Технологический процесс добычи марганцевой руды и влияние на окружающую среду

Глава 2. Технологический процесс добычи марганцевой руды используемый на ОАО "Орджоникидзевский горно-обогатительный комбинат"

Наиболее чистый марганец получают в промышленности по способу советского электрохимика Р. И. Агладзе (1939) электролизом водных растворов MnSO4 с добавкой (NH4)2SO4 при pH = 8,0—8,5. Процесс ведут с анодами из свинца и катодами из ти

танового сплава АТ-3 или нержавеющей стали. Чешуйки марганец снимают с катодов и, если необходимо, переплавляют. Галогенным процессом, например хлорированием руды Mn, и восстановлением галогенидов получают марганец с суммой примесей около 0,1 %. Менее чистый марганец получают алюминотермией по реакции:

3Мn3O4 + 8Al = 9Mn + 4Al2O3,

а также электротермией.

Алюминотермия (от алюминий и греч. thérme — теплота), а люминотермический процесс, получение металлов и сплавов восстановлением окислов металлов алюминием. Шихта (из порошкообразных материалов) засыпается в плавильную шахту или тигель и поджигается с помощью запальной смеси. Если при восстановлении выделяется много теплоты, осуществляется внепечная Алюминотермия, без подвода тепла извне, развивается высокая температура (1900—2400°С), процесс протекает с большой скоростью, образующиеся металл и шлак хорошо разделяются. Если теплоты выделяется недостаточно, в шихту вводят подогревающую добавку или проводят плавку в дуговых печах (электропечная Алюминотермия). В Советском Союзе электропечная Алюминотермия широко распространена. Алюминотермия применяют для получения низкоуглеродистых легирующих сплавов трудновосстановимых металлов — титана, ниобия, циркония, бора, хрома и др., для сварки рельсов и деталей стального литья; для получения огнеупора — термиткорунда. [7,c.11]

2.1 Электротермические установки

Электротермия (от электро . и греч. thérme — жар, тепло), прикладная наука о процессах преобразования электрической энергии в тепловую; отрасль электротехники, осуществляющая проектирование, изготовление и эксплуатацию электротермических установок; отрасль энергетики, занимающаяся потреблением электрической энергии для нагрева, плавки или отопления в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве, медицине, военном деле и быту; совокупность электротехнологических процессов с использованием теплового действия электрической энергии в различных отраслях техники (в металлургии — электрометаллургия, в химии — плазмохимия, в машиностроении — высокочастотный нагрев, электротермообработка и т. д.). В Электротермия различают дуговой нагрев, индукционный нагрев, диэлектрический нагрев, электронный нагрев, нагрев по Джоуля—Ленца закону, нагрев в электролите, нагрев излучением оптического квантового генератора (лазера).

Понятие «электротермические установки» (или «электротермическое оборудование») включает электрические печи, плазменные реакторы, электрические нагревательные приборы коммунального и бытового назначения. Применение электрической энергии для теплогенерации обеспечивает: возможность концентрации большой энергии в малых объемах, следствием чего могут быть высокие температуры, недостижимые при других способах теплогенерации; большие скорости и нагрева и компактность электротермических установок; возможность регулирования величины и распределения температуры в рабочем пространстве печи, что позволяет осуществлять равномерный нагрев в больших объёмах изделий (при прямом электронагреве) или избирательный нагрев (под поверхностную закалку, для зонной плавки) и создаёт благоприятные условия для автоматизации теплового и технологического процессов; возможность создания в рабочем пространстве электротермических установок вакуума, что позволяет использовать давление как фактор регулирования технологического процесса (вакуумные или компрессионные электрические печи), применять контролируемые (инертные или защитные) атмосферы для защиты нагреваемых материалов и изделий от вредных воздействий воздуха (и частности, уменьшение угара); отсутствие дымовых газов (продуктов сгорания топлива), что позволяет увеличить коэффициент использования тепла, т. е. кпд электротермических установок, и обусловливает чистоту их рабочего пространства; транспортабельность и простоту подачи электрической энергии (по линиям электропередачи).

Развитие электротермия сдерживают недостатки этого способа теплогенерации: более высокая стоимость эксплуатации электротермических установок но сравнению с другими типами печей; большая стоимость электротермического оборудования в изготовлении, комплектации и эксплуатации, а следовательно, в ряде случаев большие капитальные затраты, и более высокие требования к технической культуре производства, нередко также большой расход дорогих и дефицитных материалов на изготовление электротермического оборудования; меньшие надёжность, долговечность и ремонтопригодность электротермических установок; зависимость работы электротермической установки от режима работы энергосистемы.

Электротермические установки применяют: если технологический процесс нельзя осуществить без Электротермия (в этом случае целесообразность определяется значением получаемой продукции для народного хозяйства); если можно получить продукцию более высокого качества (экономический эффект зависит от того, насколько выгоды от улучшения свойств продукции компенсируют увеличение сё стоимости); если улучшаются условия труда, повышается безопасность обслуживающего персонала; если достигается снижение себестоимости (благодаря более высокой производительности труда) или уменьшение капитальных затрат, включая затраты в смежных отраслях производства.

На долю Электротермия приходится до 15% потребляемой промышленностью электрической энергии. На базе Электротермия созданы и развиваются производства специальных сталей, ферросплавов, цветных и лёгких металлов и сплавов, твёрдых сплавов, редких металлов, карбида кальция, фосфора и других продуктов; осуществляются обработка металлов давлением и термическая обработка; происходит электрификация быта.

Применение. Основной потребитель марганец — чёрная металлургия, расходующая в среднем около 8—9 кг марганец на 1 т выплавляемой стали. Для введения марганец в сталь применяют чаще всего его сплавы с железом — ферромарганец (70—80 % марганец, 0,5—7,0 % углерода, остальное железо и примеси). Выплавляют его в доменных и электрических печах.[4,c.26]

2.2 Производство ферросплавов

Ферросплавы, полупродукты металлургического производства – сплавы железа с кремнием, марганцем, хромом и др. элементами, используемые при выплавке стали (для раскисления и легирования жидкого металла, связывания вредных примесей, придания металлу требуемой структуры и свойств), а также при получении других ферросплавы (т. н. передельные ферросплавы). К ферросплавам условно относят некоторые сплавы, содержащие железо лишь в виде примесей (например, силикомарганец, силикокальций) и, кроме того, некоторые металлы и неметаллы в технически чистом виде (металлический марганец, металлический хром, кристаллический кремний). Т. н. комплексные ферросплавы содержат несколько компонентов. Восстановление окислов ведущего элемента ферросплавы (Mn, Cr и др.) углеродом в присутствии железа протекает при более низкой температуре, быстрее, полнее и с меньшими энергетическими затратами. Температура плавления ферросплавы, за редким исключением, ниже температуры плавления чистого металла; это облегчает его растворение при введении в жидкую сталь, приводит к уменьшению угара ведущего элемента. Стоимость элемента в ферросплавы ниже, чем в технически чистом металле. Стандартное содержание компонентов в ферросплавы обусловлено химическим составом сырья, условиями выплавки ферросплавы и введения их в жидкую сталь.

 Скачать реферат