Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

РОЗРАХУНОК АГЛОМЕРАЦІЙНОЇ ШИХТИ ПО РІВНЯННЯМ МАТЕРІАЛЬНОГО БАЛАНСУ ТА ОСНОВНОСТІ

Расчет агломерационной шихты заключается в определении соотношения ее компонентов, обеспечивающего производство агломерата заданного каче-ства. В наиболее простом случае необходимо определить расходы рудной сме-си и известняка при заданном расходе коксовой мелочи, который определяют предварительно путем опытных спеканий в лабораторной агломерационной чаше.

Экспериментально выявляется и вероятное содержание FeO в агломерате. При этом могут представиться два возможных варианта расчета. Если спекает-ся гематитовая шихта, содержание FeO в которой не превышает обычно 3-5 %, то значительное развитие получают процессы восстановления и термической диссоциации. В этих условиях содержание закиси железа в агломерате значи-тельно выше (12-18 %), чем содержание FeO в шихте. Другими словами, в этом случае в ходе спекания количество кислорода, связанного с железом, уменьша-ется, что необходимо учитывать при расчете, делая поправку на уменьшение массы агломерата.

Наоборот, при спекании магнетитовой шихты, когда агломерат содержит FeO меньше,чем шихта(15-16%против18-20%),некоторое развитие получа-ют окислительные процессы. Следовательно, при спекании магнетитовых шихт количество кислорода, связанного с железом, возрастает, т.е. масса агломерата несколько возрастает, что также необходимо учитывать в расчете.

Рассчитаем агломерационную шихту для случая спекания агломерата ос-новностью (СаО + МgO) / (SiO₂ + Al₂O₃) = 1,35 из гематитовой шихты при расхо-де коксовой мелочи 3,5 % и колошниковой пыли 10 кг на 100 кг агломерата.

В табл. 1.1 содержатся данные о химическом составе компонентов ших-ты. Расчет ведется на сухую шихту, поэтому в химический состав входит гид-ратная влага компонентов шихты. Сумма массовых долей всех веществ, содер-жащихся в компонентах аглошихты обязательно должна быть равна 100 %. Ес-ли это условие не соблюдается, то точный расчет шихты становится невозмож-ным.

Состав рудной смеси вычисляется в соответствии с содержанием ее со-ставляющих. Например, для рудной смеси, состоящей из 15 % криворожской гематитовой руды и 85 % магнетитового концентрата, содержание FeO в ней находят следующим образом:

Аналогично производится расчет содержания остальных составляющих рудной смеси. Результаты заносятся в колонку «рудная смесь» табл. 1.1.

Таблица 1.1 – Химический состав компонентов агломерационной шихты

Содержание железа, марганца, фосфора и серы в сырье определяется ис-ходя из содержания соответствующих оксидов в компонентах шихты из выра-жений:

Результаты расчетов заносятся в табл. 1.2.

Таблица 1.2 – Общее содержание некоторых компонентов шихты

По химическому составу сырья (табл. 1.1) определяются потери массы каждого компонента шихты при спекании. При этом учитывается полное выго-

рание углерода и уход с отходящими газами летучих коксовой мелочи, полное разложение флюсов с переходом СО₂ в отходящие газы, а также удаление влаги и 95 % всей серы. Обозначим потери массы руды, колошниковой пыли, извест-няка и коксовой мелочи при спекании через d _р.с, d _к.п, d _и, d _к.м, соответственно. Тогда потери железорудной смеси можно расчитать по формуле:

Составим теперь уравнение материального баланса процесса, ведя расчет на получение 100 кг агломерата. Из табл. 1.3 следует, что не все компоненты шихты полностью входят в состав готового агломерата. Так, колошниковая пыль теряет при спекании ~ 8 % массы, известняк ~ 44 %, а коксовая мелочь те-ряет до 90 % от первоначальной массы.

В агломерат переходит часть компонентов шихты:

При расходе рудной смеси (X) и известняка (Y) количество шихты (А) для получения 100 кг агломерата составит

Таким образом, если взять X кг рудной смеси, Y кг известняка, М _к.п кг ко-лошниковой пыли и М _к.м кг коксовой мелочи, то с учетом потерь их массы при спекании должны получить 100 кг агломерата. В действительности агломерата будет несколько меньше, так как еще не учтены потери кислорода (d _О2), теряе-

мого шихтой при восстановлении и термической диссоциации оксидов железа. Следовательно, чтобы получить 100 кг агломерата, надо взять не А, а (А – d _О2)

кг шихты: А – d _О2 = 100, или d _О2 = А –100.

Итак, для составления уравнения материального баланса необходимо вы-числить потери кислорода, для чего зададимся содержанием закиси железа в готовом агломерате (16 % FeO).

По реакции 2 Fe₂O₃  4 FeO + O ₂ имеем соотношение (4×72 – 32), или (288 – 32), т.е. при образовании 288 кг FeO выделяется (или захватывается вос-становителем) 32 кг кислорода. Следовательно, зная содержание FeO в агломе-рате, можно определить и количество выделившегося кислорода – оно в девять раз (288/32 = 9) меньше массы закиси железа. Здесь необходимо вычесть то ко-личество FeO, которое содержалось уже в исходной шихте. Тогда потери кис-лорода составят:

В окончательном виде уравнение материального баланса спекания выгля-дит следующим образом:

где d _р.с, d _и, d _к.п, d _к.м – потери массы рудной смеси, известняка, колошниковой пыли и коксовой мелочи, соответственно, кг/100кг;

X, Y, М _к.п, М _к.м–расходы соответствующих компонентов шихты; FeO _р.с, FeO _и, FeO _к.п, FeO _к.м–содержание FeO в соответствующих

компонентах.

Подставим теперь в это уравнение данные о величине потерь массы при спекании (см. табл. 1.3) и о содержании FeO в компонентах шихты (см. табл. 1.1). После подстановки получим:

После преобразования имеем:

0,999 X + 0,560 Y + 9,16 + 0,355 – 100 = 1,64 – 0,02 X.

Правая часть уравнения показывает, что количество кислорода, которое теряют окислы железа шихты при спекании, составляют в рассматриваемом случае приблизительно 1,3 кг на каждые 100 кг готового агломерата. После преобразования получаем искомое уравнение материального баланса в следу-ющем виде:

1,02 X + 0,560 Y = 92,125.

Второе уравнение составим по основности:

После преобразования имеем:

21,617 X – 49,220 Y = -37,982.

Решая совместно уравнение материального баланса спекания и уравнения баланса основности, получим искомые расходы рудной смеси и известняка, кг/100 кг агломерата:

Теперь, когда известны расходы всех компонентов шихты, легко прове-рить правильность расчета, рассчитав полный состав готового агломерата.

Содержание железа в агломерате определим, умножая расход каждого компонента шихты на содержание железа в нем:

агломерата или 45,779 %.

Аналогично находим содержание Mn _агл, P _агл и S _агл в агломерате, кг/100 кг агломерата:

= 79,6470,00076 + 10,00070 + 60,00023 = 0,0626;

= 79,6470,00066 + 35,7520,00009 +10,00074 + 60,00017 = 0,0575;

где 0,05 – коэффициент перехода серы из шихты в агломерат.

S _агл= (79,6470,00038 + 35,7520,00016 + 10,00052 + 60,01895)0,05 =0,0075,

Сера в агломерате входит в состав троилита (FeS), количество которого легко подсчитать:

FeS _агл= S _агл(МFeS / МS) = 0,0075(88/32) = 0,0207кг/100кг агломерата.

Марганец находится в агломерате в виде закиси марганца:

MnO _агл= Mn _агл(МMnO / МMn) = 0,0626(71/55) = 0,0808кг/100кг агломератаи, наконец, фосфор входит в состав пятиокиси фосфора:

P₂O_{5 агл}= P _агл(МP₂O₅ / МP) = 0,0575(142/62) = 0,1318кг/100кг агломерата.

Зная содержание серы в составе FeS и общее количество троилита, опре-делим содержание железа в составе этого соединения:

Fe_FeS = FeS _агл– S _агл= 0,0207–0,0075 = 0,0131кг/100кг агломерата.

Заданный агломерат должен содержать 12 % FeO. Количество железа в этом окисле составит:

Fe_FeO = FeO _агл(МFe / МFeO) = 12(56/72) = 9,333кг/100кг агломерата.

Зная общее количество железа в агломерате (45,779 кг), а также количе-ство железа в FeS и FeO можем найти количество Fe₂O₃:

Fe2O3 агл= (Fe агл– FeFeS – FeFeO)(МFe2O3 / МFe) =

= (45,779 – 0,0131 – 9,333)(160/112) = 52,0466 кг/100 кг агломерата.

Полный состав и количество готового агломерата приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4 – Проверка состава агломерата

Из результатов расчета видно, что количество получаемого агломерата (99,9389 кг) мало отличается от заданного (100 кг).

Допустимая ошибка не должна превышать 0,5 %. В заключение, прове-рим основность полученного агломерата:

В = (16,1088+3,3416)/(13,9518+2,2569) = 1,2.

Точность расчета основности агломерата также удовлетворительна.