Оборудование металлургического производства

В пособии представлено оборудование для подготовки сырья к металлургической переработке, 
пирометаллургическое и гидрометаллургическое 
оборудование. Описано устройство, принцип действия и основные технические характеристики 
металлургического оборудования. В каждом разделе приведены контрольные задания.

ОБОРУДОВАНИЕ
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО  ПРОИЗВОДСТВА

Учебное пособие

ИНСТИТУТ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ  
И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

  
ОБОРУДОВАНИЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО  ПРОИЗВОДСТВА 

Оглавление 

1 

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Сибирский федеральный университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ОБОРУДОВАНИЕ 
МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО  ПРОИЗВОДСТВА 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск 
СФУ 
2021 

Оглавление 

2 

УДК 669.01/.09(07) 
ББК 34.3я73 
        О-224  
 
 
 
 
 
А в т о р ы: Н. В. Васюнина, Т. Р. Гильманшина,  
Э. А. Рудницкий, К. Е. Дружинин, Д. Ю. Крицкий, И. В. Дубова 
 
 
 
Р е ц е н з е н т ы:  
А. В. Александров, кандидат технических наук, директор департамента технологии и технологического развития глиноземного производства ООО «РУСАЛ ИТЦ»;  
Н. П. Маракушин, кандидат технических наук, руководитель проекта ООО «Научно-производственный центр магнитной гидродинамики» 
 
 
 
 
 
 
О-224          Оборудование металлургического производства : учеб. пособие / Н. В. Васюнина,  Т. Р. Гильманшина, Э. А. Рудницкий [и др.]. – 
Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2021. – 264 с. 
ISBN 978-5-7638-4390-3 
 
В пособии представлено оборудование для подготовки сырья к металлургической переработке, пирометаллургическое и гидрометаллургическое оборудование. Описано устройство, принцип действия и основные технические характеристики металлургического оборудования. В каждом разделе приведены контрольные задания.  
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению бакалавриата 22.03.02 «Металлургия». Может быть полезно магистрантам и аспирантам металлургических вузов, научным и инженерно-техническим работникам предприятий, исследовательских и проектных организаций цветной металлургии.  
 
 
Электронный вариант издания см.: 
http://catalog.sfu-kras.ru 
УДК 669.01/.09(07)  
ББК 34.3я73 
 
ISBN 978-5-7638-4390-3                                                           © Сибирский федеральный  
                                                                                                         университет, 2021 

Оглавление 

3 

 
ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
 
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... 4 

1. ОБОРУДОВАНИЕ  ДЛЯ  ПОДГОТОВКИ  СЫРЬЯ  
К МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ ............................................... 6 
1.1. Оборудование для складирования и шихтовки .................................... 6 
1.2. Оборудование для дробления и измельчения ..................................... 22 
1.3. Оборудование для грохочения и классификации ............................... 48 
1.4. Оборудование для смешивания и окомкования ................................. 56 
1.5. Оборудование для брикетирования ..................................................... 69 
1.6. Флотомашины ........................................................................................ 71 
1.7. Оборудование для первичной обработки лома и отходов................. 80 
Контрольные вопросы и задания ................................................................ 85 

2. ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ  ОБОРУДОВАНИЕ ................................ 86 
2.1. Оборудование для сушки, обжига (спекания), агломерации  
       и охлаждения .......................................................................................... 86 
2.2. Топливные печи цветной металлургии ............................................. 112 
2.3. Электроплавка ...................................................................................... 125 
2.5. Конвертеры ........................................................................................... 142 
2.6. Оборудование автогенной плавки ..................................................... 149 
2.7. Рафинировочное оборудование и печи спецметаллургии .............. 166 
2.8. Электромагнитные перемешиватели ................................................. 180 
Контрольные вопросы и задания .............................................................. 183 

3. ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ  ОБОРУДОВАНИЕ ............................ 185 
3.1. Оборудование для выщелачивания ................................................... 185 
3.2. Декомпозеры ........................................................................................ 212 
3.3. Оборудование для разделения фаз .................................................... 214 
3.4. Теплообменное оборудование и охладители .................................... 225 
3.5. Выпарные аппараты ............................................................................ 233 
3.6. Цементаторы ........................................................................................ 242 
3.7. Сорбционные и экстракционные колонны ....................................... 244 
Контрольные вопросы и задания .............................................................. 253 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................... 255 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ  СПИСОК .......................................................... 256 

Введение 

4 

 
ВВЕДЕНИЕ 
 
Одной из основных в экономике высокоразвитых стран является металлургическая отрасль. Ее развитие всегда определяется следующими 
факторами: наличием сырьевой базы, реализацией высокоэффективных 
производственных технологий, уровнем научных разработок и высококвалифицированных кадров. 
Совершенствование материально-технической базы в стране тесно 
связано с техническим перевооружением промышленных предприятий. 
При этом большое значение имеет оценка наиболее выгодных экономических направлений капитальных вложений, рациональное и комплексное 
использование сырья, материальных и денежных ресурсов, обеспечение 
высокого качества и низкой себестоимости продукции, наименьшей продолжительности и стоимости строительства, высокой рентабельности производства и небольших сроков окупаемости и капитальных вложений.  
И здесь немаловажной задачей экономического успеха данного производства является, во-первых, разработка технологического регламента 
с наиболее рациональной аппаратурно-технологической схемой с учетом 
всех факторов конкретной производственной площадки (местоположение 
предприятия и климатические условия, доступность и стоимость сырьевых 
и энергетических ресурсов, вид сырья, особенности его транспортировки 
и т. д.), выбором и расчетом основного и вспомогательного оборудования 
с условием обеспечения бесперебойной работы производства без холостого хода и простоев. Это задача инженерных, научно-исследовательских 
и проектных организаций, решение которой должно осуществляться по 
следующим направлениям: 
● совершенствование процессов подготовки сырья, металлургических, литейных и обрабатывающих переделов; 
● разработка и проектирование комплексных технологических схем, 
что значительно повышает эффективность производства; 
●  применение оборудования большой единичной мощности, что позволяет значительно повысить производительность труда и уменьшить 
энергоемкость процессов; 
● упрощение технологических схем за счет рационального распределения материальных и энергетических потоков и возможного уменьшения 
количества операций; 
● гибкость компоновки технологических схем и оборудования в соответствии с текущим изменением состава перерабатываемого сырья; 

Введение 

5 

● использование современных средств контроля и управления технологическими процессами; 
● простота эксплуатации и технического обслуживания оборудования; 
● совершенствование технологических и аппаратурных решений очистки дымовых газов, сточных вод, утилизации, переработки и складирования 
твердых отходов, широкое использование оборотного водоснабжения; 
● оптимальное размещение оборудования в цехах и отделениях производственных площадок, рациональное расположение цехов, их современное архитектурно-строительное оформление; 
● широкое применение разработанных программ и базы данных для 
расчета технологического оборудования и строительных конструкций, выполнения графической части проектов, планов и разрезов. 
При грамотном проектировании решаются вопросы повышения эффективности капитальных вложений и снижения расходов на капитальные, 
эксплуатационные затраты и себестоимости   продукции.  
Во-вторых, фактором экономического успеха является грамотное  
обслуживание технологического процесса, не допускающее аварийных  
ситуаций на подведомственных участках, что влечет за собой не только увеличение текущих затрат на производство, но и капитальных затрат, связанных с выходом оборудования из строя, с экологическими катастрофами 
и несчастными случаями на предприятии. Поэтому высококвалифицированный специалист в области металлургии, в каком бы направлении далее ему 
не пришлось работать (в инженерном или научно-исследовательском центре, в проектных организациях, на производственных участках и т. д.), 
обязан понимать принципы и особенности работы основного и вспомогательного производственного оборудования, уметь правильно эксплуатировать и скорректировать при необходимости режим работы на этом оборудовании в случае возникающих технологических изменений.   
Задачу облегчает то, что при производстве большинства цветных металлов используются одинаковые по назначению блоки операций с практически идентичным аппаратурным обеспечением (к примеру, обжиг, плавка, 
выщелачивание, электролиз, рафинирование, вспомогательные переделы, 
включающие в том числе системы транспортировки, очистки дымовых газов, 
сточных вод, переработки и/или утилизации отходов). Специалист, имеющий основательную фундаментальную подготовку и понимание основных 
приемов и проблем цветной металлургии, будет готов при необходимости 
изучить специфику любого конкретного металлургического производства.  
Поэтому в данном пособии представлено описание принципов действия и технических характеристик наиболее широко используемых типов 
металлургического основного и вспомогательного оборудования конкретных переделов с кратким описанием специфики использования на разных 
производственных площадках. 

1. Оборудование для подготовки сырья к металлургической переработке 

6 

 
1. ОБОРУДОВАНИЕ  ДЛЯ  ПОДГОТОВКИ  СЫРЬЯ 
К  МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ  ПЕРЕРАБОТКЕ 
 
 
1.1. Оборудование для складирования и шихтовки 
 
Оборудование для складирования 

Руды, концентраты, флюсы, кокс и другие материалы шихты, поступающие на завод, выгружают в складские помещения. Склады также создают для усреднения дробленой руды. Склады различают по следующим 
признакам: 
● по наличию здания склады могут быть открытыми и закрытыми. 
Закрытые склады могут быть необогреваемыми и обогреваемыми, последние более дорогие, но более эффективные. В закрытых складах сокращаются потери ценных материалов, улучшаются условия работы обслуживающего персонала, машин и оборудования; 
● по месту в технологическом процессе склады могут быть оборудованы до операции обогащения руды, до окускования, до металлургического 
передела. На рудниках целесообразно проводить подготовку сырья перед 
его отгрузкой: дробление руды до 100 мм, первичное усреднение на базе 
геологических данных, обогащение и сушка и пр.; 
● по устройству и способу усреднения могут быть штабельными 
и бункерными; 
● по системам загрузки и разгрузки могут быть непрерывными (конвейерными) и прерывными (грейфером, ковшом и др.). 
Усреднение – это смешивание отдельных порций одного или разных 
сырых материалов для получения однородной по составу рудной (шихтовой) массы. 
Конструкция складов сырья зависит от способа доставки руды на завод. На заводы, расположенные возле морских портов, руда доставляется 
морскими рудовозами, из которых руда разгружается грейферными кранами и складируется в открытом помещении.  
Заводы, расположенные на материке, получающие руду железнодорожным транспортом в саморазгружающихся вагонах, оснащены складами 
различных типов. При потребности завода в руде до 1 млн т/год разгрузка 
руды, прибывающей в саморазгружающихся вагонах-думпкарах или полу

1.1. Оборудование для складирования  и шихтовки 

7 

вагонах, происходит самотеком через нижние люки в траншейный грейферный склад (рис. 1.1). 
 

 
Рис. 1.1. Схема грейферного склада с установкой крупного дробления: 
1 – мостовой грейферный кран; 2 – приемный бункер; 3 – пластинчатый питатель; 
4 – щековая дробилка; 5 – ленточный транспортер 
 
На комбинатах, расположенных в условиях сурового или влажного 
климата, сооружают шатровые склады, в которых выполняется усреднение 
шихты (рис. 1.2). 
 

 
Рис. 1.2. Схема шатрового склада для дробленого боксита: 
1 – лента питателя со сбрасывающей тележкой; 2 – роторный погрузчик; 
3 – приемный бункер питателя; 4 – питатель в подземной галерее 

1. Оборудование для подготовки сырья к металлургической переработке 

8 

Материал из железнодорожных вагонов разгружают вагоноопрокидывателем – машиной, предназначенной для выгрузки из вагонов сыпучих 
материалов, осуществляемой поворотом или наклоном вагона в положение, обеспечивающее высыпание груза.  
В зависимости от способа поворота и типа вагона различают следующие типы вагоноопрокидывателей: 
● круговые – с круговым поворотом вагона на угол до 3,14 рад вокруг его продольной геометрической оси, проходящей внутри контура вагона, с разгрузкой через боковую стенку и открытый верх вагона; 
● боковые – с поворотом вагона на угол до 3,05 рад относительно 
продольной оси, расположенной сбоку значительно выше уровня пути вагона, с высыпанием груза через боковую стенку и открытый верх вагона; 
● комбинированные – с поворотом крытого вагона в поперечной 
и продольной плоскостях и рядом повторных движений в разные стороны 
для разгрузки через боковую дверь; 
● торцевые – с поворотом вагона на угол до 1,22 рад относительно 
какой-либо поперечной оси, при котором груз высыпается через откидную 
торцевую стенку вагона. 
Для работы кругового вагоноопрокидывателя расходуется примерно 
в 2,5 раза меньше энергии, чем для бокового; металлоемкость кругового 
вдвое меньше, чем бокового. Однако круговой вагоноопрокидыватель выгружает материал под ротор, что требует устройства заглубленных бункеров или траншей. Боковой вагоноопрокидыватель применяют только на 
обогатительных фабриках, в морских портах и других местах с высоким 
уровнем подпочвенных вод, так как при его установке заглубление конструкций по сравнению с роторным уменьшается на 5–6 м, что позволяет 
значительно снизить капитальные затраты. 
По конструкции различают вагоноопрокидыватели: 
● роторные, где основная рабочая часть – это ротор, внутри которого 
помещен разгружаемый поворотом ротора вагон   в приемные бункера; 
● башенные, где основная рабочая часть – это башня (портал), в которой поворачивается люлька с разгружаемым вагоном и над которой размещен канатный привод механизма поворота; 
● рамные, где основная рабочая часть – это рама, которая поворачивается вместе с вагоном относительно одной или двух осей. 
По принципу обслуживания фронта разгрузки вагоноопрокидыватели разделяют на стационарные и передвижные. 
При установке стационарного вагоноопрокидывателя, кроме заглубленных бункеров, необходимо еще включать в разгрузочный комплекс питатели, конвейеры, перегрузочные устройства для подачи загруженного 
материала на склад. Передвижной вагоноопрокидыватель разгружает ваго

1.1. Оборудование для складирования  и шихтовки 

9 

ны по всей длине складов, но в комплект для отбора выгруженного материала из разгрузочной траншеи на склад входят грейферные краныперегружатели. Выбор типа и конструкции вагоноопрокидывателя зависит 
от местных и климатических условий. 
В отечественной металлургии распространено применение роторных 
стационарных вагоноопрокидывателей (рис. 1.3), которые устанавливают 
по одному или реже по два на комбинат.  
 

 
 
Рис. 1.3. Внешний вид вагоноопрокидывателя  
роторного стационарного 
 
Вагоноопрокидыватель состоит из ротора, роликоопор, платформы, 
люлек и привалочных стенок, привода поворота ротора, вибровозбудителей, предохранительного щита. 
 
Оборудование для шихтовки 

Бункерное оборудование состоит из собственно бункеров, затворов 
и питателей. Его назначение – хранение материалов на 8–10 ч работы, дозировка этих материалов при составлении шихты.  
Бункера различных типов и форм представлены в табл. 1.1. Наибольшее распространение на металлургических предприятиях получили 
прямоугольные пирамидальные, корытообразные трапецеидальные и параболические бункера. 
Приемные и промежуточные бункера для кусковой руды имеют одно 
выпускное отверстие, а для дробленой руды – несколько. 

1. Оборудование для подготовки сырья к металлургической переработке 

10 

Таблица 1.1 

Классификация бункеров 

Бункер 
Геометрическая форма 
Схема 
Тип 
Группа 
корпуса 
днища 

Прямоугольные 

Пирамидальные, 
обелисковые 
Пирамида, обелиск 

Комбинированные 
призмопирамидальные, призмообелисковые 

Призма 
Пирамида, 
обелиск 

 

Круглые 

Конические 
Конус 

Цилиндроконические 
Цилиндр
Конус 

Корытообразные 

Односкатные 
треугольные 
Треугольная призма 

Односкатные 
трапецеидальные 

Четырехугольная 
призма 

Треугольная 
призма 

Двускатные 
Четырехугольная 
призма 

Две треугольные 
призмы 

Трапецеидальные 
Трапецеидальное корыто 

Параболические 
Параболическое корыто 

Комбинированные 
трапецеидальные 
Призма 
Трапецеидальное
корыто 

У-образные 
Трапецеидальное корыто 
с плоским дном и боковой 
щелью