсарту және арттырумен, қоршаған ортаға зиянды қалдықтарды лақтыруды азайтумен айқындалады.

Қазіргі кезде шикізаттан мысты өндіру кезінде 12 ден аса құраушылар алынуда. Мысты негізінде полиметалды кендер сульфидтерінен алады. Бұл флотацияны байытуға ұсыныстардың күшеюін алдын ала анықтайды.

Шет елдерде және Қазақстанда мыстың негізгі мөлшері қалыпты пирометаллургиялық әдіс бойынша алынады:

шлактау – конвертірлеу – рафинадтау. Гидрометаллургиянық әдістің бөлігі 12 – 16 пайыздан келеді.

Түсті металдарды пайдалану деңгейі бойынша мыс тек аллюминиге жол береді. Мыс және оның қосылыстарының негізгі тұтынушылары мыналар болып табылады:

– электрлі техника;

– электроника;

– машина жасау;

– көлік;

– тікұшақты техника;

– құрылыс материалдары;

– ауыл шаруашылығы.

Қазіргі таңда металлургиянық кәсіпорындар алдында тұрған тапсырма–

қалдықсыз технологияны құрастыру. Мыс қорыту зауыттары тәулік сайын мыңдаған тонна кен және шоғырлар өндіріп, қайтаөндірілуші шикізат салмағына жақын мөлшерде үйінді қождарын алады.

Қождағы түсті металдар құрамы байыту фабрикаларына келіп тусетін кейбір арзан кеннің құрамындағыдай болады.

Жоғарыдағы аталғанның негізінде бұл дипломдық жобада Балқашмыс қорыту зауытында төменгі сызба бойынша жұмыс істейтін мысты штейндерді конвертірлеу теориясы және практикасы қарастырылған:

Балқыту – конвертерлеу – отқа қақтау – электролиздеу. Конвертірлеу үрдісі 80 тонна конвертірінде жасалады деп жобаланған, шикізатты пайдалану кешенділігін жоғарылату мақсатында, қорғасын, мырыш, мысты алып тастап, үйінді қож алынады.
1 Жалпы түсіндірме қағазы

1.1 Кәсіпорынның қысқаша мінездемесі

Жобаланған мысты штейндерді конвертірлеу бөлімшесі БМҚЗ металлургиялық цехы құрамына кіреді.
1.2 Шикі зат базасы, күш, жобаланушы бөлімше құрамы, өнім номенклатуралары.

Мыс қорыту зауытының шикізат базасы болып Қоңырат, Саяқ, Шатырқұл, Нұрқазған, Қарағайлы, Зырян, Өскемен, Майқайың, Жезқазған және тағы да басқа кен орындары болып табылады.

Кенді жер орындары жер қабатына жақын орналасады, кен орнын ашық түрде өңдейді, бұл кен бағасының қымбаттамауына қатысты.

Көмекші материалдар ретінде сырттан келетін шоғырлар мен флюстар пайдаланылады.

Кұрамында алтыны бар кенмен негізгі жабдықтаушы Көкшетау облысы «Нұрдаулет» ЖСШ болып табылады.

Жобаланушы бөлімнің жылдық өнім беруі бір жылда 230 мың тонна қара мысты құрайды. Жобаланушы бөлімнің құрамына жататындар:

– бас корпус;

– қойма бөлмелері;

– әкімшілік – тұрмыстық корпус.
1.3 Негізгі технологиялық және жобаланушы шешімдер

Жобаланушы бөлімде мысты штейндерді көлденең конвертерлерде конвертрлеу сызбасы таңдалып алынған. Бұл шикізатты пайдалану кешенділігі ұсыныстарымен, шығарылған өнім сапасымен, үздіксіз технологиялық үрдіспен қамтамасыз етумен негізделеді. Жобаланушы бөлім аудан қорларының ойынша тұрмыста орналасқан комбинат құрамына енуіне байланысты, қара мыс бойынша 80 тонна сыйымдылығы бар қалыпты көлденең конвертер таңдалып алынған.

Жұмыскерлердің сұраныстары мен біліктілігін ЖОО, техникумдар және лицейлер қамтамасыз етеді.

Инженерлі – техникалық жұмыскерлер, қызметшілер және кіші қызмет көрсетуші персоналдар саны «ә адам анықталды.

Норма бойынша қызмет көрсетуші ауысымда жұмыс істейтін жұмыскерлер саны алты адам. Бөлімде жұмыс істейтін жұмыскерлердің жалпы саны – 65 адам. Олар негізінде 5 – 6 санатты тәжірибелі жұмыскерлер.

Металлургиялық цехтың мысты штейндерін конвертірлеуші жобаланған бөлімі БМҚЗ құрамына енеді.

Құрылыс орны тағайындауда шикізаттың мөлшеріне, энерго және су ресурстары, көлік, еңбек ресурстары, көмекші кәсіпорындар және т.б. назар аударылған.

Цех және бөлім мен өндіру алаңдары орталықта орналасқан№ Цехтың алаңда орналасуы «Гипротүстіметпен» қарастырылған. Цех ғимараты әрқайсысы он екі метрден, ұзындығы 288 метрден тұратын төрт бөліктен тұрады, колонналар аралығы 12 метр.

Цех басқа ғимараттармен бірге орналасқан.

Жобада алаңды көлік және адамдар жүретін аяқжолмен жабдықтау қарастырылған.

2.1 Құрылыс ауданын дайындау

Шығыстық шарттарымен мысты штейндерді қайта өңдеу жөніндегі металлургиялық цехтың конвертерлік бөлімін құрастыру ауданын таңдау туралы сұрақтарды шешу кезінде өнеркәсіпті сыйдырудың жалпы ғылыми көзқарастары ықпал етеді.

Кәсіпорын құрылысы шикізат базасын, энерго және сумен жабдықтау, көлік шаруашылығы, климаттық шарттар және еңбек ресурстарын есепке ала отырып іске асырылуға тиіс.

Жоғарыда аталғанды есепке ала отырып, цехтың құрылысын Балқаш қаласына жқын енгіземіз, бұл кезде төменде келтірілген факторларға жүгінеміз.
2.2 Құрылыс алаңына мінездеме

БМҚЗ Балқаш қаласы маңында орналасқан. Зауыт аумағының жалпы алаңы 300 га көлемінде. Алаң біртекті баяу көлденеңінен ауыстырылып отыратын топырақпен жабылған. Жоғарғы жағынан 2,5 – 3 метр тереңдікке дейін астында букіл алаң бойынша баяу ораушы қырнау жайылған құрғақ тығыз саздақтар алып жатыр. Бұл қабаттардың жуандығы 0,8 метр. Төменірек, 14 – 17 метр тереңдікте біртекті тығыз батпақ жатыр. Бұл батпақтар құрамында су қамтитын құмды – қырнауыш – сазды қалдықтармен жабылған.

Топырақты сулардың табиғи деңгейі жер бетінен 14 – 17 метр. Топырақтың қату тереңдігі 1,9 метр. Топыраққа өзінің табиғи жағдайына дейін ауыртпашылықты і кг/м³ тең қабылдауға болады. Құрылыс алаңының артықшылығы жер жұмыстарын қосымша жоспарлауды қажет етпейтін тегіс мөлшер болып табылады.
2.3 Табиғи жағдай мінездемесі

Аудан ауа – райы кенеттен континентті, орташа температурасы қаңтарда – 23 С, маусымда + 25 С. Ең көп жауын – шашын жылына 300 мм.

Оңтустік – шығыс жақтан желдері басым. Желдің ең үлкен жылдамдығы

5 – 6 м/с.

Кәсіпорынды құру және пайдалану кезінде келесі жер бөліктері бұзылады:

– су құбыры, айналымдағы сумен жабықтау жолдары;

– зауыт ғимараттары мен іргетастары астындағы алаң;

– уақытша автокөлік жолдарының жасақтары.

Жергілікті ахуалдан шығатыны, жобамен табиғи ресурстарыды тиімді пайдалануға байланысты келесі жұмыс түрлері қарастырылған:

– ғимараттар мен іргетас астындағы ұлғаюшы топырақты алып тастау;

– ғимараттың салыну алаңынан алдын – ала ұлғаюшы топырақты алып, уақытша автокөлік жолдарының жасақтарын қалыпқа келтіру және жолдар бойынша көбейгіш қабатты қыру жүргізіледі.

3.1 Цехтардың жұмыс тәртібі

Мысты штейндерді конвертірлеу үрдісі үздіксіз екенін еске ала отырып, үздіксіз жұмыс тәртібін белгілейміз. Цехта 5 бригада жұмыс жасайды, оның екеуі үнемі демалыста болып отырады.
3.2 Ғылыми – зерттеу жұмыстарына сараптама

3.2.1. Мысты штейндерді конвертірлеу үрдісінің бүгінгі күнгі жағдайы

Сульфидті ерітінділерді конвертірлеу үрдісі бұрыннан таныс және жақсы зерттелген. Полиметалдық штейнді ерітінділерді ауамен үрген кезде алдымен темір және мырыш сульфидтері қышқылданады, бүл қосындылардың шоғырлануы төмендегені байқалғанда қорғасын қышқылданады. Осы тотықтарды конвертірде байланыстыру үшін жоғарыкремниземді флюс беріледі.

Ал ерітіндіде жеткілікті мөлшерде темір бар кезде темір оттегімен мыс және күкіртке өте жақын болу нәтижесінде мыс сулбфиді тотықпайды. Бұл үрдісті екі кезеңге бөлуді алдын – ала анықтайды. Екінші кезеңде қалған мыс сульфиді (мысқа бай қож) қара мысқа айналғанша қышқылданады. Мысқа бай қождағы қоспа бөлігі және бірінші кезеңнен құйылып үлгермеген қож қалдығы құрамында едәуір көп мыс бар екінші кезең қожын құрайды.

Штейндерді конвертірлеу едәуір тиімді үрдіс болып табылады.Ол оттегін пайдаланудың жоғарғы коэффициентімен, үрлеп, автогенмен, қарқынды күш және жылумен алмасу жұмыстары кезінде жоғарғы үлесті өнімділігімен сипатталады.

Мысты штейндерді конвертірлеу үрдісінің қазіргі таңдағы дамуы негізінен екі жолменжүреді: іс жүзіндегі аппараттарды жандандыру және мысты өндірудің жаңа үздіксіз үрдістерін жасау.

Бүгінгі таңда конвертірлеу негізінен «Пирс–Смит» конвертірінде көлденең 3,6 х 9,15 м. өлшемде іске асырылады. Жапонияда 4,2 х 10,0 м. өлшемді «үқ тонналық конвертірлер пайдаланылуда. Конвертірлер габаритін үлкейтуден басқа ауажібергіш жүйелер, шаңдатқыштар т.б. жандандырылуда

Бұл конвертерлер жұмысының ең негізгі жетіспеушілігі – конвертер зарядымен, шлак және қара металды құюмен байланысты үрдістің айналымдылығы.

Конвертерді өзінің тікелей міндеті – штейнді ерітіндіге мыс шоғырларын қосып балқытушы агрегат ретіндеде қолданады, бұл үшін ауа үрлемесін 30 – 38 пайызға дейін оттегімен байытады. Балқаш мыс шоғырын қайта өңдеу тәжірибесі көрсеткендей, құнды металдарды алып тастау және шикізатты пайдалану кешенділігі бұл кезде көтеріледі.

Әлемдік практикада қазіргі кезде өндіріске мысты өндірудің үздіксіз үрдістері тиімді қарастырылып, енгізілуде.

Жұмыстар негізінен екі жолдама бойынша жүргізілуде:

– бір агрегатта балқыту операцияларын қиыстыру, қожды конвертірлеу және біріктіру («Норанд», «Воркр» әдістері);

– бір агрегаттан екіншісіне сұйық өнімдерді үздіксіз ағызып беру арқылы әр операцияны әр түрлі агрегатта іске асыру («Мицубиси», «Стюарт» үрдістері). 1.

Сульфидті мысты материалдарды балқытудың жаңа үрдістерін қарастыру кезінде бай мысты штейндер алуға деген конвертер үрдісін үздіксіз етуге деген беталыс айқын байқалады, бұл агрегаттардың өнімділігін кенет арттырып, конвертірлі қожсанын азайтады.

Бұл кезде оттегіне бай н/е 200 – 500С- қа дейін қыздырылған үрлемені пайдалану және өз газының жылуын пайдаға асыру штейнді кез – келген құрамда қайта өңдеуге жол береді. Негізінен тежеуліктер үйінді және конвертерлі қождардағы мыс құрамының көбеюіне байланысты.
3.2.2 Бай мысты штейндерді конвертірлеу

Мыс жөнінде бай мысты штейндерді қайта өңдеу ж/е алу барлық мыс балқыту ісінің технико – экономикалық көрсеткіштерін жақсартады.

Қазіргі таңда қара металдың негізгі мөлшерін «Пирс – Смит» сынды нағыз конвертірлерде алады, оларды бай штейнді қайта өңдеу үрдісі конвертірде жылуды сақтау бойынша арнайы шараларды қолданусыз – ақ «суық жүріс» себебі бойынша ж/е тұтқырлы, бай мысты қождар конвертерде қиындық тудырады. Жылудың жетіспеушілігі бай штейндерде қождау және тотықтыруы жылу берудің негізгі бабын беруші темір сульфиді құрамының аз болуында.

Сондықтан да бай мыс шоғырларын пиритті шоғырлармен немесе темірге бай басқа миатериалдармен араластырады. «Муфулира» (Замбия) мыс қорыту зауытында мыс шоғырын пиритпен араластырған соң бай штейндерден (60–65Cu) және оларды жоғарыкремнеземді сұйық үйінді қонбен конвертірлеген соң штейндер алады.

Отандық және шет елдер зауыттарында конвертірлі флюстар ретінде мысты, құрамында алтыны бар кварцты кендерді немесе таза қүм пайдаланады. Бұл кендерде негізгі флюстеуші құрам жулынды кварц болып табылады. Шет елдегі зауыттарда флюстегі кремний құрамы 70–98, отанымызда 60–80. Біздің флюстердің сапасының төмендігі негізінен олардың құрамындағы алюмосиликаттардың жоғары болуынан. Шет елдердегі зауыттарда флюстегі алюминий оксидінің құрамы 4-тен 14 дейінгі ортада, алтын құрамды кварцты кендерде Al₂O₃ құрамы өте жоғары.

Конвертірлі қождардың сұйық ағуын арттыру, құрамында 65 пайыздан төмен емес ірілігі 6 дан 35 мм дейін кремний диоксиді бар конвертірлі флюстың алюминий оксидінің кері әсер етуін төмендету үшін флюс газбен шығып кетуіне ықпал ететін 6 мм төмен төмен фракция көлемін үлкейту қажет, кесек іғ мм асса флюс конвертірде толық әсер ете алмайды. Екі шектік жағдайда да флюс шығыны жоғары болады.

Шет ел зауыттарында флюстің үлкендігін 10–20 мм ұстауға тырысады.

Балкаш мыс қорыту зауытында кварцты флюс ретінде жергілікті мысты кенді және сырттан келген алтынқұрамды кенді пайдаланады, оларға әк қосылады.

Кеннің сапасы төмен, ондағы кремний құрамы 58-ден 75  арасында, оның ішінде жоғарыкремниземділері кеннің жалпы мөлшерінен 15–17  құрайды. Балқаш мыс шоғыры 26–әү пайыз SiO₂ және 5 – 6 пайыз темерді құрайды. Мұндай шоғыр негізінде шихтаны электрмен шихталау кезінде әкпен флюстерді қажет ететін кремний көп артық қалады. SiO₂ артық қалдығын темір оксидін байлау үшін пайдаланған жөн болар еді (2). Электрлі пеште, яғни балқыту үрдісі мен конвертірлерді қосу 2.

SiO₂ артық қалдығын конвертерде пайдаланудың да әсері аз емес, оның үстіне мұны екі жолмен іске асыруға болады – сұйық үйінді қожды беру және жылу мөлшерінің жеткілікті болған кезінде мыс шоғырының бөлігін беру.

Осыған байланысты сұйық жоғары кремниземді үйінді қождық флюстеуші қабілеттілігі жоғары теориялық және практикалық қызығушылық тудырады. Мысты штейндерді конвертірлеу үрдісіне сұйық үйінді қождың Балқашмыс қорыту зауыты жағдайында әсерін анықтау осы жұмыстың негізгі мақсаты болып табылады.

Штейндерді конвертірлеу үрдісі қожға және мысқа бай сульфидті мөлшерге кремний диоксидін еріту кезінде пайда болатын оксидті – сульфидті фазаны бөлумен жүреді. Бұл фазаларды бөлу дәрежесі бірінші кезекте олардың қүрамына байланысты. Сондықтан түрлі құрамдағы конвертірлі қождарға үрлену мөлшері бойынша штейндердің физика – химиялық әсерін зерттеу құнды металдардың қожбен кетуін бағалауға көмегін тигізеді.

Қождағы штейннің өлшенген бөліктерінің тұну жылдамдығына әсер ететін маңызды әсерлердің бірі болып 3,96 х 9,15 м конвертірде көмір шаңымен қайта өңдейтін 61 пайызға дейінгі мыс құрамы болып табылады. «Тсумеб» (Намибия) зауытында 57 дейін мысты құрайтын полиметалды штейндерді темір скрап қосып 3,05 х 6,19 м жатық конвертірлерде конвертірлейді. Осыған қарамастан бірінші кезеңнің 6 пайыз мыс және 18 пайыз қорғасын құрайтын суық қож алады, ал екінші кезеңде тотыққан мыстың құрамы 25 пайызға дейін жетеді.

«Нкана» (Замбия) зауытында 3,6 х 9,15 м конвертірлерінде 50 – 62 пайыз мыс құрайтын штейнді оттегіне бай ауа үрлемесінде қайта өңдейді.

«Лубумия» (Заир) зауытында 3,96 х 9,15 м конвертірлерінде 65 пайыз мыс, ғ пайыз мырыш, 2,5 пайз қорғасын құрайтын полиметалды штейнді үрлейді.

Тоқтап тұрған кезде конвертер температурасының төмендеуіне жол бермеу үшін ол тозаңкөмірлі қыздырғыш көмегімен қыздырылады. Қосымша қыздыруға қарамастан алынған конвертірлі қождар 12 – 17 пайыз мыс,

20 пайыз мырыш оксидін, 7 пайыз қорғасын құрайды.

Жапондық фирма «Мitsubishi Metal Corp.» жасаған мыс алу үздіксіз үрдістерінде 65 пайыз көлемінде мыс құрайтын штейндерді конвертірлейді. Үрлеуді 30 – 35 пайызға дейін оттегімен байытылған пештің орта бөлігінде орналасқан ирек қалып арқылы ауамен өткізеді, осы қалыптар арқылы флюс–

әк береді.

Алынған CaО – CuО – FeO жүйелі 15–10 пайыз Cu құрайтын жүйелі конвертірлі қождар түйіршіктеліп, кептіріп, балқытуға қайтарады.

Польшалық патенттерде 63 пайыздан аса мыс құрайтын штейндерді өнеркәсіпті конвертірлеу әдісі ұсынылды. Олардың біреуіне сәйкес бірінші кезеңде «қалыптастыру – экзотертикалық реагент» қосындысы ферросилицилі кремниге бай немесе кедей турде енгізіледі.

Оңтүстік Америка және Африка зауыттарында бай мыс шоғырлары қайта өңделіп, барлығы да бай штейндерге қызмет етеді. Конвертірлердің қалыпты жұмыс істеуінің негізгі шарты шегендеуді ыстық күйінде отын беру арқылы аз тоқтап тұру кезінде де бірқалыпта ұстап тұру болып табылады және штейінді құю кезінде, қожды ағызу, мысты шығару кезінде ұзақ тұру мүмкіншілігін болдырмайтын кран шаруашылығының нақты жұмысы ж. т.б.

Қазақстанда Балқаш бай мыс шоғырын қата өңдеу течнологиясы шығарылып ,іске асуда. Ол Балқаш мысы және сырттан жеткізілген жоғары темір құрамды шоғырлар қосындысынан тұратын түйіршіктелген мыс құрайтын шихта, Ванюков пешінде балқытуға негізделген. Ол 50-55% Cu, 12-17% Fe, 5-7%Pb, 2-3% Zn. Штейндер «Прис- Смит» турлі аппаратурада мысты және алтын құрамды кен ретінде кварцты кен пайдаланып конвертрленеді. Алынған конвертрлі қаждар 3-6% Cu, 6-10% Pb, 4-6% Zn құрайды. Бай мыс шоғырларын темірге бай материалдармен қосқанда ол қиындықтар туғызды. Оның басты себептерінің бірі , темірге бай шоғырларды енгізу үйінді қаждардың женә олармен қоса құнды металдардың шығарылуының көбеюіне әкеліп соқты. Сол себептен Балқаш мысты шікізатын қайта өңдеудің уіндісіз технологиясын жасағанда, шихта құрамынан темірге бай шоғырларды шығаруды мыс бойынша тығыздық алуды көздейтін жаңа технологиялық схема ұсынды. Штейн және қож тығыздықтарында айырмашылық неғұрлым жоғары болса, соғұрлым бұл фазаларды бөлу тез жүреді.

Екі сұйық фазаны болу шекарассындағы озара әрекет күші фазааралық тартылыс ауқымдығышекі бағалануы мүмкін, оның үлкеюі қождағы метейн бөліктерінің бірігуі және тұнбалану жағдайын жақсартады.

Фазааралық тартылыстың жоғарылауына жол беруші барлық факторлар (себептер) қожбен бірге металдарды жоғалтуды азайтуға әкеліп соғады.

Фазааралық тартылыс ауқымдылығын анықтау үшін әр байланысушы фазалық үстіртін тартылысын табу қажет, ол балқытудағы озара әрекет етуші болшектердің үшін анықтайтың.

59, 2%Cu, 0,87% Fe, 3,8% Pb, 1,97% Zn, 22,4% S құрайтын полиметалды штейн үшін анықталғаны, қызу 1473 тен 1773К көтерілген кезде тығындық 5,63 х 10нан 5,47 х 10кг/м дейін төмендетілетіндегінде.

Балқаш үйінді қожының тығыздығы пайыз бойынша: 48,6 SiO2, 16,9 FeS, 15,95 CaO, 8,85 Al2O3 құрайтын және аздау түсті металдар мөлшері бар, тығыздығы температура 1473К тен 1773К дейін көтерілген кезде 3,38*10 нан 3,08*10кг/м дейін өзгереді. CaO-ның құрамының көбеюі қождың тығыздығын төмендетеді. Мысты-никельді өндірістің нағыз конвертрлі қожының үстіртін тартылысы үрлену бойынша 350 ден 200мН/м.

Бұл қождың фазааралық тартылысы үрлену кезінде мысты – никельді штейнмен бөлу шекарасында,мысалға 30 дан 130 мН/м дейін үлкейеді, яғни штейіннің мыс бойынша байытылуы штейн – конвертрлі қож жүйесінде фазааралық тартылысты үлкейтеді.

А.В.Ванюков әртестермен анықтағандай, Fe – CaO – SiO жүйесінде үстіртін тартылыс иондық тотығуының азайған және ондағы кальций оксиді құрамының көбейген кезінде үлкейеді бұл кезде өзгеріс диапозоны 1623K кезінде 380-460 мН/м құрайды.

Сульфид мыс – фаялит жүйесінде фазааралық тартылыс ауқымдылығы фаялитке FeS, CaO немесе FeO қосумен азаяды.

Конвертрлі қожға магнетит енгізу, фазааралық тартылыс ауқымдылығын аз-маз азайтады. Магнетиттің аз мөлшерде қосылуының зиянды әсері құрамында темірі аз қождарда белгілі болады , мұндағы FeO үстіртін белсенділігі жоғары , ал штейнмен фазааралас тартылыстың шығыс ауқымдылығы құрамында темірі көп конвертрлі қож жүесіндегіден көбірек.

3.3.1 Конвертрлі флюстердің құрамы

БМҚЗ – да конвертрлі флюс ретінде жергілікті мысты кен және сырттан жеткізілген алтын құрамды кварцты кендерді пайдаланады , оларға әк қосады. Құрамында алтыны бар кварцты кен құрамы 3.1 кестеде келтірілген. Флюс негізі – Балқаштың мыс кені , бірақ оның жалпы баланстағы мөлшері соңғы кезде азайды. Кендердің оның ішінде құрамында алтыны бар кендердің бағалары біркелкі емес , ең көп жоғарыкремнилі Арқалық кені 75% SiO2 , ал Арқалық жәре Ақбақай кендері 58 – 60% SiO2 , 9,5 – 11,0% Al2O3 құрайды.

3.1 кесте – Құрамында алтыны бар кварцты кен

3.2 кесте - Балқаш мыс кені

Үйінді қождың орташа құрамы, %: 0,5 Cu , 0,77 Pb, 2,22 Zn, 13,65Fe , 48,83 SiO2 , 13,80 CaO , 6,78 Al2O3 , 0,28 S. Үлкен ағаттықсыз барлық мыс пен қорғасынды сульфидке , ал темір мен мырышты оксидке айландырады.Қождағы темір , мырыш және алюминий оксидінің , жалпы құрамы 22,65% , ал кремрий диоксиді ьен кальций оксиді 62,63%.

Жоғарыда келтірілген ескертулерді есепке алғанда конвертрлі қож құрамы %: 4,25 Cu , 4,77 Pb , 5,05 Zn , 30 – 35 Fe , 26,8 Sio2, 5,12 CaO , 3,83 Al2O3 , 0,86 S. Барлық күкірт мыспен байланысты деп қабылдауға болады . мұндай жағдайда тотыққан қорғасын , мырыш және темір аллюминий оксидімен қосқандағы құрамы 44 %, ал кремний диоксиді мен кальций оксиді 31,92% - ды құрайды . Бұл жерден шығатыны , үйінді қождағы өз құрамына темір , мырыш , аллюминий оксидінің келетіні : 22,65*31,92:44,00 =16,43% кремний диоксиді және кальций оксиді. Бос SiO2 +CaO сомасы 62,63 - 16,62% құрайды

Жай үйінді қождағы және кварц флюстағы бос SiO2 +CaO құрамын салыстырғанда , соңғысында 14,6%-ға жоғары екендігін көреміз (60,8 – 46,2%). Яғни айырмашылық өте көп емес және жай үйінді қождарды флюс ретінде пайдалануға болады , бірақ олардың шығыны , әрине конвертрлеудің бірдей жағдайында қатты кварцты флюс шығынына қарағанда көбірек болады. Бұл кезде қождың жалпы шығыны және үйінді қатты кварцты флюстің металлургиялық шегін есепке алмағанда кішірейеді.

Балқаш штейндерді мен үйінді қождардың физико – химиялық әсерін зерттеу көрсеткендей , БМҚЗ болашағы үшін 20 – 25%-ға дейін жоғарлаған кальций оксиді және 7 – 9% дейін төмендеген темір құрамы бар үйінді қождар , олардағы кремний диоксидінің құрамы көп болған кезде табылады . Мұндай қождарда түсті металдардың азайып жоқ болып кетуі азайяды.

Жоғарыды келтірілген құрамы бар қожды 12 – 15% пайыз балқаш темірі көп шихта құрамының есебінен алуға болады. Олардың орнына әк тас бөлігі енгізіледі

Үйінді қождың реттелген құрамының флюстеуші мүмкіндігін бағалайық. Аз ерітілуі есебінен бұл қождағы түсті металдар және күкірттің құрамы орташа қожбен салыстырғанда үштен бір бөлікке азаяды, ондағы реттелген қождық құрамына 0,33 пайыз мыс, 0,51 қорғасын, 1,48 мырыш, 8,0 темір, 50,0 крений диоксиді, 22,0 кальций оксиді, 6,8 алюминий оксиді және 0,19 күкірт кіреді. Бұрынғыдай қождағы мыс пен қорғасын сульфидке; ал темір мен мырыш оксидке байланады деп есептейміз.

Онда темір, мырыш және алюминий оксидінің бұл қождағы жалпы құрамы 16,28 пайызды, кремний диоксиді мен кальций оксиді 72 пайыз.

Конвертірлі қож үшін сол ескертулерді еске ала отырып үйінді қождың қалыпты құрамы және жаңа құрамын пайдалану кезінде алынған конвертірлі қож,  : 4,25 Cu, 1,74 Pb, 5,05Zn, 30,35Fe, 26,8SiO₂, 8,1CaO, 3,38H₂O₃ және 0,86S құрайды. Барлық мыс сульфидке байланысты деп қабылдаймыз, онда қорғасын, мырыш, темір және алюминий оксидінің сомалық құрамы 40,7 пайыз, ал кремний оксиді мен кальций оксиді 34,9 пайызды құрайды. Үйінді және конвертірлі қождар құрамынан шығатыны үйінді қож құрамындағы

SiO₂ + CaO (бос) 58,0 пайызға тең.

Кварцты флюс пен жаңа құрамды үйінді қожды салыстырғанда конвертірлеу үйіндісі бірдей шарт кезінде бірдей болады, бұл кезде конвертірлі шарт шығымы дәл осындай бірдей болуы қажет.

Кремний диоксидінің жоғарғы құрамы темір оксиді (2), қорғасын және мырыш белсенділігінің төмендауіне әсер етеді. Бұл кезде шикізаттан қорғасын мен мырышты алу деңгейін жоғарылату үшін оларды вагондарға ауыстыру қажет. Мұндай көзқараспен қарағанда флюс ретінде жоғарыкальцилі үйінді қожды пайдалану ақталған, себебі кальций оксиді қожда оксид, қорғасын және мырыш белсенділігін арттырады. Оның жоғарғы шоғырлығы темірдің тотығып кетуіне әкеліп соғады, сондықтан темір оксидінің үйінді қожбен өзара араласу деңгейі өте маңызды (2).

FеО белсенділігін жоғары қождарда оның магнетитке дейін тотығуы мүмкіндігі жоғарылайды. Тығыз балқытылған магнетит кристалдарының пайда болуы қождардың байлануын күшейтті және ерітіндіден газдардың шығуына кедергі болады. Бұл, өз кезегінде қалыптың конвертерден лақтырылуына әкеліп соғуы мүмкін. СаО жоғарыда құрамы қожда жеңіл балқытылған кальций фериті пайда болған ҒеО ерітінділігіне мүмкіншілік береді, бірақ темір құрамы едәуір болған кезде мұндай қождарда магнетит кристалдарының пайда болу мүмкіндігі сақталады.

Темірі көп қождарды төмен флюстеуші әсерінен және штейндерді конвертірлеу кезінде кері әсерінен конвертірлеуші флюс ретінде пайдалануға болмайды.

Балқаштық үйінді қождар қышқылға жатады, себебі едәуір көлемде кремний диоксидін және аз көлемде темір құрайды, сол себептен олардағы ҒеО белсенділігі шамалы.
3.4 Негізгі технологиялық үрдістің суреттемесі

Тығыздау үрдісі дегеніміз, балқытылған штейн арқылы қысыммен ауаның үрленуі. Бұл кезде металдар сульфидтері жалпы реакция бойынша тотығады: МеS + 1¹/₂ O₂ = MeO + SO₂ + Q

Металдар сульфидтерінен алғашқы болып темір сульфиді және мырыш сульфиді, сонан соң қорғасын сульфиді тотығады. Сульфидтердің тотығу барлық әсерлері экзометрикалы:

ҒеS + 1¹/₂ O₂ = FeO + SO₂ + 117710 кал

ZnS + 1¹/₂ O₂ = ZnO + SO₂ + 110060 кал

PbS + 1¹/₂ O₂ = PbO + SO₂ + 101400 кал

Пайда болушы темір кремний қышқылымен қождалады, соңғысы конвертерге мына реакция бойынша кварц түрінде қосылады:

2ҒеО + SiO₂ = 2FeO + SiO_2.

Үрлену кезінде мыс қышқылданса, мыс ҒеО қатысынан төменгі реакция бойынша қайта сульфидтенеді:

Сu + FeS = Cu₂S + FeO.

Қорғасын мен мырыш қышқылдары конвертірленген кезде жартылай ұшып кетеді, бір бөлігі кремний қышқылымен байланысады да конвертірлі қожда қалады.

Кремний қышқылы жеткіліксіз болған кезде темір тотыққанша қышқылданады, ол өз кезегінде МеО + Ғе₂О₃ металдары ферриттерінен құралатын қож негіздерін жасайды. Темір, мырыш және қорғасын сульфидтерін қышқылдау кезіндегі үрдіс конвертірлеудің алғашқы кезеңі болып табылады.

Конвертірлеудің алғашқы кезеңіндегі өнімі болып Сu₂S ақ штейні немесе фонштейн болып табылады.

Темір, мырыш және қорғасын сульфидтерін қышқылдаған соң мыс сульфидін оттегімен реакциясы басталады.

Сu₂S + 1¹/₂ O₂ = Cu₂O + SO₂ + 92760 кал.

Алынған мыс тотығы теңдік бойынша қалған жартылай мыспен араласады: Сu₂S + 2Cu₂O = 6Cu + SO₂.

Соңғы реакцияның 1051,5 ^оС-тағы SО₂ қаттылығы 6,46 атмосфераны құрайды. Конвертерден үздіксіз SО₂ алып тастап отырған кезде Сu₂S және Сu₂О арасындағы өзара әсер жағымды.
3.5 Технологиялық есеп

3.5.1 Мысты штейнді конвертірлеу үшін үрдіс есебі

40 пайыз мыс құрайтын мыс штейнін қайта өңдеу үшін есептейміз. Өнімділігі ыстық штейін бойынша тәулігіне 625 т.

Шығыс өнімдері мен материалдары ретінде Балқашмыс қорыту зауыты практикасын алайық. Кварцты флюс ретінде 2 пайызды Cu; 3,5%S; 72% SiО₂; 2% СаО; 10% Аl₂О₃; 10,2 басқа да құрамды қышқыл кремнийлігі кен пайдаланылады.

Конвертірде қалыпты жылу тәртіптегі үрдісті ұстап тұру үшін мыс қорыту зауытының айналымы болып табылатын, әрі 12,0% Сu; 44,0 Fe; 7,5 S; 17 SiО₂; 5% Аl 2о3; 12,5 тағы да басқа құрамы бар суық материалдар қайта өңделеді.

Негізгі есепке қосымша оттегіне 25% бай үрленімдегі конвертер жұмысының көрсеткіштерін анықтаймыз.

Мысты штейннің рационалдық құрамы есебін 40% Сu; 21% S; 4,91% О₂; 32% Fе құрамды штейннің 100 кг-на жүргіземіз, практика мәліметтері бойынша барлық мысты Сu₂S байлаулы деп қабылдап? 100 кг штейндегі Сu₂S жалпы санын есептейміз:159/127 х 40 = 50,08 кг

Сu₂S тегі күкірт 50,08 – 40 = 10,08 кг, FeS 21 – 10,08 = 10,92 кг-ға күкірт қалады.

Онымен байланысты темір: 55,9/32 х 10,92 = 19,11 кг

Магнетиттегі темір 32 – 19,1 = 12,89 кг.

Барлығы магнетит 12,89 + 4,91 = 17,8 кг.

3.6 кесте. Мысты штейннің рационалдық құрамы, кг

Қосындылар	Барлығы	Cu	Fe	S	O2	Басқалар
Cu2S	50,08	40	-	10,08	-	-
FeS	30,03	-	19,11	10,92	-	-
Fe3O4	17,8	-	12,89	-	4,91	-
Басқалар	2,09	-	-	-	-	2,09
Барлығы:		40	32	21	4,91	2,09

3.5.3 Кварцты флюстың рационалдық құрамы

Кремнийлі кенді барлық күкірт мыс және темірмен СuFeS₂.

Халькопиритке байланысты мыс құрамын есептейміз:

63,5/64,2 х 0,3 = 0,29 кг

Халькопириттегі темір:

55,9/64,2 х 0,29 = 0,85

Халькопириттен қалған мыс 2,0 – 0,29 = 1,7 кг Сu₂О курпитімен байланысты.

Кульпиттегі оттегі:

16/127 х 1,7 = 0,21 кг

Курпит жалпы саны 1,7 + 0,21 – 1,91 кг.

Курпит жалпы саны 1,7 + 0,1 – 1,91 кг.

Халькопириттен қалған саны 3,5 – 0,26 = 3,24 кг.

Темір Fe₂O₃ 3Н₂О лимонитімен байланысы.

Оттегі саны Ғе₂О₃: 48/111,8 х 3,24 = 1,39 темірге байланысты.

Лимониттегі кристалдық ылғал:

54/11,8 х 3,24 = 1,56

Плиноземді Аl₂О₃ 2SiО₂ 2Н₂О каолинитіне байланысты деп қабылдасақ, каолинитте кремнезем 120/102,2 х 10 = 11,75 кг болады.

Каолиниттен қалған кремнизем мына құрамдағы кварц қалыбында болады: 72 – 11,75 = 60,25 кг.

СаО-ны СаСО₃ әк тасқа байланысты деп қабылдасақ, көмірқышқылы СаО байланысты болады:

44/56,1 х 2 = 1,57 кг

Әк тас жалпы саны 2 + 1,57 = 3,57 кг.

Есеп қорытындысында шығатын қышқыл кремнийлі кек құрамы 5.2.2 кестесінде келтірілген.

3.7 кесте. Кварцты флюстық рационалдық құрамы

3.5.4 Конвертірлі қож құрамын аынқтау

Практика мәліметтері негізінде конвертірлі қождағы мыс құрамы 2,5 пайыз деп қабылдасақ, сомасы SiO₂ + Р₃О₄ + ҒеО = 85%.

ҒеО = 85-% SiО₂ - % Fе3О₄.

SiО₂ құрамын қожда 24% қабылдаймыз, ал магнетит 17%.

Қождағы ҒеО құрамы: 85 – 24 – 17 = 44%.

Фаялит жалпы саны: 18,3 + 44 = 62,3 кг.

Бос кварц қалдықтары: 24 – 18,3 = 5,7 кг.

Сu₂S саны мыс бойынша: 159,1/127 х 2,5 = 3,13 кг.

Сu₂S құру үшін күкірт: 3,13 – 2,5 = 0,63 кг.

Қождағы FeS құрамын 4,43% деп қабылдаймыз.

3.8 кесте. Конвертірлі қождың рационалдық құрамы

Конвертірге үрдіс температурасын реттеу үшін тиелген суық материалдардың құрамы әр түрлі болады. Мысты штейндерді конвертірлеу кезінде суық айналымдар ретінде негізі қызмет ететіндер: ыстық штейн құрамы сияқты суық штейн, мысты отпен шақпақтау пешінен бай қождар, конвертірлеу үрдісінің айналым материалдары – қождан алынған салмақ шашырандылары, мұржа мен шаңдатқыштан алынған тұрып қалған қалдықтар, газөткіштен ауланған шаң және т.б.

Суық материалдардағы 50% мыс металды түрде, ал қалған 50 пайызы Сu₂S түрінде деп қабылдаймыз.

100 кг суық материалға есептегенде, ондағы металды мыс 6 кг және Cu₂S түріндегі мыс – 6 кг екендігі байқалады.

Жалпы саны Сu₂О 159,1/127 х 6 = 7,5 кг, онда күкірт 7,5 – 6 = 1,5 кг.

Қалған күкірт 7,5 – 1,5 = 6 кг.

Қалған күкірт ҒеS-те темірмен байланысты екендігін қабылдап анықтайтынымыз:

ҒеS : 88/3271 х 6 = 16,5 кг, онда темір 16,5 – 6,0 = 10,5 кг.

Бос кремнеземнің жалпы кремнезем құрамына қатынасы 1 : 4. Онда суық материалдардағы бос кремнезем:

1/4 х 17,0 = 4,2 кг.

2ҒеО SiО₂ : 17 – 4,2 = 12,8 кг кремнезем байланысты.

ҒеО жалпы саны фаялитке байланысты:

143,8/60 х 12,8 = 30,9 кг.

ҒеО-дағы темір:

55,9/71,9 х 30,9 = 24 кг.

Магнетитте қалған темір 44 – 10,5 - 24 = 9,5 кг.

Магнетит саны:

231,7/167,7 х 9,5 = 13,1 кг.

3.5.6 Алғашқы кезеңдегі үрдістің технологиялық есебі

3.5.6.1 Конвертірлі қож және кремнилі кеннің саны

Барлық есептер 100кг ыстық штейнге жүргізіледі.

 кг – 100 кг ыстық штейнде пайда болатын конвертірлі қож саны деп белгілейін.

 кг – кремнилі кеннің қажетті саны.

Темір конвертірге түседі, кг:

100 кг ыстық штейннен 32.

16 кг суық материалдардан 16 х 0,44 = 7,04.

Кремнилі кеннің  кг-нан 0,035 .

Жалпы түсетін темір (39,04 + 0,035 ).

 кг қождағы темір саны 0,4932 х кг. Темірді қожға толық бөлгенде теңдік бірдей болуы қажет: 39,04 + 0,035  = 0,4932 .

Кремний қышқылы конвертерге түседі, кг:

 кг кремний кеннен 0,72 

16 кг суық материалдардан 16 х 0,17 = 2,72.

Жалпы (2,27 = 0,72 ) түседі.

SiО₂ жалпы саны конвертірлі қож кг-да 0,24 х кг.

Барлық кремний қышқылының конвертірлі қожға толық өткенде шығуы тиіс.

Тура теңдік: 2,72 + 0,72  = 0,24 .

Теңдікті шешкенде, анықтайтынымыз  = 80,82 кг;  = 23,16 кг

Штейнмен және суық материалдармен конвертерге 30,03 + 16 х 0,165 = 32,67 кг FeS түседі. Кремнилі кенмен 23,16 х 0,0086 = 0,2 кг халькопирит түседі.

Конвертерде халькопирит төменгі реакция бойынша бөлінеді:

2CuFeS₂ = Cu₂S + Cu₂S + 2FeS + S

Нәтижесінде реакциядан пайда болатыны:

0,2/367 х 159,1 = 0,087 Cu₂S

0,2/367 х 175,8 = 0,095 FeS

0,2/367 х 32 = 0,017 S

Бөлінуді есептегенде үрдіске 32,67 + 0,095 = 32,76 кг FeS енгізіледі.

FeS бөлігі қожға штейн бөлшектері ретінде төменгі мөлшерде жіберіледі:

80,82 х 0,0443 = 3,58 кг.

23,16 кг кремнилі кенге түсетіні 23,16 х 0,01910 = 0,44 кг Cu₂О

23,16 x 0,0463 = 1,07 кг Fe₂O₃

Бұл қышқылдар FeS пен мына реакция бойынша араласады деп қабылдаймыз.

FeS + Cu₂O = FeO + Cu₂S

FeS + 3Fe₂O₃ = 7FeO + SO₂

1. 
   реакцияда FeS мына мөлшерде қатысады: 0,44/143,2 х 87,91 = 0,27 кг.
   

1. 
   реакция нәтижесінде пайда болатыны: 0,44/143,2 х 71,9 = 0,22 кг (оның ішінде 0,17 Fe)
   

Реакцияда (2) FeS мына мөлшерде қатысады:

1,07/479,1 х 503,3 = 1,12 кг. - FeO ( оның ішінде 0,17 Fe)

1,07/479,1 х 64 = 0,14 кг. - SO₂

Шлактармен және қышқылдау реакциясынан жоғалтқан кезде жоғарғы 2 тотықтырғыш оттегі есебінен штейіннен FeS мына мөлшерде шығарылады:

3,58 + 0,27 + 0,2 = 4,05 кг FeS

Қалған күкіртті темірді үрлегіш оттегімен мына мөлшерде қышқылдау қажет:

32,67 + 0,095 – 4,05 = 28,7 кг

(18,26 Fe және 10,44 S)
3.5.6.3 Темір мен күкіртті тотықтыру

Конвертірлі қожда магнетит түріндегі темір болады 80,82 х 0,123 = 9,94 кг. Ыстық темір штейнімен магнетит түрінде 12,89 кг енгізіледі.

Магнетит түрінде суық темір материалдарымен 16 х 0,095 = 1,52 кг түседі.

Бұрынғы үрдіске магнетит түріндегі темір 12,89 + 1,52 = 14,41 кг түседі. Үрлегіш оттегімен темір 14,41 – 9,94 = 4,47 кг магнетитке дейін тотығады.

Конвертірлі қож құрамында FeO 16 – 0,24 = 3,84 кг түріндегі темір болады.

Оның үстіне темір FeO дейін (1) және (2) 0,17 + 0,87 = 1,04 кг реакциясы бойынша тотығады.

Темірді 3Fe + 2O₂ =2Fe₂O4 (3) реакциясы бойынша тотықтыру үшін оттегі мөлшері

32/111,8 х 22,76 = 6,51 кг құрайды.

Конвертірлеудің алғашқы кезеңінде 10,44 кг S күкіртті темір тотығады. Оның үстіне халькопиритті бөлу нәтижесінде пайда болатын кәдімгі күкірт 0,017 кг болады. Яғни, барлығы 10,457 кг күкірт тотығады.

Зерттеу мәліметтері негізінде конвертірлі газдар құрамы бойынша SO₃ дейін тотығатын күкірт мөлшерінің қатысы 6 : 1 құрайды деп қабылдаймыз.

SO₂ дейін тотығушы күкірт 10,457/7 х 6 = 8,96 кг.

SO₃ дейін тотығушы күкірт 10,457/7 х 1 = 1,5 кг.

Барлығы темірді және күкіртті тотықтыруға оттегінің теориялық шығыны 3,25 + 8,96 = 11,21 құрайды

Барлығы темірмен күкірттің құрамына қажетті оттегі:

8,21 + 11,21 = 18,42 кг

Бұл практика мәліметтері негізінде конвертер ваннасымен оттегін пайдалануды қабылдап, қажетті оттегі мөлшерін табамыз:

18,42/0,95 = 20,44

Оттегі артықтығы 20,44 – 18,42 = 2,02 кг

Ауада оттегінің құрамы әі пайыз болған кезде « кезеңде:

20,4/0,23 = 88,88 немесе 88,88/1,29 = 68,9 ауа беру қажет.

Ауамен 88,88 – 20,44 = 68,44 кг азот беріледі.

« кезеңде конвертірге 23,16 кг кремнилі кен тиелу, ондағы ылғалдық

23,16 х 0,0551 = 1.18 кг мөлшері газға бөлінеді

Газға кеннен кеткен көмірқышқылының аз мөлшеріне жүгінеміз.

3.10 кесте – Алғашқы кезеңдегі газдың құрамы мен саны

Газ	Салмағы	Көлемі нм	Көлемі %
SO2	17,92	6,272	9,61
SO3	4,85	1,358	2
O2	2,02	1,414	2,24
N2	68,44	54,75	83,89
H2O	1,18	1,468	2,26
Барлығы:	94,41	65,26	100

3.5.6.4 Ақ маттың саны

Ақ матты Cu₂S, металды мыс және көптеген металдар қосындысын құрайды.

Конвертерге Cu₂S-тің түсуі, кг:

100 кг ыстық штейннен 50,08 кг

16 кг суық материалдардан 16 х 0,075 =1,2 кг

Барлығы: 51,28 кг

CuFeS₂-ні бөлу нәтижесінде конвертерде 0,087 кг Cu₂S-пайда болады

Cu₂O + FeS = Cu₂S + FeO (1) реакциясы бойынша тағы да 0,63 Cu₂S пайда болады.

Конвертерге түсіп пайда болған Cu₂S-тің жалпы саны:

51,28 + 0,087 + 0,63 = 52 кг

Конвертерлі қожбен 80,82 х 0,0313 = 2,53 кг Cu₂S алынып кетеді.

Ақ матта: 52 – 2,53 = 49,47 Cu₂S (39,5 кг Cu ж2не 10 кг S) қалады.

Суық материалдармен конвертерге түсетін металлургиялық мыс толығымен 16 х 0,06 = 0,86 кг мөлшерде ақ матқа кетеді деп қабылдайық.

Cu₂S және металдық мыстың ақ матт жасаушы жалпы саны:

49,47 + 0,86 = 50,43 кг.

Ақ матта мыс пен күкірттің сомасы 95,5  және 4,5  құрайды деп қабылдаймыз. Ақ маттың мөлшерін табамыз: 50,43/0,955 = 52,8 кг

3.5.6.5 Екінші кезеңнің технологиялық үрдісі есебі.

Ақ матты үрлеген кезде жартылай күкіртті мыс металлургиялық мыспен, SO₂ және SO₃ пен тотығады. Үрдістің екінші кезеңі үрлеуді тоқтатусыз және суық материалдардың қосындысынсыз жүргізіледі.

Үрдіс өнімдері болып қара мыс, газдар және ақ матт құрамындағы қосындылардан щығатын күйіктердің аз-маз мөлшері, бірінші кезеңнен қалған қож қалдықтары және тотыққан мыс болып табылады.

Ақ маттан қара металға мыстың бөлінуі мәліметтеріне қарағанда 99,5℅ деп қабылдаймыз. Қара металға кететін мыс мөлшері: 40,36 х 0,095 = 40,16 кг.б

Қара мыс құрамы 99,8 ℅ Cu болғанда мыс мөлшері:

40,16/0,988 = 40,64 кг

Қара мыстағы күкірт 0,2℅, ол 40,64 х 0,002 = 0,081 кг құрайды

Ақ маттағы барлық күкірт 10 кг, яғни 10 – 0,81 = 9,919 кг күкіртті тотықтыру қажет.

Конвертірлі газ мәліметтері негізінде екінші кезеңде күкірт SO₂ және SO₃ -ке дейін тотығады деп қабылдаймыз (5 : 1 ара қатынасы)

SO₂ дейін 9,919 / 6 х 5 = 8,26 кг күкірт тотығады (16,52 кг SO₂ пайда болып, 8,26 O₂ шығындалады)

SO₃ дейін 9,919 / 6 х 1 =1,66 кг күкірт тотығады (4,125 кг SO₃ және 2,475 кг O₂ пайда болады)

Жалпы оттегінің күкірт қышқылдануына теориялық бөлінуі?

2.475 + 8,26 = 10,73 кг

95 пайыз оттегін пайдалану кезінде қажетті оттегі мөлшері :

10,73 / 0,95 = 11,3 кг

Оттегінің артылғаны: 11,3 – 10,73 = 0,57 кг.

Қажетті ауа: 11,3/0,23 = 49,13 кг.

Ауамен түсетін азот: 49,3 – 11,3 = 37,83 кг.

3.11 кесте. Екінші кезеңдегі газдардың саны мен құрамы

3.5.6.6 Конвертірлеудің бірлескен материалдық балансы

Бірлескен материалдық баланс қүру кезінде барлық сұйық және қатты материалдардан 1 ℅ көлемінде шаңжұтқыш есептеледі. Шихтадан мыстың жалпы түсуі 42,38 кг.

Шаңға 42,38 х 0,01 = 0,42 кг

Қара металл мен қож арасындағы мыстың бөлінуі.

Қара металда мыс 40,16 95,2 ℅

Қожда 2,02 4,8 ℅

Барлығы: 42,18 100,0 ℅

Қара металдың есебінен шаңға

0,42 х 0,952 = 0,4 кг, қож есебінен 0,42 х 0,048 = 0,02 кг

Қара метал түрінде 40,16 – 0,4 = 39,86 кг Cu және қождағы мыста

2,02 – 0,02 = 2 кг аламыз.

Шаңға басқа да элементтердің кетуін сол сияқты есептейміз

3.12 кесте. Екінші кезеңнің материалдық балансы

3.5.7 Конвертер есебі

Конвертердің ауа бойынша қабілеттілігін өткізіп.

Бірлескен материалдық баланс негізінде ауаның « дана штейнге практикалық сыбығалы шығынын табамыз:

Vменш. = 138,01 / 0,1 х 1,29 = 1070 мм³/мин

Конвертердің практикадағы үрлеу арқылы қолдану коэффициентін К=0,75 деп алып, конвертердің өткізгіш қаблетін табамыз:

Vконв = А х Vуу / 1440 х К = 600 х 1070 / 1440 х 0,75 = 600 мм³/мин

Конвертер фурмының сыбағалы жүктемесі төменгі формула бойынша болады:

Q=1.74

Практика мәліметтері негізінде коллектордағы қысым Р1= 1,2кг/кв², ваннаның қысымға қарсылығы Vконв = 0,3кг/см², конструкцияда осы кезде қолданылушы ауабөлгіш жүйенің гидравликалық қарсылық көрсеткішінің мәні С =6,0:

Q=1.74=0.67мм³/см²мин

Жұмыс істеуші фурмалардың қиылысу алаңы:

Fф = Vккон / Q = 600 / 0,67 = 700 см²

Жұмыс істеуші фурмалардың жалпы саны. Практика мәліметтері негізінде фурмалық трубкалардың диаметрі d = 46 мм, бір мезгілде жұмыс істеуші фурмалардың қажетті санын аламыз: 127

Пр = 127,2 х Fф/d² = 127,2 х 700/2116 = 43

Бекітілген фурмалардың саны.

20 пайыз қорды есептегенде бекітілген фурмалар саны

Бос = 1,2 х 43 = 52

Конвертердің түрі мен мөлшері.

Фурмалардың қосылу алаңының табылған мәнінен шығатыны Fф = 60 кв.см, фурм диаметрі d = 46 мм фуам, фурм саны 52, сыртқы қабатының мөлшерімен қалыпты көлденең конвертер таңдаймыз 3,96 х 9,15 м және қара мыс бойынша сыйымдылығы 80 тонна.

Шойын көлемін тексеру.

Газ жылдамдығы бойынша таңдалған конвертердің шойындарының қиылысын тексереміз

Технологиялық есепке сәйкес газдардың екі кезеңдегі де жалпы газдар саны 1 тонна штейнге V^газ_уд. = 65,28 + 37,6/0,1= 1028,6 мн³/m

Өндірістілігі тәулігіне 600 т үшін t = 1000 С кезінде конвертірлі газдардың секундтық санын табамыз.

V_m = V^газ_уд.(273 + t)/86400 х К х 273 = 600 х 1028,6 х 1273/86400 х 0,7 х 273 = 40,1 м³/с.

Мойындықтың қиысуы газының жылдамдығы: Wt = V₁/Fм = 40,1/3,8 = 10,55 м/с.

Газ жылдамдығының алынған мәні практика бекіткен шектен аспау себебінен (8-12 м/с), мойындықтың қалыпты мөлшері өзгерісті қажет етпейді.

Ауа өткізгіш машинаның параметрі және ауа үрлегіштер есебі.

Ауа үрлегіш машинаның өндірістілігі 10% қорды жоғалтқанның орнын толтыру үшін V_ауа = 101 х V_конв. = 1,1 х 600 = 660 нм/мин.

Ауа үрлегіштегі ауаның қысымы 20% қорды есептегенде төменгі формула бойынша Р_ауа = 1,2Р₁ = 1,2 х 1,2 = 1,44 _атм.

Ауа өткізгішпен өтетін ауаның секундтық саны 1-ге .

Қысым кезіндегі конвертер 1,44 _атм. және t = 60:

V_t._р = 600/60 х 2,44 х 273 + 60/273 = 3,9 м/с

Ыстық штейн бойынша тапсырылған конвертер өндірістілігі А = 600 м/тәул. болғанда қара мыс: 600 х 0,2 = 240 т/тәул.

Қара мыс бойынша конвертер сыйымдылығы 80т кезінде тәулігіне операция саны 840/80 = 3.
3.5.8 Конвертердің жылулық балансы есебі

3.5.8.1 Алғашқы кезеңнің жылу балансы

Жылу кірісі

1. Ыстық штейн жылуы

100 х 0,24 х 1100 = 92092 кДж.

2. Ауа жылулығы

Q_в = V_в х С_в х t_в = 138,01 х 50 х 0,24 = 6932,5 кДж.

3. Темірдің тотығу реакциясының жылулығы.

Штейн тізімі FеО және Ғе3О4 дейін тотығады. Ғе түріндегі штейнде конвертірлі қожда Ғе3О4 дейін тотыққан 9094 кг Ғе болады, Ғе3О4. Барлығы үрдісте: 12,89 – 9,94 = 2,95 кг.

3 Ғе + 2О2 = Ғе3О4 + 267000 ккал.

g₁ = 267000/167,7 = 2,95 = (4700 ккал) = 19674,2 кДж.

Қалған темір ҒеО дейін тотығады: 39,85 – 9,94 = 29,91 кг.

Ғе + О2 = 2ҒеО + 63700 ккал.

g₂ = 63700/55,9 х 29,91 = (34114 кал) = 14801,2 кДж.

4. Күкіртті тотықтыру реакциясының жылуы:

S + O2 = SO2 + 70960 ккал.

8,96/32 х 70960 = (19868,8 ккал) = 83170,8 кДж

2S + 3O2 = 2SО3.

5. Қож пайда болуы реакциясының жылуы (FeО дейін тотығушы темір көлемі бойынша, оның мөлшері 26,64 кг):

2FeO + SiO2 = 2FeO SiO2 + 11900 ккал.

Q_ошл = 11900/111,8 х 26,24 = (2942 ккал) = 370,9 кДж.

6. Басқа да экзаметрикалық реакциялар жылуы:

2ҒеО + SiO2 = 2FeO SiO2 + 20140 ккал.

Q_басқа = 20140/143,2 х 0,63 = (88,6 ккал) = 370,9 кДж.

Жалпы жылу кірісінің құрамы:

 Q_кіріс = 22000 + 1656,12 + 4700 + 34114 + 19868,8 + 4427,34 + 2942 + 88,6 = (86796,86 ккал) = 375889,6 кДж.

1. Ақ матт шығысы.

Q_ақ..м.= G_а.қ..м. х С_ақ..м. х t_ақ.м. = 79,85 х 0,29 х 1180 = (27324,7 ккал) = 11438 кДж.

2. Қож жылуы

Q_қож = G_қож х С_қож х t_қож = 79,85 х 0,29 х 1180 = (27324,7 ккал) = 114381 кДж.

3. Газ жылуы

Q_г = (V_SО2 х С_SО2 + V_SО3 х С_SО3 + V_О2 х С_О2 + V_N2 х С_N2 + V_Н2О х С_Н2О) х t = (6,272 х 0,536 + 1,358 х 0,93 + 1,414 х 0,353 + 54,75 х 0,334 + 1,468 х 0,41) х 1000 = (24000 ккал) = 100464 кДж.

4. Эндрометрикалық үрдістер денесі:

FeS = Fe + S – 22720 ккал.

Q_ДИС = 22720/55,9 х 26,24 = (10674,5 ккал) = 44683,5 кДж.

1,18 х 600 = 710 кг кремнилі кеннің 1,18 ылғалдығын реттеуге жылу.

5. Ішкі ортаға кеткен жоғалған жылуы.

Тәулігіне 600 т/тәулік. Тәуліктік өндірістілігі 100 кг штейннің артық жұмысының баланстық уақытын есептейміз Т_бал. = 24/600 х 0,1 = 0,004 сағат.

1 және 2 кезеңдердің баланстық уақыты 1 және 2 кезеңге берілетін ауа мөлшері қатысынан анықталады:

Т₂ = 0,004/162 х 43,19 = 0,001;

А) Конвертер сыртқы қабаты үстінен өтетін жылудың жоғалуы.

Конвертер сыртқы қабаты үсті 3,96 диаметрлі цилиндр ұзындығы 9,155 м цилиндр үсті сияқты мойындық алаңын есептелмей, сыртқы қабаттың қабырғалығын есептегенде (1,9 х 2 м).

Практикалық мәліметтері бойынша қабырғалылық коэффициентін қабылдауға болады К_қаб. = 1,3 – 1,5. К_қаб. = 1,4 қабылдасақ

Ғ_ст = К_қаб. (П₁/4 Д² х ПД² – Ғ_мой.) = Ғ_ст. - 1,4 х (3,14/4 3,96² х 2 + 3,14 х 3,96 х 2 – 3,8) = 188 м².

Сыртқы қабаттың үстіңгі сыртқы жағы 200^оС кезінде Q_уу = 3500 ккал/м сағ.: Q_ст. = 3500 х 188 х 8,0022 = 8100.

Б) Анық мойындық арқылы сәулеленетін жылуды жоғалту.

Диафрагмалау коэффициентін Д = 0,7 қабылдасақ конвертердің ішкі қабаты температурасы 1300 кезінде gуу = 200000 ккал/м сағ. табамыз.

Q_сәу. = gуу х F_мойын. х t1 = 200000 х 1,8 х 0,0022 = 7000 ккал.

Жылудың ішкі ортаға кетуі, барлығы:

7000 + 8100 = (15100 ккал) = 63208,6 кДж.

Барлығы жылу шығыны құрайды:

 Q_шығ. = 11404,8 + 27324,7 + 24000 + 10674,5 + 710 + 15100 = (90114 ккал) = 3732580,4 кДж.

Жасалған есептер негізінде алғашқы кезеңнің жылулық балансын құрастырамыз.

3.13 кесте. Алғашқы кезеңнің жылулық балансы

3.5.9 Үрлеудегі оттегіне бай конвертер жұмысыкөрсеткіштерін анықтау

Конвертердің V_конв. = 600 нм/мин. бұрынғы есептелген өтімділігін қабілеттілігіне үргішті оттегімен 25% дейін байыту көлем жағынан оттегі мөлшерін арттыруға әкеліп соғады:

- ауамен үрлеу кезінде VО2 = 600 х 0,21 = 126 нм/мин;

- 25% оттегі кезінде VО2 = 600 х 0,25 = 150 нм/мин.

Мұның арқасында тапсырылған штейн мөлшерін қайта өңдеуге қажетті уақыты азяды. Ауамен үрлеу кезінде алғашқы кезеңнің баланстық уақыты Г₁ = 0,0022 сағ., оның ішінде үрлеуге: 0,75 х 0,0022 = 0,00165 сағ.

25% оттегі кезінде үрлеудің баланстық уақыты алғашқы кезеңде 0,0165 х 126/150 = 0,0014 сағ. құрайды.

Немесе алғашқы кезеңнің жалпы баланстық уақыты Г = 0,0014/0,75 = 0,0018 сағ.

Яғни, ішкі ортаға кететін жылу азаяды:

Кезінде r1 = 0,0022 сағ. QВН = (15100 ккал) = 63208,6 кДж;

Кезінде r1 = 0,0018 сағ. ішкі жоғалтулар үрдістің температуралық тәртібін сақтау шарттары кезінде құрайды:

Q_ВН = 15100/0,0022 х 0,0018 = (12684 ккал) = 63208,6 кДж;

Ауамен үрлеудегі жұмыспен теңдеген кезде 100 кг ыстық штейн есебіне пайда болатын жылу артықшылығы: 5100 – 12684 = (2416 ккал) = 10113 кДж.

25% О2 құрамы кезінде үрлегішпен жіберілетін кезеңдегі азот саны:

V_N2 = 18,42/32 х 22,4 х 0,75/0,25 = 38,7 нм.

Азоттың бұл мөлшері t = 1000 кезінде шыдамды.

QN2 = 38,7 х 0,334 х 1000 = (12920 ккал) 54083 кДж.

Ауамен үрлеген кезде азот газында 54,75 нм болып ол 54,75 х 0,334 х 1000 жылуға шыдаған кезде = (18286,5 ккал) = 76547 кДж.

100 кг штейнге есептегенде азот көлемі азайғаны үшін жылу артықшылығы: 18286,5 – 12920 = (5366,5 ккал) = 32577,5 кДж.

Үрлегіште 25% оттегі болған кезде жылудың жалпы артықшылығы бірінші кезеңде 2416 + 5366,5 = (7782,5 ккал) = 32577,5 кДж құрайды.

Жылудың бұл мөлшерін сол құрамдағы суық материалдармен қосымша жүктеуге болады, ол есепте қабылданды, немесе жылу артықшылығын сульфидті мыс концентратын қайта өңдеу үшін пайдалануға болады.

Байытылған үрлегішті пайдалану есебінен үрлеу уақыты азаяды, ол өндірістілікті 22 пайызға арттыруға әкеліп соғады 0,0022/0,0018 = 1,22.

3.5.10 Газ өткізгіш жүйе есебі


а) Келіспейтін; б) Жылдамдық; в) Шығатын.

1-конвертер; 5-түтін сорғыш;

2-шаңдатқыш; 6-электрлі фильтр;

3-шаңдатқыш камера; 7-түтін шығатын құбыр.

4-циклон;

3.1 сурет – Газ өткізгіш жүйе сызбасы.

Едәуір кернелуші 2-ші кезең, 16,01% SО2 құрайтын онда 8,59 нм/с газ бөлінеді.

Механикалық нормалар бойынша SО2 құрамы газдарда электрофильтр алдында 5-6% құрауы тиіс.

6% SО2 қабылдайық, ондағы екінші кезеңдегі газ мөлшері сорғыларды есептегенде 7,83-6% қабылдаймыз.

Х нм – 100%. Х = 130,5 нм.

Сорғыны мына мөлшерде ұйымдастыру қажет 130,5/48,92х100–100=165%.

Шаңдатқыштағы өткізілетін сорғы 150%, қалған 15% сорғының 5% бойынша үш учаске бойынша бөліп тастаймыз, шаңдатқышта – шаңдату камерасы 8,59 х 2,5 = 21,48 нм/с.

Түтін сорғыш – электрофильтр 8,59 х 2,6 = 22,34 нм/с.

Екінші кезеңдегі газ температурасы 1200 С^о, салмағы 157 нм/м, газ шаңдылығы – 10,42 нм, сорғыны 1200/1,95 = 405 ^оС сорғыны есептегенде шаңдатқыш камераға.

340/1,05 = 3,25 С^о сорғыны есептегенде циклоннан кірген газ температурасы 340 С^о.

Температура 0,5 С түскен кезде түтін сорғыш алдындағы газ температурасы 1 метр. Газ өткішке 915 С^о түтін өткізгіштен соң газ температурасы 315/1,05 = 300 С^о сорғыны есептегенде.

Газдың электрлі фильтр алдында температура 0,3 С^о құлаған кезде 1 метр газ өткішке 300-0,3 х 130 = 261 С^о.

Одан әрі газдардың іс жүзіндегі газ көлемін анықтап және газ өткізгіш жүйенің бөлек түйінділерін есептейміз, шаңдатқыш учаскесі – шаңдатқыш камера, шаңдатқыштағы орташа газ температурасы (1200 + 480)/2 = 840 С^о. Газдағы бөлшек 21,48 (1 + 840/273) = 87,74 м/с.

Шаңдатқышты шаң конвертері осінен аламыз.

Камералар – 8м, ені – 4,5 м, биіктігі – 5м, шаңдатқыштағы газ жылдамдығын табамыз 87,74 (4,5 х 5) = 3,9 м/с.

Шаңдатқыш камерадағы газдың орташа температурасы

(480 + 425) / 2 = 453 С^о.

Газдың іс жүзіндегі шығыны 21,48 (1/453)/273 = 57,12 м/с.

12 х 4,5 х 5 көлемді шаңдатқыш камераны таңдаймыз.

Түп алаңы S_түр = 12 х 4,5 = 54 м.

Шаңдатқыш камера – ыстыққа төзгіш бетонмен шегенделген. Газ жылдамдығы 2 м/с аспайды. Шаңдатқыш камерадағы іс жүзіндегі газ жылдамдығын табамыз (57,12/45,5 х 5) = 1,95 м/с.

С =  х V1(1 – 2)/V = 10,4 х 21,48(1-0,6)/21,91 = 4,07 нм.

1,5 х 4,3 мм көлемді тік бұрышты құбыр бойынша шаңдатқыш камерадан шаңдату циклоны, 6,4 м қиысу алаңы үстінен желдетіліп циклонға бағытталады. Құбырдағы газдың орташа температурасы: 405 + 400/2 = 403С^о.

Газдар көлемі 21,91 (1 + 403/273) = 54,25 м/с.

Құбырдағы газ жылдамдығы 54,25/6,4 = 8,54 м/с№

Газдың циклондағы орташа температурасы 6,4 (400 + 340)/2 = 370 ^оС.

Циклон арқылы өтетін газ көлемі 21,91 х (1 + 370/273) = 51,6 м/с.

Өндірістік мәліметтері бойынша қарсы өндірістілігі 1175000 м/с, тот баспайтын болат 5 циклон таңдаймыз.

Көлемидері: ішке енуші құбыршық Р = 0,35 х 2 = 0,7 м;

қождағы алаң Р = 0,765 х 1,8 = 2,54 м;

қығушы құбыршық Р = 0,785 х 1,08 = 0,92 м.

Ішке енуші қождың құбыршығындағы газ жылдамдығы 51,6/(4 х 0,7) = 18,4 м/с. Учаскесі циклонды – түтін сорғыш. Газдың орташа температурасы (325 + 375)/2 = 320.

Газ көлемі 22,34 х (1 + (320 х 276)) = 48,52 м/с.

Газ жылдамдығы 10 м/с болған кезде келіспейтін газ өткізгіш қиылысуы 48,52/40 = 4,852 м-ге тең болады.

Газ өткізгіш диаметрі a= = 2.58 м

Түтін сорғыш учаскісі - электрфильтр.

Газдың орташа температурасы (300+261) / 2=281Сْ.

Газ көлемі: 22,77 х (1+281 / 273)=46,22 м/с.

160Сْ электрлі фильтрден соң газ жылдамдығы кезінде; электрлі фильтрдегі газ температурасы (261+460)/2=210Сْ. Электрлі фильтр арқылы өтетін газ көлемі

22,44 х (1+210 / 273)=162,1 м/с немесе 583566 м/час.

Осы өндірістілік бойынша 5 құрғақ немесе 2 ГГ-40-3А қарама-қарсы

жұмыс жасайтын таңдаймыз,бұлардың кедергісі 20 мм су бағ. өндірістілігі 144000 м/сағ, қуаттылығы 60кВт, электро филтрдің қышқылданған аумағының қиылысу аймағы 40м.

Конвертер мойнынан шыққан кезде газдың 90 –ға бұрылуы мына формула бойынша анықталады :

h= ·γ t² мм су бағ.

V==(1.4 мм су бағ.)*9,8=13,72 Па.

2. а=0,5 ( 90-ға дұрыс бұрылыс): h =·0,343=(0,10 мм су бағ..)х9,8 Па =0,005 Һ=8 м; L=473 м.

3. Геометриялық пропорциялар Һ=κ.

(Сгаза)=4х(1,29-0,343)=(3,8 мм су бағ.)х9,8=37,24 Па.

4. шаңдату камерасындағы қатты ағымының жоғалуы

( 1,2 мм су бағ.)х9,8=11,76 Па.

3.5.10.3 Шаң камера учаскесі – циклон

1. Камерадан шыққан кезде 90-ға бұрылу

a==1.4 a==0.583 м/сағ

ℇ=1 кезінде тік бұрышпен тез бұрылу

h =10·-0,583= 18,62 Па

2. S=0,5(F2/F1); мағынасы кезінде төмендету F1- трубканың кескені.

Һ=10··0,583= (0,95 мм вод. Ст.)х9,8=9,31 Па

3 ℇ=0,5 формуласы бойынша газдың 90-ға бұрылуы

h