Ведение технологического процесса производства черных металлов чугуна стали и ферросплавов
Обновлено: 04.10.2024
Нормативный срок освоения основной профессиональной образовательной программы при очной форме обучения: на базе основного общего образования – 3 года 10 месяцев.
Характеристика профессиональной деятельности выпускников
Области профессиональной деятельности выпускников: производство чугуна; производство стали; производство ферросплавов; организация деятельности структурного подразделения.
Объектами профессиональной деятельности выпускников являются:
технологические процессы производства черных металлов;
технологическое оборудование и инструмент;
сырье и готовая продукция;
техническая, технологическая и нормативная документация;
первичные трудовые коллективы.
Техник готовится к следующим видам деятельности
ведение технологического процесса производства черных металлов (чугуна, стали, ферросплавов и лигатур);
организация работы коллектива на производственном участке;
выполнение работ по одной или нескольким профессиям рабочих, должностям служащих.
Требования к результатам освоения основной профессиональной образовательной программы
Техник должен обладать общими компетенциями, включающими в себя способность:
понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес;
организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество;
принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность;
осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития;
использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности;
работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями;
брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий;
самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации;
ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности;
исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей).
Техник должен обладать профессиональными компетенциями, соответствующими основным видам профессиональной деятельности:
Ведение технологического процесса производства черных металлов (чугуна, стали, ферросплавов и лигатур).
осуществлять технологические операции по производству черных металлов;
использовать системы автоматического управления технологическим процессом;
эксплуатировать технологическое и подъемно-транспортное оборудование, обеспечивающее процесс производства черных металлов.
анализировать качество сырья и готовой продукции;
анализировать причины брака выпускаемой продукции и разрабатывать мероприятия по его предупреждению;
анализировать и оценивать состояние техники безопасности, промышленной санитарии и противопожарной защиты на производственном участке.
Организация работы коллектива на производственном участке.
планировать и организовывать собственную деятельность, работу подразделения, смены, участка, бригады, коллектива исполнителей;
принимать решения в нестандартных ситуациях, возникающих в рамках технологического процесса.
Участие в экспериментальных и исследовательских работах.
принимать участие в разработке новых технологий и технологических процессов;
участвовать в обеспечении и оценке экономической эффективности;
оформлять результаты экспериментальной и исследовательской деятельности.
Обратите внимание на следующие востребованные специальности:
Обработка металлов давлением
Планирование, организация и контроль за работой оборудования; подготовка, ведение и контроль за соблюдением технологии производства и качеством выпускаемой продукции; обеспечение экологической и промышленной безопасности
Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования
Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования; сервисное обслуживание бытовых машин и приборов
Ведение технологического процесса производства черных металлов чугуна стали и ферросплавов
ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ СПРАВОЧНИК ПО НАИЛУЧШИМ ДОСТУПНЫМ ТЕХНОЛОГИЯМ
Производство чугуна, стали и ферросплавов
Production of iron, steel and ferroalloys
Дата введения 2022-06-01
Введение
Наилучшая доступная технология - технология производства продукции (товаров), выполнения работ, оказания услуг, определяемая на основе современных достижений науки и техники и наилучшего сочетания критериев достижения целей охраны окружающей среды при условии наличия технической возможности ее применения.
Наилучшая доступная технология определяется в информационно-техническом справочнике и является инструментом технологического нормирования, применяемого к субъектам хозяйствования, отнесенным к 1 категории объектов негативного воздействия.
Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям "Производство чугуна, стали и ферросплавов" (далее - справочник НДТ) представляет собой документ национальной системы стандартизации Российской Федерации, разработанный в результате анализа технологических, технических и управленческих решений, применяемых для обеспечения высокой ресурсоэффективности и экологической результативности производства чугуна, стали и ферросплавов.
Структура настоящего справочника НДТ соответствует ГОСТ Р 113.00.03-2019 [2], формат описания технологий - ГОСТ Р 113.00.04-2020 [3], термины и определения приведены в соответствии с ГОСТ Р 56828.15-2016 [4].
Краткое содержание справочника
Введение. Во введении приводится краткое содержание справочника НДТ.
Предисловие. Указана цель разработки справочника НДТ, его статус, законодательный контекст, краткое описание процедуры создания в соответствии с установленным порядком, а также взаимосвязь с аналогичными международными документами.
Область применения. Описаны основные виды деятельности, на которые распространяется действие справочника НДТ и приведен перечень справочников НДТ, с которыми в той или иной степени связан настоящий справочник НДТ.
В разделе 1 представлен обзор состояния и дана оценка уровня развития в Российской Федерации производства чугуна, стали и ферросплавов. Охарактеризована структура отрасли. Описаны крупные интегрированные холдинги вертикального и горизонтального типа. Приведена оценка сырьевой базы черной металлургии в Российской Федерации. Описаны основные тенденции и прогнозные параметры развития отрасли.
