КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Организация основного производства при электролизе цветных металлов
В цветной металлургии широко применяются технологии получения металлов с помощью электролиза. Пропусканием тока через электролит получают Al из глинозема, Тi из титановой губки, Mg, Cd и другие. Электролиз применяют также для рафинирования металлов (Cu, Ni, Zn). Предприятия электролиза относятся к массовому типу. Организация основного производства при рафинировании меди рассматривается на примере цеха электролиза ОАО "Уралэлектромедь". Процесс ведется в ваннах, заполненных электролитом (раствором серной кислоты). При пропускании электрического тока медь анода переходит на катод. Для этого между анодами подвешиваются листы рафинированной медной катодной основы. Ванны сгруппированы в серии. В цехе установлена 91 серия, каждая из которых состоит из 24 ванн, всего в цехе 2184 ванны. Каждая ванна рассчитана на 34 катода и 35 анодов. С учетом того, что часть ванн находится в ремонте и простое, всего задействовано около 60 тыс. анодно-катодных пар. Производственный процесс электролизного производства показан на рис. 2.12. Рис. 2.12. Производственный процесс электролиза меди: – операции; – смежные цехи; – движение предмета труда Из рисунка видно, что процесс включает четыре стадии: изготовления катодных основ, их правки, электролиза катодной меди и пакетирования катодов. Организационно это три участка. Стадии изготовления и правки катодных основ объединены в участок матричных основ, далее следуют участки рафинирования меди и пакетирования катодов (рис. 2.13).
Б
Г
Выгрузка гото- вой продукции
Ряд из 16 серий ванн Подача анодов из медеплавильного
Рис.2.13. Схема размещения участков и оборудования цеха электролиза:
А – зона изготовления матриц; Б – зона правки матричных основ; В – участок электролиза; Г – участок пакетирования готовой продукции; – движение предмета труда Ванны на участке изготовления катодных основ расположены в один ряд из 16 серий, на участке электролиза – в пять рядов, один из них неполный. Процессу изготовления катодных основ предшествует заполнение ванн электролитом и загрузка их анодами. Сам процесс идет в два этапа. 1-й этап – непосредственно стадия изготовления катодных основ. Она включает четыре операции: 1) загрузки ванны титановыми матрицами; 2) электролиза с наращиванием на титановых матрицах двух тонких слоев рафинированной меди; 3) выгрузки титановых матриц и съема с них листов рафинированной меди; 4) правки медного листа, приклепывания ушек и навешивания на ломик. Операции 1-3 в сумме занимают сутки, причем загрузку и выгрузку матриц производят в дневную смену. Механическая правка выполняется параллельно со следующим циклом изготовления катодных основ в ванне. После 8-9 суточных циклов изготовления катодных основ анод расходуется наполовину. По условиям технологии считается, что он больше не должен использоваться для изготовления основ. Поэтому на 2-м этапе ванна работает в режиме электролиза катодов. Процесс получения катодов на участке электролиза включает следующие операции: 1) загрузку анодов и заливку электролита (1 смена); 2) навеску листов катодных основ (3 часа); 3) 1-й этап электролиза (8-9 дней); 4) выгрузку катодов и навеску новой партии катодных основ (название операции "перегрузка", занимает около 3 часов); 5) 2-й этап электролиза (8-10 дней); 6) выгрузку катодов; 7) чистку ванн. Операции 6-7 в сумме занимают смену. Полный цикл электролиза, в результате которого из одного анода получается два катода, занимает 18-20 дней. Полученные катоды подлежат отмывке. Некачественные листы катодных основ и медный скрап нерастворившихся анодов возвращаются в медеплавильный цех на переплавку. Шлам, получаемый при чистке ванн, содержит драгметаллы. Он передается в химико-металлургический цех для их извлечения. Отработанный сернокислотный электролит направляется для утилизации в цех медного купороса.
