книги из ГПНТБ / Серебряный Я.Л. Электроплавка медно-никелевых руд и концентратов

Зависимость удельного расхода электроэнергии от способа под­ готовки шихты к плавке можно иллюстрировать следующими при. мерами:

1. При спекании медно-никелевого концентрата получается агло­ мерат со следующим содержанием основных шлакообразующих окислов: 29,0% S i02, 11,0% MgO, 13,0% (CaO + А12 Оя). Этот агломерат содержит некоторое количество уже ошлакованного ма­ териала, в результате чего обеспечивается низкий удельный расход электроэнергии на его плавку (—620 кВт-ч/т). На плавку руд с та­ ким же составом шлакообразующих, как и в агломерате, расхо­ дуется 700 кВт-ч/т.

2.На заводе «Томпсон» в электропечь загружают горячий ога­ рок из печей кипящего слоя. Плавка горячего огарка характе­ ризуется низким удельным расходом электроэнергии (400 кВт-ч/т твердой шихты).

3.Переработка влажной шихты требует дополнительного расхода электроэнергии на испарение влаги. Каждый процент влаги в шихте повышает удельный расход электроэнергии на 9,75 кВт-ч/т. Так, например, при плавке шихты влажностью 4% удельный расход электроэнергии составляет '710 кВт-ч/т. Та же шихта, но предва; рительно высушенная до влажности 1,5%, потребует для своего

плавления 6 8 6 кВт-ч/т.

Как показала практика, оптимальная крупность шихты для электроплавки составляет 30—40 мм.

Шихту такой крупности плавят при глубоком погружении отко­ сов в шлаковый расплав, что предотвращает бесполезный перегрев продуктов плавки. Мелкую шихту (—10 мм) загружают в печь неболь­ шими откосами (до 500 мм над уровнем ванны), незначительно по­ груженными в расплав. В связи с этим шлаковая ванна печи пере­ гревается и аккумулированное ею тепло полностью не используется для плавления шихты. Поэтому плавка мелкой шихты, как правило, требует большего расхода электроэнергии, чем плавка кусковой шихты.

Система загрузки шихты в-электропечь оказывает заметное влия­ ние на величину удельного расхода электроэнергии. Чем совершеннее

201

система загрузки, чем полнее зеркало ванны закрыто шихтой, тем лучше используется тепло печи, достигается больший проплав и ниже удельный расход электроэнергии. Так, при плавке шихты оди­ накового состава система загрузки шихты «на электрод» обеспечи­ вает на 3% меньший удельный расход электроэнергии, чем система с центральной загрузкой.

Между рабочей мощностью печи и удельным расходом электро­ энергии для шихты постоянного состава и качества существует обратная зависимость: чем выше рабочая мощность печи, тем меньше удельный расход электроэнергии. Это объясняется тем, что с ро­ стом мощности увеличивается тепловой к. п. д. печи, так как абсо­ лютное количество тепла, теряемое через свод, стены и подину печи, остается постоянным. В результате улучшения использования тепла увеличивается проплав шихты и снижается удельный расход элек­ троэнергии.

Большое влияние на удельный расход электроэнергии оказывает величина рабочего напряжения. Как было сказано выше, с увели­ чением напряжения удельный расход уменьшается. Однако при

дуга. В этом случае за счет повышенных теплопотерь излучением удельный расход электроэнергии увеличивается.

Влияние высоты шлаковой ванны на удельный расход энергии было рассмотрено выше. Так как с отходящими газами электроплавки теряется до 20—30% тепла (см. § 34), то за счет уменьшения подсо­ сов в печь холодного воздуха /путем герметизации свода) можно добиться существенного снижения удельного расхода электроэнер­ гии. Знание факторов, влияющих на удельный расход электроэнер­ гии, а также создание условий, обеспечивающих снижение величины этого параметра, позволяет максимально повысить производитель­ ность электропечей.

§ 37. Извлечение металлов в- штейн

Извлечением металлов в штейн называется отношение их коли­ чества в штейне к количеству металлов в исходной шихте, выра­ женное в процентах. Так, если в 100 т шихты содержалось 2,5 т никеля и 1,25 т меди, а при электроплавке в штейн перешло 2,375 т никеля и 1,19 т меди, то извлечение никеля в штейн составит

ризуют полезное использование металлов шихты при электроплавке. Зная извлечение металлов в штейн, можно определить суммарные потери металлов с другими продуктами: отвальным шлаком и пылью, выносимой отходящими газами. В приведенном примере потери ни­ келя составят 100 — 95 = 5% и меди 100 — 96 = 4%.

В табл. 26 и 27 приведен примерный материальный баланс ме­ таллов в продуктах электроплавки медно-никелевого сырья. Как следует из данных этих таблиц, металлы при электроплавке теряются в основном с отвальными шлаками и с пылью. На отечественных

202

203

медношикелевых заводах потери с отвальными шлаками составляют: 2,4—3,0% Ni, 2,9—4,5% Cu и 18—21% Со. Удовлетворительными: отвальными шлаками считаются шлаки, содержащие 0,08—0,10% Ni, 0,06—0,09% С, 0,025—0,035% Со.

Основываясь на данных табл. 26, можно проследить влияниесодержания металлов в шлаках на их извлечение в штейн. Так, при снижении содержания никеля в шлаках на 0 ,0 2 % потери его-

со шлаками уменьшаются на — — = 0,022 т. Это количество^

никеля перейдет в штейн. Извлечение никеля составит 97,5, т. е. возрастет на 0,8%. Напротив, если содержание никеля в шлаках увеличится на 0 ,0 2 %, то его извлечение в штейн снизится на 0 ,8 %. Приведенные примеры показывают,.что содержание металлов в шлаке оказывает существенное влияние на извлечение, поэтому необходимовыполнять мероприятия, которые указаны в § 30.

Потери металлов с отвальными шлаками зависят от выхода шлака. Прц постоянном содержании никеля в шлаке с увеличением выхода шлака возрастают абсолютные потери металла. Так, если бы в ба­

т. е. на 0,25%. При уменьшении выхода шлака следует вести элек­ троплавку без флюсов и максимально сокращать количество посту­ пающих в печь конвертерных шлаков.

Величина безвозвратных потерь металлов с пылью, выносимойотходящими газами, зависит от способа подготовки сырья к плавке, системы пылеулавливания и от количества подсасываемого в печьвоздуха. При плавке только кусковой руды пылевынос очень мал. В этом случае безвозвратные потери с пылью составляют 0,05—0,08%. При плавке шихты, содержащей 30% обожженных окатышей,, и отсутствия в системе газоудаления тонкой пылеочистки потери достигают 0,4—0,5%, при плавке агломерата 0,5%. Для уменьшения потерь металлов система газоудаления электропечей должна обла­ дать надежными пылеулавливающими устройствами, а сама печьиметь как можно большую герметичность.

Извлечение никеля и других металлов в значительной степени зависит от их содержания в. исходной шихте. Чем выше содержание металлов в шихте, тем выше извлечение. Это объясняется тем, чтопри переработке богатого сырья на единицу получаемого металла необходимо проплавить меньше пустой породы, чем при плавкебедной шихты. Поэтому плавку следует вести на более обогащенном: сырье: агломерате, окатышах.

§ 38. Расход вспомогательных материалов

К' числу вспомогательных материалов при рудной электропла’вке относятся: электродная масса, листовое железо для кожухов, огнет упорный кирпич, вода для грануляции отвальных шлаков и охла­

205-

ждения токопроводящих систем и других элементов печи, кислород и железные трубки для прожига шпуровых отверстий, огнеупорная глина.

Удельный расход вспомогательных материалов, используемых лри электроплавке на различных комбинатах, приведен в табл. 28.

Для снижения потерь металлов с отвальными шлаками в шихту добавляют восстановитель (коксик, уголь) до 3% от массы твердой шихты.

При плавке агломерата и окатышей для получения шлаков оптимального состава (42—43% S i0 2) в шихту вводят кремнистые флюсы: дробленый кварцит, кварцевый песок и т. д. Расход флюсов зависит от состава шихты и колеблется в пределах 0 —2 0 % от массы твердой никельсодержащей шихты.

§ 39. Использование мощности печи

Печь под нагрузкой работает в год 330—335 суток; остальное время она отключена для проведения ремонтов, перепусков электро­ дов и наращивания кожухов электродов и т. д. Использование мощности печных трансформаторов зависит от снабжения предприя­ тия электроэнергией и конкретных условий работы завода (снабже­ ния сырьем, состояния конвертерного передела и других факторов). Так, в 1971 г. использование мощностей печных трансформаторов •составляло 8 8 % на комбинате «Печенганикель» и 89,8% на комби­ нате «Североникель».

