Z 250 Mg płynnej miedzi blister trzeba w piecu anodowym obrotowym wytworzyć miedź anodową i odlać z niej anody do elektrorafinacji. Zadanie ma cztery części: karta technologiczna procesu (granice zanieczyszczeń, skład kąpieli, operacje z temperaturami i czasami), zapotrzebowanie na materiały i gazy w jednym cyklu, wykaz urządzeń oraz karta produktów zakończonego cyklu.
Model „d”, czyli dokumentacja na papierze. Zdający wpisuje ręcznie do tabel wydrukowanych w arkuszu dobrane wartości, wyniki obliczeń, nazwy operacji i urządzeń oraz parametry procesu. W podglądzie tłem jest strona arkusza, wpisy zdającego są granatowe i odręczne, a pola wpisane w bieżącym kroku są podświetlone na żółto. Kroki idą za kolejnością tabel w arkuszu, a w obrębie tabeli - za kryteriami klucza.
Skąd brać odpowiedzi. Wszystko jest w dokumentacji technicznej arkusza: skład miedzi blister, warunki techniczne odbioru anod, instrukcja technologiczna (temperatury, czasy, przepływy gazów, dodatki), wykaz urządzeń zakładu i tabela ilości materiałów żużlotwórczych. Ilości gazów, dodatków i mas policzyłem w skrypcie i porównałem z kluczem oceniania CKE.
To jedno z możliwych rozwiązań: kolejność urządzeń w wykazie jest dowolna, a nazwy klucz przyjmuje w kilku postaciach (np. „odtlenianie miedzi” albo „redukcja”, „Na₂CO₃” albo „węglan sodu”).
Jak liczą się punkty. Klucz ma 32 kryteria w 4 rezultatach, każde za 1 punkt. Próg zdania części praktycznej to 75%, czyli 24 punktów - można stracić 8 kryteriów i nadal zdać. Najwięcej punktów (10) daje wykaz urządzeń - każde z dziesięciu wymaganych to osobne kryterium.
Kroki 1-9 · po tym etapie masz 9 z 32 kryteriów (pkt)
Uzupełnij kartę technologiczną dla jednego cyklu procesu produkcji anod miedzianych, jeżeli miedź anodowa ma być wytworzona w piecu anodowym obrotowym z 250 Mg miedzi blister.
Produktem procesu są anody - płyty z miedzi anodowej, które idą jako wsad do elektrorafinacji.
W wyniku rafinacji ogniowej miedzi blister należy obniżyć zawartość zanieczyszczeń w miedzi do maksymalnego poziomu określonego w Warunkach technicznych odbioru anod.
Przepisuję z „Warunków technicznych odbioru anod”: O₂ 0,04÷0,2, Pb max. 0,35, As 0,07÷0,15 (%). Arsen i tlen mają przedział, bo ich zbyt mała zawartość też jest niepożądana w anodzie.
Uzupełnij kartę technologiczną dla jednego cyklu procesu produkcji anod miedzianych, jeżeli miedź anodowa ma być wytworzona w piecu anodowym obrotowym z 250 Mg miedzi blister.
Z tabeli „Skład chemiczny miedzi blister” biorę cztery wskazane zanieczyszczenia: O₂ 0,38, S 0,06, As 0,28, Pb 0,24 (%).
Uzupełnij kartę technologiczną dla jednego cyklu procesu produkcji anod miedzianych, jeżeli miedź anodowa ma być wytworzona w piecu anodowym obrotowym z 250 Mg miedzi blister.
Instrukcja opisuje kolejno: napełnianie pieca (wsadowanie i grzanie), utlenianie kąpieli metalicznej, ściąganie żużla i odtlenianie miedzi (redukcję). Piąty wiersz zostawiam na odlewanie anod.
Uzupełnij kartę technologiczną dla jednego cyklu procesu produkcji anod miedzianych, jeżeli miedź anodowa ma być wytworzona w piecu anodowym obrotowym z 250 Mg miedzi blister.
Po wsadowaniu kąpiel ma mieć 1160÷1210 °C, a napełnianie i grzanie trwa 4÷5 h. Materiałem jest płynna miedź blister.
Uzupełnij kartę technologiczną dla jednego cyklu procesu produkcji anod miedzianych, jeżeli miedź anodowa ma być wytworzona w piecu anodowym obrotowym z 250 Mg miedzi blister.
Temperatura 1180÷1200 °C. Czas zależy od składu, a wsad spełnia wszystkie trzy warunki: O₂ 0,38% < 0,4%, S 600 ppm > 100 ppm i As 0,28% > 0,15%. Arsen wymaga utleniania z dodatkami żużlotwórczymi - to wariant najdłuższy, 30÷80 min, i on obejmuje pozostałe. Materiały: powietrze, węglan sodu i wapno hydratyzowane.
