Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Плавка обожжённых медных концентратов на штейн в отражательной печи
3.1.1 Расчёт вещественного состава медного концентрата Состав медного концентрата, %: Сu-21,8%; Fe-26,1; S-33,4, CaO-2,1; MgO-1,5; SiO2-13,8; Al2O3-1,0; прочие-0,3. Принимаем, что в концентрате Fe, Cu и S представлены минералами CuFeS2, CuS, FeS2. Расчёт ведём на 100 кг медного концентрата. Обозначим число кМоль минералов, содержащихся в 100 кг медного концентрата через буквы: x - CuFeS2, y - CuS и z - FeS2. Тогда масса меди, содержащаяся в CuFeS2 и CuS, составит, кг:
63,54x + 63,54y = 20
Масса железа, содержащаяся в CuFeS2 и FeS2, составит, кг:
55,85x + 55,85z =26,1
Масса серы, содержащаяся в CuFeS2, CuS и FeS2, составит, кг:
64,12x + 32,06y + 64,12z = 33,4
Таким образом, имеем систему из трёх уравнений:
63,54x + 63,54y = 20 (3.1) 55,85x + 55,85z =26,1 (3.2) 64,12x + 32,06y + 64,12z = 33,4 (3.3)
Решаем уравнения (4.2) и (4.3) относительно z
55,85x + 55,85z =26,1 × 64,12
64,12∙55,85x + 64,12∙55,85z =64,12∙26,1 55,85∙64,12x + 55,85∙32,06y + 55,85∙64,12z = 55,85∙33,4
После вычитания получим
1790,55 y = 1865,39 – 1673,53 = 191,86
Откуда получим y = 0,107
Подставляя значение y в уравнение (1) получим х = 0,236
Подставляя значение x в уравнение (2), получим
z = 0,231
Таким образом, в 100 кг медного концентрата содержится минералов: CuFeS2 - 0,236 кМоль, CuS - 0,107 кМоль и FeS2 – 0,231 кМоль. Тогда в каждом минерале содержится компонентов:
CuFeS2: Cu - 14,99 кг, Fe – 13,18 кг, S- 15,13 кг.
СuS: Cu – 6,80 кг, S – 3,43кг
FeS2: Fe – 12,90 кг, S - 14,81 кг
Полученные данные сводим в таблицу 1.
Таблица 1 - Вещественный состав сульфидного медного концентрата
3.1.2 Окислительный обжиг сульфидных медных концентратов в кипящем слое 3.1.2.1 Расчёт состава огарка без учёта влаги и флюсов Состав концентрата берём из предыдущего расчёта, %: Cu -21,8, Fe-26,1 S-33,4, CaO-2,1, MgO-1,5, SiO2-13,8, Al2O3-1,0, прочие-0,3. Десульфуризация в процессе обжига концентрата в кипящем слое составляет 50-70%. Принимаем величину десульфуризации равной 60%. Принимаем, что в огарке остаётся 50% прочих. Принимаем, что все оксиды пустой породы переходят в огарок. Расчёт производим на 100 кг концентрата. Общее количество серы в 100 кг концентрата составляет 33,4 кг. Количество серы, которое удаляется из концентрата в процессе в результате десульфуризации, составит:
33,4∙0,6 = 20,04 кг
В процессе обжига вся сера удаляется в виде SO2. Количество SO2 в отходящих газах составит:
Тогда количество серы, которое остаётся в огарке, составит:
33,4 - 20,04 = 13,36 кг
Принимаем, что вся медь в огарке содержится в виде Cu2S. Тогда количество серы, связанное с Cu2S, составит:
Остальная сера в огарке будет связана в виде FeS. Количество этой серы составит: 13,36 – 5,50 = 7,86 кг
Количество железа, которое будет связано с серой в виде FeS, составит:
Остальное количество железа будет находиться в огарке в виде оксидов. Количество железа, которое находится в огарке в виде оксидов, составит
26,1 – 13,69 = 12,41 кг
Считаем, что окисление сульфида железа в процессе обжига протекает по реакции 2FeS + 3,5O2 = Fe2O3 + 2SO2
Тогда количество кислорода, необходимое на образование Fe2О3, составит:
Количество прочих, которое переходит в огарок, составит:
0,3∙0,5 = 0,15 кг
Тогда в огарке будет содержаться, кг: Cu-21,8, Fe- 26,1, S-13,36, O2 -5,33, CaO-2,1, MgO-1,5, SiO2-13,8, Al2O3-1,0, прочие-0,15. Общая масса огарка составит:
21,8 + 26,1 + 13,36 +4,86 + 2,1 + 1,5 + 13,8 + 1,0 + 0,15 = 85,14кг
Таким образом, выход огарка составит 85,14% от массы концентрата.
Рассчитаем состав огарка, %:
Cu - O2 - SiO2 - Результаты расчёта сведём в таблицу 2
Таблица 2 – Состав огарка
3.1.3 Расчёт рационального состава огарка Расчёт ведём на 100 кг обожжённого медного концентрата. Состав огарка,%: Cu- 20,39; Fe-24,81; S-12,50; CaO-4,32; MgO-1,0; SiO2- 29,74; Al2O3-1,31; O2-5,15; прочие-0,78. Принимаем, что вся медь в огарке находится в виде Cu2S. Тогда количество Cu2S составит:
Количество серы, содержащееся в Cu2S, составит
Оставшаяся сера в количестве 12,50 – 5,14 = 7,36 кг будет связана с железом в виде FeS. Тогда количество железа, связанное с серой, составит
Количество FeS в огарке составит:
Считаем, что всё оставшееся железо
24,81 – 12,82 = 11,99 кг
находится в огарке в виде Fe2O3. Тогда количество Fe2O3 в огарке составит:
Количество кислорода, связанное с Fe2O3, составит:
Полученные расчётные данные сведём в таблицу.
Таблица 3- Рациональный состав огарка, кг
3.1.3 Расчёт количества огарка, переходящего в пыль Вынос пыли при отражательной плавке обожжённых медных концентратов составляет 3-6%. Принимаем пылевынос, равным 5%от загружаемой шихты. Тогда в пыль перейдёт Cu2S– 25,53∙0,5 = 1,28 кг или Cu- FeS- 20,18∙0,05 = 1,01 кг или Fe - Fe2O3– 17,14∙0,05 = 0,86 кг или Fe - СаО – 4,32∙0,05 = 0,21 кг, MgO 1,0∙0,05 = 0,05 кг, SiO2 -29,74∙0,05 = 1,49 кг,
Al2O3- 1,31∙0,05 = 0,06 кг; прочие – 0,78∙0,05 = 0,04 кг.
Количество огарка, переходящее в пыль, приведёно в таблице 4
Таблица 4- Количество и состав пыли из огарка
Рациональный состав огарка с учётом выноса пыли представлен в таблице 5
Таблица 5- Рациональный состав огарка с учётом пыли, кг
3.1.4 Расчёт количества и состава штейна без добавки конвертерного шлака Степень десульфуризации в процессе отражательной плавки обожжённых медных концентратов составляет 15-20%. Принимаем степень десульфуризации для нашего случая, равную 17%. По данным практики извлечение меди в штейн при плавке огарков составляет 93-96%. Принимаем извлечение меди в штейн, равное 95%. Примем содержание прочих в штейне, равное 1,0 %. Количество серы, удаляемое из огарка в процессе плавки, составит:
11,87∙0,17 = 2,02 кг
Тогда количество серы в штейне составит
11,87 – 2,02 = 9,85 кг.
Согласно правилу Мостовича среднее содержание серы в штейне составляет 25%. Тогда количество штейна при плавке 100 кг огарка составит:
Количество меди, извлекаемое в штейн составит:
Тогда среднее содержание меди в штейне составит:
Остальная медь в количестве
19,37 -18,4 = 0,97 кг
перейдёт в шлак. В штейне растворяется определённое количество магнетита, который вносит в штейн кислород. Содержание растворённого в штейне кислорода зависит от содержания в нём меди (таблица 6)
Таблица 6- Содержание кислорода в штейне, %.
Как видно из таблицы штейн, содержащий 46,70 %Сu содержит 2,29 % кислорода, что составляет
Количество прочих в штейне составит:
По разности найдём количество железа в штейне 39,4 – 9,85 – 18,4 – 0,9 – 0,39 = 9,86 кг.
Полученные расчётные данные сведём в таблицу.
Таблица 7 – Состав медного штейна
3.1.5 Расчёт количества штейна, количества и состава шлака при переработке в печи огарка с добавкой конверторного шлака Конвертерный шлак, образующийся в конвертере при конвертировании медного штейна, содержит значительное количество меди и возвращается на плавку в отражательную печь.
Конвертерные шлаки, получающиеся в процессе конвертирования медных штейнов характеризуются следующими составами.
Таблица 8 – Примерный состав конвертерных шлаков
В расчёте принять, что 50% железа, содержащегося в конверторном шлаке, содержится в виде FeO, a 50% в виде Fe3O4. Принимаем следующий состав конвертерного шлака. Принимаем следующий состав конвертерного шлака:
Таблица 9 - Состав конвертерного шлака
Принимаем, что 52% железа, содержащегося в конверторном шлаке, содержится в виде FeO, a 48% в виде Fe3O4. При конвертировании медных штейнов всё железо, находящееся в штейне, переходит в конвертерный шлак. Тогда при переработке 100 огарка образуется конвертерного шлака:
Тогда количество магнетита в конвертерном шлаке составит
Содержание компонентов в загружаемом в печь конвертерном шлаке составит: Сu- 21,19∙0,02=0,42 кг; Fe -21,19∙0,4654 = 9,86 кг; О2 – 21,19∙0,1546 =3,28 кг; S- 21,19∙0,021= 0,45 кг; SiO2 – 21,19∙0,22 = 4,66 кг; СаО – 21,19∙0,007 = 0,15 кг Al2O3 – 21,19∙0,045 = 0,95 кг; MgO – 0,03∙21,19= 0,64 кг Прочие- 21,19∙0,037 = 0,78 кг Этот конвертерный шлак направляется в отражательную печь. В конвертерном шлаке содержится Принимаем, что 85 % Сu, содержащейся в конвертерном шлаке, переходит в штейн, что составит
Остальная медь конвертерного шлака в количестве
перейдёт в шлак отражательной плавки. Итого в шлак перейдёт меди
1,02 + 0,06 =1,08 кг
Медь в шлаке находится в виде Сu2S. Тогда в шлаке будет находиться серы:
За счёт перехода меди конвертерного шлака в штейновую фазу образуется дополнительное количество штейна:
Тогда общее количество штейна после плавки огарка составит
39,4 + 0,77 = 40,17кг
Окончательное количество и состав штейна приведён в таблице 10
Таблица 10 – Состав медного штейна
Количество магнетита, которое содержится в 40,17 кг штейна. составит
Процесс десульфуризаци в отражательной плавке осуществляется как за счёт взаимодействия сульфида железа с оксидами железа Fe2O3 и Fe3O4 так и за счёт окисления сульфида железа кислородом воздуха. В огарке содержится 16,28 кг Fe2O3. Он взаимодействует с сульфидом железа по реакции:
3Fe2O3 + FeS = 7FeO + SO2 (1)
Количество серы, окисляющейся оксидом железа Fe2O3, составит
На окисление серы расходуется кислорода огарка
В загружаемом в печь конверторном шлаке содержится 6,54 кг магнетита. Из этого количества 3,33 кг переходит в штейн, Тогда количество магнетита, которое взаимодействует с сульфидом железа по реакции
3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5(2FeO∙SiO2) + SO2 (2)
составит:
6,54 – 3, 33 = 3,21 кг
Количество серы, окисляющейся магнетитом, составит
На окисление серы расходуется кислорода конвертерного шлака
Всего в процессе плавки удаляется 2,02 кг серы, из них
1,09 + 0,15 = 1,24 кг
удаляются за счёт протекания вышеописанных реакций. Остальная сера в количестве
2,02– 1,24 = 0,78 кг
окисляется по реакции
FeS + 1,5O2 + FeO + SO2 (3)
На окисление этой серы потребуется кислорода воздуха
Расход воздуха, на окисление серы, составит:
В воздухе содержится азота
3,39∙0,77 =2,61 кг или
Вся сера в процессе плавки окисляется до SO2. Количество SO2, образовавшееся по выше приведённым реакциям, составит:
На окисление всей серы потребуется кислорода
Из этого количества кислород воздуха составит 0,78 кг, кислород огарка 1,09, кислород конверторного шлака 0,15 кг Тогда в шлаке отражательной плавки будет содержаться кислорода
5,15 + 3,28 -1,09 -0,15 - 0,92 – 0,26 = 6,01 кг
Таблица 11 - Материальный баланс отражательной плавки с добавлением конверторного шлака
121,97 | 20, 8 1 | 34,67 | 9,21 | 12, 95 | 34,4 | 2,26 | 1,63 | 4,47 | 1,57 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Получено | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Штейн | 40,17 | 18,76 | 10,05 | 0,92 | 10,04 | 0,40 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Шлак | 72,77 | 1,03 | 23,38 | 6,01 | 0,27 | 32,91 | 2,20 | 1,58 | 4,26 | 1,13 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Пыль | 5,0 | 1,02 | 1,24 | 0,26 | 0,63 | 1,49 | 0,06 | 0,05 | 0,21 | 0,04 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Газ | 4,04 | 2,02 | 2,02 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Итого |
121,98 | 20,81 | 34,67 | 9,21 | 12,9 6 | 34,4 | 2,26 | 1,63 | 4,47 | 1,57 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
64,12x + 32,06y + 64,12z = 33,4 × 55,85 
= 40,04 кг
= 5,50 кг
= 13,69 кг
= 5,33 кг
= 25,60; Fe - 
= 30,65; S - 
= 15,69;
= 6,30; CaO - 
= 2,46; MgO- 
- 1,76;
= 16,20; Al2O3 - 
=1,17; прочие - 
=0,18.
= 25,53 кг
= 5,14 кг
= 12,82 кг
= 20,18 кг
= 17,14 кг 
= 5,15 кг
= 1,02 кг, S - 
=0,26 кг;
= 0,64 кг, S - 
0,37 кг;
=0,6 кг, О- 
= 0,26 кг;
= 39,4 кг
= 18,4 кг
= 46,70 %
= 0,9 кг.
= 0,39 кг
= 21,19кг
= 6,54 кг
= 0,36 кг
= 0,06 кг
= 0,27 кг
= 0,77 кг
= 3,33 кг кг
= 1,09 кг
= 1,09 кг
= 0,15 кг
= 0,15 кг
= 0,78 кг или 
= 0,55 м3
= 3,39 кг
= 2,09 м3
= 4,04 кг или 
= 1,41 м3
= 2,02 кг
Невязка составляет 
= 0,01%
На основании материального баланса рассчитаем состав шлака
Таблица 12 – Состав шлака без добавки флюсов
| Компо- нент | Cu | Fe | S | О | SiO2 | Al2O3 | MgO | CaO | Про-чие | Итого |
| Масса, кг | 1,03 | 23,38 | 0,27 | 6,01 | 32,91 | 2,20 | 1,58 | 4,26 | 1,13 | 72,77 |
| %, масс. | 1,42 | 32,13 | 0,37 | 8,26 | 45,22 | 3,02 | 2,17 | 5,85 | 1,55 | 100 |
3.1.6 Расчёт материального баланса плавки с учётом добавки флюсов
В шлаке отражательной плавки стараются поддерживать соотношение в
%, масс. между основными компонентами шлака:
Fe: SiO2: CaO = 39: 35: 6.
В нашем случае при плавке в отражательной печи обожжённого медного концентрата с добавкой конвертерного шлака это соотношение составляет:
Fe: SiO2: CaO = 32,13: 45,22: 5,85
Из соотношения видно, что в шлаке содержится большое количество кремнезёма и не хватает железа и оксида кальция. Тогда для получения шлака оптимального состава в шихту необходимо добавить известняк, для пополнения недостатка СаО и железную руду для пополнения недостатка железа.
Принимаем следующий состав флюсов:
Таблица 13- Состав флюсов
| Флюс. Компонент | Содержание, % масс. | ||
| Известняк | Кварцевая руда | Железная руда | |
| SiO2 | 5,0 | 86,0 | 4,0 |
| FeO(Fe) | 7,0 (5,41) | 88 (68,40) | |
| CaO | 50,0 | ||
| Al2O3 | 3,0 | 5,0 | |
| СО2 | 39,0 | ||
| MgO | 2,0 | 2,0 | 2,0 |
| Прочие | 4,0 | 2,0 | 1,0 |
Оптимальное количество шлака рассчитываем по компоненту, содержание которого в полученном шлаке максимально, т.е. по SiO2. Тогда ориентировочное количество образующегося шлака в процессе отражательной плавки с учётом добавляемых флюсов составит:
= 94,03 кг
В нём должно содержаться
= 5,64 кг СаО
В шлаке содержится 4,26 кг СаО. Тогда в шихту необходимо добавить СаО
в количестве
5,64 – 4,26 = 1,38 кг
Для этого необходимо добавить в шихту известняка в количестве
= 2,76 кг
Из известняка с газовой фазой удалится
= 1,07 кг СО2.
Из известняка в шлак поступит
= 0,14 кг SiO2, 
= 0,06 кг MgO и 
= 0,11 кг прочих.
В окончательном шлаке должно содержаться
= 38,67 кг Fe
В шлаке без добавки флюсов содержится 23,38 кг Fe. Тогда в шихту необходимо внести Fe
38,67 – 23,38 = 15,29 кг
Для этого в шихту необходимо добавить железной руды
= 22,35 кг
В этой руде содержится
= 19,67 кг FeO
Таким образом, из железной руды в шлак перейдёт 19,67 кг FeO или
15,29 кг Fe и 4,38 кг О.
Кроме того, из этой руды в шлак перейдет:
= 0,89кг SiO2; 
= 1,12 кг Al2O3; 
= 0,45 кг MgO и
= 0,22 кг прочих.
После введения в шихту флюсов в отвальном шлаке будет содержаться:
Fe – 23,38 + 15,29 = 38,67 кг; О – 6,01 + 4,38 = 10,39 кг;
SiO2 – 32,91+ 0,89 + 0,14 = 33,94 кг; СаО- 4,26 + 1,38 = 5,64 кг;
Al2O3 – 2,2 + 1,12 = 3,32 кг; MgO – 1,58 + 0,06 + 0,45 = 2,09 кг;
прочие – 1,13 + 0,11 + 0,22 = 1,46 кг; в газовую перейдёт 1,07 кг СО2.
Количество и состав отвального шлака приведены в таблице 3.1.14
Таблица 14 – Количество и состав отвального шлака
| Компо- нент | Cu | Fe | S | О | SiO2 | Al2O3 | MgO | CaO | Про-чие | Итого |
| Масса, кг | 1,03 | 38,67 | 0,27 | 10,39 | 33,94 | 3,32 | 2,09 | 5,64 | 1,46 | 96,81 |
| %, масс. | 1,0 | 39,9 | 0,3 | 10,7 | 35,1 | 3,4 | 2,2 | 5,8 | 1,5 | 100 |
Соотношение между основными компонентами шлака составляет
Fe: SiO2: CaO = 39,9: 35,1: 5,8.
Соотношение незначительно отличается от рекомендуемого.
Составляем материальный баланс плавки огарка с добавкой флюсов(Таблица 15).
Таблица 15 – Материальный баланс отражательной плавки огарка с добавкой флюсов
| Шихта | Всего, кг | Cu | Fe | O2 | S | SiO2 | Al2O3 | MgO | CaO | СО2 | N2 | Про чие |
|
Загружено | ||||||||||||
| Огарок | 100 | 20,39 | 24,81 | 5,15 | 12,50 | 29,74 | 1,31 | 1,0 | 4,32 | 0,78 | ||
| Конверторный шлак | 21,19 | 0,42 | 9,86 | 3,28 | 0,45 | 4,66 | 0,95 | 0,63 | 0,15 | 0,79 | ||
| Железная руда | 22,35 | 15,29 | 4,38 | 0,89 | 1,12 | 0,45 | 0,22 | |||||
| Известняк | 2,76 | 0,14 | 0,06 | 1,38 | 1,07 | 0,11 | ||||||
| Воздух | 3,39 | 0,78 | 2,61 | |||||||||
| Итого | 149,69 | 20, 8 1 | 49,96 | 13,59 | 12, 95 | 34,4 | 2,26 | 1,63 | 4,47 | 2,61 | 1,57 | |
|
Получено | ||||||||||||
| Штейн | 40,17 | 18,76 | 10,05 | 0,92 | 10,04 | 0,40 | ||||||
| Шлак | 96,81 | 1,03 | 38,67 | 10,39 | 0,27 | 33,94 | 3,32 | 2,09 | 5,64 | 1,46 | ||
| Пыль | 5,0 | 1,02 | 1,24 | 0,26 | 0,63 | 1,49 | 0,06 | 0,05 | 0,21 | 0,04 | ||
| Газ | 7,72 | 2,02 | 2,02 | 1,07 | 2,61 | |||||||
| Итого | 149,70 | 20,81 | 49,96 | 13,59 | 12,9 6 | 34,4 | 2,26 | 1,63 | 4,47 | 1,07 | 2,61 | 1,57 |
3.1.7 Расчёт теплового баланса плавки
3.1.7.1 Исходные данные для расчёта
Принимаем величины теплоёмкостей для
Сшт. = 0,941 кДж/(кг∙град.)
Сшл.. = 1,42 кДж/(кг∙град.)
Сших. = 0,84 кДж/(кг∙град.)
Спыль. = 0,84 кДж/(кг∙град.)
СSO2 = 2,298 кДж/(нм3∙град.)
СN2 = 1,423 кДж/(нм3∙град.)
СH2O(газ) = 1,803 кДж/(нм3∙град.)
СО2 = 1,309 кДж/(нм3∙град.)
Своз. = 1,443 кДж/(нм3∙град.)
ССО2 = 2,289 кДж/(нм3∙град.)
Температура поступающих в печь материалов 25оС.
Температура выпускаемого штейна 1180оС.
Температура выпускаемого шлака 1200 оС.
Температура отходящих газов 1300оС
3.1.7.2 Статьи прихода тепла
3.1.7.2.1 Тепло экзотермических реакций
Считаем, что в шлаке всё железо находится в виде FeO. Тогда количество FeO. В шлаке составит 47,28 кг. Ошлакование FeO протекает по реакции
2FeO + SiO2 = 2FeO∙SiO2 ∆H 
= - 34,3 кДж (3.5)
За счёт протекания реакции ошлакования выделится тепла
= 12853 кДж
По реакции (4) связывается кремнезёма
=16,52 кг
Ошлакование СаО протекает по реакции
СаО + SiO2 = СаО∙ SiO2 ∆H = - 37,54 кДж (3.6)
При этом выделяется тепла
= 3782 кДж
0,78 кг серы сгорает по реакции
FeS + 1,5O2 = FeO + SO2 ∆H = - 461,33 кДж (3.7)
При этом выделяется тепла
= 11224 кДж.
При протекании экзотермических реакций выделяется теплоты
12853 + 3782 + 11224 = 27859 кДж.
3.1.7.2.2 Тепло, поступаемое в печь с загружаемыми материалами
Тепло, поступаемое в печь с загружаемыми материалами, рассчитаем по уравнению
Q = C i∙gi∙ti (3.8)
где Ci - теплоёмкость 9-того компонента, кДж/(кг∙град.);
gi - масса компонента, кг;
ti - температура, оС
Тепло, поступаемое в печь с шихтой, составит
146,3∙25∙0,84 = 3072 кДж
3.1.7.2.3 Тепло, поступающее с воздухом на окисление сульфида железа, составит
(0,55∙1,309 + 2,09∙1,423)∙25 = 92 кДж
Общий приход тепла оставит
27859 + 3072+ 92 = 31023 кДж
3.1.7.3 Расход тепла
3.1.7.3.1 Тепло эндотермических реакций
3Fe2O3 + FeS = 7FeO + SO2 ∆H = 416,03 кДж
= 14137 кДж
3Fe3O4 + FeS + 5SiO2 = 5(2FeO∙SiO2) + SO2 ∆H = 304,14 кДж
= 1405 кДж
За счёт протекания эндотермических реакций поглощается тепла
14137 + 1405 = 15542 кДж
3.1.7.3.2 Тепло, теряемое выгружаемыми из печи продуктами плавки
Тепло, теряемое со штейном штейна
40,17∙0,941∙1180 = 44604 кДж
Тепло шлака, теряемое со шлаком, составит
96,81∙1,42∙1200 = 164964 кДж.
Тепло, теряемое с пылью, составит
5,0∙0,84∙1300 = 5640 кДж
Тепло, теряемое с отходящими газами, составит
(1,41∙2,298 + 2,09∙1,423)∙1300 = 8073 кДж
Потери тепла с продуктами плавки составят
