Измельчение концентрата осуществляется в три  стадии с применением шаровых  мельниц мокрого измельчения  с диаметром помольных шаров 120, 60 и 40 мм соответственно. В качестве классифицирующего  оборудования используются спиральные классификаторы и гидроциклоны 500 мм и 360 мм. Обогащение осуществляется в три стадии мокрой магнитной сепарации и две стадии обесшламливания, для чего применяются магнитные сепараторы мокрого обогащения и магнитные дешламаторы. Хвосты в виде пульпы сбрасываются в хвостохранилище при помощи грунтовых насосов. Обезвоживание концентрата осуществляется на дисковых вакуум-фильтрах при просасывании воздуха и излишней влаги через фильтроткань. Получаемый продукт содержит массовую долю железа около 65%, остаточная влажность концентрата составляет 9,5-10%.

     Часть магнетитового концентрата реализуется  металлургическим заводам как конечный товарный продукт, часть поступает на ДСФ в качестве исходного продукта для производства сушёного и доменного концентратов, еще часть – на фабрику окомкования (ФОК) для производства офлюсованных окатышей.

     Производство  окатышей Фабрика окомкования (ФОК)

     При производстве офлюсованных окатышей в качестве флюсующей добавки применяется молотый известняк, для влагопоглощения и придания сырым окатышам требуемых физико-механических свойств  - бентонит. Окомкование осуществляется после тщательного смешивания компонентов шихты в барабанных окомкователях с последующим выделением сырых окатышей диаметром около 10-16 мм.

     Для достижения требуемой крепости сырые  окатыши подвергают обжигу на обжиговых  машинах конвейерного типа. Сырые  окатыши равномерным слоем загружаются на паллеты машины и далее проходят несколько зон, начиная с сушки, затем обжига и охлаждения. Температура газовых потоков в зоне обжига достигает до 1200°С, в качестве теплоносителя применяется природный газ. После обжига окатыши имеют прочность на сжатие 250 - 260 кг на окатыш.

          

3. Характеристика Кузнецкого угольного бассейна

 

           Угольная промышленность - важное звено топливно-энергетического комплекса. Уголь–наиболее распространенный вид топлива, обеспечивающий развитие энергетики в течение долгого времени.

     Россия занимает третье место в мире по добыче угля после Китая и США и первое место по разведанным запасам угля. Общие геологические запасы угля на территории России – 6421 млрд. т, кондиционные – 5334 млрд. т. В топливно-энергетическом балансе России доля угля в 50-е годы достигала 65%, в 60-е годы - 40 -50%. В 70 - 80-е годы угольное топливо было вытеснено нефтегазовым, и в настоящее время доля угля в топливно-энергетическом балансе России составляет лишь 12 - 13% , а в топливном балансе теплоэлектростанций - примерно 25%. Имеются угли различного типа: антрациты, бурые, коксующиеся. В общих запасах преобладают каменные угли – 2/3 общих запасов. Каменные и бурые угли отличаются высокой теплотворной способностью, качественными характеристиками, условиями залегания, добычи и использования. Каменные и коксующие угли относятся к высококачественным и используются в качестве технологического топлива в черной металлургии. Бурые угли являются низкокачественным энергетическим топливом и применяются как сырье для химической промышленности. Уголь добывается шахтным способом и в карьерах – открытая добыча (40% общей добычи). Запасы угля, которые могут добываться открытым способом, превышают 200 млрд. тонн, они в основном сосредоточены на востоке страны.

     Важнейшими  угольными бассейнами являются Кузнецкий и Печорский угольные бассейны.

     Угольный  бассейн был открыт в 1721 г., широко разрабатывается с 1920-х гг. По запасам  и качеству углей Кузбасс - один из крупнейших эксплуатируемых каменноугольных бассейнов мира, где на сравнительно небольшой территории сконцентрированы мощные угольные залежи с широкой гаммой углей, пригодных для коксования, получения жидкого топлива и сырья для химической промышленности.

     Он  расположен на территории Кемеровской  области Западной Сибири. Бассейн  вытянут вдоль Транссибирской железнодорожной магистрали на 800 км. По запасам, качеству углей и мощности пластов Кузбассу принадлежит одно из первых мест в мире; в масштабах России доля Кузнецкого угля почти 60%. Бассейн располагает большими запасами углей различных марок - от бурых до антрацитов. Большая часть всех запасов приходится на ценные коксующиеся угли. На его долю приходится 40% всей добычи. Площадь бассейна около 26 тыс. км^2. Балансовые запасы его составляют 600 млрд. тонн; мощность пластов от 6-14 м., а в ряде мест достигает 20-25 м; средняя глубина разработки угольных пластов шахтным методом достигает 315 м. Бассейн имеет благоприятные горно-геологические условия разработки, что обеспечивает их низкую себестоимость. Угли Кузбасса обладают невысокой зольностью – 4-6%; низким содержанием серы (от 0,3 до 0,65 %), фосфора; высокой калорийностью – 8,6 ккал; удельная теплота сгорания - 6000-8500 ккал/кг; значительны ресурсы коксующихся углей, их запасы составляют 643 млрд. тонн. Вместе с тем, велика доля запасов, не соответствующих по своим параметрам мировым кондициям по горно-геологическим условиям залегания и качеству (около 50%).

     Добыча  угля производится как открытым, так  и шахтным способами. К основным центрам угледобычи относятся Прокопьевск, Анжеро-Судженск, Ленинск-Кузнецкий; наиболее перспективным является Ерунаковский угленосный район, где сосредоточены огромные запасы коксующихся и энергетических углей с благоприятными горно-геологическими условиями, пригодными для обработки как подземным, так и открытым способами с высокими технико-экономическими показателями.

     Общая добыча угля за 2007 год составила 181,76 млн. тонн (58% от общероссийской добычи, всего по Российской Федерации за прошлый год добыто 313,4 млн. тонн угля.), плюс к годовому плану 245,2 тыс. тонн. Около 40% добываемого угля потребляется в самой Кемеровской области и 60% вывозится в районы Западной Сибири, Урала, центра европейской части страны и на экспорт (страны ближнего и дальнего зарубежья). Кузбасс является основным поставщиком коксующихся углей на Западно-Сибирский, Новокузнецкий, Череповецкий металлургические комбинаты.

     Кузбасская  энергосистема имеет суммарную  мощность 4718 мВт., в ее состав входят 8 электростанций: Томь-Усинская ГРЭС, Беловская ГРЭС, Южно-Кузбасская ГРЭС, Кемеровская ГРЭС, Новокемеровская ТЭЦ, Западно-Сибирская ТЭЦ, Кузнецкая ТЭЦ.

     Параллельно с энергосистемой работают две блок-станции: ТЭЦ КМК и Юргинская ТЭЦ. Сетевое  хозяйство энергосистемы имеет  протяженность ЛЭП всех напряжений 32 тыс. км и 255 подстанций напряжением 35 кВ и выше, которые объединены в 4 предприятия электрических сетей: Восточные, Северные, Южные и Центральные.

     Север области пересекает Транссибирская железнодорожная магистраль, юг - Южносибирская. Кузбасс имеет прямое железнодорожное  сообщение со всеми регионами страны.

 

     4. Расчёты

     4.1 Определение состава чугуна

 

       Химический состав Михайловского месторождения:

 

Fe _(общ) = 56/72 + 75,96 · (112/160) =53,72

Содержание более 50% значит руда богатая, что подтверждается из официальных источников данных. 

Основность шлака  определяем:

В = (CaO + MgO)/(SiO₂ + Al₂O₃) = (1,69 + 0,32)/(10,42 + 1,08) = 0,17

Cодержание вредных примесей:

P/Fe _(общ)= 0,040/53,72 = 0,0007         S/Fe _(общ)= 0,220/53,72 = 0,004 

     1.2. Содержание железа в концентратах:       Fe_k= 64%

Преобразование  баланса металла:

γ_K = (α–υ)/(β–υ) · 100 % = (53,72–10)/(64–10) · 100% = 81%

Находим степень  сокращения: т. руды /1 т. концентрата.

К_с= 1/γ = (β–υ)/(α–υ) = (64–10)/(53,72–10) = 1,24

Степень обогащения:

К_o= β/α = 64/53,72 = 1,2

Степень извлечения части содержащейся в руде перешедшей в концентрат:

ε = γ · (β/α) = ((α–υ) · β)/((β–υ) · α) = ((53,72–10) · 64)/((64–10) · 53,72) = 0,96

             

                     FeO' = FeO · (Fe _(общ)'/Fe _(общ))

Fe _(общ)' 

                    Fe₂O₃' = Fe₂O₃ · (Fe _(общ) '/Fe _(общ) 

              

Определение состава  концентрата:

Fe_k = Fe_исх · К_o = 53,72 · 1,2 = 64,5

FeO_k = FeO_исх · K_o =5,35 · 1,2 = 6,42

Fe₂O_3k= Fe₂O_3исх · K_o = 75,96 · 1,2 = 91,2 

Cодержание пустой породы:

П = 100 – ( FeO + Fe₂O₃) = 100 – (5,35+75,96) = 18,69 %

П = 100 – ( FeO + Fe₂O₃ + п.п.п.) = 100 – (5,35+75,96+4,46) = 14,23 % 

FeO = (64/53,72) · 5,35 = 6,37

Fe₂O₃ = (64/53,72) · 75,96 = 90,5

П_к = 100 – (6,37+90,5) = 3,13

Содержание компонентов  и примесей пустой породы в концентрате  определяется по формуле: К_к=(П_к · К_исх)/П_исх.

K_Mn = (3,13 · 0,05)/18,69 = 0,008

K_SiO2 = (3,13 · 10,42)/18,69 = 1,75

К_Al2O3 = (3,13 · 1,08)/18,69 = 0,18

К_СaO = (3,13 · 1,69)/18,69 = 0,28

K_MgO = (3,13 · 0,32)/18,69 = 0,054  

K_P = (3,13 · 0,04)/18,69 = 0,007

K_S = (3,13 · 0,22)/18,69 = 0,037

K_п.п.п = (3,13 · 4,46)/18,69 = 0,75 

• К_о=1,2, а, следовательно, 1,2 < 1,7  – коэффициент обогащения.

     1.3 Топливная база

 

     В качестве месторождения топливной базы принимаем Кузнецкий бассейн (Кузнецкие и Карагандинские) с содержанием:     А^с = 11,9

     Содержание  железа в концентрате согласно данным: Fe_k = 64%, а значит выбираем формулу:

M_Kc=690– (4 · Fe_k)

                                                   M_Kc=690– (4 · 64) = 434 кг.

 

Значит на 1т. чугуна вносим золы кокса:

M_зк = (M_Kc · A)/100,   где А-содержание золы в коксе.

M_зк = (434 · 11,9)/100 = 51,64 

Зола кокса  вносит железа: MFе_зк= (M_зк · Fe_зк)/100 = (51,64 · 7,28)/100 = 3,75 

     Расход  концентрата на выплавку чугуна определяем по формуле:

М_конц = (([Fe] · (1000/100) – (Fe_зк))/Fe_k) · 100,

где [Fe] –содержание железа в чугуне.   [Fe]=94% ,   Fe_зк – 7.28 (Кузнецкий бассейн), W^P = 3,3%.

М_конц = ((94 · (1000/100) –7.28) /64) · 100 = 1457,3 кг 

     Исходя  из полученных и табличных данных, определяем количество марганецсодержащих шихтовых материалов на 1т. чугуна:

М_Кс= 434 кг/т, [Mn]=0,7; ή_Mn = 0,5

M_общ = 0,05. Содержание кремния в чугуне при расходе кокса 400–450 кг/т. принимаем ≤ 0,5% , исходя из наших полученных данных.

 M_Mn = ([Mn] · 1000)/(ή_Mn · 100) = (0,7·1000)/(0,5·100) = 14

Железорудный  концентрат внесёт марганца:

M_Mn=M_конц · (Мn_конц/100) = 1457,3 · (0,008/100)=0,12

Выбран «Кузнецкий угольный бассейн».

Содержание марганца в золе кокса составляет: Mn = 0.10%.

Состав марганцевых  руд взято из Джездинского месторождения марганцевых руд (Казахстан). Сырьё - концентрат.

 

Недостаток марганца в шихте составит:

Mn = M_Mn–  M_{Mn конц} – M_{Mn зк} = 14 – 0,12 – 0,012 = 13,87

Расход марганцевой  руды:

M_Mp=M_Mn · 100/Mn_Mp=14 · 100/35 = 40 

     Железорудный  концентрат и зола кокса внесут фосфора на 1т. чугуна: 

M_P=M_конц · (P_конц/100) + M_зк · (P_зк/100) = 1457,3 · (0,007/100) + 51,64 · (0,42/100)

= 0,32

Где, P_зк=0,42, содержание фосфора из состава золы кокса Кузнецкого бассейна, P_конц и P_зк - содержание фосфора в концентрате и золе кокса,%.

Содержание фосфора  в чугуне составит:

[P] = M_P · 100/1000 = 0,32 · 100/1000 = 0,032 

     Содержание серы следует принимать в зависимости от её содержания в коксе, т.е. месторождения углей кузнецкие = 0,015–0,020%.