книги из ГПНТБ / Клушин Д.Н. Применение кислорода в цветной металлургии

д . H. К Л У Ш И Н , И. Д. Р Е З Н И К , С. И. СОБОЛЬ

ПР И М Е Н Е Н И Е

КИ С Л О Р О Д А

ВЦ В Е Т Н О Й

МЕ Т А Л Л У Р Г И И

1 'КОНТРОЛЬНЫЙ"")

і ЭКЗЕМПЛЯР . ,

МОСКВА «МЕТАЛЛУРГИЯ» 1973

У Д К 661.937.669.2

н-м sir

У Д К 661.937.669.2

Применение кислорода в цветной металлургии. К л у ш и н Д . Н., Р е з н и к И. Д . , С о б о л ь С И . М., «Металлургия», 1973, с. 240

Изложены физико-химические основы применения кислорода в пирометаллургических и гидрометаллургических процессах цветной металлургии. Приведены результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, полупро­ мышленных и опытно-промышленных испытаний процессов и аппаратов, а также промышленной практики использования кислорода в медно-никелевой и свинцовоцинковой промышленности. Кратко рассмотрены экономические аспекты примене­ ния кислорода. Дана характеристика современных кислородных установок. Дан­ ная книга как самостоятельное и наиболее полное издание выходит впервые. Написанные авторами ранее брошюры (1957 и 1963 гг.) и раздел в «Основах ме­ таллургии» (1961 г.) требуют уже существенных дополнений.

Рассчитана на инженерно-технических работников промышленности сотрудников проектных и научно-исследовательских институтов. Может быть полезна препода­ вателям и студентам старших курсов металлургических специальностей. Ил. 95Табл. 53. Список лит. 283 назв.

© Издательство «Металлургия». 1973.

3103-124 К 040(01)-73 52-73

О Г Л А В Л Е Н И Е

Стр.

П Р Е Д И С Л О В И Е

Идея применения кислорода как мощного средства интенсифи­ кации металлургических процессов возникла в начале второй поло­ вины прошлого века. Однако в то время она еще не могла быть реализована промышленностью по причине отсутствия высоко­ производительных и дешевых промышленных способов производства кислорода. Только в конце 90-х годов прошлого столетия К. Линде был разработан и предложен способ промышленного производства кислорода разделением воздуха при глубоком охлаждении. В начале X X в. в США и Германии были построены по этому способу первые маленькие кислородные станции производительностью в несколько десятков кубических метров кислорода в час. Эти станции не могли удовлетворить нужды металлургического производства, но они позволили провести укрупненные исследования по интенсификации металлургических процессов. К этому периоду (1905 г.) относятся первые упоминания об экспериментальном исследовании бессеме­ рования медных штейнов на воздухе, обогащенном кислородом.

Расширение областей и масштабов применения технологического кислорода вызвало дальнейшее развитие промышленности кислород­ ного машиностроения. Были созданы кислородные станции, осна­ щенные более мощными агрегатами, что способствовало снижению стоимости кислорода и проведению исследований в более крупных

в доменном производстве на печи производительностью 100 m чугуна в сутки. С началом первой мировой войны эти исследования были прекращены.

После окончания войны в ряде стран Западной Европы и в США были возобновлены, а в СССР начаты исследования по применению кислорода в металлургических процессах. В этот период советскими учеными предложены оригинальные методы интенсификации про­ цесса получения стали.

В СССР к 1929 г. производительность всех кислородных станций достигла уже 8,8 млн. мь в год, а выработка отдельными кислород­ ными агрегатами увеличилась до 150 м3/ч. Для определения тех­ нически эффективных и наиболее экономически целесообразных областей применения кислорода в 1930 г. при Комитете по химиза­ ции Наркомата тяжелой промышленности была организована спе­ циальная комиссия. Этой комиссией был разработан детальный план проведения укрупненных исследований на ряде заводов нашей страны. Первые опыты были осуществлены уже в 1932—1934 гг. на Чернореченском химическом комбинате и на заводе «Серп и молот».

В 1933 г. производство кислорода в СССР достигло уже 30 млн. м3 в год. В 1934 г. в СССР осваивается получение новой аппаратуры для более мощных кислородных агрегатов и к 1940 г. СССР по произ­ водству кислорода выходит уже на первое место в Европе. В начале сороковых годов были завершены исследования, проведенные в Ин-

5

ституте физических проблем АН СССР под руководством акаде­ мика П. Л- Капицы, по созданию новых высокопроизводительных типовых кислородных установок.

В конце 1944 и начале 1945 гг. Техническим советом Главкислорода при Совнаркоме СССР были проведены широкие совещания по обсуждению перспектив применения кислорода в различных отраслях промышленности, в том числе и в процессах цветной метал­ лургии. Эти совещания положили начало широкому использованию технологического кислорода в цветной металлургии СССР. Были начаты большие работы по строительству новых и расширению дей­ ствующих кислородных станций.

Успехи отечественной промышленности кислородного машино­ строения и развитие гидротеплоэнергетики в послевоенный период обеспечили быстрый рост производства кислорода в нашей стране. Развитие техники и масштабов производства кислорода, уменьше­ ние его энергоемкости и снижение себестоимости электроэнергии привели к резкому снижению стоимости кислорода, что обеспечило расширение областей его экономически целесообразного применения.

В конце сороковых и в начале пятидесятых годов в СССР были начаты в широком масштабе лабораторные, полупромышленные и

по производству кислорода Советский Союз уже опередил такие высоко развитые индустриально страны мира, как ФРГ, Япония, Англия, Франция и лишь незначительно уступает США.

Основным потребителем технологического кислорода в нашей стране являются предприятия черной металлургии, которые исполь­ зуют 60% производимого кислорода. Химическая промышленность применяет 35% кислорода, цветная металлургия 2,5%, прочие отрасли 2,5%.

Девятым пятилетним планом предусмотрено дальнейшее разви­ тие исследований по расширению объектов и масштабов примене­ ния кислорода в цветной металлургии. Количество крупных кисло­ родных установок за пятилетие возрастет с 17 до 50, а их мощность

6

дельных углеводородов, закись азота, сероуглерод, сернистый анги­ дрид и другие газы.

Технологический кислород, содержащий 90—98% 0 2 , приме­

аргон и азот. Технический кислород используют для автогенных работ и в медицине.

7

выдаче жидкого кислорода потери холода значительно возрастают. Разделение жидкого воздуха осуществляют в ректификационных колоннах. В колонне, заполненной горизонтально расположенными тарелками с отверстиями или насадкой, жидкая смесь азота и кисло­ рода стекает вниз, а навстречу ей поднимается смесь паров азота и кислорода. В результате наверху образуется почти чистый газообраз­ ный азот, а внизу — жидкость, состоящая из почти чистого кислорода. Схема аппарата двукратной ректификации приведена на рис. 1. Аппарат состоит из двух ректификационных колонн. В нижней

9