Введение 15
1 Обзор литературы 17
2 Расчеты и аналитика 25
2.1 Теория процесса 25
2.1.1 Термодинамика электрохимических систем 25
2.1.2 Кинетика электрохимических процессов 26
2.2 Приборы и методы анализа 27
2.3 Разработка и описание аппаратурно-технологической схемы 35
2.4 Расчет материального баланса технологической схемы 36
2.5 Расчет теплового баланса технологической схемы 41
3.6 Расчет основного аппарата 44
3.6.1 Расчет геометрии и габаритов аппарата 44
3.6.2 Механический расчет основного аппарата 53
3.6.3 Гидравлический расчет основного аппарата 55
3.6.4 Электротехнический расчет основного аппарата 61
4 Результаты расчетов 64
5 План размещения оборудования 67
5.1 Подбор основного технологического оборудования 67
5.2 Расчет геометрии и габаритов оборудования 67
5.3 Энергетический расчет технологической схемы 69
5.4 План размещения оборудования 70
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 75
6.1 Расчет производственной мощности 75
6.2 Определение баланса времени одного рабочего 76
6.3 Расчет численности основных рабочих 77
6.4 Расчет численности вспомогательного персонала 78
6.5 Расчет численности специалистов, руководителей и служащих 79
6.6 Расчет годового фонда заработной платы 79
6.6.1 Расчет фонда заработной платы основных рабочих 79
6.6.2 Расчет капитальных затрат 83
6.6.3 Расходы на содержание и эксплуатацию здания 85
6.6.4 Расходы на технологические и социальные нужды 86
6.6.5 Расчет точки безубыточности 89
7 Социальная ответственность 90
7.1 Микроклимат 91
7.2 Шум и вибрация 92
7.3 Вредные вещества 93
7.4 Электробезопасность 96
7.5 Вентиляция производственных помещений 99
7.6 Освещение 100
7.7 Пожарная безопасность 101
7.8 Аварийные и чрезвычайные ситуации на предприятии 104
8 Автоматизация процесса 107
8.1 Описание технологической схемы 107
8.2 Описание функциональной схемы автоматизации 108
8.3 Перечень технологических параметров, подлежащих индикации,
регулированию, сигнализации 110
8.4 Перечень первичных преобразователей 111
9 Заключение 114
Список использованных источников 115
Приложение А 124
Приложение Б 125
Приложение В 126
13
Приложение Г
Одной из базовых отраслей российской промышленности является металлургический комплекс, который вносит весомый вклад в экономику России. Доля металлургии в ВВП страны составляет около 5 %, в
промышленном производстве - 17,3 %, в экспорте - 14,2 %, в налоговых платежах во все уровни бюджетов - 9 % [1]. В сегодняшних условиях постоянной конкуренции от предприятий металлургического комплекса требуется внедрение передовых технологий производства, современного оборудования и систем управления. Для соответствия выпускаемой продукции всем требованиям мировых стандартов. Наиболее массовыми являются металлами являются тяжелые цветные металлы к которым относятся свинец, цинк, медь, никель, олово [1].
Цветные металлы по физико-химическим свойствам условно классифицируют на 5 групп - основные тяжелые металлы, малые тяжелые металлы, благородные, редкие и легкие металлы [1]. Медь относится к группе основных тяжелых цветных металлов. Медь сравнительно слабо распространена в природе. Примерно 80 % имеющийся меди содержится в земной коре в виде сульфидов, 15 % - в виде оксидных руд и 5 % - в виде самородной меди [2].
Медь находится на третьем месте в мире по количеству потребления среди металлов, после железа и алюминия [3]. Потребление рафинированной меди на 2012 год оценивается в 20,5 миллионов тонн, что превышает потребление меди в 2005 году, которое составляет 16,7 миллионов тонн [3]. В 2019 году спрос на медь составляет 23,55 миллионов тонн. Медь находит широкое применение в электротехнической промышленности, ее доля составляет около 50 % от всей потребляемой меди [2]. Это обусловлено ее низким электрическим сопротивлением и высоким значением теплопроводности. В приложении А представлена информация о количестве потребляемой меди мировой промышленностью и ее стоимости в период 1986 - 2011 годы.
Таким образом медь еще на долго останется важным металлом для промышленности. Исходя из этого целью данного дипломного проекта является разработка участка получения электролитического медного порошка производительностью 100 тонн в год.
Разрабатываемый участок планируется размещать на территории предприятия занимающегося производством меди, например, предприятия ГМК «Норильский никель». Данная компания получает медь по технологии SX-EX (Экстракция растворителем - электроэкстракция). Электролит на проектируемый участок поступает после стадии электроэкстракции меди на основном производстве. В котором получают медные пластины. Процесс ведут с нерастворимыми анодами. Далее при достижении определенной концентрации меди в электролите его заменяют. Этот электролит и поступает на участок. Разрабатываемая технология позволяет получать медный порошок из разбавленных растворов. Также в данном процессе происходит наработка серной кислоты после чего электролит поступает на выщелачивание либо на корректировку. Разрабатываемый тип электролитической ячейки позволяет организовать безопасное для персонала производство за счет герметизации основных аппаратов, а также снижения численности персонала, которое позволит уменьшить вероятность возникновения опасных ситуаций. А также позволяет проводить процесс при более высоких плотностях тока. Данная технология на сегодняшний день является наиболее современной, но учитывая спрос на медь, который в 2020 году составляет 24,19 миллионов тонн, разработки в этой области продолжаются и сегодня.
По результатам расчетов, проведенных в данном дипломном проекте можно сделать следующие выводы:
1 представлена принципиальная технологическая схема получения медного порошка электролитическим методом;
2 предложено аппаратурное оформление представленной технологической схемы;
3 произведен расчет материального и теплового баланса основных стадий технологической схемы, по результатам расчетов они сошлись;
4 рассчитан и сконструирован основной аппарат технологической схемы - электролитическая ячейка, габаритные размеры которой: высота 2024 мм, ширина 460 мм, длина 538 мм.;
5 рассмотрена строительная часть проекта, определены размеры здания, разработан план размещения помещений и технологического оборудования в цехе;
6 рассчитаны основные технико-экономические показатели проекта, подтверждающие эффективность и перспективность проекта себестоимость одного килограмма медного порошка равна 711 рублей, точка безубыточности равна 68938440,6 рублей;
7 рассмотрены социальная ответственность и способы осуществления безопасного ведения работ, а также показатели среды на участке;
8 разработана функциональная схема автоматизации
технологического участка. Автоматизация является одним из основных преимуществ разрабатываемого проекта обеспечивающая и упрощающее управление процессом, облегчающая труд, а также снижающая численность персонала.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
