Практична робота №2
Тема: Розрахунок десульфурації чавуну механічними мішалками на УДЧ.
Мета: Відпрацювати методику розрахунку десульфурації чавуну за японською
технологією.
Теоретична частина
Десульфурація чавуну є найважнішим технологічним прийомом в конвертерному виробництві стали, що дозволяє проводити плавку по малошлаковій технології без необхідности додаткової десульфурації сталі в ковші-печі, або вакууматорі, чи в незначній мірі з малими витратами десульфураторів.
Найкращими десульфуруючими реагентами є порошкові матеріали, які розмішуються в чавуні механічними мішалками, або вводяться в чавун у струменю інертного газу, а також порошковий дрот, який вводиться в метал за допомогою трайбапарату.
У всесвітній практиці використовуют всі названі методи при внесенні різних реагентів: карбиду кальцію, вапна, силікокальцію, магнію або їх сумішів.
Найбільш десульфуруючий ефект має магній, який вилучає сірки відповідно атомним вагам більше власної ваги (32 : 24), сульфіди магнію внаслідок малої питомої ваги легко спливають у шлак.
Згідно проекту конвертерного комплексу передбачена десульфурація чавуну введенням магнієвих гранул у середовищі азоту. Однак, є повідомлення про більш ефективну і ресурсозберігаючу технологію з використанням механічних мішалок замість вдування порошкових реагентів у середовищі інертного газу. Ця технологія може бути використана і на проектному устрою десульфурації чавуну з невеликою модернізацією.
Практична частина
Використовуємо магнієві гранули, які містять магній і кальцій.
Десульфурація чавуна магнієм і кальцієм здійснюється по реакціям:
FеS + Mg = MgS + Fе, з. сірчаним окисленням Mg + S = MgS
FеS + Са = СаS + Fе, т.е. Са + S = СаS
Магнієві гранули складаються з хімічних елементів:
магній – 75 %, кальцій – 23 %, титан – 1,5 %, залізо – 0,5 %.
Для десульфурації чавуну з 0,030 до 0,005 кг витрати магнієвих гранул складуть:
Х * 32 : 24 * 0,75 + Х * 32 : 40 * 0,23 = 0,026
1Х +0,184Х = 0,026 1,184Х = 0,026
Х = 0,022 кг на 100 кг чавуну
Зі врахуванням часткового викиду кульок магнію на поверхню металу з десульфуруючим ефектом на рівні 92 % витрати магнієвого реагенту збільшуємо перерахуванням:
0,022 : 0,92 = 0,023 кг/100кг, або 0,23 кг/т
В магнієвих гранулах міститься, кг:
магнію: 0,023 * 0,75 = 0,0173
кальцію: 0,023 * 0,23 = 0,0053
титану: 0,023 * 0,015 = 0,0003
заліза: 0,023 * 0,005 = 0,0001
В графу «Поступило матеріалів» добавляється 0,023 кг порошкового реагенту. При цьому 0,0173 кг магнію і 0,005 кг кальцію витрачаються на утворення сульфідів і оксидів магнію і кальцію, 0,0003 кг титану на 96 % розчиняється у металі, а 4 % окисляється з утворенням оксиду титану, залізо 0,0001 кг переходить в метал, оксиди, сульфіди і елементи, які не прореагували, переходять у шлак.
