ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНОГО РЕШЕНИЯ 9
2 ОПИСАНИЕ ЦЕХА (УЧАСТКА)
2.1 Отделение
шихтоподготовки 13
2.2 Плавильный
корпус 15
2.3 Склад готовой
продукции 17
3 РАСЧЕТ ОСНОВНОГО И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
3.1 Расчет количества оборудования
отделения шихтоподготовки 19
3.2 Расчет количества оборудования
Плавильного корпуса 25
4 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА СПЛАВА 33
5 РАСЧЕТ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ПРОИЗВОДСТВА СПЛАВА 37
6 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. УТИЛИЗАЦИИ ПЫЛИ
ПРОИЗВОДСТВА ФЕРРОСИЛИЦИЯ 48
7 ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 61
Ферросилиций - сплав, основными компонентами которого являются железо и кремний (среднее содержание Si 90, 75, 65, 45, 25 и 18%, остальное Fe и примеси). Для производства ферросилиция используется недорогое, но богатое кремнеземом сырье, с максимально высоким содержанием кварца и минимальным содержанием вредных примесей. Кремний - металлоид по химическим свойствам. В жидком состоянии кремний и железо неограниченно взаимно растворимы, а в твердом - образуют силициды с различными соотношениями Fe/Si. Поэтому следует ответственно подходить к выбору кварцевой руды.
Благодаря своим физико-химическим показателям и свойства, а также за счет сравнительно невысокой стоимости, по сравнению с более чистыми аналогами, ферросилиций получил широкое применение в литейной и металлургической промышленности. Чем выше процентное содержание кремния в сплаве ферросилиция, тем его плотность ниже. Основным свойством ферросилиция является повышение твердости конечного сплава. Его также применяют как раскисляющую и легирующую добавку при выплавке различных сталей и сплавов. Кремний, входящий в состав ферросилиция, повышает твердость стали, предел текучести и упругости, увеличивает ее сопротивление окислению и разрыву.
Ферросилиций используют в качестве легирующей добавки при выплавке и модифицированию чугуна. При выплавке чугуна применяют ферросилиций вместе с углеродом. Углерод и ферросилиций повышают содержание углерода и кремния в жидком чугуне, что дает возможность увеличить добавление стального лома взамен чугунного лома или доменного чугуна до 30 процентов. Добавка ферросилиция является важным компонентом производства тонкостенного чугунного литья, так как позволяет увеличить температуру чугуна от 50 до 800 градусов и исключает образование такого дефекта отливок, как «отбел».
Электротехническая промышленность использует ферросилиций для увеличения физико-химических характеристик электротехнических сталей. Ферросилиций используют и в производстве пружинно-рессорных сталей.
В химических технологиях ферросилиций используется для получения кремнийорганических соединений, взрывчатых веществ и др[1].
Производство и потребление
Мировое производство ферросилиция за период с 2000 г. по 2013 г. выросло в 2 раза с 4 млн. т в год до 8 млн. т.
Основной объем ферросилиция используется при выплавке стали.
За период с 2004 г. по 2013 г. мировое производство стали выросло в 1,5 раза с 1063 млн. т до 1606 млн. т, при этом производство ферросилиция выросло за тот же период в 1,4 раза, что говорит о снижении удельного потребления сплава при
производстве стали.
По данным USGS (Геологической службы США), мировое производство ферросилиция в 2002 - 2013 гг. выросло почти вдвое. В 2010 - 2013 гг. объем производства ферросилиция (в пересчете на 75% Si) составлял 7,8...7,9 млн. т, что соответствует 5,9 млн. т в пересчете на содержание кремния[2].
Китай является мировым лидером в производстве ферросилиция. В 2012 году в Китае было произведено 4,8 млн. тонн, в период 2002 - 2012 гг. Китай за последние годы увеличил производство ферросилиция в 2,4 раза. Таким образом, на долю китайских предприятий приходится 63...67% всего произведенного ферросилиция.
Россия, значительно уступая в производстве Китаю, тем не менее, занимает второе место по мировому производству ферросилиция. Россия является одним из основных мировых производителей и экспортеров ферросилиция. Объем производства кремниевых ферросплавов в стране в последние годы превышает 1 млн. т, при этом более 60% продукции российские производители поставляют на
внешний рынок
В тройку лидирующих производителей ферросилиция входят США с годовыми объемами производства около 200.220 тыс. тонн.
Украина и Казахстан входят в десятку ведущих стран-продуцентов ферросилиция. При этом производство в Украине в последние годы снизилось в два раза: в 2002 году было произведено 336 тыс. тонн ферросилиция, в 2006 чуть более 136 тыс. тонн. В 2007 году производство ферросилиция в Украине составило около 180 тыс. тонн. Производство ферросилиция в Казахстане относительно стабильно и в последние годы оценивается на уровне 100...130 тыс. тонн[2].
Основными производителями ферросилиция в России являются:
- ОАО "Кузнецкие ферросплавы" (КФ, г.Новокузнецк Кемеровской области);
- ОАО "Серовский завод ферросплавов" (СЗФ, г.Серов Свердловской области);
- ОАО "Челябинский электрометаллургический комбинат" (ЧЭМК, г.Челябинск)
- ООО "Братский завод ферросплавов" (БЗФ, г.Братск Иркутской области).
Среди регионов России в 2012 году крупнейшим потребителем ферросилиция российского производства стала Челябинская область. Всего в Челябинскую область, по данным статистики ж/д перевозок, российскими производителями было отгружено более 68 тыс. тонн ферросилиция, или 25% от общих поставок на внутренний рынок. На втором месте Свердловская область - почти 35 тыс. тонн ферросилиция, или 13%, на третьем - Вологодская область - более 32 тыс. тонн ферросилиция, или 12%. В числе крупнейших регионов-потребителей также Кемеровская (23,5 тыс. тонн) и Волгоградская (13,7 тыс. тонн) области. В остальные регионы российскими производителями в 2012 году отгружено более 95 тыс. тонн ферросилиция, или 36% от общих поставок на внутренний рынок[2].
Целью данной квалификационной работы является обоснование проектного решения по размещению цеха для производства ферросилиция в количестве 125 тысяч тонн в год в условиях Южного Урала. Для достижения данной цели ставим следующие задачи:
-сделать технико-экономическое обоснование проектного решения;
-рассчитать основное и вспомогательное технологическое оборудование цеха для производства ферросилиция;
-представить технологию выплавки сплава;
-рассчитать материальный баланс производства сплава;
-привести технологическую схему производства сплава.
В результате проведенной работы был спроектирован цех по производству ферросилиция в условиях Южного Урала. В качестве территориального местоположения был выбран город Бакал Саткинского района Челябинской области. Разработана технология выплавки сплава. Представлено технико-экономическое обоснование проектного решения.
Рассмотрена структура ферросплавного цеха, приведены расчеты основного и вспомогательного оборудования. Приведена наиболее рациональная схема утилизация пыли производства ферросилиция. Установлены требования к охране труда и технике безопасности.
Таким образом, цель работы достигнута, задачи - решены.