Wpisanie 20 minut (wariant tylko dla niskiej zawartości tlenu) - przy As > 0,15% decyduje utlenianie z dodatkami.
Uzupełnij kartę technologiczną dla jednego cyklu procesu produkcji anod miedzianych, jeżeli miedź anodowa ma być wytworzona w piecu anodowym obrotowym z 250 Mg miedzi blister.
Instrukcja podaje tylko czas: 15÷30 min. Temperatury dla tej operacji nie ma, więc tej komórki nie wypełniam.
Uzupełnij kartę technologiczną dla jednego cyklu procesu produkcji anod miedzianych, jeżeli miedź anodowa ma być wytworzona w piecu anodowym obrotowym z 250 Mg miedzi blister.
Redukcja gazem ziemnym GZ-41,5 podawanym w strumieniu sprężonego powietrza: 1150÷1190 °C, 30÷60 min.
Uzupełnij kartę technologiczną dla jednego cyklu procesu produkcji anod miedzianych, jeżeli miedź anodowa ma być wytworzona w piecu anodowym obrotowym z 250 Mg miedzi blister.
Temperatura metalu przy odlewaniu: 1180÷1210 °C (mierzona w rynnie spustowej przejezdnej). Faza odlewania i przygotowania anod trwa 4,5÷5,5 h, a materiałami pomocniczymi są węgiel drzewny (ochrona miedzi w rynnie) i emulsja fosforanu wapnia (pokrycie form). Klucz ocenia tu tylko temperaturę.
Kroki 10-15 · po tym etapie masz 18 z 32 kryteriów (pkt)
Wykorzystując informacje zawarte w treści zadania i dokumentacji technicznej sporządź zapotrzebowanie na materiały miedzionośne i dodatki technologiczne w tym cyklu procesu.
Napełnianie pieca: miedź blister, 250 Mg - z treści zadania.
Wykorzystując informacje zawarte w treści zadania i dokumentacji technicznej sporządź zapotrzebowanie na materiały miedzionośne i dodatki technologiczne w tym cyklu procesu.
Tabela ilości materiałów żużlotwórczych: wsad 250 Mg i As 0,28% → 500 kg razem. Proporcja węglanu sodu do wapna hydratyzowanego to 9 : 1, więc 450 kg Na₂CO₃ i 50 kg Ca(OH)₂.
Odczyt z kolumny 240 albo 260 Mg albo dla As 0,27% - w tej tabeli sąsiednie komórki różnią się o 50 kg.
Przy określeniu ilości gazów należy wpisać ilość obliczoną dla minimalnego czasu trwania procesu i minimalnego przepływu oraz ilość obliczoną dla maksymalnego czasu trwania procesu z maksymalnym przepływem.
Powietrze na dysze: 1100÷1200 Nm³/h, czas 30÷80 min. Minimum: 1100 · 30/60 = 550 Nm³, maksimum: 1200 · 80/60 = 1 600 Nm³.
Przy określeniu ilości gazów należy wpisać ilość obliczoną dla minimalnego czasu trwania procesu i minimalnego przepływu oraz ilość obliczoną dla maksymalnego czasu trwania procesu z maksymalnym przepływem.
Gaz GZ-41,5: 200÷350 Nm³/h przez 30÷60 min. Minimum: 200 · 0,5 h = 100 Nm³, maksimum: 350 · 1 h = 350 Nm³.
Przy określeniu ilości gazów należy wpisać ilość obliczoną dla minimalnego czasu trwania procesu i minimalnego przepływu oraz ilość obliczoną dla maksymalnego czasu trwania procesu z maksymalnym przepływem.
Gaz idzie w strumieniu sprężonego powietrza 900÷1500 Nm³/h. Minimum: 900 · 0,5 h = 450 Nm³, maksimum: 1500 · 1 h = 1 500 Nm³.
Wykorzystując informacje zawarte w treści zadania i dokumentacji technicznej sporządź zapotrzebowanie na materiały miedzionośne i dodatki technologiczne w tym cyklu procesu.
Tabela ma pięć grup wierszy - po jednej na operację. Ściąganie żużla nie zużywa materiałów (wpisuję kreskę), a przy odlewaniu instrukcja wymienia węgiel drzewny i emulsję fosforanu wapnia, ale nie podaje ich ilości, więc kolumnę masy zostawiam pustą. Klucz tych wierszy nie ocenia.
Kroki 16-18 · po tym etapie masz 28 z 32 kryteriów (pkt)
Opracuj wykaz urządzeń stosowanych w procesie produkcji anod miedzianych, wykorzystując Wykaz urządzeń metalurgicznych, odlewniczych i pomocniczych dostępnych w zakładzie.
