2 Расчетная часть
ВЫБОР И РАСЧЕТ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА
СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ
2.1 Расчет химического состава железосодержащего компонента шихты
Таблица 2.1 - Химический состав используемого агломерата
|
Компоненты |
Fe |
S |
Fe2O3 |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaS |
CaO |
MgO |
|
Содержание, % |
52,96 |
0,02 |
60,91 |
13,3 |
9,84 |
0,91 |
0,217 |
12,3 |
0,91 |
Общее содержание железа в агломерате определяется по зависимости:
(2.1)
где
–
содержание железа в агломерате в виде
Fe2O3;
FeFeO – содержание железа в агломерате в виде FeO.
Так как по условию содержание FeO в базовом и проектном агломератах остается без изменения, то
(2.2)
где 13,3 – содержание FeO в агломерате, %;
56 – атомная масса железа;
72 – молярная масса FeO.
Содержание железа в проектном агломерате в виде Fe2O3 составит:
% (2.3)
где 56 – заданное содержание железа в агломерате.
Содержание Fe2O3 в проектном агломерате составит:
% (2.4)
Суммарное содержание SiO2 + Al2O3 + CaO + MgO в базовом агломерате составляло: 9,84+ 0,91 + 12,3 + 0,91 = 23,96 %.
Суммарное содержание этих компонентов в проектном агломерате составит:
Содержание MnO, CaS и P2O5 в базовом и проектном агломератах остается без изменения, что объясняется неизменным содержанием в них серы, фосфора и марганца.
Чтобы сумма всех компонентов проектного агломерата равнялась 100% необходимо содержание в нем SiO2, Al2O3, CaO и MgO уменьшить на величину отношения 21,253/23,96. В случае сохранения базовой основности агломерата получают:
Содержание SiO2 – 8,73 % ; Al2O3 – 0,81 % ; CaO – 10,9 ; MgO – 0,81 %.
Таблица 2.2 – Химический состав проектного агломерата
|
Компоненты |
Fe |
Fe2O3 |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaS |
CaO |
MgO |
|
Содержание, % |
56 |
65,23 |
13,3 |
8,23 |
0,81 |
0,22 |
10,9 |
0,81 |
Сумма всех компонентов без первых четырех (они находятся в соединениях, учитываемых другими компонентами) должна быть равна 100 %.
2.2 Определение химического состава рудной смеси
Таблица 2.3. Компоненты железорудного сырья и их химический состав.
|
Наименование компонента |
Массовая доля компонента, % |
Химический состав, % | |||||||||
|
Fe |
P |
S |
Fe2O3 |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
P2O5 | ||
|
Агломерат Азовсталь |
50 |
56 |
- |
- |
65,23 |
13,3 |
8,23 |
0,81 |
10,9 |
0,81 |
- |
|
Окатыши СевГОК |
50 |
57,44 |
0,007 |
0,03 |
78,81 |
1,2 |
8,7 |
0,2 |
4,8 |
0,8 |
0,032 |
|
Рудная смесь |
100 |
56,72 |
0,001 |
0,006 |
68,95 |
10,8 |
8,32 |
0,688 |
9,68 |
0,81 |
0,006 |
В рассматриваемом примере содержание железа в рудной смеси определится из выражения:
%
где 50, 50 - массовая доля соответственно агломерата комбината им. Ильича, окатышей СевГОК, %;
56, 57,44– содержание железа соответственно в агломерате комбината им. Ильича, окатышах СевГОК, % (см. табл.2.3).
Аналогично рассчитывается содержание в рудной смеси остальных компонентов, результаты расчетов вносятся в табл.2.3.
