Материал: Проектирование в условиях г. Владикавказа отделения обжига гранулированного молибденитового концентрата производительностью 6800 т/год

Проектирование в условиях г. Владикавказа отделения обжига гранулированного молибденитового концентрата производительностью 6800 т/год

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФБГОУ ВПО «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ

ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

Факультет Заочный

Кафедра Металлургии цветных металлов

Специальность Металлургия цветных металлов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

на тему: Проектирование в условиях г. Владикавказа отделения обжига гранулированного молибденитового концентрата производительностью 6800 т/год

Студент гр. МЦз-09 Бабаев Казбек Геннадьевич

Руководитель проекта доц. АЛКАЦЕВА Виктория Мечиславовна

г. ВЛАДИКАВКАЗ

Содержание

Введение

Выбор и обоснование технологической схемы

.1. Основные способы вскрытия концентрата

.1.1 Окислительный обжиг

.1.2 Разложение азотной кислотой

.1.3 Окисление кислородом в кислых средах

.1.4 Окисление кислородом в щелочных средах

.1.5 Окисление растворами гипохлорита натрия

.2 Обоснование выбора способа разложения концентрата

.2 Обоснование выбора окислительного обжига в качестве способа разложения концентрата

. Технологические расчеты

.1 Расчет обжига гранулированного молибденитового концентрата

.2 Расчет рационального состава концентрата

.3 Расчет состава и выхода огарка и пыли из 100 кг концентрата

. Выбор и расчет основного оборудования

.1 Выбор и расчет основного оборудования

.2 Расчет на ЭВМ

Расчет или подбор (по каталогам) вспомогательного оборудования

.1 Расчет бункеров

.2 Расчет дробилки для размола некондиционных гранул (+2 мм)

.3 Гранулятор чашевый

.4 Воздуходувка

.5 Расчет воздухораспределительной решетки

.6 Расчет загрузочной трубы

.7 Грохот

.8 Питатель (дисковый)

.9 Ленточный транспортер

.10 Смеситель

.11 Ленточные питатели

.12 Винтовой конвейер (шнек)

.13 Расчет насосов для орошения скруббера

Мероприятие по охране окружающей среды

.1 Описание системы пылеулавливания

Заключение

Список использованной литературы

Введение

молибденитовый концентрат обжиг

Молибден относится к тугоплавким металлам, ковкий и пластичный металл. Механические свойства, определяются чистотой металла и предшествующей механической и термической обработкой (чем чище металл, тем он мягче). Наличие примесей увеличивает твердость и хрупкость металла. Обладает крайне низким коэффициентом теплового расширения.

Молибден кристаллизуется в кубической объемноцентрированной решетке. На воздухе при обычной температуре молибден устойчив. Начало окисления (цвета побежалости) наблюдается при 400 °С. Начиная с 600 °С металл быстро окисляется с образованием МоО3. Пары воды при температурах выше 700 °С интенсивно окисляют молибден до МоО2. С водородом молибден химически не реагирует вплоть до плавления. Фтор действует на молибден при обычной температуре, хлор при 250 °С, образуя MoF6 и МоСl6. При действии паров серы и сероводорода соответственно выше 440 и 800 °С образуется дисульфид MoS2. С азотом молибден выше 1500 °С образует нитрид. Твердый углерод и углеводороды, а также оксид углерода (II) при 1100-1200 °С взаимодействуют с металлом с образованием карбида Мо2С (плавится с разложением при 2400 °С). Выше 1200 °С Молибден реагирует с кремнием, образуя силицид MoSi2, обладающий высокой устойчивостью на воздухе вплоть до 1500-1600 °С.

В соляной и серной кислотах молибден несколько растворим лишь при 80-100 °С. Азотная кислота, царская водка и пероксид водорода медленно растворяют металл на холоду, быстро - при нагревании. Хорошим растворителем молибдена служит смесь азотной и серной кислот.

Молибден образует два устойчивых оксида - МоО3 (белые кристаллы с зеленоватым оттенком) и МоО2 (темно-коричневого цвета). Кроме того, известны промежуточные оксиды, соответствующие по составу гомологическому ряду МоnO3n-1 (Мо9О26, Мо8О23, Мо4О11); все они термически неустойчивы и выше 700 °С разлагаются с образованием МоО3 и МоО2.

Достоверно установлено существование трех сульфидов молибдена - МоS3, MoS2 и Mo2S3. Практическое значение имеют первые два. Дисульфид MoS2 встречается в природе в виде минерала молибденита; может быть получен действием серы на молибден или при сплавлении МоО3 с содой и серой. Дисульфид практически нерастворим в воде, НCl, разбавленной H2SO4. Распадается выше 1200 °С с образованием Mo2S3. При пропускании сероводорода в нагретые подкисленные растворы молибдатов осаждается MoS3.

Основным сырьем для производства молибдена, его сплавов и соединений служат стандартные молибденитовые концентраты, содержащие 47-50 % Мо, 28-32 % S, 1-9 % SiO2 и примеси других элементов. Концентрат подвергают окислительному обжигу при 570-600 °С в многоподовых печах или печах кипящего слоя. Продукт обжига - огарок содержит МоО3, загрязненную примесями. Чистую МоО3, необходимую для производства металлического молибдена, получают из огарка двумя путями: 1) возгонкой пpи 950-1100 °С; 2) химическим методом, который состоит в следующем: огарок выщелачивают аммиачной водой, переводя молибден в раствор; из раствора молибдата аммония (после очистки его от примесей Cu, Fe) выделяют полимолибдаты аммония (главным образом парамолибдат 3(NH4)2O·7МоО3·nН2О) методом нейтрализации или выпарки с последующей кристаллизацией; прокаливанием парамолибдата при 450-500 °С получают чистую МоО3, содержащую не более 0,05 % примесей.

Около 70-80 % добываемого молибдена идет на производство легированных сталей. Остальное количество применяется в форме чистого металла и сплавов на его основе, сплавов с цветными и редкими металлами. Металлический молибден - важнейший конструкционный материал в производстве электроосветительных ламп и электровакуумных приборов (радиолампы, генераторные лампы, рентгеновские трубки и других); из молибдена изготовляют аноды, сетки, катоды, держатели нити накала в электролампах.

После освоения производства крупных заготовок молибден стали применять (в чистом виде или с легирующими добавками других металлов) в тех случаях, когда необходимо сохранение прочности при высоких температурах, например, для изготовления деталей ракет и других летательных аппаратов. Для предохранения молибдена от окисления при высоких температурах используют покрытия деталей силицидом молибдена, жаростойкими эмалями и другие способы защиты. Важную роль молибден играет в составе жаропрочных и кислотоустойчивых сплавов, где он сочетается главным образом с Ni, Co и Cr.

Молибден и его сплавы характеризуются высоким модулем упругости, малым температурным коэффициентом расширения, хорошей термостойкостью, малым сечением захвата тепловых нейтронов. Электропроводность молибдена выше, чем у железа, но ниже, чем у меди. Молибден более пластичен, чем вольфрам.

Молибден - хороший проводник электричества, он в этом отношении уступает серебру всего в 3 раза. Электропроводность молибдена больше, чем у платины, никеля, ртути, железа и многих других металлов.

1 Выбор и обоснование технологической схемы

.1 Основные способы вскрытия концентрата

Молибденитовые концентраты служат исходным сырьем для производства ферромолибдена и химических соединений различной степени чистоты: триоксида молибдена, парамолибдата аммония, молибдата натрия, молибдата кальция.

Основной, широко применяемый в промышленной практике способ разложения молибденитовых концентратов - окислительный обжиг. Продукт обжига - огарок, содержащий триоксид молибдена и примеси других соединений, поступает на выплавку ферромолибдена и служит исходным продуктом для производства химических соединений, важнейшее из которых триоксид молибдена. Для его получения применяют способ возгонки триоксида из огарков или гидрометаллургические схемы переработки огарка.

Разработаны гидрометаллургические способы окисления молибденита, исключающие окислительный обжиг. К ним относятся разложение азотной кислотой, окисление кислородом под давлением в щелочных и кислых средах, обработка концентрата растворами гипохлорита натрия. Представляют интерес хлорные способы переработки молибденовых огарков или непосредственно молибденитовых концентратов.

Перед химической переработкой молибденсодержащую руду нужно обогатить. Основным методом обогащения молибденитовых руд является флотация - способ разделения мелких частиц различных веществ, основанный на различной их смачиваемости и накоплении на поверхности раздела фаз. Сначала молибденитовая руда предварительно измельчается в дробилках, затем в шаровых мельницах, а потом поступает на коллективную сульфидную флотацию. С помощью этого процесса удается получить концентрат, содержащий до 10 % молибдена. Полученный молибденовый концентрат поступает далее на селективную флотацию с применением специальных реагентов, в процессе которой (при заданном значении рН) происходит селективное отделение MoS2 от других сульфидов (халькопирита и пр.). Повторяя этот процесс 5-6 раз (с промежуточным измельчением), получают, в зависимости от технологии и первоначального минералогического состава, качественный молибденовый концентрат с содержанием Mo 48-58,6 %, Сu 0,01-2,2 %. Следует отметить высокую степень извлечения молибденита в процессе флотации, составляющую 90-95 % и выше.

.1.1 Окислительный обжиг

Первой и важнейшей стадией в процессе химической переработки молибденитового концентрата является обжиг, который позволяет избавиться от нежелательных примесей: серы, воды и остатков флотореагентов. В результате обжига происходит целевая реакция окисления дисульфида молибдена до триоксида и множество других побочных реакций, заметно влияющих на последующее извлечение молибдена:

MoS2 + 3 ½ O2 = MoO3 + 2 SO2, (1.1)

CuFeS2 + 19O2 = 2Fe3O4 + 6CuO + 12SO2, (1.2)+ CaCO3 = CaMoO4 + CO2, (1.3)+ CuO = CuMoO4, (1.4)3 + PbO = PbMoO4. (1.5)

Температурный режим и эффективность обжига зависят от многих факторов, прежде всего от степени измельчения концентрата.

Огарок, содержащий молибденовый ангидрид, переводят либо в парамолибдат аммония или чистый MoO3, либо в молибдат кальция. Из двух первых можно в дальнейшем получить любые соединения молибдена, в том числе высокочистые. Наибольшее распространение при извлечении молибдена из огарков высококачественных концентратов получил аммиачный метод, так как в 8-10 %-ном водном аммиаке растворяется молибденовый ангидрид и не растворяется большинство примесей, сопутствующих ему в огарке. В зависимости от состава концентрата и условий обжига удается извлечь 80-95 % молибдена. Не извлеченный MoO3 перерабатывается по дополнительной схеме. Из аммиачного раствора молибдата аммония молибден можно извлекать в виде парамолибдата аммония (NH4)6Mo7O24·4H2O, молибденовой кислоты H2MoO4 или молибдата кальция CaMoO4.

В заводской практике обжиг молибденитовых концентратов проводят в многоподовых печах с механическим перегребанием и в печах кипящего слоя. Иногда обжиг ведут в барабанных печах, которые, однако, малопригодны для обжига молибденитовых концентратов. В печах этого типа трудно обеспечить необходимую температуру обжига. Перегревы ведут к спеканию материала и неполному его окислению.

Обжиг в многоподовых печах. Печи этого типа давно используются для обжига пиритных, а также медных и цинковых сульфидных концентратов. Хорошее перемешивание, осуществление противотока материала и газов и интенсивное окисление во взвешенном состоянии в моменты пересыпания материала с пода на под обеспечивают возможность ведения процесса за счет теплоты реакции.

Обжиг ведут в печах с 8; 10; 12 и 16 подами. Конструктивно многоподовые печи не отличаются от обычных, используемых в цветной металлургии. Некоторые изменения связаны с необходимостью строгого поддержания температуры вследствие особенностей обжига молибденитовых концентратов. Температуру регулируют подачей воздуха отдельно на каждый под. Газы отводятся с каждого пода в общий газоход. Это позволяет поддерживать необходимую температуру на каждом поду. Можно эффективно регулировать температуру впрыскиванием на каждый под вместе с воздухом некоторого количества воды. Это обеспечивает повышение содержания SO2 в отходящих газах с 1,5 до 3 %. Такие газы можно направлять на получение серной кислоты контактным способом.

Пылевынос при обжиге в многоподовых печах составляет примерно (10÷15) %. Система пылеулавливания обычно состоит из циклонов и электрофильтров. Пыль неполно окислена и возвращается на дообжиг. Производительность многоподовых печей по концентрату (60÷80) кг на 1 м2 пода в сутки в зависимости от принятого режима.

Обжиг молибденитовых концентратов в многоподовых печах проводят только на ферросплавных предприятиях, где необходимо обеспечить получение огарков с низким содержанием общей серы (< 0,2 %), что трудно достигнуть при обжиге в кипящем слое.

Обжиг в кипящем слое (КС). В химической и металлургической промышленности для обжига сульфидных концентратов широкое распространение получили процессы, в которых частицы материала находятся в восходящем потоке газа в кипящем или псевдожидком состоянии. В такое состояние зернистый материал переходит при определенных скоростях газового потока. При малой скорости газа слой частиц остается неподвижным.

Для запуска печи первоначально создают в ней кипящий слой из огарка, который разогревают горелками или подогретым воздухом до температуры зажигания концентрата 500÷510 °С. Затем включают систему питания печи концентратом. Попадая в слой, концентрат возгорается, температура в слое начинает повышаться и за 15÷30 минут достигает оптимальной температуры обжига 560÷570 °С.

Вследствие близости температур возгорания молибденитового концентрата в КС (500÷510) °С и начала спекания огарков (580÷590) °С обжиг концентрата можно проводить лишь при относительно низкой температуре в слое, поддерживаемой в пределах (560÷570) ° С. При более высокой температуре обжига на стенках печи в надслоевой зоне образуются плотные наросты (результат окисления уносимых тонких частиц концентрата, приводящего к повышению температуры в этой зоне до (650÷700) °С). Куски наростов падают в слой, постепенно накапливаются на подине, что приводит к нарушению процесса [1].

Обжиг в кипящем слое имеет следующие преимущества:

.         Благодаря хорошему контакту частиц с газом химические реакции в кипящем слое протекают быстро.

2.      Подвижность слоя, подобная подвижности жидкости, позволяет легко осуществить непрерывную самопроизвольную выгрузку, «вытекание» материала из печи через разгрузочную трубу.

.        Кипящий слой частиц обладает высокими теплопроводностью и коэффициентами теплопередачи. Это дает возможность поддерживать во всей массе слоя нужную температуру даже при реакциях со значительным тепловым эффектом. Избыточное тепло из слоя легко отнимается с помощью холодильников. ( труб вмонтированных в слой и охлаждаемых водой).

Недостаток обжига в КС - высокое содержание серы в огарках ((2÷2,5) %, из которых (1,5÷2) % сульфатная сера). Это объясняется тем, что при обжиге в КС подавляющая часть примеси кальцита (СаСO3) реагирует с SO3, образуя CaSO4, тогда как при обжиге в подовых печах кальцит, находящийся в контакте с МоO3, переходит в СаМоO4. Вследствие высокого содержания серы огарки после обжига в КС непригодны для выплавки ферромолибдена. Поэтому на ферросплавных заводах обжиг ведут в многоподовых печах.

До настоящего времени серосодержащие газы обжиговых печей выбрасывали через трубу в атмосферу. Вследствие относительно малых масштабов экономически невыгодно строить сернокислотные цеха для утилизации газов. Однако на крупных предприятиях, где обжигают (6÷8) тыс.тонн концентрата в год, необходимо строительство сернокислотных цехов. Для предприятий меньшего масштаба разрабатывают другие варианты обезвреживания газов (ионообменную сорбцию SO2 и другие способы улавливания) [5].