§ 40. Себестоимость медно-никелевого штейна при электроплавке руд и концентратов

Работу металлургического цеха строят на основе строгого хозяй­ ственного расчета. Цех имеет плановое задание по выпуску про­ дукции, лимиты по численности трудящихся, фонд заработной

206

платы, задание по производительности труда, норму расхода сырья, вспомогательных материалов и электроэнергии, а также плановую себестоимость продукции. Плановой калькуляцией1 себестоимости устанавливают нормативы и лимиты по всем расходам цеха. Сниже­ ние расходов против плановых нормативов обеспечивает выполне­ ние задания по снижению себестоимости продукции и рентабельность работы металлургических переделов. Поэтому в себестоимости

. продукции находит отражение вся хозяйственная и техническая деятельность цеха.

Себестоимость продукции зависит от уровня производительности труда и степени его технической вооруженности, квалификации кадров, уровня организации и планирования производства, рацио­ нального расходования материалов и других факторов. На медно­ никелевых заводах себестоимость продукции металлургического цеха, включающую рудную электроплавку и конвертирование, опреде­ ляют по конечной продукции цеха — файнштейну. Поскольку рас-

. ходы на электропечном переделе в значительной степени определяют цеховую себестоимость файнштейна, рассмотрим себестоимость полу­ чения штейна — конечного продукта электроплавки.

Себестоимость получения одной тонны никеля в штейне сла­ гается из стоимости сырья (руды, концен'цэата, окатышей, агломе­ рата) и вспомогательных материалов (электродная масса, железо для кожухов, огнеупоры, глина, кислород и т. д.), затрат на элек­ трическую энергию и .воду, зарплаты’ основных и вспомогательных рабочих, отчислений на амортизацию основных средств, цеховых расходов на электропечном переделе.

Стоимость сырья зависит от стоимости добычи руды, затратна подготовку ее к плавке и оценивается в виде фиксированной цены за тонно-процент никеля и меди в сырье. Например, в плавку по­ ступило 1000 т руды, содержащей 2% Ni и 1% Си. При стоимости никеля в руде 1900 руб. и меди 400 руб/т расходы на сырье будут

статця расхода. Она составляет 83—88% от итоговой себестоимости. Стоимость вспомогательных материалов составляет 0,6—2,0% от себестоимости штейна. Большой удельный вес в себестоимости штейна составляют затраты на электроэнергию (8 — 12%). Затраты на элек­ троэнергию определяются количеством шихты, проплавляемой для получения 1 т штейна, стоимостью электроэнергии и ее удельным расходом на плавку 1 т шихты. ‘

На комбинатах «Печенганикель» и «Североникель» плата за электроэнергию осуществляется по двуставочному тарифу, который ^ включает плату на 1 кВА установленной (регистрируемой) мощ­

1 Калькуляцией называется расчет себестоимости единицы однородной продук­ ции. При калькулировании себестоимости отдельные расходы по переделу суммируют и делят на количество получаемой продукции,

207

ности печных трасформаторов (18 р. 2 0 к. в год) и плату за выбор мощности по счетчику (0,7 коп. за 1 кВт-ч). Суммарная стоимость 1 кВт-ч по двуставочному тарифу составляет около 1,02 коп. Следует отметить, что плата за установленную мощность печных трансфор­ маторов взимается независимо от того, на полной или неполной заявленной мощности работает электропечь. Назначение этого вида оплаты — обязать предприятие полностью загружать свои энерге­ тические мощности. В Норильске электроэнергия стоит дороже 1,9 коп/кВт-ч.

Электропечи обслуживаются определенным штатом работников (производственные и вспомогательные рабочие, служащие, инженер­ но-технические ,, работники и младший обслуживающий персонал). Заработная плата производственных рабочих в себестоимости штейна

ной платы вспомогательных рабочих, ИТР, служащих и МОП, включают расходы по охране труда, уходу за производственным оборудованием, зданиями и сооружениями, текущему ремонту основ­ ных средств, эксплуатации транспортных средств и т. д. В процессе работы здание, основное оборудование и инструмент электропечного передела изнашиваются и требуют ремонта или замены новым. Стоимость изнашиваемого оборудования покрйвается амортизацион­ ными отчислениями, которые учитываются в себестоимости продук­ ции.

Таблица 29

Структура себестоимости штейна при электроплавке

208

Примерное значение отдельных статей расходов, из которых складывается себестоимость медно-никелевого штейна при электро­ плавке руд и концентратов, приведено в табл. 29.

