Глава 1. Примеры полных расчетов агломерационной шихты с одновременным определением расхода руды, известняка и коксовой мелочи.

1.1. Исходные данные для расчета

В этой главе будут рассчитаны две шихты разных типов, каждая из которых спекается на ленточной агломашине, оборудованной, помимо зажигательного горна, газовыми горелками дополнительного обогрева спекаемого слоя.

В табл.1 приведен химический состав компонентов аглошихт. Расход многих второстепенных компонентов шихты задается заранее, перед расчетом. Можно, например, задаться расходом колошниковой пыли на 100 кг агломерата, исходя из ее количества в доменном цехе (вся пыль из сухих пылеуловителей, а также обезвоженный и подсушенный шлам из скрубберов, труб Вентури, комбинированных блоков скрубберов с электрогазоочистителями) и в отвалах. Разработка отвалов с целью утилизации пыли всегда оказывается невыгодной. Химический состав колошниковой пыли должен, конечно, соответствовать составу агломерата, т.е. иметь приблизительно ту же основность, содержать те же полезные и вредные примеси. Напомним, что существенное различие по химическому составу между колошниковой пылью, выносимой из печи, и агломератом при проплавке его в доменной печи - это содержание в пыли до 6 - 8% (масс.) углерода. В связи с этим содержание железа в колошниковой пыли всегда ниже, чем в рудной части доменной шихты.

Количество окалины и чугунного крошья определяется в проекте из баланса металла, соответственно, в прокатных и механических цехах. Содержание марганцевой руды в агломерационной шихте определяется, исходя из требуемого содержания марганца в агломерате и чугуне. Добавки извести улучшают комкуемость шихты и повышают, вследствие этого, производительность ленты.

Ниже приведены два примера расчетов агломерационной шихты для случаев спекания:

Шихта №1.: смеси бакальских бурых железняков (80% (отн.)) и сидеритов (20% (отн.)) на топливной смеси: 80% (отн.) коксовой мелочи и 20% (отн.) антрацитового штыба при 8 кг окалины и 42 кг возврата;

Шихта №2.: магнетитового Криворожского концентрата на топливной смеси: 50% (отн.) коксовой мелочи и 50% (отн.) антрацитового штыба при 6 кг извести и 50 кг возврата;

Расчеты ведутся в первом случае на 142 кг агломерата (100 кг годного агломерата крупностью > 5 мм + 42 кг возврата крупностью < 5 мм), а во втором - на 150 кг агломерата (100 кг годного агломерата и 50 кг возврата).

Количество возврата в аглошихте должно составлять 20-35% от общей ее массы.

В наших расчетах оно равно соответственно :

Шихта №1. ; Шихта №2. ;

Таблица 1.1. Химический состав компонентов агломерационных шихт, % (на сухую массу)

Компонент шихты	FeO	Fe2O3	MnO	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	Sорг.	FeS FeS2	SO3	P2O5	Cнел.	CO2	Vлет.топл Н2О гидр.	Feобщ	Mnобщ	Pобщ	Sобщ
Шихта №1:
бакальский бурый железняк	1,56	69,91	1,63	10,14	3,57	0,52	1,21	-	-	0,07	0,08	-	-	. - . 11,31
бакальский сидерит	28,86	16,75	1,50	6,88	2,59	2,96	8,92	-	-	0,40	0,07	-	31,07	-
смесь: 80% бурого железняка + 20% сидерита	7,02	59,29	1,60	9,49	3,37	1,01	2,75	-	-	0,14	0,08	-	6,21	. - . 9,05	46,957	1,240	0,035	0,056
коксовая мелочь	-	2,80	0,21	6,01	3,20	1,36	0,64	0,31	0,25 -	0,21	0,02	83,89	-	1,10 -
антрацитовый штыб	-	1,96	0,17	7,21	3,08	1,11	0,39	0,27	. - . 0,39	0,31	0,02	77,03	-	8,06 -
топливная смесь: 80% коксовой мелочи + 20% антрацитового штыба	-	2,63	0,20	6,25	3,18	1,31	0,59	0,30	0,20 0,08	0,23	0,02	82,52	-	2,49 -	2,006	0,155	0,009	0,508
известняк	-	0,82	-	1,18	0,40	52,0	2,60	-	-	0,20	0,04	-	42,76	-	0,574	-	0,017	0,080
окалина	3,9	94,00	0,50	0,85	0,15	0,40	0,10	-	-	0,06	0,04	-	-	-	68,834	0,387	0,017	0,024
Шихта №2:
магнетитовый концентрат	21,46	64,55	0,08	11,65	1,27	0,86	-	-	-	0,05	0,08	-	-	-	61,881	0,062	0,035	0,020
коксовая мелочь	-	4,70	0,37	8,42	2,17	0,44	0,26	1,44	0,71 -	0,40	0,02	78,79	-	2,28 -
антрацитовый штыб	-	2,19	0,11	6,75	1,83	0,23	0,17	1,21	. - . 0,98	0,54	0,02	80,05	-	5,92 -
топливная смесь: 50% коксовой мелочи + 50% антрацитового штыба	-	3,45	0,24	7,58	2,00	0,33	0,21	1,33	0,36 0,49	0,47	0,02	79,42	-	4,10 -	2,873	0,186	0,009	1,910
известняк	-	0,38	-	2,10	0,80	43,80	8,90	-	-	0,04	0,02	-	43,96	-	0,266	-	0,009	0,016
известь	-	1,01	-	2,01	0,88	84,94	3,00	-	-	0,02	0,15	-	5,61	. - . 2,37	0,707	-	0,065	0,008

