2.2. Обобщенная структурная модель металлургического процесса.
В настоящее время в рудной технологии освоено производство более 70 металлов. Технология производства большинства из них включает десятки процессов, проводимых в разнообразных металлургических аппаратах. В основе всех металлургических технологий лежит совокупность взаимосвязанных физико-химических превращений, направленных на разрушение химических соединений, присутствующих в рудах (концентратах) превращение металлов в элементарный вид, 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.
Как известно, металлургические процессы можно разделить на две группы:
Пирометаллургические
Гидрометаллургичесие
Первые осуществляют при повышенных температурах, вторые – в водных средах или других растворителях при умеренных температурах.
Аппараты, предназначенные для осуществления пирометаллургических процессов, называют металлургическими печами. Во всех печах нужен источник генерации тепловой энергии и в соответствии с этим выделяют три группы печей:
Топливные
Электрические
Автогенные.
Существуют и другие типы классификации печей
Гидрометаллургические аппараты иногда называют баковыми.
Эти аппараты можно классифицировать в первую очередь по технологическому предназначению:
Смесители – емкости с перемешивающими устройствами различного типа – механическими мешалками, с эрлифтным перемешиванием и др. типами
Реакторы – аппараты для выщелачивания, экстракторы, автоклавы и др.
Аппараты для разделения фаз – сгустители, тканевые фильтры рамного типа, фильтр-прессы, патронные фильтры, циклоны, центрифуги
Колонная аппаратура - экстракционные и ректификационные колонны, абсорберы, адсорберы
Сушилки- барабанного типа, с взвешенным слоем и др.
Рис.2.2 Обобщенная структура металлургического процесса:
а) схема первого приближения, б) развернутая схема
ТЭП - технолого – энергетический процесс; ЭП- энергетический процесс; ТОП- теплообменные процессы; ТЕП- технологический процесс; ФМП – физико-механические процессы: ГАП – гидроаэродинамические процессы.
В 60-х годах 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 приведена обобщенная (а) и более детальная часть процесса (б). Определенное сочетание указанных на рис.2.2 процессов и их режимных особенностей и называют обычно собственно технологией процесса, т.е. технологией технологического объекта управления – ТОУ. Основным является технологический процесс – ТЕП. Он и является, по существу, объектом управления, Остальные процессы являются обеспечивающими необходимое функционирование ТЕП.
В соответствии с представленной структурой мы рассмотрим закономерности отдельных элементарных процессов, происходящих в технологических объектах. Начнем рассмотрение с процессов переноса массы в движущихся средах.