В разделе 2 представлены сведения о технологических процессах, получивших распространение в производстве:
- агломерата из железных руд;
- кокса и полукокса, бурого угля (лигнита) или торфа, угля ретортного;
- чугуна зеркального и передельного в чушках, болванках и прочих первичных формах;
- ферросплавов, включая: ферросилиций, силикокальций, силикомарганец, электроферромарганец, ферровольфрам, ферромолибден, феррованадий, пятиокись ванадия, феррониобий, ферротитан, ферробор, силикоцирконий, феррофосфор, ферроманганофосфор, феррохром, ферросиликохром, ферросиликомарганец, ферромарганец, ферросплавы и лигатуры;
- стали нелегированной в слитках или прочих первичных формах и полуфабрикатов из нелегированной стали;
- стали нержавеющей в слитках или прочих первичных формах и полуфабрикатов из нержавеющей стали;
- стали легированной прочей в слитках или в прочих первичных формах и полуфабрикатов из прочей легированной стали.
Описаны системы менеджмента, а также приведены доступные сведения об экономических характеристиках программ модернизации производства, направленных на достижение технологических показателей, соответствующих показателям наилучших доступных технологий, а также программ в области охраны окружающей среды, имеющих отношение к переходу предприятий на принципы наилучших доступных технологий.
В разделе 3 дана оценка уровней эмиссий в окружающую среду, а также при доступности соответствующей информации показателей потребления природных ресурсов, характерных для производства чугуна, стали и ферросплавов. При подготовке раздела использованы результаты анкетирования российских предприятий и приняты во внимание сведения, приведенные в справочном документе Европейского Союза (European Commission. Best Available Techniques Reference Document for Iron and Steel Production, 2012*) и Заключении по наилучшим доступным технологиям для производства чугуна и стали (BAT Conclusions for Iron and Steel Production, Offical Jornal of the European Union, L70, v.55, March 2012).
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
В разделе 5 кратко описаны наилучшие доступные технологии производства чугуна, стали и ферросплавов, в том числе инструменты систем экологического и энергетического менеджмента; технологические и технические решения, направленные на повышение экологической результативности и ресурсоэффективности производства чугуна, стали и ферросплавов.
В разделе 6 представлены краткие сведения о новых технологических, технических и управленческих подходах, направленных на повышение экологической результативности и ресурсоэффективности производства чугуна, стали и ферросплавов, которые находятся в стадии разработки или имеют ограниченное применение.
Заключительные положения и рекомендации. В разделе приведены сведения о членах технической рабочей группы, принимавших участие в разработке настоящего справочника НДТ. Даны рекомендации предприятиям по применению справочника НДТ и развитию работ по систематизации сведений об экологической результативности и ресурсоэффективности производства, направлениях улучшения показателей НДТ.
Приложения. Приведены перечень маркерных загрязняющих веществ, перечень технологических показателей, перечень НДТ, сведения о ресурсной (в том числе энергетической) эффективности, а также "Заключение по наилучшим доступным технологиям" для рассматриваемой отрасли промышленности.
"Заключение по наилучшим доступным технологиям" включает части ИТС НДТ, содержащие:
- описание НДТ, уровни эмиссий, соответствующие НДТ (технологические показатели), а также информацию, позволяющую оценить их применимость;
- методы производственного экологического контроля (прежде всего подходы к организации измерений, в том числе касающиеся систем автоматического контроля).
Заключение по наилучшим доступным технологиям сформировано для использования заинтересованными лицами, в том числе промышленными предприятиями, при формировании заявок на комплексные экологические разрешения, а также надзорными органами при выдаче комплексных экологических разрешений и является кратким описанием основных положений ИТС НДТ, включая описание наилучших доступных технологий, информации, позволяющей оценить их применимость, уровни эмиссий и потребления ресурсов, методы производственного экологического контроля.
Библиография. В библиографии приведен перечень основных источников информации, использованных при разработке справочника НДТ.
Предисловие
Цели, основные принципы и порядок разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям установлены постановлением Правительства Российской Федерации от 23 декабря 2014 г. N 1458 [5]. Перечень областей применения наилучших доступных технологий определен распоряжением Правительства Российской Федерации от 24 декабря 2014 г. N 2674-р [6].
1 Статус документа
Настоящий информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям (далее - справочник НДТ) является документом по стандартизации.
2 Информация о разработчиках
Справочник НДТ разработан технической рабочей группой "Производство чугуна, стали и ферросплавов" (ТРГ 26), состав которой был утвержден приказом Минпромторга России от 05 апреля 2021 г. N 1191.
Перечень организаций, оказавших поддержку разработке справочника НДТ, приведен в разделе "Заключительные положения и рекомендации".
3 Краткая характеристика
Справочник НДТ содержит описание применяемых при производстве чугуна, стали и ферросплавов технологических процессов, оборудования, технических способов, методов, в том числе позволяющих снизить негативное воздействие на окружающую среду, повысить энергоэффективность, обеспечить ресурсосбережение на предприятиях. Из описанных технологических процессов, оборудования, технических способов, методов (в том числе управления) определены решения, являющиеся наилучшими доступными технологиями (НДТ). Для ряда НДТ в справочнике НДТ установлены соответствующие технологические показатели НДТ.