Организационные характеристики основных и вспомогательных процессов электролизного цеха приведены в табл. 2.5. Таблица 2.5
Электролизное производство является технологически специализированным. Прямоточность обеспечивается расстановкой оборудования, как показано на рис. 2.12. Пропорциональность проверяется расчетом производственной мощности участков. Для участков правки матричных основ и пакетирования она регулируется производительностью установленного механического оборудования. Пропорциональность участков матричных основ и электролиза означает, что за время, за которое на участке электролиза будет изготовлено Qэ катодов, на участке матричных основ должно быть подготовлено такое же Qк количество катодных основ. Примем в качестве периода времени для сравнения продолжительность одного цикла электролиза. За это время будет изготовлено катодов: Qэ = (N – n) Kисп m r s, (2.5) где N – количество серий в цехе, всего;
n – в том числе занятых на участке катодных основ; Kисп – коэффициент использования ванн (учитывает находящиеся в ремонте, простое); m – количество ванн в серии; r – количество анодно-катодных пар в ванне; s – количество катодов, получаемых из одного анода за время tц. За это же время должно быть подготовлено катодных основ: Qк = n b m r l, (2.6) где b – коэффициент выхода годных катодных основ; l – количество катодных основ, получаемых за цикл работы ванны tц из одного анода. Совместное решение формул (2.5) и (2.6) относительно n дают зависимость n = (2.7) Применительно к условиям электролизного цеха ОАО "Уралэлектромедь" N = 91; Кисп = 0,89; b = 0,98; l = 8,5×2. Получается n = 9 серий. При фактическом закреплении за участком катодных основ 16 серий пропорциональность обеспечивается (избыточные серии используются для электролиза меди). Наиболее сложной является задача обеспечения непрерывности. Обслуживание процесса электролиза включает поддержание температуры и скорости циркуляции электролита, устранение коротких замыканий, регулировку напряжения и другие операции. Здесь возникает та же проблема, которая в менеджменте получила название "предел управляемости" (т.е. сколько максимум непосредственно подчиненных может быть у руководителя). В организации производства можно говорить о пределе контроля и обслуживания, которые в состоянии осуществить рабочий. Практически на одного электролизника в смену приходится свыше 5 тыс. анодно-катодных пар. В результате процесс электролиза протекает далеко не в оптимальном режиме, продолжительность цикла сильно колеблется, причем в большую сторону, аноды срабатываются неравномерно, имеют место большие потери времени, перерасход электроэнергии. Отчетные данные цеха показывают, что из-за несвоевременной перегрузки и чистки ванн регулярно внепланово простаивает до 10 серий. Решить проблему непрерывности электролизного производства (это относится ко всем предприятиям с данной технологией) чисто организационными мерами, т.е. составлением графиков и т.п., невозможно. Правильное решение – внедрение систем автоматизированного контроля и управления процессом электролиза. Это позволит нормализовать продолжительность работы ванн, обеспечить их работу в стандартизированном режиме, по четкому графику.
Режим работы цеха электролиза – непрерывный. Некоторые операции выполняются в дневную смену (перегрузка катодов, съем и правка катодных основ, чистка ванн). Остальные выполняются круглосуточно. Организация труда бригадная. Оплата – за произведенную продукцию по участкам. Для оптимизации численности бригады электролизников могут быть использованы методы теории массового обслуживания. Каналы обслуживания – электролизники, в чьи функции входит контроль за состоянием процесса. Возникающие нарушения процесса рассматриваются как заявки на обслуживание. Система идентифицируется как многоканальная с неограниченным ожиданием заявок в очереди. Исходные данные для расчета: интенсивность входного потока заявок (количество сбоев процесса в единицу времени) λ, число обслуживающих каналов (рабочих) S, средняя продолжительность обслуживания одним каналом , обратная величина – интенсивность обслуживания µ, приведенная интенсивность обслуживания ρ = . Практикум. Рассчитать оптимальный состав бригады электролизников при следующих условиях: ежесменно работает бригада из S = 6 человек. Под контролем бригады находится 50 тысяч анодно-катодных пар. Количество сбоев режима – в среднем 160 в смену (λ = 20 сбоев/час). Среднее время устранения сбоя = 15 мин (0,25 час), соответственно интенсивность обслуживания μ = 4 сбоя/час. Приведенная интенсивность обслуживания ρ = 20/4 = 5. (Значения λ, условные, так как никаких наблюдений данного рода не проводилось. Еще один пример невнимания к вопросам организации производства на предприятиях России).
Расчет показателей системы ведется по известным формулам ТМО: · вероятность отсутствия заявок в системе Р 0 = , или в явном виде ; · среднее число занятых каналов (рабочих) = ρ = 5 чел.; · коэффициент занятости системы d зан = ρ / S = 5/6 = 0,83; · абсолютная пропускная способность бригады по устранению нарушений процесса А = μ = 4×5 = 20 сбоев/час; · среднее число сбоев, ожидающих устранения, = = = 2,9 сбоя; · среднее время ожидания устранения сбоя процесса = = = 0,15 час/сбой. ТМО позволяет рассмотреть альтернативные варианты организации производства на участке: · замены бригадной организации труда индивидуальной с тем, чтобы каждый рабочий отвечал за отдельный участок работ; · увеличения бригады на одного рабочего; · автоматизации контроля коротких замыканий в ваннах, что позволит сократить время обслуживания. С точки зрения ТМО вариант замены бригадной организации труда индивидуальной – это переход к шести одноканальным системам с ожиданием. Тогда поток заявок на одного рабочего λ = 20/6 = 3,3 сбоя/ час, среднее время устранения сбоя не меняется и интенсивность обслуживания прежняя μ = 4 сбоя/час, ρ = 3,3/4 = 0,83. При этих исходных данных и одноканальных системах с ожиданием средняя длина очереди = = = 4 сбоя на каждого рабочего вместо 2,9 на всю бригаду ранее. Среднее ожидание в очереди на устранение сбоя = = = 1,2 час/сбой. Как видно, индивидуальная организация дает существенно худшие результаты, чем бригадная. При варианте добавления в бригаду одного рабочего вероятность отсутствия заявок в системе: ; средняя длина очереди на обслуживание: = = 0,99 сбоя. В результате более оперативного устранения сбоев дополнительный выпуск меди цехом за месяц: М = 0,001×(2,9-0,99) ×24×30 = 1,4 тонны. Здесь первый сомножитель – количество чистого металла, наращиваемого на катод за час, ориентировочно 1кг (0,001т). Для подсчета экономического эффекта нужно подсчитать доход от выпуска дополнительной продукции Д = М×(Ц-У)×0,76, где Ц – цена тонны металла; У – условно-переменные расходы на производство тонны металла; 0,76 – доля прибыли, остающаяся предприятию после налогообложения. К нему нужно добавить стоимость сэкономленной электроэнергии (как результат уменьшения коротких замыканий) и вычесть дополнительные затраты (зарплату дополнительного рабочего, социальный налог, затраты на охрану труда). Расчет показателей системы при автоматизации контроля ведется по тем же формулам. В составе исходных данных меняется (уменьшается) среднее время обслуживания , соответственно μ и приведенная интенсивность обслуживания ρ. Поскольку внедрение средств автоматизации требует капитальных вложений, расчет эффективности мероприятия нужно вести методом бизнес-планирования. Организация основного производства при электролизе алюминия Металлургия алюминия объединяет производство глинозема, угольных электродных материалов, фтористых солей, алюминия. Объединение этих производств на одной площадке не обязательно. Энергоемкое производство алюминия тяготеет к крупным источникам электроэнергии, тогда как глиноземные заводы могут располагаться возле источников сырья. Основным производственным объектом алюминиевого завода является электролизный цех. Размеры его определяются числом серий и корпусов. На современных алюминиевых заводах установлены серии с числом электролизеров (ванн) от 80 до 150. Серии с напряжением тока до 400 В располагаются по одной в корпусе. Серии с большим напряжением и соответственно с большим числом ванн размещаются в двух корпусах. В отдельном корпусе размещается литейное отделение, предназначенное для рафинирования алюминия и его разливки. (Схема планировки алюминиевого завода приводилась на рис. 1.13). В электролизерах осуществляется непрерывный процесс получения алюминия из глинозема. Под действием постоянного тока большой силы (до 200-250 кА) электролит (криолитоглиноземная смесь) находится в расплавленном состоянии. Алюминий, имеющий больший удельный вес, накапливается на дне электролизера, выложенного угольным материалом, играющим роль катода. Анод, тоже угольный, опускается сверху и в процессе электролиза расходуется. Обслуживание процесса электролиза включает следующие основные операции: · питание электролизеров глиноземом; · уход за анодами; · откачку жидкого алюминия. От режима питания электролизеров глиноземом зависят все основные показатели процесса: суточный выход металла с одной ванны, расход электроэнергии, глинозема, фтористых солей, сортность металла. Уход за анодами включает регулирование их опускания, наблюдение за состоянием контактов (зачистку и переключение контактов), а также извлечение штырей, перетягивание анодной рамы, наращивание кожуха, загрузку внутрь кожуха анодной массы, забивку штырей. Частота выливки алюминия из ванн определяется технологическим режимом. Обычно она производится в дневную смену. Ковши с металлом поступают в литейное отделение, где производится очистка алюминия (хлорированием, отстаиванием, переплавкой под флюсом) и разливка. Производство изделий из алюминия, алюминиевых сплавов, попутной химической продукции осуществляется за пределами цеха электролиза. Из изложенного видно, что алюминиевое производство относится к массовому типу, по характеру применяемых орудий труда – к аппаратурным (электролиз, рафинирование) и машинным (разливка, уход за катодами). По характеру протекания во времени – это непрерывно-поточное производство. Важнейшее значение для повышения уровня организованности производства имеет автоматизация контроля и управления процессами электролиза. Организация труда повсеместно бригадная. Бригады организуются по процессам: электролизники, анодчики, хлораторщики и т.д. Вопросы для самопроверки 1. Технологический поток МПЦ, основные переделы. 2. Обеспечение пропорциональности переделов МПЦ. 3. Организация производства конвертерного и плавильного переделов по графикам на основе принципов непрерывности и стандартизации. 4. Математические методы стабилизации качества металлургического сырья. 5. Технологический поток цеха электрорафинирования меди. 6. Значение автоматизации контроля и управления технологическими процессами в условиях аппаратурного электролизного производства. 7. Организация основных процессов производства алюминия. 8. Применение теории массового обслуживания для оптимизации состава бригады электролизников.
Дата добавления: 2017-01-14; Просмотров: 2733; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |