Главная Обратная связь

Дисциплины:






Розрахунок матеріального та теплового балансу плавки SiMn17p



 

Вихідні дані

Хімічний склад силікомарганцю, мас, % : Mn – 70; Si – н.м. 18; C – н.б. 1,6; P – 0,45; Fe – 9,84.

 

Таблиця 2.1 - Хімічний склад шихтових матеріалів

Матеріали       Зміст,%        
  Fe Mn P Mn3O4 MnO Fe2O3 FeO CaO
Марганцевий агломерат 2,64 42,94 0,23 48,2 10,58 3,1 0,61 3,3
МФШ 0,36 39,1 0,013 - 50,5 - 0,46 6,42
Кварцит 0,04 - - - - 0,1 - 0,56
Попіл коксику 3,44 0,62 0,19 - - 9,82 - 0,59
Попіл електродної маси 3,66 - - - - 10,45 - 6,33

 

Продовження таблиці - 2.1

Матеріали       Зміст,%        
  MgO SiO2 Al2O3 P2O5 SO3 Інші ППП Волога
Марганцевий агломерат 1,74 26,08 2,7 0,52 0,34 2,03 0,9
МФШ 1,89 4,74 0,06 - 4,93 - -
Кварцит 0,5 95.25 0,94 - - - - 2,75
Попіл коксику 4,68 53,25 20,44 0,7 0,4 - - -
Попіл електродної маси 6,17 50,05 26,4 - 0,6 - - -

Склад коксику, %

Попіл – 10,3; сірка – 1,62; летучі речовини – 1,1; С – 85,67; вологи – 4;водень – 0,51;азот – 0,5;кисень – 0,3.

Склад електродної маси, %

Попіл - 10; летучі речовини – 3; С – 87.

 

Таблиця 2.2 - Розподіл елементів між продуктами плавки

 

Елемент   Переходить  
  До металу До шлаку До вивітрення
Mn
P
Si
Fe
S

 

Розрахунок складу рудної частини шихти.

Позначивши вагу метала –Qме і частку мало фосфористого шлаку в шихті –qмфш, складаємо систему балансових рівнянь по марганцю і фосфору.

Балансове рівняння по марганцю

 

(100*0,429+ qмфш*0,391)*0,8=0,7 Qме

 

де 0,429 і 0,391 – частка марганцю в агломераті і малофосфористому шлаку;

0,8 – ступінь переходу марганцю до металу;

0,7 – частка марганцю у металі.

 

Балансове рівняння по фосфору

 

(100*0,0023+ qмфш*0,00013)*0,9=0,0045 Qме

 

де 0,0023 і 0,00013 – частка фосфору у концентраті, агломераті і малофосфористому шлаку;

0,9 – ступінь перходу фосфору у метал;



0,0045 – частка фосфору у металі.

Розрахунок необхідної ваги малофосфористого шлаку у силікомарганцевій шихті.

Розрахувавши систему рівнянь

 

34,3+0,313 qмфш=0,7 Qме

0,207+0,000117 qмфш=0,0045 Qме

 

 

знаходимо необхідну кількість малофосфористого шлаку у шихті

 

qмфш=0,01/0,0013=7,7 кг

 

Склад рудної частини шихти:

 

Марганцевий агломерат………………….100 кг

Малофосфористий шлак………………7,7кг

Всього 107,7 кг

 

Попередня маса силікомарганцю

 

Qме=(34,+7,7*0,313)/0,7=52 кг

 

Розрахунок кількості відновлювача.

Витрати вуглецю на відновлення окислів марганцю

Приймаємо, що вищі окисли марганцю відновлюються за рахунок окису вуглецю колошникових газів до MnO за реакціями:

 

3MnO2 +2CO = Mn3O4+2CO2,

3Mn2O3+CO = 2 Mn3O4+ CO2,

Mn3O4+CO = 3MnO+CO2.

 

Всього шихтовими матеріалами вноситься MnO

 

(100*0,429+7,7*0,391)*71/55=59,2 кг.

 

Розрахунок кількості вуглецю на відновлення MnO за реакцією

 

MnO+C = Mn+CO,

qc = 59,2*12/71*(0,8+0,02) = 8,2 кг.

 

де 0,02 – частка марганцю, яка втрачається з колошниковими газами.

Кількість марганцю, яка переходить до металу

 

59,2*55/71*0,8 = 36,69 кг.

 

Кількість марганцю, яка переходить до шлаку

 

59,2*55/71*0,18 = 8,2 кг.

 

Розрахунок кількості вуглецю на відновлення окислів кремнію.

 

 

Всього вноситься кремнезему шихтовими матеріалами

 

100*0,26+7,7*0,31 = 28,4 кг.

 

де 0,26; 0,31 – частка кремнезему в агломераті і МФШ.

Розрахунок кількості кремнію в силікомарганці

 

52*0,18 = 9,36 кг.

 

Розрахунок кількості кремнезему, необхідного для вилучення сплаву

 

qSiO2 = (9,36*60)/(0,45*28) = 44,57 кг.

 

де 0,45 – частка переходу кремнію до сплаву.

 

Необхідно додатково внести кремнезему

 

44,57-28,4 = 16,17 кг

або в перекладі на кварцит

16,17/0,95 = 17,02 кг.

 

де 0,95 – частка кремнезему в кварциті.

Розрахунок кількості вуглецю на відновлення кремнезему за реакцією

 

SiO2+2C = Si+2CO,

= 45,57*28/60*(0,45+0,05) = 10,4 кг.

 

Переходить кремнезему до шлаку

 

44,57*0,5 = 22,29 кг.

 

де 0,5 – частка кремнезему, який переходить до шлаку.

 

Розрахунок кількості вуглецю на відновлення окислів заліза

Всього вноситься FeO шихтовими матеріалами

 

(100*0,0061+7,7*0,0046)+(100*0,031+17,02*0,001)*144/160=3,46 кг.

 

де 0,0061; 0,0046 – частка FeO в агломераті і шлаку; 0,031; 0,001 – частка Fe2O3 в агломераті і кварциті.

Розрахунок кількості вуглецю на відновлення FeO за реакцією

 

FeO+С = Fe+CO,

3,46*12/72*0,95=0,55 кг.

 

де 0,95 – частка заліза, яка переходить у метал.

 

Кількість заліза, яка переходить в сплав

 

3,46*56/72*0,95=2,56 кг.

 

Переходить FeO у шлак

 

3,46*0,05=0,173 кг.

 

де 0,05 – частка FeO, яка переходе у шлак.

Згідно результатам роботи промислових електричних печей витрати арматури на 1 т силікомарганцю складає 1,7 кг, тоді на 61,6 кг силікомарганцю витратиться арматури

 

1,7*0,052=0,09 кг.

 

Всього переходить заліза у силікомарганець

 

2,56+0,09=2,65 кг.

 

Розрахунок кількості вуглецю на відновлення окислів фосфору:

Всього вноситься Р2О5 шихтовими матеріалами

 

100*0,0052+7,7*0,0006=0,52 кг.

 

Розрахунок кількості вуглецю на відновлення Р2О5 за реакцією

 

Р2О5+5С=2Р+5СО,

=0,52*62/142*(0,9+0,05)=0,22 кг.

 

де 0,9; 0,05 – частка фосфору, який переходить у метал і втраченого з колошниковими газами.

 

Кількість фосфору, який переходить у в сплав

 

0,52*62/142*0,9=0,2 кг.

 

Переходить Р2О5 в шлак

 

0,52*0,05=0,026 кг.

 

де 0,05 – частка Р2О5 , який переходить в шлак.

 

 

Всього витрачається вуглецю на відновлення окислів шихтових матеріалав

 

∑q′c= + + + = 8,2+10,4+0,55+0,22=19,37 кг.

 

Утворюється окисі вуглецю за реакцією

 

С+1/2О2 = СО,

(19,37*28)/12=45,2 кг,

або

(19,37*22,4)/12=36,16 .

 

Кількість вуглецю, яка окислена вологою шихти

Колошниковий газ при виплавці силікомарганцю складається з 85% СО та 2% Н2.

Кількість колошникового газу

 

36,16/0,85=42,54 .

 

Кількість водню у колошниковому газі складає

 

42,54*0,02=0,85 .

 

Кількість вуглецю, необхідна для утворення водню за реакцією

 

Н2О+С= Н2+СО.

=0,85*12/22,4=0,46 кг.

 

Кількість вологи, яка приймає участь в реакції

 

0,85/22,4*18=0,68 кг.

 

Розчиняється вуглецю в силікомарганці

 

=52*0,016=0,83

 

де 0,025 – частка вуглецю в силікомарганці.

Загальні витрати вуглецю

 

=∑q′c+ + =19,37+0,46+0,83=20,66 кг.

 

Розрахунок приходу вуглецю.

Кількість вуглецю, яка вноситься електродами.

За даними Нікопольського заводу феросплавів витрати електродної маси складає 16 – 20 кг на 1 т сплаву.

 

Приймаємо 18 кг, тоді на 52 кг сплаву витрати складуть

 

0,052*18=0,94 кг.

 

Кількість вуглецю, яка вноситься електродною масою

 

0,94*0,87=0,82 кг.

 

де 0,88 – частка вуглецю в електродній масі.

Необхідна кількість вуглецю для виплавки сплаву

 

20,66-0,82=19,79 кг.

 

Витрати сухого Корсика для виплавки сплаву

 

Qкокса=19,77/0,8567=19,77 кг.

 

Кількість попелу.

Кількість попелу, який вноситься коксиком

 

19,77*0,103=2,04 кг.

 

де 0,098 – частка попелу в коксі.

Кількість попелу, яка вноситься електродною масою

 

0,94*0,1=0,094 кг.

 

де 0,1 – частка попелу в електродній масі.

Всього вноситься попелу коксиком та електродною масою

 

2,4+0,094=2,13 кг.

 

Розрахунок кількості і складу силікомарганцю.

 

Розрахунок кількості і складу силікомарганцю приведено в таблиці 2.3.

 

Таблиця 2.3 - Кількість і склад силікомарганцю

 

Елемент       Поступило, кг     Всього  
З шихти     З попелу коксика   З попелу електродної маси     кг   %  
Mn 36,69 2,04*0,0062*0,8=0,01 - 36,7 73,49
Si 9,36 2,04*0,533*28/60*0,45=0,42 0,094*0,5* *28/60*0,45= =0,001 9,781 19,59
Fe 2,56 2,04*0,0344*0,95=0,067 0,094*0,037* *0,95=0,0003 2,627 5,26
P 0,2 2,04*0,0019*0,9=0,004 - 0,204 0,41
C 0,83 - - 0,83 1,6
S 0,002 2,04*0,004*32/80*0,02=0,00007 - 0,005 0,01
Всього 49,64 0,5 0,0013 49,94

 

Розрахунок кількості і складу шлаку силікомарганцю, який утворився.

Розрахунок кількості і складу шлаку силікомарганцю, який утворився приведено в таблиці 2.4.

 

 

Таблиця 2.4 Кількість і склад шлаку силікомарганцю

 

Окисел   Поступило, кг     Всього    
З шихти   З попелу коксика     Зпопелу електродної маси     кг     %  
   
MnO 8,2 2,04*0,0085* *0,18=0,003 - 8,203 19,02  
SiO2 22,29 2,04*0,533*0,5= =0,544 0,094*0,533*0,5= =0,024 22,858 52,95  
FeO 0,173 2,04*0,098*0,05= =0,01 0,94*0,105*0,05= =0,0006 0,184 0,43  
  P2O5 0,026 2,04*0,007*0,05= =0,00007 - 0,0267 0,06
  Al2O3 3,06 2,04*0,2044=0,417 0,094*0,264=0,025 3,502 8,11
  CaO 3,79 2,04*0,0059=0,012 0,11*0,0216=0,0024 3,62 7,37
  MgO 1,89 - 0,094*0,062=0,0058 1,896 4,39
  S 0,268 2,04*0,01*0,56= =0,011 - 0,279 0,65
  Інші 2,409 - - 2,409 5,58
  Всього 42,106 0,998 0,061 43,165
                         

 

Розподіл сірки між продуктами плавки.

Агломератом вноситься сірки

 

100*0,0034*32/80=0,136 кг.

 

Коксиком вноситься сірки

 

19,77*0,0162=0,32 кг.

 

де 0,0162 – частка сірки у коксику.

Попелом коксика вноситься сірки

 

2,04*0,0083=0,017 кг.

 

де 0,083 – частка сірки в попелі коксика.

Всього вноситься сірки

 

0,136+0,32+0,017=0,473 кг.

 

Втрати елементів з колошниковим пилом і пічними газами

 

З колошниковим пилом

 

Mn – 45?859*0.02=0,92 кг

Si – 44,57*28/60*0,05=1,04 кг

Р – 0,52*62/142*0,05=0,01 кг

Всього 1,97 кг.

 

З електропічними газами


S у вигляді SO3 0,473*0,42*80/32=0,497 кг

Летучі коксу 19,77*0,011=0,217 кг

Летучі електродної маси 1,1*0,03=0,033 кг

Всього 0,747 кг.

 

Втрати у вигляді СО2

 

ППП агломерату 100*0,008=0,8 кг.

 

Випарюється вологи

 

(100/0,99-100)+(19,77/0,9-19,77)=3,21 кг.

 

Кількість і склад газової фази.

Кількість окисі вуглецю, яка утворилася при відновленні окислів шихти

 

(20,66+0,68)*60/28=45,37 кг.

 

Кількість СO2 ,яка витрачається на відновлення вищих окислів Mn і Fe.

Витрати СО на відновлення Mn3O4 до MnO

 

Mn3O4+CO=3MnO+CO2

100*0,3669*28/229=4,48 кг.

 

Кількість CO2 ,яка утвориться при відновленні Mn3O4 до MnO

 

4,48*44/28=7,04 кг.

 

Витрати СО на відновлення Fe2O3 до FeO

 

Fe2O3+CO=2FeO+ CO2

100*0,0265*28/160=0,464 кг.

 

Кількість CO2, яка утворилася при відновленні Fe2O3 до FeO

 

0,464*44/28=0,729 кг.

 

Залишок окисі вуглецю у газовій фаз

 

45,37-(4,48+0,464)=40,43 кг.

Кількість CO2 в газовій фазі

 

7,04+0,729=7,769 кг.

 

Склад газової фази

 

CО – 40,43*22,4/28=32.344 ,

CO2 – 7,769*22,4/44=3,955 ,

SO3 – 0,497*22,4/80=0,139 .

 

Склад і кількість колошникового газу приведено в таблиці 2.5.

 

Таблиця 2.5 - Склад і кількість колошникового газу

 

Складові кг Об′єм, Об′єм, % Вага, %
СО 40,43 32.344 84,97 80,79
CO2 7,769 3,955 10,39 15,53
SO3 0,479 0,139 0,37 0,96
Н2 0,68 1,08 2,84 1,36
Летучі 0,683 0,546 1,43 1,36
Всього 50,041 38,064

 

Баланс марганцю, кремнію, заліза, фосфору і вуглецю.

Баланс марганцю приведено в таблиці 2.6.