Всякий расчет аглошихты может быть осуществлен лишь при наличии полных химических анализов всех компонентов шихты (табл. 1).

Рассмотрим подробнее методику составления таблицы химического состава сырья.

Обратим прежде всего внимание на то, что все анализы пересчитаны на сухую массу. В таблицу входит, следовательно, только гидратная вода, но не гигроскопическая влага.

Рудная часть аглошихты №1 состоит, по заданию, из 80% (отн.) бакальского бурого железняка и 20% (отн.) бакальского сидерита. В табл.1 состав смеси этих руд подсчитан исходя из содержания их в смеси. Так например, содержание:

Fe₂O_{3 смеси} = Fe₂O_{3 б.жел}. · 0,8 + Fe₂O_{3 сид.} · 0,2 = 61,91 · 0,8 + 16,75 · 0,2 = 59,29% (масс.);

Аналогично:

SiO_2смеси = 10,14 · 0,8 + 6,88 · 0,2 = 9,49% (масс.);

Н₂О _{гидр. смеси} = 11,31 · 0,8 + 0 · 0,2 = 9,05% (масс.).

При составлении табл. 1 следует учитывать и данные петрографического состава сырья, если такого рода сведения имеются и опубликованы. Расчеты будут точнее в том случае, когда минеральный состав сырья подробно изучен. Так, в марганцевых рудах России марганец чаще входит в состав пиролюзита (MnO₂), родохрозита (MnCO₃) и значительно реже - в состав браунита (Mn₂O₃), гаусманита (Mn₃O₄).

Понятно, что количество кислорода, связанного с марганцем, в каждом из этих веществ различно. Соответственно, различные тепловые затраты будут получены при составлении теплового баланса спекания. Все сказанное относится и к другим химическим составляющим руд, коксовой мелочи и известняка. В частности, сера в рудах может входить в состав сульфидов (FeS₂, FeS, ZnS и др.) и в состав сульфатов (CaSO₄*2H₂O, BaSO₄ и т.п.). Кроме того, в коксовой мелочи сера может входить в элементном состоянии в структуру углистого вещества (органическая сера). Специальное исследование, проведенное на донецком коксе А.С. Бруком, И.Г. Петренко, позволило определить следующее распределение серы в коксе по типам:

сера сульфидная - от 17,9 до 26,6% (отн.);

сера сульфатная - от1,9 до 6,4% (отн.);

сера органическая - от 71,38 до 76,7% (отн.).

Четыре последних столбца в табл. 1 содержат сведения о суммарном содержании Fe, Mn, P и S в сырье. Эти данные получены пересчетом из полного химического анализа по следующим формулам:

Fe_общ. = · Fe₂O₃ + · FeO + · FeS + · FeS₂ + Fe_мет. = 0,7 · Fe₂O₃ + 0,778 · FeO + 0,636 · FeS + 0,476 · FeS₂ + Fe_мет.

Mn_общ. = · MnO + · MnO₂ + · Mn₂O₃ + = 0,775 · MnO + 0,632 · MnO₂ + 0,696 · Mn₂O₃.

Р_общ..= 0,437 · Р₂O₅.

S_общ. = S_орг. + 0,533 · FeS₂ + 0,364 · FeS + 0,40 · SO₃

(здесь же при необходимости учитывается сера ZnS, PbS и др. сульфидов).

Заканчивая обсуждение содержания табл.1, подчеркнем, что перед началом расчетов необходимо тщательно выверить анализы сырья. Сумма содержания всех компонентов в каждом анализе должна быть равна точно 100% (Fe_общ., Mn_общ., P_общ., S_общ., естественно, в 100% не входят).

Перед началом расчетов следует также задаться основностью агломерата и содержанием FeO и Fe_мет. в нем. В рассматриваемом случае зададим основность (CaO+MgO)/(SiO₂+Al₂O₃) агломератов, спекаемых по шихтам №1 и №2, соответственно равной 1,4 и 1,2. Содержание FeO в офлюсованных агломератах из гематитовых, мартитовых и магнетитовых руд колеблется в пределах от 10 до 15% (масс.). В соответствии с этим зададимся следующим содержанием закиси железа в агломератах: 15% (масс.) - агломерат по шихте №1, 12% (масс.) - по шихте №2.