Proces prowadzi się w piecu anodowym obrotowym (nie stacjonarnym). Płynną miedź blister dowozi się w kadziach, a dodatki żużlotwórcze podaje instalacja podawania węglanu sodu i wapna hydratyzowanego.
Piec zawiesinowy albo konwertor HOBOKEN - wytwarzają miedź blister, która jest dopiero wsadem do pieca anodowego.
Opracuj wykaz urządzeń stosowanych w procesie produkcji anod miedzianych, wykorzystując Wykaz urządzeń metalurgicznych, odlewniczych i pomocniczych dostępnych w zakładzie.
Miedź płynie do form przez rynnę spustową przejezdną, anody odlewa maszyna rozlewnicza TANDEM 16 z automatycznym urządzeniem wagowym dwustronnym, a stygną w wannach chłodniczych. Wszystkie wymienia instrukcja.
TANDEM 18 albo maszyna PAS - instrukcja wskazuje wprost TANDEM 16.
Opracuj wykaz urządzeń stosowanych w procesie produkcji anod miedzianych, wykorzystując Wykaz urządzeń metalurgicznych, odlewniczych i pomocniczych dostępnych w zakładzie.
Anody przenoszą suwnice pomostowe z wanny na maszynę do przygotowania anod, a gotowe pakiety jadą na wozach transportowych.
Kroki 19-23 · po tym etapie masz 32 z 32 kryteriów (pkt)
Uzupełnij kartę produktów procesu produkcji anod miedzianych, jeśli wprowadzono do pieca 250 Mg miedzi blister, masa wytworzonej miedzi anodowej w stanie ciekłym stanowiła 98% masy płynnego wsadu miedzionośnego, masa jednej odlanej anody wynosi 263 kg, a w procesie odlewania wytworzono 25 pakietów anod dobrej jakości.
250 Mg · 0,98 = 245,0 Mg.
Uzupełnij kartę produktów procesu produkcji anod miedzianych, jeśli wprowadzono do pieca 250 Mg miedzi blister, masa wytworzonej miedzi anodowej w stanie ciekłym stanowiła 98% masy płynnego wsadu miedzionośnego, masa jednej odlanej anody wynosi 263 kg, a w procesie odlewania wytworzono 25 pakietów anod dobrej jakości.
Pakietów jest 25 (treść zadania), a w każdym 36 anod (instrukcja: „w pakietach po 36 sztuk”). Klucz tych wierszy nie ocenia, ale są potrzebne do masy anod.
Uzupełnij kartę produktów procesu produkcji anod miedzianych, jeśli wprowadzono do pieca 250 Mg miedzi blister, masa wytworzonej miedzi anodowej w stanie ciekłym stanowiła 98% masy płynnego wsadu miedzionośnego, masa jednej odlanej anody wynosi 263 kg, a w procesie odlewania wytworzono 25 pakietów anod dobrej jakości.
25 · 36 = 900 anod · 263 kg = 236 700 kg = 236,7 Mg.
Uzupełnij kartę produktów procesu produkcji anod miedzianych, jeśli wprowadzono do pieca 250 Mg miedzi blister, masa wytworzonej miedzi anodowej w stanie ciekłym stanowiła 98% masy płynnego wsadu miedzionośnego, masa jednej odlanej anody wynosi 263 kg, a w procesie odlewania wytworzono 25 pakietów anod dobrej jakości.
Różnica między miedzią ciekłą a dobrymi anodami: 245,0 - 236,7 = 8,3 Mg.
Uzupełnij kartę produktów procesu produkcji anod miedzianych, jeśli wprowadzono do pieca 250 Mg miedzi blister, masa wytworzonej miedzi anodowej w stanie ciekłym stanowiła 98% masy płynnego wsadu miedzionośnego, masa jednej odlanej anody wynosi 263 kg, a w procesie odlewania wytworzono 25 pakietów anod dobrej jakości.
Odpady odnoszę do masy miedzi ciekłej, którą odlewano: 8,3 / 245,0 · 100 = 3,3878, z dokładnością do dwóch miejsc 3,39%.
Odniesienie do 250 Mg miedzi blister (3,32%) - odlewanie zaczyna się od 245 Mg miedzi anodowej.
Symulacja ekranu w przeglądarce - w Android Studio / Visual Studio wygląd może się nieco różnić.
To jedno z możliwych rozwiązań. Egzaminator ocenia spełnienie kryteriów z klucza odpowiedzi, a nie zgodność z tym rozwiązaniem - inna, poprawna droga też daje punkty.
Autor rozwiązania: Bartosz Bryniarski. Licencja CC BY-NC 4.0 - kopiowanie i przeróbki do celów niekomercyjnych, z podaniem autora i źródła (link do tej strony) (zasady wykorzystania). Treść arkusza i klucza oceniania pochodzi z CKE.