Восточно-Казахстанский государственный технический университет

имени Д. Серикбаева

УДК 669.2/8:502.13 На правах рукописи

АСАНОВ ДАУЛЕТ АСАНОВИЧ

Модернизация систем улавливания и переработки пылей цветной

металлургии

6D070900 - Металлургия

Диссертация на соискание ученой степени

доктора философии (PhD)

Научные консультанты

кандидат технических наук,

профессор

Запасный В.В.;

кандидат технических наук,

ассоциированный профессор

Куленова Н.А.;

Dr. Habil, приват-доцент

TU Clausthal

Рыспаев Т.А.

Республика Казахстан

Усть-Каменогорск, 2015

2

СОДЕРЖАНИЕ

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ 4

ОПРЕДЕЛЕНИЯ 5

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 6

ВВЕДЕНИЕ 7

1 Аналитический обзор и выбор направления

ИССЛЕДОВАНИЙ 11

1.1 Анализ экологического состояния г. Усть-Каменогорска 11

1.2 Свойства пылей цветной металлургии 15

1.3 Обзор аппаратов пылеулавливания 21

1.4 Анализ современного состояния улавливания и переработки

пылей цветной металлургии 25

1.4.1 Пирометаллургические способы 25

1.4.2 Гидрометаллургические способы 29

1.4.3 Брикетирование пылей 31

1.5 Выбор направления исследования 35

Выводы по разделу 1 36

2 Исследование влияния различных

ПАРАМЕТРОВ НА ПРОЦЕСС ФИЛЬТРАЦИИ ПЫЛЕЙ 38

2.1 Изучение физико-химических свойств улавливаемых пылей

цветной металлургии 38

2.2 Изучение влияния различных параметров фильтровальных

материалов на процесс фильтрации пылей 49

2.2.1 Газы свинцового производства 57

2.2.2 Газы конвертеров 60

2.2.3 Газы шлаговозгоночной установки 63

2.2.4 Газы медного производства 66

2.2.5 Газы вельц-цеха 68

2.2.6 Газы печей КС 71

Выводы по разделу 2 74

3 Исследование и модернизация систем

ОЧИСТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И

ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ГАЗОВ 75

3.1 Риддерский металлургический комплекс ТОО «Казцинк» 75

3.1.1 Обжиговый цех 75

3.1.2 Электролитный цех 79

3.1.3 Вельц-цех 81

3.2 Балхашский медеплавильный завод 88

3.3 ТОО «МК «KazSilicon» 98

Выводы по разделу 3 107

4 Исследование возможности вскрытия

ПЫЛЕЙ МЕДНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИМ СПОСОБОМ 108

Выводы по разделу 4 113

3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 114

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 117

ПРИЛОЖЕНИЕ А – Акт внедрения в производственный процесс 126

ПРИЛОЖЕНИЕ Б – Акт внедрения в производственный процесс 127

ПРИЛОЖЕНИЕ В – Акт внедрения в производственный процесс 128

ПРИЛОЖЕНИЕ Г – Акт внедрения в учебный процесс 129

4

НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ

В представленной диссертации использованы ссылки на следующие

стандарты:

ГОСТ 13587-77. Полотна нетканые и изделия штучные нетканые.

Правила приемки и метод отбора проб.

ГОСТ 10681-75. Материалы текстильные. Климатические условия для

кондиционирования и испытания проб и методы их определения.

ГОСТ 12023-93. Материалы текстильные. Полотна. Метод определения

толщины.

ГОСТ 29088-91. Материалы полимерные ячеистые эластичные.

Определение условной прочности и относительного удлинения при разрыве.

ГОСТ 17514-93. Шерсть натуральная. Методы определения тонины.

ГОСТ 3811-72. Материалы текстильные. Ткани, нетканые полотна и

штучные изделия. Методы определения линейных размеров, линейной и

поверхностной плотностей.

ГОСТ 12088-77. Материалы текстильные и изделия из них. Метод

определения воздухопроницаемости

5

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В представленной диссертации использованы следующие термины с

соответствующими определениями:

предельно-допустимая концентрация – утвержденный в законодательном

порядке санитарно-гигиенический норматив. Под ПДК понимается такая

концентрация химических элементов и их соединений в окружающей среде,

которая при повседневном влиянии в течение длительного времени на организм

человека не вызывает патологических изменений или заболеваний,

устанавливаемых современными методами исследований в любые сроки жизни

настоящего и последующего поколений;

фильтрация – просачивание, естественное процеживание жидкостей,

газов через пористые вещества;

гидрометаллургия – выделение металлов из руд, концентратов и отходов

производства с помощью водных растворов определённых веществ

(химических реагентов);

пирометаллургия – совокупность металлургических процессов,

протекающих при высоких температурах.

брикетирование – переработка мелких материалов в куски правильной

формы равной массы (брикеты) прессованием в ленточных, вальцевых,

штемпельных и кольцевых прессах.

пыли – мелкие твердые частицы органического или минерального

происхождения. К пыли относят частицы среднего диаметра от долей микрона

и до максимального – 0,1 мм;

промпродукты – промежуточный продукт обогащения и переработки

полезных ископаемых, не являющийся кондиционным концентратом или

отвальными хвостами и подлежащий дальнейшей переработке в

технологической схеме. Промпродукт может подвергаться перечистке, доводке

или гидрометаллургической переработке;

рукавный фильтр – вид высокоэффективного пылеулавливающего

оборудования сухого типа, предназначенный для очистки технологических и

вентиляционных газов запылённостью до 200 г/м3;

электрофильтры – высоковольтное электротехническое оборудование, в

котором используется коронный разряд для зарядки взвешенных в газе частиц и

их улавливания в электрическом поле. Для этого электрофильтры питаются от

повысительно-выпрямительных агрегатов с номинальным выпрямленным

напряжением 80, 110 и 150 кВ;

возгон – продукт процесса сублимации вещества, в частности металла,

образующегося при нагреве шихты, полупродукта или готового металла на

разных технологических стадиях получения Сu, Ni, Pb, Sn, Zn, Hg и Mg;

пылеулавливание – очистка воздуха, а также других газов от взвешенных в

них твердых частиц. Пылеочистка необходима в металлургической,

деревообрабатывающей, горнодобывающей, химической, пищевой,

текстильной, газовой промышленности и энергетике.

6

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВКГТУ – РГП на ПХВ «Восточно-Казахстанский государственный

технический университет им. Д. Серикбаева» МОН РК

МОН РК – Министерство образования и науки Республики Казахстан

ТОО – Товарищество с ограниченной ответственностью

АО – Акционерное общество

РМК – Риддерский металлургический комплекс

БМЗ – Балхашский медеплавильный завод

ФРИ – фильтр рукавный, импульсный

УРФМ – укрупненный рукавный фильтр, модернизированный

ПДК – предельно-допустимая концентрация

ПДВ – предельно-допустимый выброс

УК МК – Усть-Каменогорский металлургический комплекс

СЭФ – сухой электрофильтр

Па – паскаль (единица давления)

Т – абсолютная температура, К

Ж:Т – соотношение жидкой фазы к твердой в суспензии

рН – водородный показатель

т – тонна (единица массы)

мкм – микрометр (единица длины)

кВт – киловатт (единица мощности)

m – масса

uв – воздухопроницаемость

δ – толщина

dп – средний диаметр открытых пор

R – коэффициент множественной корреляции

R2 – коэффициент детерминации

y – целевая функция

Q – объем газов

F – площадь щели завесы

b – ширина щели завесы

l – длина щели завесы

7