Пирометаллургическая лаборатория

Основные направления выполняемых работ

• определение физико-химических свойств шлаковых расплавов;
• брикетирование и грануляция сырья для плавки;
• совершенствование шахтной и рудно-термической плавки медьсодержащих материалов, огневого рафинирования черновой меди;
• окислительный обжиг и плавка анодных шламов медеэлектролитного производства, рафинирование серебряно-золотого сплава;
• плавка свинцовых кеков в коротко-барабанных печах, рафинирование свинца; индукционная плавка цветных металлов и их сплавов;
• высокотемпературная плавка цветных металлов с наложением микроволнового излучения;
• очистка отходящих газов от металлургических агрегатов.

Высокотемпературные муфельные и камерные печи, индукционная печь, гибридная микроволновая печь, вертикальные и горизонтальные высокотемпературные трубчатые печи, печи сопротивления, гидравлический пресс, гранулятор, дробилка щековая, вибрационный измельчитель.

ОАО «Уралэлектромедь», ОАО «Святогор» (г. Красноуральск), ОАО «ММСК» (г. Медногорск), ОАО «СУМЗ» (г. Ревда).

• Исследование в лабораторных условиях возможности рафинирования от сурьмы продуктов обжига шихты, плавки огарка и первого периода конвертирования с целью повышения качества черновой меди;

• Испытание и внедрение огнеупорных бетонов и теплоизоляции в футеровке заслонок и сводов анодных отражательных печей;

• Брикетирование медесодержащей шихты для шахтной плавки;

• Исследования по отгонке сурьмы из свинцово-сурьмянистого сплава;

• Снижение потерь меди с анодными шлаками;

• Отработка режимов плавки свинцовых кеков;

• Оптимизация режимов рафинирования золото-серебрянного сплава;

• Разработка технологии обеднительной плавки отходов аффинажного производства на свинцовый коллектор.

Лаборатория представляет собой учебно-исследовательский комплекс, принципиальными особенностями которого являются:

• интеграция физических стендов и математических моделей технологического оборудования (мостовой кран, конвейер, насосная станция, шаровая мельница), а также 3D-моделей (мостовой кран, компрессор, асинхронный электродвигатель);
• наличие web-интерфейса для автоматизации формирования отчета лабораторных исследований и обеспечения удаленного доступа к лабораторному оборудованию;
• информационная связь с лабораторией АСУ.

В лаборатории реализованы возможности:

• исследования различных режимов регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока;
• моделирования задачи выбора рационального (в энергетическом смысле) типа электропривода на основе исследования и сравнительной оценки возможностей разных типов электроприводов с точки зрения формирования энергоэффективных режимов работы и управления;
• моделирования задач: особенности ввода в эксплуатацию, обслуживание, диагностика неисправностей систем управления на базе частотных преобразователей различных брендов.

Задачи лаборатории:

• разработка программно-аппаратных комплексов для систем автоматизации
• разработка методологических и прикладных аспектов и внедрения систем управления производственными процессами
  
• исследование систем автоматизации технологических процессов предприятий и разработка технических решений
  по повышению надежности и эффективности систем управления
  

Структура лаборатории включает четыре уровня АСУТП из пяти (полевой, средний, верхний и уровень MES). А также реализована возможность связи с любыми ERP системами.

Нижний уровень АСУТП, который интересен студентам-бакалаврам и слесарям КИПиА, представлен в лаборатории в виде стенда КИП, на котором установлены датчики, механизмы и приводы, применяемые на предприятиях.

Обучающиеся могут выполнить весь набор действий, которые входят в обязанность слесаря по ремонту и обслуживанию полевого уровня АСУ.

Для обучения специалистов, занимающихся локальной и комплексной автоматизацией технологических процессов, в лаборатории имеется 10 стендов с контроллерами таких производителей как: Siemens, Schneider Electric, DirectLOGIC, ОВЕН, Mitsubishi и т.д.

Каждый стенд оборудован не только контроллерами, но и “мозгом” системы - управляющим компьютером (автоматизированным рабочим местом (АРМ)), панелью оператора и специализированным программным обеспечением. Обучающийся сможет производить сборку электрических схем подключения датчиков и оборудования к контроллерам, выстраивать различные схемы сетевого обмена между оборудованием, строить модели реальных распределенных АСУТП предприятий.

Верхний уровень АСУТП реализован при помощи SCADA-систем производителей контроллеров и сторонних разработчиков, возможно изучение принципов создания проектов для визуализации технологических процессов, архивирования данных и управления технологией на уровне оператора.

Однако, полноценное обучение высококлассных специалистов-автоматчиков не может быть осуществлено без работы со сложным технологическим процессом. Из-за того, что обучение на реальном технологическом оборудовании зачастую затруднено по соображениям безопасности, в лаборатории АСУ ТУ УГМК созданы 3D и математические модели трех технологических процессов непрерывных производств.

Одним из таких процессов является машина для розлива анодов медеплавильного цеха АО «Уралэлектромедь».

Также созданы модели сушильного барабана ОАО «Святогор» и модель парогазовой установки.

Студент, в соответствии с описанием технологического процесса, режимными картами и значениями уставок технологических величин, разрабатывает алгоритм управления оборудованием, загружает его в контроллер, и уже контроллер связывается с моделью технологического процесса.

В результате реализации данной цепочки студент может наглядно определить, где именно он ошибся при разработке алгоритма и устранить недоработку.

Главным преимуществом использования моделей процессов является то, что ошибаться можно сколько угодно раз без нанесения материального ущерба предприятию.

Получив навыки разработки сложных алгоритмов для многофакторных систем студент уже не совершит ошибок, которые могут возникнуть у неопытного специалиста.

Также лаборатория обладает программным обеспечением, которое является главным направлением развития систем автоматизации, а именно MES-системами.

Оборудование объединено в единую систему таким образом, что имеется возможность построения сложной, комплексной системы управления производственными процессами с решением задач оптимизации загрузки оборудования и отдельных систем.

Разработанная лаборатория Автоматизированных систем управления позволяет решать весь комплекс задач подготовки специалистов по автоматизации непрерывных технологических процессов и производств.

Задачи лаборатории: 

• разработка и совершенствование методик геодезических измерений для обеспечения строительства и эксплуатации инженерных сооружений и объектов
• мониторинг инженерных конструкций (крен здания и смещения элементов, осадки основания фундаментов), высотных сооружений, плотин и дамб
  
• выполнение топографических съемок с использованием современного геодезического оборудования
  
• исследование и прогнозирование геомеханических процессов сдвижения горных пород и земной поверхности при освоении недр, оценка возможного влияния горных работ на состояние земной поверхности
  
• разработка и совершенствование методик производства маркшейдерских работ при открытой, подземной и комбинированной отработке месторождений, строительстве и эксплуатации подземных сооружений
  
• разработка и совершенствование методик определения, учета и нормирования потерь и разубоживания полезных ископаемых, экономическая оценка ущерба от потерь и разубоживания полезных ископа емых при отработке месторождений 
  
• исследование распределения качественных показателей месторождений для обоснования параметров геотехнологии и
  обеспечения экономически эффективной разработки
  
• минералого-технологическая оценка руд чёрных, цветных и благородных металлов
  

В научно-исследовательском центре гидрометаллургическое направление является наиболее специализированным. Лаборатория занимается разработкой новых и совершенствованием существующих гидрометаллургических процессов в производстве цветных, благородных и редких металлов, в т.ч. аффинаж золота, серебра, платины и палладия. Здесь имеется возможность проведения укрупнено-лабораторных испытаний на опытном участке в емкостном оборудовании с объемом от 0,1 до 0,4 м³.

Основные направления выполняемых работ

• определение физико-химических свойств концентратов, продуктов и полуфабрикатов металлургических производств (штейнов, шлаков, пылей, солей и кеков нейтрализации);

• автоклавные процессы;
  

• агитационное, перколяционное и сорбционное выщелачивание;
  

• сорбция цветных, благородных и редких металлов;
  

• электролиз водных растворов;
  

• химическое осаждение малорастворимых соединений металлов;
  

• «мокрая» очистка газов металлургических производств;
  

• очистка воды природных источников до нормативов питьевой, технической или котловой воды;
  

• очистка производственных стоков сложного состава.     
  

Технологическое оборудование

Автоклавы 2 и 7 дм³, реакторы 0,02, 0,15 и 0,4 м³, аппарат колонного типа 0,12 м³, фильтр-пресс, фильтровальная ячейка, вакуумные фильтровальные установки, перемешивающие устройства, сорбционные установки, сушильные шкафы, весы, рН-метры, магнитные мешалки, потенциостаты, электрохимическая станция, мультиметры, термостаты, нагревательное и терморегулирующее оборудование, ультразвуковая установка, перистальтические и центробежные насосы, преобразователи постоянного тока, перколяционные установки с колоннами различной высоты.

Сотрудничество

ОАО «Уралэлектромедь», ОАО «Святогор» (г. Красноуральск),       ОАО «ММСК» (г. Медногорск), ОАО «СУМЗ» (г. Ревда), ОАО «Челябинский цинковый завод», ОАО «Электроцинк». 

Перечень основных работ на 2015 год

• Переработка методом кучного выщелачивания руд месторождения «Южно-Кировское»;

• Автоклавное выщелачивание медно-никелевых штейнов;

• Определение наличия и организация сорбционного извлечения рения, селена, теллура из растворов сернокислотного производства;

• Использование пиритных хвостов для сульфидирования цветных металлов в составе отходов и при выделении из продуктивных растворов;

• Совершенствование технологии осаждения трисульфида мышьяка с целью получения хорошо фильтрующегося осадка;

• Разработка технологии переработки пылей ОАО "СУМЗ";

• Совершенствование технологии переработки медеэлектролитного шлама. Разработка технологического регламента;

• Переработка сурьмусодержащего шлака от рафинирования свинца

• Совершенствование процесса отмывки вельц-возгонов с высоким содержанием хлора и фтора;

• Разработка технологии вывода мышьяка из отработанных электролитов производства меди в виде отхода, пригодного для захоронения;

• Совершенствование процесса электролиза цинка;

• Извлечение редких металлов из шламов сернокислотного производства;

• Разработка технологического регламента на увеличение выпуска медного купороса.

В лаборатории ведут исследования по совершенствованию технологии прокатного производства сплавов цветных металлов и особенностей различных видов деформации металлов методами резки, вырубки, штамповки, формовки, прессовки, прокатки, волочения.

Основные направления выполняемых работ:

• холодная прокатка металла для листа/пластины;

• холодное волочение металлической проволоки;

• холодная прокатка проволоки.

• резка, штамповки листового металла. 

В лаборатории ведут разработку новых ресурсо- и энергосберегающих технологий комплексного использования полезных ископаемых. Выполняют исследования по совершенствованию существующих и созданию новых схем и процессов обогащения полезных ископаемых и техногенного сырья. Каждая работа начинается с изучения состава и свойств полезных ископаемых, способов их обогащения, физико-химических методов исследований минералов и процессов переработки. Большое внимание уделяется изучению вопросов экологии, охраны окружающей среды и утилизации отходов горно-обогатительного производства, разработке проектов современных высокоэффективных инженерных систем водного хозяйства, исследованию процессов улучшения качества вод и рационального их использования, разработке мероприятий по охране водных объектов.

Основные направления выполняемых работ:

• определение физико-механических свойств горных пород;

• дробление и измельчение горных пород;

• гравитационное обогащение руд и концентратов;

• магнитная сепарация;

• подбор реагентного режима и оборудования для флотации;

• сгущение и фильтрование;

• совершенствование схем обогащения металлургических шлаков;

• очистка карьерных и подотвальных сточных вод.   
  

Минипилотная установка обогащения концентратов CETCO, пилотная установка КФМ 180, щековая дробилка, шаровая мельница, дисковый и вибрационный истиратели, флотационные машины, концентрационный стол, отсадочная машина, сушильный шкаф, электронные весы, трубчатый магнитный анализатор, электромагнитный сепаратор, электромагнитный валковый сепаратор, вакуумно-фильтровальная установка, рН-метр, магнитные мешалки, компрессор, пресс-фильтр, анализатор ситовой, машина оттирочная.

Сотрудничество:

ОАО «Уралэлектромедь», ОАО «Учалинский ГОК» (г. Учалы), ОАО «Гайский ГОК» (г. Гай), ОАО «Святогор» (г. Красноуральск), Сибайский филиал ОАО «Учалинский ГОК» (г. Сибай), ЗАО «Бурибаевский ГОК» (г. Бурибай), ОАО «Башмедь».


Перечень основных работ на 2015 год:

• Оптимизация режимов обогащения руд Сафьяновского месторождения;

• Подбор и испытание новых флотореагентов и флокулянтов в процессах обогащения руд и шлаков цветных металлов;

• Влияние солевого состава оборотной воды на процесс флотации на обогатительной фабрике ОАО "Учалинский ГОК";

• Выбор оптимального реагентного режима для очистки шахтных вод по Зареченскому руднику;

• Исследование оптимальных соотношений примесей в оборотной воде для процессов обогащения, разработка способов водоподготовки и др.

В лаборатории для осуществления научной работы создан исследовательский комплекс, позволяющий изучать свойства металлических и оксидных расплавов с цифровой обработкой информации в ходе эксперимента.

Оборудование лаборатории

• Электропечи трубчатые лабораторные (t_макс = 1200 ºС и 1600 ºС);

• Термостат GFL 4020 (температурный диапазон от +20 до +60 °С);

• Вискозиметр ZME 900;

• Калориметр НТ 1000 (температурный диапазон измерений от 25 до 1000 ºС);

• Дилатометр DIL 402C (с системой вакуумирования и подачи газа);

• Высокотемпературный вискозиметр (до 1600 °C);

• Анализатор портативный SPEKTRхSORT;

• Дифференциально-термический анализатор Термоскан 2 (температурный диапазон измерений от 25 до 1000 ºС);
  

Результаты исследований лаборатории позволяют вырабатывать проектные решения таких актуальных вопросов, как снижение расходов топлива, газообразных и пылеобразных выбросов в атмосферу, повышение производительности печей, улучшение качества продукции.

Основные направления работ

• Изучение особенностей тепломассообмена применительно к конкретным металлургическим процессам;

• Выявление нарушений в тепловой работе металлургических агрегатов (в т.ч. анализ состава дымовых газов, замеры потерь тепла через боковые стенки, тепловизионное обследование конструкционных узлов печей);

• Усовершенствование конструкций и методов эксплуатации промышленных печей;

• Разработка систем контроля и алгоритмов управления тепловыми режимами металлургических печей и агрегатов;

• Разработка экологически совершенных технологий в металлургии.

Оборудование лаборатории

• Печи камерные лабораторныеLHTVMK 250 (1 200 ºС);

• Дилатометр DIL 402C;

• Газоанализатор стационарный многокомпонентный FGAII;

• Газоанализатор переноснойLancom 4 Starter;

• Пирометры Tермоскоп с диапазоном измерений (-80… +800) ºС и (+600 … +2000) ºС;

• Установка для термогравиметрии STA 449 F3 Jupiter (диапазон температур от 25 до 2 000 ºС);

• Тепловизер для высокочастотных измерений FLIR T 420 bx.    
  

Оборудование лаборатории:

• Участок сухой подготовки проб (весы, мельница вибрационная HSM-100Р Herzog, пресс полуавтоматический гидравлический для изготовления порошковых проб HTP Herzog, Муфельные печи LM 312.27 LHT, сушильные шкафы LHT 200, галогеновый анализатор влажности SPECTROМА-100);

• Участок мокрой подготовки проб (весы, инфракрасные платформы, система микроволнового и автоклавного разложения проб MARS 5 CEM, система разложения проб в открытых сосудах на 54 позиции HotBlockEnvironmentalExpress, система очистки кислоты Savilex DST-1000);

• Атомно-абсорбционный спектрометр AA240FS Agilent, сверхпроизводительный двухлучевой с пламенной атомизацией в комплекте с графитовой печью GTA120;

• Участок получения чистой воды (система очистки воды Elix 5 Millipore, система получения сверхчистой воды Simplicity Millipore, точка отбора воды Elix 2E-POD ZRXSUP0D1 с финишным фильтром); 
  

ю

• УФ-сканирующий спектрофотометр AgilentCary 100 Agilent;

• Рентгенофлуоресцентный спектрометр SPECTROXEPOS;

• Атомно-эмиссионный спектрометр SPECTROBLUE с индуктивно-связанной плазмой c радиальным обзором; 
  

• Aнализатор серы и углерода CS 2000 ELTRAGmbH; 
  

• Лазерный анализатор размера частиц Helos/BR Sympateс.