Расчет агломерационной шихты



жүктеу 163.2 Kb.
Дата18.04.2016
өлшемі163.2 Kb.
:
Расчет агломерационной шихты

Расчет состоит в определении соотношения компонентов шихты, которая обеспечивает производство агломерата заданной основности. Необходимо определить соотношение затрат рудной смеси и известняка при заданных затратах других компонентов шихты.

Возможны два варианта расчета в зависимости от типа железной руды.

Если спекается гематитовая шихта, содержимое железа в которой не превышает обычно 3...5%, значительное развитие получают процессы восстановления и термической диссоциации. В этом случае содержимое закиси железа в агломерате будет значительно больше (10...15%), чем в шихте, т.е. в процессе спекания такой руды количество кислорода, связанного с железом, уменьшается, что необходимо учитывать при расчете, делая исправление на уменьшение массы агломерата.

Наоборот, при спекании магнетитовой шихты развитие получают окислительные процессы. Итак, при спекании магнетитовых шихт количество кислорода, связанного с железом, возрастает, т.е. возрастает масса агломерата, который необходимо учитывать во время расчета.

Рассмотрим на примере порядок расчета агломерационной шихты для случая спекания гематитовых руд и концентратов при заданной основности агломерате и содержимом в нем окиси железа (FeO). Расчет ведется по методу Ф.М. Базанова и И.Л. Малкина.

Задана основность агломерата (CaО + MgО)/(SiО2 + Al2O3) = 1,2; содержимое окиси железа в агломерате – 12%; затраты других компонентов шихты на 100% (или 100 кг) агломерата приведенные в табл. 1.3, а также их химический состав.

Расчет должен вестись на сухую шихту. Сумма всех химических элементов в каждом столбике этой таблицы обязательно равняется 100%. Если это условие не придерживается точный расчет шихты станет невозможным.

В начале исчисляется общее количество железа, марганца, фосфора и серы в компонентах шихты, которые находятся в соответствующих окислах. Расчет содержимого общего железа выполняется по следующему выражению:

,

где МFe – молярная масса железа в минерале (соединении); Ммин – молярная масса минерала (соединения); γмин – содержание минерала (соединения) в компоненте шихты.



Таблица 1.3 - Химический состав компонентов агломерационной шихты

Компонент

Руда

Колошник. пыль

Окалина

Известь

Возврат

Mn руда

Чугун. струж.

Коксик

Feмет

-

-

-

-

-

-

90,5

-

FeО

0,4

12,3

3,9

0

12

-

-

-

Fe2O3

81,6

51

94

0,38

55,8

5

-

7,7

Mnмет

-

-

-

-

-

-

1

-

MnО

0,1

0,1

0,5

-

0,3

-

-

0,37

MnО2

-

-

-

-

-

60,2

-

-

SiО2

13,4

9,1

0,85

2,1

12,1

20

3

5,42

Al2O3

2,2

3,5

0,15

0,82

2,2

6

1

2,17

CaО

0,3

14

0,4

42,9

13,9

2

1

0,44

MgО

0,18

2

0,1

10,3

3,4

0,2

-

0,26

FeS

-

-

-

0,04

0,02

-

-

0,71

FeS2

0,1

-

-

-

-

-

-

-

SO3

0,1

0,15

0,06

0,03

0

0,1

-

0,4

S орг

-

-

-

-

-

-

-

1,44

P2O5

0,12

0,15

0,04

0,03

0,11

0,5

-

0,02

Cнелет

-

7

-

0

0,17

0

3,5

78,79

CO2

-

0,7

-

42,3

-

-

-

-

V кокс

-

-

-

-

-

-

-

2,28

W

1,5

-

-

1,1

-

6

-

-

Всего

100

100

100

100

100

100

100

100

Затраты,

%




1,2

0,2




20

0,4

0,2

5

По аналогичным выражениям выполняется расчет общего количества марганца, фосфора и серы. Полученное значение заносят в табл. 1.4.

По данным химического состава шихты вычисляются потери массы каждого компонента при спекании, которые приведены в табл. 1.5.


Таблица 1.4 - Содержимое железа, марганца, фосфора и серы в компонентах шихты

Компонент

Руда

Колошник.

пыль


Окалина

Известь

Возврат

Mn руда

Чугун. струж.

Коксик

Feобщ

57,4778

45,2667

68,8333

0,2915

48,4061

3,5

90,5

5,8418

Mnобщ

0,0775

0,0775

0,3873

0

0,2324

38,0575

1,0

0,2866

Pобщ

0,0524

0,0656

0,0175

0,0131

0,0481

0,2185

0

0,0087

Sобщ

0,0933

0,0600

0,0240

0,0265

0,0073

0,04

0

1,8582

Таблица 1.5 - Потери массы компонентов шихты при спекании (без учета окислительно-восстановительных процессов), %




Потери массы

Руда

Колошн. пыль

Окалина

Известь

Возврат

Mn руда

Чугун. струж.

Коксик

0,95(Sорг+SO3+ + SFe+SFe2)

0,146

0,143

0,0570

0,042

0,007

0,095

-

1,993

CO2

-

0,70

-

42,30

-

-

-

-

Снелет

-

7,00

-

-

0,17

-

3,50

78,79

W, (H2O)гидр

1,50

-

-

1,10

-

6,00

-

-

Vг

-

-

-

-

-

-

-

2,28

Fe → FeO

-

-

-

-

-

-

– 25,857

-

Mn → MnO

-

-

-

-

-

-

– 0,291

-

Всего

1,646

7,843

0,057

43,442

0,177

6,095

-22,648

83,063

Учитывается полное выгорание углерода и удаление в газовую смесь летающих веществ коксика, полное разложение карбонатов и удаление гидратной влаги (H2O)гидр, а также удаление 95% всей серы шихты. Кроме этого в процессе агломерации под действием высоких температур металлические железо и марганец окислятся к закисям соответственно железа (FeО) и марганца (MnО).

