3.3. Обобщенная структурная модель металлургического процесса

В настоящее время промышленностью освоено производство более 70 металлов. Технология получения большинства из них включает десятки операций, осуществляемых в разнообразных металлургических аппаратах. В основе всех металлургических технологий лежит совокупность взаимосвязанных физических и физико-химических превращений, направленных на преобразование и выделение химических соединений металлов из сырья природного и техногенного происхождения, получение металлов в элементарном состоянии и их очистку от примесей. По существу металлургические технологии являются химическими технологиями, что позволяет при описании металлургических процессов использовать многие подходы, применяемые при описании и моделировании химических процессов. Совокупность всех процессов, реализуемых в данном аппарате при переработке исходного сырья в конечные продукты, называется технологическим процессом - ТЕП.

По температуре и связанной с этим возможностью использования соответствующих физико-химических систем, металлургические процессы традиционно разделяют на две классификационные группы:

- Пирометаллургические процессы.

- Гидрометаллургические процессы.

Специфические особенности осуществления, позволяют выделить группу электрометаллургических процессов и процессов общего назначения, которые по ранее указанному принципу могут быть отнесены к пиро- или гидрометаллургическому типу. Первые осуществляют при повышенных температурах, вторые – в водных средах или других растворителях при умеренных температурах.

Для пирометаллургических аппаратов (печей, миксеров, высокотемпературных реакторов, устройств для внепечной обработки металла, электролизёров для расплавленных сред и т.д.) необходим источник генерации тепловой энергии, что позволяет выделить следующие классификационные группы печей и их аналогов:

1. Топливные.

2. Электрические.

3. Автогенные.

Гидрометаллургические аппараты, чаще всего классифицируют по технологическому предназначению:

1. Смесители – емкости с перемешивающими устройствами различного типа – механическими мешалками, с пневматическим перемешиванием и т.д.

2. Реакторы – аппараты для выщелачивания, экстракторы, автоклавы и др.

3. Аппараты для разделения фаз – сгустители, фильтры, циклоны, центрифуги, выпарные аппараты и т.д.

4. Колонная аппаратура - ректификационные колонны, абсорберы, адсорберы и др.

В 1960-х годах Д.А. Диомидовский предложил обобщенную структурную схему металлургического процесса. Хотя первоначально эта схема была предложена для пирометаллургических процессов, в дальнейшем оказалось, что она применима и для гидрометаллургических процессов. На схеме (рис. 3.4.) приведена обобщенная (а) и более детальная структура технологического процесса (б). Определенное сочетание указанных на рис. 3.4 процессов и условий их осуществления (режима) составляет технологический процесс или в обобщённом смысле технологию переработки исходных материалов и производства продукции.

Рис. 3.4. Обобщенная структура металлургического процесса:

а) схема первого приближения, б) развернутая схема. Обозначения: ТЭП – технолого-энергетический процесс; ЭП энергетический процесс; ТОП- теплообменные процессы; ТЕП- технологический процесс; ФМП – физико-механические процессы: ГАП – гидроаэродинамические процессы.