Таблиця 2.6 - Баланс по марганцю

 

  Прибуток     Витрати  
Прибуло кг % Отримали кг %
Марганцевий 42,94 93,429 Метал 36,7 80,096
агломерат     Шлак 8.2 17,896
Малофосфористий 3,01 6,549      
шлак       Вивітрення 0,92 2,008
Попіл коксика 0.01 0,022      
Всього 45,96 Всього 45,82

 

Баланс по кремнію приведений в таблиці 2.7

 

Таблиця 2.7 - Баланс по кремнію

 

  Прибуток     Витрати  
Прибуло кг % Отримали кг %
Марганцевий 26,08 57,01 Метал 22,28 48,63
агломерат          
Малофосфористий 2,387 5,21 Шлак 22,858 49,94
шлак          
Кварцит 16,17 35,35      
Попіл коксика 1,09 2,38 Вивітрення 1,01 1,398
Попіл електродної 0,047 0,103      
маси          
Всього 45,774 Всього 45,774

 

Баланс по залізу приведений в таблиці 2.8.

 

Таблиця 2.8 - Баланс по залізу

 

  Прибуток     Витрати  
Прибуло кг % Отримали кг %
Mn - агломерат 2,64 82,269 Метал 2,627 93,82
Малофосфористий 0,36 11,218 Шлак 0,073 6,18
шлак          
Кварцит 0,04 1,294      
Електродна арматура 0,09 2,913      
Попіл коксика 0,07 2,265      
Попіл електродів 0,009 0,291      
Всього 3,209 Всього 2,8

 

Баланс по фосфору приведено в таблицы 2.9.

 

Таблиця 2.9 - Баланс по фосфору

 

  Прибуток     Витрати  
Прибуло кг % Отримали кг %
Марганцевий 0,23 89,494 Метал 0,2 84,388
агломерат     Шлак 0,0267 11,266
Малофосфористий 0,0013 5,058 Вивітрення 0,01 4,219
шлак          
Попіл коксику 0,0014 5,447      
Всього 0,257 Всього 0,237

 

Баланс по вуглецю приведено в таблиці 2.10.

 

Таблиця 2.10 - Баланс по вуглецю

 

  Прибуток     Витрати  
Прибуло кг % Отримали кг %
      На навуглецювання 0,83 4,02
Коксик 19,79 96,02 Окислення до СО 19,37 93,76
Електродна маса 0,82 3,98 На відновлення водню 0,46 2,22
Всього 20,61 Всього 20,66

 

Зведений баланс в таблиці 2.11.

 

Таблиця 2.11 - Зведений баланс

 

Задано кг % Отримали кг %
Марганцевий 67,19 Метал 49,94 33,56
агломерат          
Малофосфористий 7,7 5,17 Шлак 43,165
шлак          
Кварцит 17,02 11,44 Колошниковий газ 50,041 33,63
Коксик 19,77 13,28 Вивірення 1,97 1,32
      елементів    
Електродна маса 0,94 0,62 Пари води 3,21 2,16
Електродна арматура 0,09 0,06      
Волога шихти 0,893,3 2,22 Нев′язка 0,494 0,33
Всього 148,82 Всього 148,82

 

За допомогою зведеного матеріального балансу визначаємо натуральну тонну силікомарганцю (таблиця 12.1).

 

Таблиця 2.12 - Витрати сухих шихтових матеріалів на одну натуральну тонну силікомарганцю

 

Матеріал Витрати на 1т, кг
Марганцевий агломерат 2002,4
Малофосфористий шлак 780,22

 

Матеріал Витрати на 1т, кг
Кварцит 226,16
Коксик 460,73

 

Визначаємо коефіцієнт перерахунку на одну натуральну тонну силікомарганцю

 

1000/49,94=20,02

 

Розрахунок кількості продуктів плавки на одну натуральну тонну силікомарганцю

 

Металу – 49,94*20,02=1000 кг.

Шлаку – 43,165*20,02=864,34 кг.

Колошниковий газ – 50,041*20,02=1002,02 кг.

Вивірення елементів – 1,97*20,02=39,45 кг.

Пари води – 3,21*20,02=64,28 кг.

 





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