Потеря массы серы определяется из выражения:

.

Как видно из выражения, в минералах пирротина (FeS) и пирита (FeS2) выгорает лишь сера, а окись серы (SO3) и органическая сера (Sорг) выгорают полностью на 95%.

Составляется уравнение материального баланса процесса, с учетом того, что при спекании часть компонентов шихты теряет некоторую свою массу. Так например, руда теряет 1,646% массы (или 1,646 кг при получении 100 кг агломерата), колошниковая пыль – 7,843% и так дальше, но как видно из табл. 1.5 чугунная стружка не теряет своей массы, а наоборот увеличивает на 22,648%.

Общее уравнение записывается в виде:



,

где аі – потеря некоторой массы шихты і-тым компонентом, γі – затраты і-того компонента шихты.

В действительности агломерата будет немного меньше, так как еще не учтены потери кислорода при восстановлении и термической диссоциации шихты. Таким образом, чтобы получить 100% (или 100 кг) агломерата, необходимо взять не А процентов шихты, а , т.е.:

%, или .

Итак, для составления окончательного уравнения материального баланса необходимо вычислить потери кислорода . Количество закиси железа в готовом агломерате задано в начальных условиях (12%). Соответственно реакции:

2Fe2O3 = 4FeО + O2,

имеем соотношение: 320 = 288 + 32,

т.е. при образовании 288 а.е. закиси железа (FeО) выделяется (или захватывается восстановителем) 32 а.е. кислорода. Итак, зная содержимое закиси железа в агломерате, можно определить количество кислорода, которое выделилось, - оно в девять раз меньше массы закиси железа (288/32 = 9). При составлении уравнения потери кислорода необходимо учитывать количество закиси железа, которое находится в начальных компонентах шихты. А потому потери кислорода записываются в виде:

.

Уравнение материального баланса спекания в окончательном виде имеет вид:



.

Подставим теперь в это уравнение данные о величине потерь массы при спекании с табл. 1.5 и содержимое FeО компонентов шихты с табл. 1.3.



В этом уравнении двое неизвестных – выход руды (γр ) и известняка (γв ). Сведем подобные сначала в левой и правой части. Имеем:



.

После перенесения всех членов уравнения в одну сторону получим:



.

Это уравнение возможно решить, если будем иметь систему из двух уравнений, а потому составляется второе, которое учитывает основность агломерата.



; или .

Подставив значения, получим:



, или

.

Откуда после сведения подобных получим уравнение:



.

Теперь имеем систему из двух уравнений с двумя неизвестными:



.

После решения этой системы, получим: γр = 65,237%, γв = 24,964%.

Поскольку теперь известные затраты всех компонентов шихты, выполняется проверка правильности расчета, для чего определяется полный химический состав готового агломерата.

Содержимое железа в агломерате определяется из выражения:



,

где содержимое железа в агломерате, %; – содержимое железа в і -том компоненте, %; γі – затраты і-того компонента, %.



= 48,4186%.

Аналогично находится содержимое в агломерате марганца (Mn) и фосфора (Р): Mnагл = 0,2673%; Рагл = 0,04923%. При определении серы (S) помним, что 95% серы сгорает: = 0,00814%.

Сера входит в агломерат в составе пирротина (FeS), количество которого исчисляется при помощи выражения: (FeSагл = 0,02239%).

Марганец находится в агломерате в виде закиси марганца, и его количество определяется из выражения: (MnOагл = 0,34503%).

Фосфор в виде пятиокиси: (Р2O5агл = 0,11265%).

Найдем количество гематита в агломерате (Fe2O3 агл). Для этого сначала найдем количество железа, которое находится в виде пирротина (FeS) и в закиси железа (FeО).



, ( %).

, (FeFe = 9,33333%).

Тогда количество гематита в агломерате найдем с помощью выражения:



, ( %).

В табл. 1.6 записывается химический состав агломерата.

С табл. 1.6 видно, что полученное количество агломерата (99,99915%) мало отличается от заданного (100%). Допустимая ошибка в расчетах должна быть не больш, чем ± 0,5%, а в нашем случае – 0,00085, что полностью удовлетворяет требованиям.

Таблица 1.6 - Химический состав агломерата



Компонент

FeО+

Fe2O3+

FeS


P2O5

MnО

SiО2

Al2O3

CaО

MgО

Всего

Руда

67,83816

0,11265

0,34503

8,74174

1,43521

0,19571

0,11743




Колошн. пыль

0,1092

0,042

0,168

0,024




Окалина

0,0017

0,0003

0,0008

0,0002




Известь

0,52424

0,2047

10,7095

2,57128




Возврат

2,42

0,44

2,78

0,68




Mn руда

0,08

0,024

0,008

0,0008




Чугун. стружка

0,006

0,002

0,002

0,0




Коксик

0,271

0,1085

0,022

0,013




Всего

67,838

0,113

0,345

12,1539

2,25671

13,886

3,4067

99,99915

Теперь проверим расчет, определив основность полученного агломерата:



Сравнивая величину основности полученного агломерата можно считать, что точность примененного метода и расчета полностью удовлетворительная.





©netref.ru 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет