Анализ технологии производства и совершенствование технологической схемы производства кальция

Получение кальция из его окиси алюмотермическим способом, впервые разработано в Алюминиево-Магниевом Институте в 1936;1939 г.

Возросший спрос на металлический кальций в 1940;1945 гг. вызвал за рубежом и, в особенности в США, значительный рост его производства. Воспользовавшись трудами, опубликованными ВАМИ, развитие кальциевой промышленности, в основном и в широких масштабах, было осуществлено алюмотермическим способом.

Быстрое распространение алюмотермического способа было вызвано его значительными преимуществами перед электролизом, а именно:

1. Отпадает необходимость в отделениях химии и электролиза.

2. Исключаются затраты по улавливанию и утилизации хлор газа.

3. Отпадает необходимость расходования электролитной меди и графитовых электродов.

4. Предоставляется возможность получать металлический кальций высокой степени чистоты за одну металлургическую операцию.

5. Отпадают технологические трудности, связанные с электролизом хлорида кальция.

6. Достигается значительная экономия в стоимости рабочей силы.

Как известно, природный известняк, добываемый открытыми горными работами, представляет собой очень дешевое сырье по сравнению с хлористым кальцием. Ресурсы высококачественных известняков в России практически неисчерпаемы. Расход же алюминия для целей восстановления в сравнении с количеством, добываемом его в России и расходуемого для других целей, является ничтожным.

Начиная с 1949 года, сначала лабораторного типа, а затем полузаводского типа начали работать установки по получению кальция алюмотермическим способом.

Сегодня производство металлического кальци я осуществляется, в основном, по электролизно-дистилляционной схеме из порошка хлористого кальция СаСl2 после комплексной переработки сырья химическим путем по безотходной технологии. Данный производственный цикл позволяет получить металлический кальций высокой чистоты без дополнительной очистки.

Цель работы — анализ технологии производства и совершенствование технологической схемы производства кальция.

2. Аналитическая часть

2.1. Актуальность и характеристика выбранной проблемы.

Актуальность выбранной проблемы обусловлена тем, что металлический кальций сегодня является широко востребованным. Он применяется как:

— восстановитель из окислов или других химических соединений различных цветных, редких и тугоплавких металлов;

— легирующий элемент при производстве сплавов цветных металлов;

— раскислитель, связывающий одновременно углерод, серу, фосфор, азот при производстве высококачественных сталей и сплавов цветных металлов;

— разделитель аргона и азота при производстве этих газов;

— очиститель нефти и газа в нефтегазовой промышленности;

— в качестве наполнителя для порошковой проволоки.

Исследуемый нами машиностроительный завод (далее — МСЗ) выпускает кальций нескольких видов:

— дистиллированный в виде слитков дендритной структуры;

— монолитный в виде слитков с литой структурой;

— дистиллированный кальций в виде кусков, стружки, крупки и гранул;

— сплавы на основе кальция;

— фольга.

Применяемая на заводе технологическая схема получения кальция методом электролиза достаточно объемная по содержанию в ней технологических ступеней. Данная технология получения кальция имеет недостатки такие как: сложная технологическая схема, высокая трудоемкость изготовления 1 т кальция, использование дорогостоящих машин и оборудования.

Проблема дальнейшего усовершенствования технологии получения металлического кальция в настоящее время является особо актуальной. Для удовлетворения возрастающих потребностей в других странах мира широко развит метод алюмотермического восстановления.

Производство металлического кальция в 2004 году было на заводе убыточным. Рентабельность производства составила — 16%, т. е. 1% затрат на производство не окупалась. В 2006 году издержки были не только покрыты, производство стало высоко рентабельным (+33%). Это объясняется не только внешними причинами, как например, повышение спроса на рынке на продукцию МСЗ и ростом оптовой цены, хотя это немаловажно. Но и внутренними причинами, такими как изменение структуры производимой продукции в пользу наиболее рентабельной (кальций дистиллированный и гранулы).

Тем не менее на заводе существует множество резервов, использование которых позволит увеличить производство в разы. В частности, по нашему соображению, технико-экономических показатели цеха по производству кальция после введения предлагаемого нами проекта будут значительно выше.