Главная Обратная связь

Дисциплины:






Экзотермическое тепло реакций



Статья включает тепло реакций окисленияQэкз.ок., тепло металлообразования Qэкз.мет. и тепло шлакообразования Qэкз.шл.. Тепло от окисления углерода восстановителей на колошнике, углерода электродов, растворения кремния и углерода в сплаве, образования силикатов в шлаке рассчитывают по количеству окислившегося элемента или образовавшегося соединения gi и соответствующему тепловому эффекту

 

.

 
 

Тепло реакций окисления Qэкз. ок выделяется при окислении углерода до СО по реакции С + 1/2О2 = СО составляет 110,56 кДж/моль. Углерода из шихтовых материалов хромоникелевого концентрата, ферротитана, феррованадия и электродов поступает, кг:

 

[C] 1,4+1,6*7,98+2,65*1+0,6*3,29=18,792кг

 

При этом образуется тепла:

 

Qэкз.ок = 18,792*110,56/0,12=17313,7кДж

 

Тепло металлообразования Qэкз.мет. складывается в основном из реакций образования в сплаве силицидов Ni, теплоты восстановления оксидов титана, ванадия и хрома.

 

Образование силицида никеля происходит по реакции:

 

Ni + Si = SiNi

∆H= -69кДж

 

При растворении 5,826 кг кремния в сплаве выделится тепла:

 

Qэкз.мет1. = 5,826*69/0,028=14357кДж

 

На ряду с силицидом никеля происходит реакция восстановления двуокиси титана до титана:

 

TiO2 + 4/3Al = Ti + 2/3Al2O3

∆H= -47кДж

 

При растворении 1,86кг алюминия в сплаве выделится тепла:

 

Qэкз.мет2 =1,86*47/0,054=1619кДж

 

Также происходят реакции восстановления ванадия и хрома:

 

V2O3 + 5C = 2VC + 3CO ∆H=-104,6кДж

3Cr2O3 + 13C = 2Cr3O2 + 9CO ∆H=-91,6кДж

 

При растворении в сплаве 18,79кг углерода выделится тепла:

 

Qэкз.мет3. =18,79*104,6/0,051=38538кДж

Qэкз.мет4. =18,79*91,6/0,052=33099кДж

Итого: Общая теплота металлобразования составляет Qэкз.мет=87613кДж

Тепло шлакообразования Qэкз.шл при выплавке лигатуры складывается в основном из реакций образования силиката кальция и форстерита.

 

Принимаем, что оксид кальция в шлаке связан с кремнеземом и присутствует в виде силиката кальция CaO·SiO2. Образование силиката кальция происходит по реакции:

 

СаO + SiO2 = СаO·SiO2

ΔH = - 1635 + 635,6 + 911,55 = 88,05 кДж/моль.

 

При образовании силиката кальция из 2,04 кг оксида кальция выделится тепла:

 

Q=2,04*88,05/0,056=3207кДж

 

Также принимаем, что оксид магния в шлаке связан с кремнеземом и присутствует в виде форстерита 2MgO·SiO2. Образование форстерита происходит по реакции

 

2MgO + SiO2 = 2MgO·SiO2

 



ΔH = - 2173,37 + 2·601,89 + 911,55 = 58,04 кДж/моль.

 

На образование форстерита расходуется 1,12 кг оксида магния, при этом выделится тепла:

 

Q=1,12*58,04/0,08=812,6кДж

 

Таким образом, при шлакообразовании выделится тепла:

 

Qэкз.шл = 3207+812,6=4019,6кДж

 

 

 

 


 

Расход тепла

Теплосодержание сплава при температуре выпуска

Теплосодержание сплава определяется теплоемкостью, температурой и массой сплава (на основе материального баланса) при нагреве сплава до температуры плавления, теплотой плавления и перегрева жидкого сплава до температуры выпуска из печи.

 

Для стандартных сплавов величину теплосодержания сплава следует считать по экспериментально определенным постоянным теплофизическим величинам согласно нижеприведенной формуле:

 

 

Рассчитываем теплосодержание лигатуры при температуре выпуска 1600°С

 

Qспл. =100*(907+623+0,79*(1600-1200))=184600кДж

 

Таблица 6 – Теплофизические свойства лигатуры

 

Температура плавления tпл , °C Энтальпия при Тпл, , кДж/кг Теплота плавления, Lпл, кДж/кг Теплоемкость жидкого Сж, кДж/кг Температура сплава на выпуске, °C
0,79 1580-1620

 

Теплосодержание шлака при температуре выпуска

Температура шлака на выпуске превышает аналогичные для сплавов на 50-80°С, т.е. находится на уровне 1700°С. Теплосодержание шлака при отсутствии экспериментальных данных можно оценить аддитивно, по основным (трем-четырем) составляющим компонентам по справочным данным согласно нижеприведенным формулам:

 


 

Однако температуры плавления большинства оксидов, составляющих шлак, намного выше температуры плавления самого шлака. Поэтому, строго говоря, оксиды не плавятся, образуя шлак,а растворяются. Однако однотипность физических процессов лежащих в основе плавления и растворения, позволяет уравнять изменения энтальпии в этих процессах

 

Рассчитаем теплосодержание шлака при температуре 1700°С для основных составляющих шлака (MgO, SiO2, Al2O3, СаО), сумма которых превышает 99% от общей массы.

 

 

 

303,3*1,86/0,102+114,34*5,886/0,06+

+135,29*1,12/0,04+251,67*2,04/0,056=29703,5кДж

 





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...