object(mysqli_result)#3 (5) { ["current_field"]=> int(0) ["field_count"]=> int(7) ["lengths"]=> NULL ["num_rows"]=> int(1) ["type"]=> int(0) } Презентация. Рынок сырья и металлов

Презентация. Рынок сырья и металлов

Скачать презентацию




Курс лекций на тему: «Рынок сырья и металлов» к.т.н., доц. Подгородецкий Г.С. МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Институт металлургии, экологии и качества Кафедра экстракции и рециклинга черных металлов
 


Преподаватели Доцент, к.т.н. Подгородецкий Геннадий Станиславович – А 425, тел. +7- 495 - 955-00-22 Ассистент Сажин Антон Юрьевич – А 402, тел. +7 – 495 – 955-00-94 Аспирантка Краснянская Ирина Алексеевна – А 402, тел. +7 – 495 – 955-00-94
 


Часть 1 Металлы в природе. Роль металлургии в развитие цивилизации. Классификация металлов. Металлы в современной жизни.
 


Периодическая таблица элементов Д.И.Менделеева
 


Определение металлов Металлы – простые вещества, имеющие в обычных условиях кристаллическое строение, с характерным «металлическим» блеском в изломе образца, обладающие повышенными механическими свойствами, высокими тепло- и электропроводностью, активно участвующие в химических реакциях с неметаллами.
 


Классификация металлов 1. Черные металлы – Fe, Mn, V, Cr. 2. Цветные металлы : - тяжелые – Cu, Ni, Pb, Sn, Zn, Cd, Co, As, Sb; - легкие – Al, Mg, Na, K, Ti, Zr; - благородные – Au, Ag, Pt, Os, Ir, Ro, Ru, Pd; - редкие: тугоплавкие – Gf, Nb, Ta, Mo, W, Re; рассеянные – Ga, Ta, Ge, Se, Te, In, Ru, Cs; редкоземельные – Sc, Y, La, лантаноиды (14 эл.); радиоактивные – Ra, Ac, To, Po, U, заурановые эл.
 


Средний химический состав земной коры по А.П. Виноградову (16км), вес.% (осноовные элементы,без океана и атмосферы)
 


История металлургического производства «Когда варвар, продвигаясь вперед шаг за шагом, открыл самородные металлы и научился плавить их в тигле и отливать в формы, когда он создал бронзу, и, наконец, когда еще большим напряжением мысли он изобрел горн и добыл из руды железо – девять десятых борьбы за цивилизацию было выиграно». Льюис Генри Морган
 


Некоторые важнейшие события в истории цивилизации и металлургии
 


Объемы мирового годового производства металлов
 


Часть 2 Металлургия железа : - применение сплавов на основе Fe - сырьевые источники; - подготовка руд к плавке; - металлургия чугуна; - производство стали; - литье; - получение проката.
 


Применение железа и его сплавов Материальный фундамент цивилизации Более 95% от общего производства металлов. Основной конструкционный материал в машиностроении, строительстве, тран-спорте, электрической, химической, оборонной и др.видах промышленности
 


Мировое производство стали в 2008, 2009 , 2010 и 2011 годах, млн. т/год (данные World Steel Assotiation (WSA))
 


Мировое производство чугуна и стали 14
 


Отношение чугун - сталь 15
 


Прогноз производства чугуна и стали 16
 


Подготовка железных руд к плавке Добыча. Дробление. Измельчение. Грохочение. Классификация. Обогащение. Усреднение. Окускование.
 


Классификация основных минералов железорудного сырья Гематит (Fe2O3) – 70% Fe. Маггемит «магнитный гематит» (Fe2O3). Магнетит (Fe3O4) – 72% Fe, разновидности – мартит и мушкетовит. Бурые железняки (смесь гидрооксидов Fe): - гетит (FeOOH) – 62,9 % Fe; - лепидокрокит (FeOOH); - лимонит (Fe2O3*nH2O), n < 4%. Сидерит «железный шпат» (FeCO3) – 62% Fe. Титаномагнетиты (рутил, ильменит). Сульфиды железа: - пирит (FeS2) – 46,6% Fe; - марказит (FeS2); - пирротин (Fe1-xS).
 


Гематит
 


Магнетит
 


Гетит
 


Лепидокрокит
 


Лимонит
 


Сидерит
 


Рутил
 


Ильменит
 


Пирит
 


Марказит
 


Пирротин
 


Категории запасов полезных ископаемых А – наиболее детально изученные запасы. Выявлены: размеры, формы залегания тел, участки безрудные и некондиционные. В – близко удовлетворяют кондиции категории А. В отличие от категории А допускается экстраполяция рудного тела. С1 – более низкие требования, чем к категории В. Изучены в достаточной степени для обоснования их промышленной ценности. С2 – предварительно оцененные запасы. Контуры определяются на основании единичных скважин.
 


Экономическая классификация запасов полезных ископаемых Балансовые: - разработка экономически эффективна в условиях конкурентного рынка; - разработка возможна при спец. поддержке со стороны государства (налоговые льготы, дотации и т.д.). Забалансовые: - разработка невозможна по горнотехническим, технологическим, правовым , экологическим аспектам; - разработка на момент оценки экономически нецелесообразна, но может стать эффективной при благоприятной конъюнктуре рынка.
 


Щековая и конусная дробилки
 


Валковая дробилка
 


Молотковая дробилка
 


Грохочение
 


Шаровая мельница
 


Обогащение (магнитная сепарация)
 


Обогащение (флотомашина)
 


Обогащение (коронный сепаратор)
 


Сгущение
 


Сгущение (вакуум – фильтр)
 


Химичеcкие составы железной руды и концентрата Оленегорского месторождения,вес.%
 


Схема фабрики окатышей
 


Агломерация (история развития) Способ агломерации изобретен англичанами Ф. Геберлейном и Т. Хантингтоном в 1887 г. применительно к сульфидным рудам. Спекание проводилось в чашевых установках. В 1906 г. А. Дуайтом и Р. Ллойдом изобретена ленточная агломерационная машина. Первая установка введена в эксплуатацию в 1911 г. в Бедборо (США). В России в 1906 г. пущены в эксплуатацию 6 «агломерационных котлов» в Таганроге. Первый агломерационный цех на базе ленточных машин построен в СССР в 1925 -1928 гг. (Нижний Тагил). В настоящее время в мире действует более 1000 аглолент. Крупнейшие агломашины – 500 м2 (Япония, Китай).
 


Агломерация (состав шихты) Рудная часть: - пылеватые железные руды (фракция – 6 мм); - колошниковая пыль; - концентраты от обогащения руд; - шламы; - возврат ( мелкий, часто недопеченный агломерат фракции – 5 мм) Топливо ( 3 – 5%): - коксовая мелочь (фракция – 3 мм); - антрацитовый штыб; - угольная пыль.
 


Процесс агломерации Первым на колосниковую решетку укладывают слой возврата (фракция 5 -15 мм). Высота слоя шихты колеблется от 200 до 400 мм. Процесс начинают с зажигания шихты продуктами горения природного газа с температурой 1200 – 1400 оС. Длительность зажигания ~ 1 минута. Эксгаустер создает разрежение под колосниковой решеткой (500 – 1500 мм вод. ст.). В верхней зоне слоя шихты загорается углерод коксика (угля). Под действием разрежения горячие газы поступают в слой влажной шихты. Все тепло газов аккумулируется нижележащим слоем 15 – 25 мм. При достижении 700 оС начинается горение коксовой мелочи. По мере выгорания углерода зона горения опускается в нижние слои шихты. Скорость перемещения зоны горения (мм/мин) называется вертикальной скоростью спекания. Весь путь от верхнего слоя шихты до постели зона горения проходит за 10 – 20 мин.
 


Процесс агломерации
 


Агломерация (схема агломашины)
 


 
 


 
 


 
 


 
 


 
 


 
 


 
 


 
 


 
 


Схема интегрированного завода (с полным металлургическим циклом) Обогащение Агломерация Доменное производство Сталеплавильное производство Прокатное производство Бедная руда Богатая руда Окомкование Природный газ Уголь Коксохимическое производство мелочь кусок О Т Х О Д Ы
 


Мини-завод без доменных печей Бедная руда Обогащение Окомкование Прямое получение железа СТАЛЬ ПРОКАТ Природный газ
 


Мини-завод без доменных печей Бедная руда Богатая руда Обогащение Окомкование Выплавка чугуна COREX СТАЛЬ ПРОКАТ кусок УГОЛЬ + КОКС
 


Мини-завод без доменных печей (МИСиС) Бедная руда Отходы, шламы, пыли Обогащение Выплавка чугуна РОМЕЛТ СТАЛЬ ПРОКАТ Уголь энергет.
 


Процесс «Ромелт»
 


Мини-завод на вторичном сырье СКРАП СТАЛЬ ПРОКАТ
 


Часть 3 Металлургия цветных металлов: - металлургия тяжелых металлов (на примере меди), - металлургия легких металлов (на примере алюминия),
 


Металлургия тяжелых цветных металлов Применение. Cu – главный металл электротехники, используется для производства кабелей, токопроводящих шин, теплотехнических изделий, нагревателей, холодильников. Широко применяются сплавы меди с цинком (латуни) и сплавы с оловом (бронзы). Ni – используется в производстве жаропрочных и нержавеющих сплавов. Совместно с другими металлами входит в состав сверхтвердых сплавов. Используется более 3000 сплавов. Zn – используется для производства антикоррозионных покрытий, в качестве химического реагента, в лакокрасочной промышленности. Pb – около 30% свинца используется в аккумуляторах, для защиты от рентгеновских лучей, как защита химических реакторов.
 


Особенности рудной базы меди В основном концентрируется в сульфидных соединениях (CuFeS2, CuS, Cu2S). В небольших количествах встречаются оксидные руды (CuO b Cu2O). Комплексность руд, помимо меди присутствуют промышленные концентрации Zn, Ni, Pb, Ag, Au, Pt.
 


Обогащение руд Сульфидные рудные минералы плохо смачиваются , оксидные минералы – хорошо. Хорошо обогащаются методами флотации. При обогащении образуются попутные цинковые, свинцовые или молибденовые концентраты.
 


Химический состав медных концентратов,вес.%
 


Схема получения меди 1. Окислительный обжиг концентрата. 2. Плавка на штейн. 3. Получение черновой меди. 4. Получение чистой меди.
 


Окислительный обжиг CuS + 2O2 = CuSO4; FeS2 + 3O2 = FeSO4 + SO2; 2CuS = Cu2S + 0,5S2; 2FeS2 = 2FeS + S2; CuS + 1,5O2 = CuO + SO2; 2FeS + 3,5O2 = Fe2O3 + 2SO2; S + O2 = SO2.
 


Плавка на штейн 6(CuO) + FeS = 3(Cu2O) + (FeO) + SO2; (Cu2O) + FeS = Cu2S + (FeO); Образуются два расплава: - шлак, плотность 2,8- 3,2 г/см3, - штейн, плотность 4,8 – 5,3 г/см3. Медь на 99% переходит в штейн. Железо в основном переходит в шлак.
 


Печь Ванюкова
 


Получение черновой меди Конвертирование штейна: 1 - расплавленный штейн продувают воздухом с переводом железа в шлак 2FeS + 3O2 = 2(FeO) + 2 SO2. 2 – сливают железосиликатный шлак. 3 – продувают оставшийся белый штейн Cu2S + 1,5O2 = Cu2O + SO2; 2Cu2O + Cu2S = 6Cu + SO2.
 


Получение чистой меди Черновая медь содержит 96,0 – 99,5% Cu. Стадии рафинирования: - огневое рафинирование, - «дразнение», Cu = 99,2 – 99,8%, - разливка «красной» меди в катоды, - электролитическая очистка меди с переходом благородных элементов в шлам.
 


Металлургия легких металлов (на примере алюминия)
 


Схема производства алюминия
 

< <       > >