2.3 Определение удельного расхода кокса
Удельный расход кокса определяется по формуле, предложенной В.Г.Воскобойниковым . В связи с тем, что расчет расхода шихтовых материалов производится на выплавку 100 кг чугуна, формула примет следующее выражение:
(кг/100
кг чуг),
где Si, S - содержание кремния и серы в чугуне, %;
Sк, Aк - содержание серы и золы в коксе, %;
Вм - содержание фракции 0…5 мм в рудной смеси, %;
tд - температура дутья, 0С;
РГ - расход природного газа, м3/100кг чуг;
Feконц. - содержание железа в концентрате, которое предлагается определять по зависимости:
(2.5)
Формулой (2.5) предполагается, что оксиды кальция и магния в рудную смесь вносятся исключительно флюсом.
Все используемые в расчете исходные данные представляются в виде таблиц.
Таблица 2.4 – Химический состав сырьевых материалов
|
Материалы |
Fe |
Mn |
P |
S |
Fe2O3 |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
P2O5 |
W |
ППП |
|
Рудная смесь |
56,72 |
- |
0,001 |
0,006 |
68,95 |
10,8 |
8,32 |
0,688 |
9,68 |
0,81 |
- |
- |
0,18 |
|
Марганц.руда |
7,3 |
20,0 |
0,44 |
0,2 |
10,4 |
- |
33,0 |
6,0 |
4,0 |
3,0 |
- |
11 |
12,1 |
|
Известняк |
0,29 |
- |
0,01 |
0,02 |
0,29 |
- |
1,74 |
0,48 |
52,40 |
0,48 |
- |
2 |
42,92 |
|
Зола кокса |
14,05 |
0,24 |
0,17 |
1,33 |
20,09 |
- |
42,86 |
22,92 |
4,63 |
1,57 |
0,389 |
0 |
0,8 |
где W - содержание влаги, %;
ППП – потери при прокаливании, %.
Таблица 2.5 – Технический анализ кокса и содержание в нем влаги, азота и водорода
|
Компоненты |
Зола |
Сера |
Летучие вещества |
Влага |
Азот |
Водород |
|
Содержание,% |
11,4 |
1,25 |
0,8 |
3,5 |
1 |
0,48 |
Таблица 2.6 – Химсостав летучих веществ кокса
|
Компоненты |
СО2 |
СО |
СН4 |
Н2 |
N2 |
СmНn |
О2 |
|
Содержание,% |
2,6 |
6,0 |
26 |
60 |
2,7 |
2,2 |
0,5 |
Содержание летучих веществ в коксе 0,8 %. Содержание водорода в летучих веществах кокса 60 %. Тогда содержание водорода в коксе может быть определено по выражению:
%
где V – содержание летучих веществ в коксе, %;
Нv – содержание водорода в летучих веществах кокса, %.
Таблица 2.7 – Химический состав природного газа
|
Компоненты |
СН4 S |
C2H6 S |
C3H8 S |
N2 S |
CO2 S |
|
Содержание,% |
98,5 |
0,6 |
0,1 |
0,7 |
0,1 |
Таблица 2.8 – Химический состав чугуна
|
Компоненты |
Feч |
Cч |
Siч |
Mnч |
Sч |
Pч |
|
Содержание,% |
94,74 |
4,2 |
0,60 |
0,40 |
0,03 |
0,03 |
Таблица 2.9 – Коэффициенты распределения элементов между чугуном, шлаком и газом
|
Элемент |
Вид выплавляемого чугуна |
Распределение, % |
Σ | ||
|
Металл,[к] |
Шлак,(к) |
Газ,{к} | |||
|
Железо |
Передельный |
99,9 |
0,1 |
0 |
100 |
|
Сера |
Передельный |
4,88 |
92 |
3,12 |
100 |
|
Марганец |
Передельный |
60 |
40 |
0 |
100 |
Таблица 2.10 – Величина выноса компонентов шихты с колошниковым газом
|
Компонент |
Величина выноса, % (ВП) |
|
Агломерат |
1…3 |
|
Окатыши |
0,2…0,6 |
|
Известняк |
0,8…1 |
|
Кокс |
0,8…1,2 |
|
Марганцевая руда |
3…5 |