85

Министерство образования и науки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

________________________________________

Кафедра технологических машин и оборудования

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

МеталлургическиХ ПРОИЗВОДСТВ

Учебное пособие для бакалавров ТМб

Составил д.т.н.

профессор А. С. Выскребенец

Владикавказ 2014г.

Содержание

1.0. Общие положения по фильтрованию минерального сырья 4

1.1. Барабанный вакуум-фильтр с наружной фильтрующей

поверхностью 6

1.2. Барабанные фильтры с внутренней фильтрующей поверхностью 7

1.3. Дисковые вакуум-фильтры 8

1.4. Схема вакуум-фильтровальной установки 9

1.5. Водокольцевой насос 10

1.6. Расчёт мощности привода вакуум-фильтра 10

1.7. Фильтр прессы 12

1.8. Сушка 12

1.9. Барабанные сушилки и трубчатые вращающиеся печи 13

1.10. Труба сушилка 16

1.11. Сушка газами в кипящем слое 17

1.12. Распылительные сушилки 18

1.13. Вихревые сушилки 18

1.14. Основы расчёта газовой сушилки 19

2.0. Оборудование для подготовки и окомкования шихты 22

2.1. Шихтовочная машина и усреднители 23

2.2. Основы расчёта шихтовых машин 25

2.3. Лопастной смеситель 27

2.4. Производительность лопастного смесителя 28

2.4.1. Мощность привода 29

2.5. Барабанный смеситель (окомкователь) 30

2.5.1. Мощность привода 30

2.6. Тарельчатый гранулятор (окомкователь) 31

2.6.1. Мощность привода 32

3.0. Окускование и агломерация шихты 34

3.1. Ленточная агломашина с прососом воздуха 35

3.2. Основы расчёта ленточной агломашины 39

3.2.1. Производительность 39

3.2.2. Мощность привода 40

3.3. Оборудование для охлаждения агломерата и других материалов 42

4.0. Оборудование для плавки руд и концентратов цветных металлов 46

4.1. Огнеупоры 46

4.2. Печи КИВЦЭТ 48

4.3. Отражательная печь 49

4.4. Печи кислородно-взвешенной (КВП) и кислородно-факельной

(КФП) плавки 51

4.5. Рудноплавильные или руднотермические печи 52

4.6. Расчёт металлического каркаса печей 54

4.7. Автогенные процессы в расплавах 56

4.8. Конвертирование 58

4.9. Горизонтальные конверторы 58

4.10. Конвертер с боковым отводом газов 60

4.11. Основы расчёта 61

4.11.1. Производительность по воздуху 61

4.11.2. Производительность по меди 62

4.12. Вертикальные конвертеры 63

5.0. Оборудование для рафинирования черновых металлов 64

5.1. Оборудование для рафинирования свинца 64

5.2. Анодные печи для никеля 66

5.3. Электролитическое рафинирование Cu, Ni, Zn 67

6.0. Оборудование для получения алюминия 67

6.1. Электролизеры с верхним токоподводом и самообжигающимся

анодом 68

6.2. Электролизеры с верхним токоподводом и обожжённым анодом 70

6.3. Машины для пробивки корки МПК 70

6.4. Машины напольно-рельсовые 71

6.5. Штыревые краны 73

7.0. Оборудование для транспортирования жидких металлов и шлаков 74

7.1. Металлургический вакуум-ковши 74

7.2. Расчёт механизма кантования ковша 74

7.3. Шлаковозы 77

8.0. Разливочные машины 80

8.1. Карусельные машины 80

8.2. Производительность машины 84

8.3. Мощность привода 84

8.4. Ленточные (конвейерные) разливочные машины 85

9.0. Оборудование для пылеулавливания и очистки газов 86

9.1. Пылевые камеры, пылевые мешки, инерционные пылеотделители 87

9.2. Циклоны и мультициклоны (батарейные) 89

9.3. Мокрые пылеуловители 90

Литература 91

1. Общие положения по фильтрованию минерального сырья

Фильтрование – это процесс разделения твёрдой и жидкой фаз мелкозернистых материалов, основанное на принудительном отделении твёрдых частиц с помощью пористой перегородки. Процесс разделения происходит под действием избыточного давления или разряжения. Твёрдые частицы задерживаемые фильтрующей поверхностью называются осадком (кеком), жидкость – фильтратом.

Фильтрующие машины, по принципу действия делятся на прессфильтры и вакуумфильтры.

Процессу фильтрования подвергаются твёрдые материалы, крупность частиц которых не превышает 1 мм.

Рис. 1.

Основные факторы, влияющие на процесс фильтрования:

- концентрация твёрдой фракции

Х_тв q h ; w ,

где Х_тв – концентрация твёрдой фракции;

q – удельная производительность;

h – толщина осадка;

w – влажность.

Оптимальное содержание твёрдой фракции составляет 50 – 65 %.

- крупность твёрдой фракции

d_min q w ,

- перепад давления

Q₁ / Q₂ = .

Практически увеличение перепада давления сверх некоторой оптимальной величины при наборе осадка приводит к увеличению гидравлического сопротивления. Поэтому на практике устанавливается меньший перепад давления в зоне набора осадка (кека) и больший перепад давления в зоне сушки.

- Частота вращения рабочего органа, n

n q ; w .

Cледовательно, необходима оптимальная частота вращения.

- Соотношение зон набора и подсушки осадка – 1 : 1

если взять 1,5 ÷ 1,7 то

q на 8 – 10 %

w на 0,3 – 0,5 %.

Основные типы фильтров

1. Вакуум-фильтры:

- барабанные;

- дисковые;

- ленточные;

- карусельные.

2. Фильтр-прессы:

- горизонтальные;

- вертикальные автоматические.

3. Ультразвуковые:

- вибрационные.

Фильтровальные перегородки

Ткань - х/б;

- шерстяные (для кислых сред);

- синтетические;

- стеклоткани (стойкие ко всем агрессивным средам).

Фильтры непрерывного действия. К машинам непрерывного действия, прежде всего относятся дисковые и барабанные вакуум-фильтры. Диски (барабан) вращаются в ванне (рис. 2), заполненной пульпой. На пульпу со стороны фильтрующей поверхности диска (зона А, Б) действует разрежение. Слой кека, образующийся на участке сектора А, при выходе из ванны остаётся в зоне разрежения на участке фильтрующей поверхности Б. В этот момент он дополнительно фильтруется и подсушивается. На участке секторов В, Г под фильтрующую ткань барабана подаётся избыточное давление, действие которого нарушает цельность кека, что позволяет сравнительно просто отделить его от стенок барабана ножом. На участке сектора Г фильтрующая ткань продолжает очищаться от пульпы продувкой избыточным давлением. Это позволяет защитить фильтроткань от попадания на поверхность мелких частиц, забивающих поры фильтроткани.