4 Взаимосвязь с международными и региональными аналогами
Справочник НДТ разработан на основе информации справочника Европейского союза по наилучшим доступным технологиям "Производство чугуна, стали и ферросплавов" (European Commission. Best Available Techniques Reference Document for Iron and Steel Production, 2012) с учетом климатических, экономических и социальных особенностей производства чугуна, стали и ферросплавов в Российской Федерации.
Настоящий справочник НДТ подготовлен в соответствии с Федеральным законом N 219-ФЗ (статья 28.1, пп.6, 7) по результатам анализа металлургической отрасли в Российской Федерации методом анкетирования, дополнительных запросов и экспертных оценок.
5 Сбор данных
Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при производстве чугуна, стали и ферросплавов в Российской Федерации, была собрана в процессе разработки справочника НДТ в соответствии с Порядком сбора и обработки данных, необходимых для разработки и актуализации информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Минпромторга России от 18 декабря 2019 г. N 4841.
6 Взаимосвязь с другими справочниками НДТ
7 Информация об утверждении, опубликовании и введении в действие
Область применения
Настоящий справочник НДТ распространяется на следующие основные виды деятельности, определяемые в соответствии с общероссийским классификатором видов экономической деятельности (ОКВЭД 2) ОК 029-2014 (КДЕС Ред.2) и в соответствии с общероссийским классификатором по видам продукции (ОКПД 2) ОК 034-2014 (КПЕС 2008) (приняты и введены в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 января 2014 г. N 14 ст):
- агломерация железных руд;
- производство кокса и полукокса, бурого угля (лигнита) или торфа, угля ретортного;
- производство чугуна зеркального и передельного в чушках, болванках и прочих первичных формах;
- производство ферросплавов, включая ферросилиций, силикокальций, силикомарганец, электроферромарганец, ферровольфрам, ферромолибден, феррованадий, пятиокись ванадия, феррониобий, ферротитан, ферробор, силикоцирконий, феррофосфор, ферроманганофосфор, феррохром, ферросиликохром, ферросиликомарганец, ферромарганец, ферросплавы и лигатуры;
- производство стали нелегированной в слитках или прочих первичных формах и полуфабрикатов из нелегированной стали;
- производство стали нержавеющей в слитках или прочих первичных формах и полуфабрикатов из нержавеющей стали;
- производство стали легированной прочей в слитках или в прочих первичных формах и полуфабрикатов из прочей легированной стали.
Настоящий справочник НДТ также распространяется на процессы, связанные с основными перечисленными выше видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы и состав эмиссий и/или масштабы загрязнения окружающей среды:
- процессы, использующие методы предотвращения и сокращения эмиссий загрязняющих веществ (выбросы в атмосферу и сбросы в водные объекты или канализацию), утилизации отходов;
- деятельность по плавке и/или рафинированию черных металлов из руды, чушек или лома с использованием методов электрометаллургии и прочих металлургических процессов;
- производство сплавов металлов, включая сплавы со специальными свойствами (например, сверхпрочные сплавы), путем добавления в исходный чистый металл прочих химических элементов.
Настоящий справочник НДТ не распространяется на:
- производство изделий дальнейшего передела черных металлов;
- генерацию электрической и тепловой энергии;
- водоотведение и очистку хозяйственно-бытовых стоков;
- деятельность, которая касается исключительно обеспечения промышленной безопасности или охраны труда.
Дополнительные виды деятельности, осуществляемые в рамках горно-металлургического производства, и соответствующие им справочники НДТ, приведены в таблице 1.
Production of pig iron, steel and ferroalloys
Структура настоящего справочника НДТ соответствует ГОСТ Р 56828.14-2016, формат описания технологий - ГОСТ Р 56828.13-2016, основные термины в области наилучших доступных технологий приведены в соответствии с ГОСТ Р 56828.15-2016.
Область применения. Описаны основные виды деятельности, на которые распространяется действие справочника НДТ и приведен перечень справочников НДТ с которыми в той или иной степени связан настоящий справочник НДТ.
- агломерата из железорудных руд;
В разделе 3 дана оценка уровней эмиссий в окружающую среду, а также при доступности соответствующей информации, показателей потребления природных ресурсов, характерных для производства чугуна, стали и ферросплавов. При подготовке раздела использованы результаты анкетирования российских предприятий и приняты во внимание сведения, приведенные в справочном документе Европейского Союза (European Commission Best Available Techniques Reference Document for lron and Steel Production, 2012)* и Заключении по наилучшим доступным технологиям для производства чугуна и стали (BAT Conclusions for lron and Steel Production, Offical Jornal of the European Union, L70, v.55, March 2012).
В разделе 5 кратко описаны наилучшие доступные технологии производства чугуна, стали и ферросплавов, в том числе:
- инструменты систем экологического и энергетического менеджмента;
- технологические и технические решения, направленные на повышение экологической результативности и ресурсоэффективности производства чугуна, стали и ферросправов.
В разделе 6 приведены доступные сведения об экономических характеристиках программ модернизации производства, направленных на достижение технологических показателей, соответствующих показателям наилучших доступных технологий, а также программ в области охраны окружающей среды, имеющих отношение к переходу предприятий на принципы наилучших доступных технологий.
В разделе 7 представлены краткие сведения о новых технологических, технических и управленческих подходах, направленных на повышение экологической результативности и ресурсоэффективности производства чугуна, стали и ферросплавов, которые находятся в стадии разработки или имеют ограниченное применение.
Согласно положениям Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ настоящий справочник НДТ является документом национальной системы стандартизации.
Справочник НДТ разработан технической рабочей группой "Производство чугуна, стали и ферросплавов" (ТРГ 26), состав которой был утвержден приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 30.12.2016 г. N 2062 "О создании технической рабочей группы "Производство чугуна, стали и ферросплавов".
Перечень организаций, оказавших поддержку разработке справочника НДТ приведен в разделе "Заключительные положения и рекомендации".
Информация о технологических процессах, оборудовании, технических способах, методах, применяемых при производстве чугуна, стали и ферросплавов в Российской Федерации, была собрана в процессе разработки справочника НДТ в соответствии с Порядком сбора данных, необходимых для разработки информационно-технического справочника по наилучшим доступным технологиям и анализа приоритетных проблем отрасли, утвержденным приказом Росстандарта от 23 июля 2015 г. N 863.
- производство ферросплавов, включая: ферросилиций, силикокальций, силикомарганец, электроферромарганец, ферровольфрам, ферромолибден, феррованадий, пятиокись ванадия, феррониобий, ферротитан, ферробор, силикоцирконий, феррофосфор, ферроманганофосфор, феррохром, ферросиликохром, ферросиликомарганец, ферромарганец, ферросплавы и лигатуры;
Настоящий справочник НДТ также распространяется на процессы, связанные с основными перечисленными выше видами деятельности, которые могут оказать влияние на объемы и состав эмиссий и (или) масштабы загрязнения окружающей среды:
Таблица 1 - Дополнительные виды деятельности
Соответствующий справочник НДТ
Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух
ИТС 22-2016 "Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях"
Очистка сточных вод
ИТС 10-2015 "Очистка сточных вод с использованием централизованных систем водоотведения поселений, городских округов"
Хранение и обработка материалов
ИТС 46-2017 "Сокращение выбросов загрязняющих веществ, сбросов загрязняющих веществ при хранении и складировании товаров (грузов)"
Обращение с отходами
ИТС 9-2015 "Обезвреживание отходов термическим способом (сжигание отходов)"
ИТС 15-2015 "Утилизация и обезвреживание отходов (кроме обезвреживания термическим способом (сжигание отходов)"
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ИТС 15-2016. - Примечание изготовителя базы данных.
ИТС 17-2016 "Размещение отходов производства и потребления"
Добыча и обогащение железных руд
ИТС 25-2017 "Добыча и обогащение железных руд"
Производство изделий дальнейшего передела черных металлов
ИТС 27-2017 "Производство изделий дальнейшего передела черных металлов"
Промышленные системы охлаждения
ИТС 20-2016 "Промышленные системы охлаждения"
Производство электрической и тепловой энергии
Повышение энергетической эффективности
4 условия реализации ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
Рабочая программа профессионального модуля (далее – рабочая программа) – является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ГОС по специальности 22.02.01 Металлургия черных металлов (производство стали) в части освоения основного вида профессиональной деятельности (ВПД): ведение технологического процесса производства черных металлов и соответствующих профессиональных компетенций (ПК):
1. Осуществлять технологические операции по производству черных металлов.
2. Использовать системы автоматического управления технологическим процессом.
3. Эксплуатировать технологическое и подъемно-транспортное оборудование, обеспечивающее процесс производства черных металлов.
4. Анализировать качество сырья и готовой продукции.
Рабочая программа профессионального модуля может быть использована для подготовки специалистов среднего звена в соответствии с ГОС СПО по специальности 22.02.01 Металлургия черных металлов (базовый уровень), входящая в состав укрупненной группы специальностей по направлению подготовки 22.00.00 Технологии материалов.
1.2. Цели и задачи профессионального модуля – требования к результатам освоения профессионального модуля
С целью овладения указанным видом профессиональной деятельности и соответствующими профессиональными компетенциями студент в ходе освоения профессионального модуля должен:
иметь практический опыт:
-планирования собственной деятельности, работы подразделения, смены, участка, бригады, коллектива исполнителей;
-принятия решений в нестандартных ситуациях, возникающих в рамках технологического процесса.
- подбирать и рассчитывать состав шихтовых материалов;
- осуществлять операции по подготовке шихтовых материалов к плавке;
- выполнять операции по загрузке плавильных агрегатов и выпуску продуктов плавки;
- использовать программное обеспечение в управлении технологическим процессом;
- эксплуатировать технологическое и подъемно-транспортное оборудование;
- анализировать качество сырья и готовой продукции;
- анализировать причины брака выпускаемой продукции и разрабатывать мероприятия по его предупреждению;
- находить причины нарушений технологии и пути их устранения;
- рассчитывать тепловой и материальный баланс выплавки черных металлов;
- отбирать пробы на анализ;
- выполнять производственные и технологические расчеты;
- оценивать качество сырья, полупродуктов и готового продукта по результатам лабораторных анализов;
- работать с технологической, конструкторской, организационно-распорядительной документацией, справочниками и другими информационными источниками;
- осуществлять мелкий ремонт оборудования;
- анализировать и оценивать состояние техники безопасности, промышленной санитарии и противопожарной защиты на производственном участке;
- выбирать методы и мероприятия по защите от негативных факторов производства;
- физико-химические свойства шихтовых материалов и топлива, поступающих в плавильные агрегаты;
- физико-химические процессы, лежащие в основе процесса выплавки черных металлов;
- устройство плавильных агрегатов и их технические характеристики;
- состав и свойства заправочных материалов;
- основные технико-экономические показатели (ТЭП) производства чугуна, стали и ферросплавов;
- организацию технического контроля в аглодоменном и сталеплавильных производствах;
- общие принципы работы автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) и прикладного программного обеспечения;
- устройство и принцип работы обслуживаемого оборудования, схемы водо-, паро-, воздухо- и газопроводов;
- основные характеристики электрооборудования,
- причины основных неполадок в работе технологического оборудования, меры их предупреждения и устранения;
- причины возможных аварий, планы их ликвидации;
- операции по поддержанию заданного температурного и гидравлического режима работы оборудования;
- требования стандартов и технических условий, порядок отбора проб в соответствии с технологическим процессом;
- взаимосвязь режима технологических процессов и качества продуктов плавки;
- опасные и вредные факторы, воздействующие на работающих в цехах доменного и сталеплавильного производства;
- виды инструктажей по безопасности труда и противопожарным мероприятиям;
- безопасные приемы при выполнении производственных работ;
- методы и средства обеспечения безопасности производства
1.3. Рекомендуемое количество часов на освоение профессионального модуля: всего – 2 207 часов, в том числе:
максимальной учебной нагрузки студента – 1817 часов, включая:
обязательной аудиторной учебной нагрузки студента – 1204 часа;
самостоятельной работы студента – 613 часов;
курсовой проект – 30 часов ;
учебной практики –360 часов.
2. результаты освоения ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
Результатом освоения программы профессионального модуля является овладение обучающимися видом профессиональной деятельности - Ведение технологического процесса производства стали, в том числе профессиональными (ПК) и общими (ОК) компетенциями:
Наименование результата обучения
Осуществлять технологические операции по производству черных металлов
Использовать системы автоматического управления технологическим процессом
Эксплуатировать технологическое и подъемно-транспортное оборудование, обеспечивающее процесс производства черных металлов
Анализировать качество сырья и готовой продукции
Оформлять техническую документацию при отделке и контроле выпускаемой продукции
Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес
Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество
Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность
Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития
Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности
3 СТРУКТУРА и содержание профессионального модуля
3.1 Тематический план профессионального модуля
профессиональных компетенций
Наименования разделов профессионального модуля*
Всего часов
(макс. учебная нагрузка и практики)
Объем времени, отведенный на освоение междисциплинарного курса (курсов)
Определение руд по внешним признакам
Методические указания по проведению практической работы предназначены для студентов ГОАПОУ «Липецкий металлургический колледж» специальности 22.02.01 Металлургия черных металлов для подготовки к практическим работам с целью освоения практических умений и навыков и профессиональных компетенций.
Методические указания по проведению практических работ составлены в соответствии с рабочей программой ПМ.01 Ведение технологического процесса производства черных металлов(чугуна, стали и ферросплавов) ОП СПО-ППССЗ специальности 22.02.01 Металлургия черных металлов.
Методические указания по выполнению практических работ разработаны согласно рабочей программе ПМ.01 Ведение технологического процесса производства черных металлов ( чугуна, стали и ферросплавов) и требованиям к результатам обучения Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования (ФГОС СПО) по специальности 22.02.01 Металлургия черных металлов .
Практические работы направлены на овладение обучающимися видом деятельности- Ведение технологического процесса производства черных металлов ( чугуна, стали и ферросплавов), в том числе на формирование всех общих и следующих профессиональных компетенций согласно ФГОС СПО:
ПК1.1 Осуществлять технологические операции по производству черных металлов.
- работать с технологической, конструкторской, организационно- распорядительной документацией, справочниками и другими информационными источниками
- физико-химические свойства шихтовых материалов и топлива, поступающих в плавильные агрегаты
Практические работы следует проводить по мере прохождения студентами теоретического материала.
Практические работы следует производить в следующей последовательности:
- вводная беседа, во время которой кратко напоминаются теоретические вопросы по теме работы, разъясняется сущность, цель, методика выполнения работы;
- самостоятельное выполнение необходимых расчетов;
-обработка результатов расчетов, оформление отчета;
- защита практической работы в форме собеседования по методике проведения и результатам проделанной работы.
Методические указания к выполнению
практической работы для студентов
1. К выполнению практической работы необходимо приготовиться до начала занятия, используя рекомендованную литературу и конспект лекций.
2. Студенты обязаны иметь при себе линейку, карандаш, калькулятор. тетрадь для практических работ.
3. Отчеты по практическим работам оформляются согласно требованиям ЕСКД и должны включать в себя следующие пункты:
- название практической работы и ее цель:
- порядок выполнения работы;
- далее пишется «Порядок выполнения» и выполняются этапы практической работы, согласно выше приведенному порядку.
4. При подготовке к сдаче практической работы, необходимо ответить на
предложенные контрольные вопросы.
5. Если отчет по работе не сдан во время (до выполнения следующей работы) по неуважительной причине, оценка за практическую работу снижается
Практическая работа №5
Тема: «Определение руд по внешним признакам»
Цель: Научиться визуально определять руду по внешнему признаку
Порядок выполнения работы:
1. Изучить теоретический материал по теме «Определение руд по внешним признакам »
2. Выполнить задание.
Теоретическая часть
Характеристика и классификация железных руд
Среди металлов железо занимает третье место по распространенности в земной коре (4,2%) после кремния (26%) и алюминия (7,45%). Железо в недрах земли в чистом виде не встречается Оно входит в состав горных пород в различных химических соединениях. В природе известно более 300 разновидностей горных пород, содержащих железо, но далеко не все они представляют собой железные руды. Железными рудами принято называть такие горные породы, из которых экономически выгодно извлекать железо методом плавки. Экономическая целесообразность извлечения железа из руд зависит от уровня развития техники и характеристики месторождений. По. мере развития техники возрастания потребностей в черных металлах меняется и представление о железной руде. Те горные породы, из которых не сколько лет назад невыгодно было извлекать железо, сейчас успешно перерабатываются.
Промышленным железорудным месторождением назыается скопление железной руды, качественная и количественная характеристики которого позволяют экономически выгодно добывать руду. Чем больше железа содержится в руде, чем ближе к поверхности земли залегает руда и чем крупнее месторождение тем выгоднее его разработка.
В зависимости от геологических условий образования различают руды: 1) осадочные — отложившиеся в водных бассейнах 2) магматические — образовавшиеся при остывании огненно жидкой массы; 3) метаморфические — происшедшие в результате постепенного превращения осадочных и магматических руд под влиянием изменения температуры, давления, выщелачивание и т. д. Наиболее распространены в природе руды осадочного происхождения. Из этих руд выплавляется более 90% чугуна.
Железная руда состоит из минерала (оруденяющего вещества), пустой породы и примесей. Главной частью руды является рудный минерал, в состав которого входит железо. Чаще всего железо в минерале химически связано с кислородом, реже с другими элементами и соединениями.
Пустая порода (нежелательный, но неизбежный спутник железных руд) состоит из кремнезема SiO 2 , глинозема А1203, извести СаО и магнезии М g О, образующих сложные минералы. При выплавке руды в доменной печи пустая порода образует шлак, на расплавление которого затрачивается много тепла.
Примеси руд делятся на полезные и вредные. Полезными примесями считаются марганец Мп, хром Сг, никель Ni , ванадий V, вольфрам W молибден Мо и др. Даже незначительное количество этих элементов в стали намного улучшает ее свойства
Вредные примеси — сера S , фосфор Р, мышьяк А s , цинк Zn , свинец РЬ и в большинстве случаев медь Си — либо ухудшают качество металла, либо разрушающе действуют на огнеупорную футеровку доменной печи.
В зависимости от типа рудного минерала железные руды делятся на четыре основные группы:
1. Красный железняк или гематитовая руда. Минерал гематит — безводный оксид железа F е203, в чистом виде содержит 70% железа и 30% кислорода. Это наиболее распространенная железная руда, характеризующаяся высокими металлургическими свойствами. Пустая порода состоит преимущественно из кремнезема с незначительными примесями А1203, СаО и М g О. Вредные примеси содержатся в малом количестве. По гранулометрическому составу в рудах с содержанием железа более 52% преобладают мелкие фракции.
2. Магнитный железняк или магнетитовая руда. Носителем железа является минерал магнетит F е304, представляющий собой оксид железа F е0* F е203 и содержащий 72 , 4% железа и 27,6% кислорода. Характерная особенность этой руды состоит в сильно выраженных магнитных свойствах, используемых при магнитном обогащении. Пустая порода магнитного железняка содержит повышенные количества извести и магнезии и состоит из кремнеземистых и алюмокремнеземистых соединений кальция и магния. Магнетитовые руды чаще других бывают загрязнены серой, содержащейся в рудах в виде пирита F е S 2 , а руды Кузнецкого промышленного района содержат повышенное количество цинка.
Магнитный железняк под влиянием окислительных процессов, происходящих у поверхности земной коры, может окисляться и превращаться в безводный оксид железа F е203. Мерой этого превращения является отношение к = F еобщ/ F F е0. Чем больше это отношение, тем выше степень окисленности магнитного железняка. В чистом магнетите k = 3, однако, принято считать, что при k < 3,5 руда называется магнетитовой, при k ›7 — мартитовой. При значении k = 3,5-7 руда называется полумартитовой
Месторождения магнетитовых руд большей частью магматического происхождения.
3 Бурый железняк представлен железосодержащими минералами водных оксидов железа, выражаемыми общей формулой mFe203 *п H20.
Наиболее распространенный минерал этой группы — лимонит— содержит 59,8% F е. Химическая формула его 2 F е203*ЗН20.
Большинство месторождений бурых железняков осадочного происхождения. В рудах содержится повышенное количество марганца и вредных примесей — фосфора и серы. Исключение составляют очень чистые руды Бакальского месторождения на Урале. Пустая порода бурых железняков состоит из кремнезема с повышенным содержанием глинозема и извести. Руды, как правило, порошковатые, пористые.
Кроме перечисленных четырех разновидностей железных руд, железо в значительном количестве (46,6%) содержится в серном колчедане или пирите. Пирит в доменную плавку не дают. Его используют в качестве сырья в сернокислотной промышленности, а отходы в виде окисленного железа (пиритные огарки) применяют при производстве агломерата.
Наиболее распространены в природе гематитовые руды, затем магнетитовые, бурые и шпатовые железняки.
В последнее время находят промышленное применение бедные железные руды: магнетитовые и гематитовые кварциты, в которых содержится до 45% кремнезема в виде свободного кварца. Кварциты обогащают, получая железорудный концентрат, содержащий >60% F е
Металлургическая оценка железных руд
Критериями оценки железных руд являются: 1) содержание железа; 2) тип основного железосодержащего минерала; 3) состав и свойства пустой породы; 4) содержание вредных примесей; 5) стабильность химического состава; 6) восстановимость; 7) кусковатость; 8) прочность; 9) пористость и 10) влажность.
В настоящее время более 90% добываемых руд перед загрузкой в доменные печи подвергают специальной подготовке, в процессе которой перечисленные выше характеристики руд значительно изменяются, однако многие из них сильно влияют на качество и свойства конечного продукта. При оценке железной руды прежде всего обращают внимание на содержание в ней железа, которое колеблется в очень широких пределах. Чем выше содержание железа в руде, тем экономичнее и производительнее работает доменная печь. К богатым рудам относят руды, содержащие железа 60—68%, к средним 50—60% и к бедным 40—50%. Кусковые руды с высоким содержанием железа могут перерабатываться в доменной печи без предварительной подготовки, но таких руд мало, и они в основном используются в мартеновском производстве при выплавке стали.
Состав и свойства пустой породы имеют очень важное значение как шлакообразующая часть железной руды. Для получения жидкоподвижного шлака в доменной печи с хорошей серопоглотительной способностью необходимо, чтобы отношение СаО + МgО/ SiO 2 + А1203 было в пределах 0,8—1,2. Это отношение называют основностью. Наиболее выгодно проплавлять в доменной печи железные руды, у которых основность пустой породы близка к единице. Такую пустую породу называют самоплавкой, т. е. не требующей флюса для своего расплавления. Иногда для руд с низким и постоянным содержанием А1203 основность выражают отношением СаО + М g О/ SiO 2 , а при постоянном и низком значении МgО — только отношением СаО/ SiO 2 . Чтобы более четко уяснить значение состава пустой породы руды, рассмотрим пример.
В железной руде содержится 20% пустой породы. Требуемая основность шлака СаО/ SiO 2 равна 1,2. Пусть в первом случае пустая порода руды состоит только из СаО (10,9%) и SiO 2 (9,1%). Тогда основность ее будет равна СаО/ SiO 2 = 10,9/9,1 = 1 ,2, т. е. пустая порода руды самоплавкая. При переработке такой руды в доменной печи из 1 т руды образуется 200 кг шлака
Во втором случае пустая порода руды в прежнем количестве состоит только из SiO . Для получения шлака в доменной печи с основностью 1,2 на 1т руды необходимо загрузить в печь СаО в количестве 1,2-200 = 240 кг. Общее количество шлака из 1 т руды в этом случае составит 200 ->- 240 = 440 кг, т. е. увеличится более чем в два раза при одном и том же содержании пустой породы в руде, но различного состава. Соответственно увеличению количества шлака возрастет и расход тепла в доменной печи на его расплавление.
Железных руд с самоплавкой пустой породой очень мало. Это руды Лотарингии (Франция) и незначительное количество сидеритовых руд на Урале. В большинстве пустая порода руд кремнеземистая, поэтому чем выше содержание в рудах СаО и МgО, тем ценнее руда.
Вредные примеси руд сера, фосфор, мышьяк, цинк, свинец и медь снижают металлургическую ценность руды.
