Содержание

• Введение
• 1. Актуальность темы
• 2. Основные результаты
• Заключение
• Список источников

Введение

Свинец является одним из наиболее широко используемых в промышленности металлов. В настоящее время мировое производство его достигло порядка 7 млн. т в год, то есть по количеству произведенных металла и сплавов свинец находится на четвертом месте в мире после алюминия, меди и цинка. Основу вторичного свинцового сырья составляют отработанные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи (АКБ). При переработке батарей энергозатраты на получение свинца и его сплавов в 3,5-4 раза меньше, чем при переработке концентратов.

В Украине нет освоенных месторождений свинца, поэтому проблема обеспечения аккумуляторного производства свинцом, полученным из вторичного сырья, весьма актуальна. В настоящее время в стране созданы приёмные пункты по заготовке сырья в Киеве, Днепропетровске, Житомире и других городах. Старые свинцовые батареи предусматривается перерабатывать на заводах НАК "ИСТА"; их суммарная мощность по переработке составляет около 4 млн аккумуляторов в год. По имеющейся информации, украинскими специалистами разработана гидрометаллургическая установка, которая может перерабатывать более 40 тыс.т аккумуляторных батарей в год. Как видно на диаграмме За последние 10 лет производство вторичного свинца и его сплавов почти полностью вытеснило производство первичного.

1. Актуальность темы

Производство свинца в плавильных печах сопровождается различными физическими процессами. В том числе и диффузионными. Совершенствование технологии производства свинца невозможно без исследования и оптимизации существующих технологических процессов, а также разработки новых. И т.к. переработка свинецсодержащих отходов, в частности лома свинцовых аккумуляторов, связана с большим пылевыделением токсичных веществ и повышенной экологической опасностью производства, сопровождается значительными потерями дорогостоящего сырья. Одним из наиболее перспективных направлений решения данных проблем является подготовка свинецсодержащего сырья к плавке.

Улучшение экологической обстановки в данном производстве так же очень актуально, так как воздействие свинца на здоровье человека и экологическую систему признано одним из наиболее опасных в мире, приводит к серьезным заболеваниям, многие из которых не поддаются лечению

2. Основные результаты

В магистерской работе проведены исследования по подготовке и брикетированию свинцового аккумуляторного лома для дальнейшего переплава с целью улучшения экологической обстановки на производстве, снижению непроизводственных потерь сырья, улучшению технологичности процесса переработки. Разработан состав смеси для брикетирования, способствует протеканию восстановительных реакций уже при нагреве брикета до его расплавления, что способствует интенсификации процесса и повышению производительности плавильных печей.

Исходный шихтовый материал (отработанные аккумуляторные пластины) представляет собой свинцовый лом вперемешку с большим количеством дисперсного сульфата свинца (рис. 1а). Наиболее рациональным и технологичным решением подготовки данного сырья к плавке является брикетирование предварительно измельченной шихты с добавлением связующих и флюса. Предварительное измельчение шихтовых материалов производится с помощью дробилок с последующим усреднением (рис.1б), в результате чего получаем однородную массу для дальнейшего приготовления брикетируемой смеси. Применение связующих компонентов позволило окомковать пылевидные фракции свинецсодержащего сырья и использовать полученную пастообразную массу как заполняющий компонент между свинцовыми отходами при брикетировании, снизить пылеобразование в процессе плавки. Процесс брикетирования подготовленной смеси при небольшой производительности процесса ведут на обычных прессах, для повышения эффективности процесса применяют валковые брикетировочные пресса. В первом случае размер и масса брикетов определяется применяемой оснасткой (рис.1в), во втором случае диаметр брикетов колеблется от 10 до 40 мм, форма которых определяется профилем нарезки валков. Валковое брикетирование применяется в случае необходимости повышения производительности подготовки шихты для средних и крупных плавильных агрегатов.

а б в

а – исходный аккумуляторный лом; б – измельченная шихта; в - готовый брикет
Рисунок 1 – Брикетирование свинецсодержащего сырья

Готовые брикеты подвергают медленной сушке для предотвращения их растрескивания и разрушения. Проведенные испытания прочности брикетов, используемые для сырых окатышей, показали отсутствие разрушений брикетов при 15-ти кратном сбрасывании с высоты 30 см.Технология ведения плавки в роторных печах с применением брикетов не отличается от обычной технологии ведения плавки с применением аккумуляторного лома. Использование брикетов позволяет использовать более мощные горелки для повышения производительности плавильных агрегатов, при этом установлено снижение пылевыделения с уходящими газами по ходу плавки до 10-16 г/нм3, снижение пылевыделения позволяет повысить срок эксплуатации фильтрующих элементов в 2-2,4 раза.

Так же проведены исследования распределения свинца в огнеупорном материале при высокотемпературном воздействии. Произведен расчет процесса диффузии свинца в периклазохромитовом огнеупоре методом математического моделирования. Суть метода математического моделирования заключается в том, что физический процесс протекающий в установке (в данном случае печь для производства свинца) описывается дифференциальными уравнениями в частных производных. Затем полученная система дифференциальных уравнений по определенному алгоритму преобразовывается в соответствующую систему алгебраических уравнений. Полученная система алгебраических уравнений решается с помощью ЭВМ. Полученные результаты анализируются и по результатам анализа вносятся необходимые изменения в технологический процесс или же разрабатывается новый. Одним из критериев стойкости теплоизолирующих огнеупорных материалов к износу и механическому разрушению при контакте с твердыми свинецсодержащими материалами и их расплавом при циклическом нагреве в область высоких температур является сопротивление огнеупора проникновению свинца и дальнейшее взаимодействие материала со свинцом. На шлифах методом количественной металлографии определяли размерное распределение включений свинца вдоль направления его распространения от зоны контакта вглубь огнеупорного материала различной плотности и состава, характер распределения свинца в несплошностях и микротрещинах огнеупора (рис. 2).

а б

а – x100; б – x500;
Рисунок 2 – Распределение свинецсодержащих включений в структуре огнеупорного материала

Скопление крупных включений свинца отмечается в несплошностях и микротрещинах огнеупора, наибольшее количество которых распределено по дефектам, соединяющимся с поверхностью огнеупора. Полученные данные размерного и количественного распределения свинца в огнеупоре были сопоставлены с данными, рассчитанными с помощью разработанной ранее математической модели диффузионного насыщения огнеупорных материалов свинцом при высоких температурах. Установлена корреляция результатов рассчитанной с помощью математической модели концентрации свинца при его диффузионном проникновении с опытными данными, уточнены значения коэффициента диффузии для исследованных материалов, которые зависят от состава огнеупора, его физических характеристик и температурно-временных режимов. Результаты экспериментальных исследований позволили уточнить параметры математической модели, а также учесть влияние размера и характера распределения дефектов структуры на концентрацию свинца по сечению огнеупорного материала

Заключение

Заключение

Разработка и усовершенствование технологии производства вторичного свинца позволит:

1. повысить производительность плавильных печей;
2. снизить потери дорогостоящего сырья при плавке;
3. уменьшить пылевыделение;
4. снизить экологическую опасность на производстве

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2011 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

1. Лакерник М.М.// Металлургия свинца. Металлургиздат. 1953.
2. Чижиков Д.М. // Металлургия свинца, Металлургиздат, 1944 .
3. Герасимов Я.И., Крестовников А.Н. // Химическая термодинамика в цветной металлургии. Т.1, Т2, Справочник, М.: ГНТИ, 1961
4. Разработка технологии переработки аккумуляторного лома, НИР № Р-004460, ВНИИЦВЕТМЕТ, Усть-Каменогорск, 1973, 75 с.
5. Разработка технологии переработки аккумуляторного лома, НИР № Р-004460, ВНИИЦВЕТМЕТ, Усть-Каменогорск, 1973, 75 с.
6. Худяков И.Ф., Дорошкевич А.П., Карелов С.В. // Металлургия вторичных тяжелых цветных металлов.М.: Металлургия, 1987.-528 с.
7. Раскина Р.Д.// Способы пераработки аккумуляторного лома. М.: ЦНИИЦВЕТМЕТЭИ, 1078. 73.
8. Тарасов А.В., Бессер А.Д., Мальцев В.И., Сорокина В.С. // Металлургическая переработка вторичного свинцового сырья.- М.: ГИНЦВЕТМЕТ, 2003.- 224 с.
9. Лакерник М.М. // Свинец. Основы металлургии. Т1, Тяжелые металлы. Металлургиздат. 1962.
10. Лакерник М.М. // Свинец. Основы металлургии. Т2, Тяжелые металлы. Металлургиздат. 1962.
11. Лакерник М.М., Севрюков Н.Н.// Металлургия цветных металлов. Металлургиздат. 1957
12. Вольский А.Н., Сергеевская Е.М. // Теория металлургических процессов, М.: Металлургия, 1968.
13. Смирнов В.И.// Шахтная плавка в металлургии цветных металлов, Металлургиздат, Свердловск, 1955, 368 с.
14. Погорелый А.Д. //Теория металлургических процессов. – М.: Металлургия, 1973.- 503 с.