Кроме данных, приведенных в табл. 29, интересны следующие:

Из данных табл. 29 следует, что себестоимость 1 т штейна опре­ деляется главным образом затратами на сырье. На комбинате «Печенганикель» стоимость для получения 1 т штейна составляет 230 руб., на «Североникеле» 284 р. 21 к., т. е. в 1,24 раза больше: Неодинаковая стоимость сырья объясняется различным содержанием металлов в сырье, разной стоимостью металлов в связи с разными расходами на добычу и перевозку сырья и расходами твердой шихты для полученгія 1 т штейна. На комбинате «Печенганикель» на 1 т штейна расходуется 3,65 т твердой шихты, на «Североникеле» 3,24 т, стои­ мость же 1 т твердой шихты соответственно составляет 63 и 82 руб. Разница в стоимости передела 1 т штейна на данных заводах объяс­ няется в основном различными расходами твердой шихты на полу­ чение 1 т штейна и различным уровнем цеховых расходов.

Борьба за систематическое снижение себестоимости продукции— важнейшая задача любого хозрасчетного предприятия. В конкрет­ ных условиях работы электропечного передела снижение себестои­ мости. продукции достигается ростом производительности труда, улучшением качественных показателей электроплавки, в особен­ ности по извлечению металлов в штейн, экономией электроэнергии и вспомогательных материалов, сокращением цеховых затрат по переделу: Увеличить производительность трудаможно, внедряя передовые приемы труда, механизируя трудоемкие работы, автома­ тизируя технологический процесс. Эти мероприятия позволяют также высвободить часть рабочих и снизить себестоимость продукции. Так, пр£ внедрейии автоматической загрузки электропечей затраты рабочего времени сокращаются с 1 2 до 6 человеко-часов в смену на одну печь, а замена ручной притычки шпуровых отверстий меха­ нической позволяет высвободить из бригады одного рабочего.

В борьбе за достижение высоких показателей электроплавки большое значение имеет организация развернутого социалистического соревнования между бригадами и отдельными членами коллектива, изучение и освоение всеми рабочими опыта работы передовиков. Важное средство снижения себестоимости — комплексное исполь­ зование сырья и продуктов плавки. В настоящее время при электро-. плавке часть ценных составляющих сырья безвозвратно теряется. Вместе с отходящими газами электроплавки в атмосферу выбрасы­ ваются сотни тонн сернистого газа, который может служить исход­ ным продуктом для получения серной кислоты, необходимой в народ­ ном хозяйстве. Однако для того чтобы можно было направлять

отходящие газы электроплавки на сернокислотный завод, необхо­ дима концентрация S 0 2 в них не ниже 3%. На практике нее в газах содержится 0,01—0,5% S 0 2 Увеличить концентрацию S 0 2 в отхо­ дящих газах можно только при ликвидации подсосов воздуха в под­ сводовое пространство печи и в систему газоудаления. Поэтому важнейшей задачей совершенствования электроплавки наряду с улуч­ шением подготовки шихты является повышение герметичности печи. Это одновременно должно сократить удельный расход электроэнер­ гии за счет уменьшения потерь с отходящими газами. .Большие возможности для снижения себестоимости электроплавкн создает ■утилизация тепла отвальных шлаков и использование шлаков в качестве сырья для получения строительных материалов (шлако­ вата, шлакоцемент и т. д.).

Г л а в а IX

О Р Г А Н И З А Ц И Я П Р О И ЗВ О Д СТ В А ,} Т Р У Д А И З А Р А Б О Т Н О Й П Л А Т Ы Н А Э Л Е К Т Р О П Е Ч Н О М П Е Р Е Д Е Л Е

§ 41. Структура управления плавильным цехом

Плавильный цех, перерабатывающий медно-никелевые руды и концентраты, состоит из следующих отделений: подготовки шихты, электропечного и конвертерного (рис. 8 8 ). Во главе цбха. стоит начальник, подчиненный непосредственно главному инженеру за­ вода. Начальник цеха ответствен за выполнение производственной программы. Он обязан организовать согласованную работу всех участков цеха, поддерживать трудовую дисциплину, следить за качеством продукции, обеспечивать правильный и своевременный ремонт оборудования, безопасные условия труда, содействовать улучшению технологии и организации производства, способствовать повышению квалификации работников цеха и т„ д. Все указания

заместитель по оборудованию. Заместитель по производству следит за соблюдением технологии, повседневно работает над улучшением технологического процесса, руководит работой начальников отделе­ ний и производственных' мастеров. Заместитель начальника цеха по оборудованию руководит работой электромеханической службы цеха. Работу отделений цеха возглавляют начальники отделений, которым непосредственно подчинены сменные мастера.

Сменный мастер — непосредственный начальник рабочих бригад, обслуживающих агрегаты данного участка. Он руководит техноло­ гическим процессом во время всей смены. Кроме того, в обязанности мастера входит обеспечение выполнения и перевыполнения сменно­ суточных заданий, контроль за соблюдением технологических ин­ струкций и правил техники безопасности, наблюдение за эксплуа-

210