Сера сообщает металлу красноломкость, т. е. понижает прочность стали в нагретом состоянии при прокатке, и поэтому всегда считается вредной примесью. Допускаемое содержание серы в чугуне не должно превышать 0,07%, а во многих случаях даже 0,04—0,05%. В рудах обычно сера содержится в виде пирита F е S 2 , иногда в виде сульфатов Са S 04 и Ва S 04 в количестве 0,05— 0,15%. Более высокое содержание серы характерно для магнетитовых руд. Например, в рудах Магнитогорского месторождения содержание серы иногда достигает 2%. Высокосернистые руды подвергают агломерации, в процессе которой с газами удаляется до 90% исходной серы. Основное количество серы вносится в доменную печь коксом.
Фосфор придает металлу хладноломкость, т. е. снижает ударную вязкость стали, особенно при минусовых температурах. Полезной примесью фосфор считается только в чугуне, перерабатываемом в сталь томасовским способом, и в некоторых видах литейного чугуна, сообщая хорошие литейные свойства, например, при выполнении художественных отливок.
В рудах фосфор содержится в виде фосфатов железа и кальция ( F е3Р208 и Са3Р.208). В доменной печи фосфор восстанавливается и полностью переходит в чугун. В передельном мартеновском чугуне содержание фосфора допускается от 0,15 до 0,3%, в зависимости от класса чугуна. В бессемеровском чугуне содержание фосфора ограничивается верхним пределом 0,07%.
Наиболее загрязнены фосфором бурые железняки. В рудах Керченского месторождения содержание фосфора достигает 1,10%. Эти руды перерабатываются только на заводе «Азовсталь». Предельное содержание фосфора в рудах в зависимости от их назначения составляет 0,07—0,15%.
Мышьяк сообщает металлу хладноломкость и значительно ухудшает его свариваемость.
Цинк в доменной печи в чугун не переходит. Он восстанавливается, испаряется и, конденсируясь в швах кладки верхней части печи, приводит к разрушению футеровки, а иногда и к разрыву металлического кожуха печи. В значительном количестве цинк содержится лишь в рудах Горной Шории, переплавляемых на Кузнецком металлургическом комбинате. При агломерации этих руд цинк частично удаляется восстанавливается и, скапливаясь в горне печи, разрушает футеровку. Некоторая часть свинца, подобно цинку, возгоняется и конденсируется в швах кладки верхних горизонтов печи.
Медь в большинстве случаев вредна.
Свинец в доменной плавке полностью вредная примесь. Восстанавливаясь, медь переходит в чугун, а затем и в сталь, ухудшая ее физико-механические свойства. Медь считается полезной примесью только при производстве антикоррозионной стали.
Содержание в рудах полезных примесей Мп, Сг, N1, V, XV, Мо и др. не ограничивается вследствие их положительного влияния на качество металла. Некоторые из элементов (например Ni ) полностью восстанавливаются и переходят в чугун и сталь, некоторые (Мп, Сг) переходят в чугун частично, а некоторые (V) полностью переходят в шлак и затем извлекаются по специальной технологии.
Наиболее частым спутником железа в рудах является марганец. Чем выше содержание марганца в железной пуде, тем меньше расход марганцевой руды для присадки марганца. Повышение содержания марганца в железной руде нежелательно только при выплавке литейных чугунов. Из рассмотренных типов руд наибольшие количества марганца содержатся в бурых железняках.
Хром и никель, переходя из руд в чугун, а затем в сталь, улучшают ее свойства. Даже незначительные количества этих элементов (десятые доли процента) значительно повышают металлургическую ценность железной руды.
Ванадий содержится в качканарских и керченских рудах. Молибден и вольфрам в железных рудах встречаются редко. Содержание их составляет сотые доли процента.
Постоянством химического состава железных руд определяется постоянство технологического режима доменной плавки, а следовательно, и постоянство заданного химического состава чугуна
Физико-химические свойства (восстановимость) и физические свойства (кусковатость, прочность, пористость и влажность) имеют важное значение только для незначительного количества кусковых руд, проплавляемых в доменной печи в сыром виде. Для руд, подвергающихся подготовке, эти свойства с точки зрения металлургической оценки не имеют значения. Они очень важны при оценке конечного продукта — агломерата или окатышей и более подробно будут рассмотрены в другой главе. Здесь лишь укажем, что восстановимость руд — это способность оксидов железа отдавать кислород во взаимодействии с восстановителями углеродом, оксидом углерода и водородом. Восстановимость определяется скоростью восстановления железа из его оксидов и зависит от пористости руд, размера кусков, минералогического состава и др.
Загружаемая в доменную печь руда должна быть кусковой, чтобы обеспечить хорошую газопроницаемость столба шихты. Поэтому из руд отсевают мелкую фракцию (0—10 мм).
Влажность руд имеет важное значение в зимний период. Чтобы не допустить смерзания руд, установлены пределы содержания в них влаги: в бурых железняках—до 6%, в гематитовых и мартитовых рудах — до 5%, в магнетитовых рудах —до 4%. Чем выше восстановимость, пористость и прочность руды, тем выше ее качество.
Читайте также: