Электролитическое рафинирование меди

"justify">      k₁ = 1/(1/α₁ + 1/α₂ + δ/λ), здесь α₁ – коэффициент теплопередачи от пара к стенке змеевика, равный 4,184·10⁴ кДж/(м²·ч·град); α₂ – коэффициент теплопередачи от стенки змеевика к электролиту, равный 4,184·10³ кДж/(м²·ч·град); δ – толщина стенки змеевика, равная 4 мм; λ – коэффициент теплопроводности свинца, равный 125,5.

      При найденном значении коэффициента теплопередачи

      k₁ = 3404 кДж/(м²·ч·град)

      величина  поверхности змеевика

      F₁ = 50,37·10⁶/[3404·(100 – 59)] ≈ 361м².

      Площадь поверхности змеевика на участке  охлаждения конденсата до 90 °С определяем по формуле:

      F₂ = Q₂/[k₂·(t₁ – t₂)],

      Количество  тепла, теряемое конденсатом на этом участке,

      Q₂ = (61,32– 50,37)·10⁶ = 10,95·10⁶ кДж.

      Коэффициент теплопередачи

      k₂ = 1/(1/α₁ + 1/α₂ + δ/λ), где α₁ = 8,368·10³ кДж/(м²·ч·град). Остальные величины в этом выражении имеют те же значения, что и при определении k₁. Тогда после подстановки найдем

      k₂ = 2574 кДж/(м²·ч·град).

      Определим среднюю величину разности температур:

      t₁ – t₂ = [(100 – 59) + (90 – 59)] = 34 °С.

      После подстановки численных значений, получим

      F₂ = 10,95·10⁶/(2574·34) = 125,12 м².

      Тогда площадь общей поверхности змеевика составит

      F₁ + F₂ = 361+ 125,12 = 486,12 м².

      В цехе 68 серий разделены на 4 циркуляций (по 17 в каждой циркуляции). Следовательно, в цехе должно быть 4 теплообменников. Площадь поверхности змеевика в  каждом теплообменнике будет равна 486,12:4 ≈ 121,53 м². Пар массой 1 кг занимает объем

      1/1,415 = 0,707 м³.

      Тогда объем пара, поступающего в подогреватель  в 1 с, составит: 2562·0,707/3600 = 0,503 м³.

      При скорости пара на входе в змеевик  теплообменника, равной 300 м/с, площадь  поперечного сечения змеевика

      f = 0,503:300 = 0,0017 м².

      При круглом сечении змеевика его  внутренний диаметр 

      

      Определим наружный диаметр змеевика при толщине  стенки 4 мм: d_нар = 147 + 2·4 = 155 мм.

      Длина змеевика L = F/(π·d_нар) = 121,53/(3,14·0,155) = 249,7 м.

      Примем  диаметр витков змеевика равным 2 м, тогда число витков n = 249,7/(3,14·2) ≈ 40. Расстояние между наружными стенками соседних витков примем равным 40 мм, тогда высота змеевика

      H = 40·150 + 15·40 = 6600мм. 

 

      Заключение

      В данной курсовой работе рассмотрена  тема электролитического рафинирования меди. Эта стадия является заключительной в пирометаллургической схеме получения меди м. Переработку медного рудного сырья основном проводят пирометаллургическими процессами, к ним относятся такие процессы как, окислительный обжиг, в результате которого получают огарок, его отправляют на плавку на штейн Плавку на можно проводить разными способами, в том числе и автогенными. В результате получают штейн, полученный продукт отправляется на конвертирование. Здесь получают червовую медь, которая отправляется на рафинирование. Его проводят в две стадии: огневое и электролитическое. В результате электролитического рафинирования получают катодную медь с содержанием меди 99.99%, которая отправляется к потребителю.

      Специальная часть заключалась в выборе технологических  параметров рафинирования, расчете  материального и теплового балансов процесса, и расчете основного  оборудования и его количества. А также определения ведущей примеси.

      После расчета материального баланса  можно сделать вывод что из 990 кг меди поступившего на электролиз, катодной меди получили 824,67 кг, 148,5 кг перешло в скрап и остатки, 1,683 кг - в шлам, а 15,147 кг - в электролит. Что касается примесей, большая часть никеля переходит в раствор, больше чем на половину переходит в электролит, и совсем небольшая часть осаждается на катодах, цинк распределяется также, как и железо, свинец практически весь переходит в шлам. Выход анодного скрапа - 15%. В данном случае это 150 кг.

      Основным  оборудованием дня электролиза  являются электролизные ванны. В  данной работе плотность тока приняли  равной 260 А/м² силу тока 16200 А. Число катодов - 39, анодов – 40 Для производства 350 тыс. т катодной меди в год, в цехе установлено 68 серий, каждая – из 34 ванн, в цехе устанавливают ванн регенерации. Падение напряжение на ванне – 0,3774 В.Расход электроэнергии составит W= 331,47 кВт∙ч/т

      Тепловой  баланс ванны составляется из нахождения статей прихода и расхода тепла. Q_прих= 17083 кДж/ч - тепло которое непосредственно идет на нагревание электродов и электролита.

      Расход  тепла ванной слагается из тепла, затрачиваемого на испарение воды т  электролита, на потери, связанные с  лучеиспусканием и конвекцией, теплопроводностью  стенок и дна ванны, Q_расх= 43548,89  кДж/ч. Недостаток тепла для всех ванн – 61,32·10⁶ кДж/ч

      Ведущей примесью является тот металл, содержание которого раньше других достигнет предельно  допустимой концентрации в электролите. В данном случае ведущей примесью является железо, содержание которого в электролите достигает предельного  значения за 170 сут.

 

     Список  использованных источников

1. Ванюков А. В. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. Учебник для вузов/ А. В. Ванюков, Н. И. Уткин. Челябинск: Металлургия, 1988. – 432 с.
2. И. Ф. Худяков, А. И. Тихонов, В. И. Деев, С. С. Набойченко. Металлургия меди, никеля и кобальта. Часть 1. Металлургия меди. Москва: Металлургия, 1977. – 293 с.
3. Береговский В. И., Кистяковский Б. Б. Металлургия меди и никеля. Металлургия. 1971. – 456 с.
4. Уткин Н. И. Производство цветных металлов. – 2-е изд. – М.: Интермет Инжиниринг, 2004. – 442 с.: ил.
5. Бледнов Электролитическое рафинирование меди и никеля: Учебное пособие/ ГАЦМиЗ. – Красноярск
6. http://bibliotekar.ru – электронный источник
7. www.allmetals.ru – электронный источник