Витрачається магнію на десульфурацію зі врахуванням угару магнію 6 % і ступеню десульфурації магнієм 92 %, кг:
0,0173 * 0,94 * 0,92 = 0,015
Вилучиться сірки при утворенні сульфіду магнію, кг:
0,015 * 32 : 24 = 0,02
Утворюється сульфіду магнію (вага магнію + сірки), кг:
0,015 + 0,02 = 0,035
Витрачається кальцію на десульфурацію чавуну зі врахуванням угару кальцію 7% и степеню десульфурації кальцієм 76%, кг:
0,0053 * 0,92 * 0,76 = 0,0037
Вилучиться сірки при утворенні сульфіду кальцію, кг:
0,0037 * 32 : 40 = 0,00296
Утвориться сульфіду кальцію (вага кальцію + сірки), кг:
0,0037 + 0,00296 = 0,00666
Сумарно вилучиться сірки з чавуну, кг:
0,02
+ 0,00296
= 0,02296
Витрати магнію на окислення складуть, кг:
0,0173 * 0,06 = 0,00104
Витрати кисню на окислення магнію, кг:
0,00104 * 16 : 24 = 0,00069
Утвориться оксидів магнію, кг:
0,00104 + 0,00069 = 0,00173
Витрати кальцію на окислення складуть, кг:
0,0053 * 0,07 = 0,000371
Витрати кисню на окислення кальцію, кг:
0,000371 * 16 : 40 = 0,000148
Утвориться оксидів кальцію, кг:
0,000371 + 0,000148 = 0,00052
Переходить титану в метал, кг:
0,0003 * 0,96 = 0,00029
Окисляється титану, кг:
0,0003 * 0,04 = 0,000012
Витрати кисню на окислення титану, кг:
0,000012 * 32 : 48 = 0,000008
Утвориться оксиду титану, кг:
0,000012 + 0,000008 = 0,00002
Загальні витрати (поступило) кисню з атмосфери, кг:
0,00069 + 0,000148 + 0,000008 = 0,000846
Залишковий вміст сірки в рафінованому чавуні складе, кг:
0,030 – 0,02296 = 0,00704
Втрати магнію і кальцію з викидами і які не прореагували, кг:
0,023 – 0,015 – 0,0037 – 0,00104 – 0,000371 +0,00027-0,00003= 0,00129
Вага шлаку збільшиться на вагу утворених сульфідів, оксидів, і які не прореагували
з реагенту, кг:
0,035 + 0,00666 + 0,00173 + 0,000495+ 0,00002 + 0,00129 = 0,044034
Примітки: випаренням магнію внаслідок малих значень у розрахунку нехтуємо.
Т.ч. ступінь використання магнійкальцієвого реагента складе при втратах реагенту при десульфурації з 0,023 сірки до 0,00129 кг:
(0,023 – 0,00129) : 0,023 * 100 = 99,4 %
На десульфурацію використано реагенту, кг:
0,015 + 0,0037 = 0,0187
Загальний десульфуруючий ефект реагенту складає:
100- (0,023 – 0,0187) : 0,023 * 100 = 93,5 %
Витрати магнієвого реагенту на плавку, кг:
0,23 кг/т * 130т = 29,9
Маса
чавуну складе, кг:
100 + 0,023 + 0,000846 – 0,044034 = 99,975
Таблиця Матеріальний баланс десульфурації чавуну, кг:
|
№ п.п |
Поступило |
кг |
Отримано |
Кг |
|
1 |
Чавуну до десульфурації |
100,000 |
Чавуну після десуль-фурації |
99,976812 |
|
1 |
Реагенту |
0,023 |
Шлаку і викидів |
0,044034 |
|
3 |
Кисню з атмосфери |
0,000846 |
|
|
|
|
Всього |
100,023846 |
Всього |
100,023846 |
Нев’язання = 0.
Висновок: механічні мішалки дають значно вишу ступінь десульфурації при витратах магнієвого реагенту 0,23 кг/т порівняно з 0,34 кг/т при вдуванні магнієвых гранул у середовищі інертного газу, чи порошкового дроту 0,35 кг/т, що економічно доцільно з врахуванням вартості інертного газу, порошкового дроту, захисту навколишнього середовища.
Додаток до практичної роботи №2
|
№ вар |
садка т |
Десульф. ефект
|
Дусульфурація Чавуну,кг |
Склад магнієвих гранул % |
|||
|
магний |
кальцій |
титан |
залізо |
||||
|
1 |
100 |
91 |
0,032-0,005 |
78 |
20 |
1,5 |
0,5 |
|
2 |
150 |
91 |
0,031-0,004 |
77 |
21 |
1,4 |
0,6 |
|
3 |
200 |
92 |
0,030-0,005 |
78 |
20 |
1,4 |
0,6 |
|
4 |
180 |
93 |
0,031-0,004 |
77 |
21 |
1,5 |
0,5 |
|
5 |
130 |
92 |
0,032-0,004 |
79 |
19 |
1,5 |
0,5 |
|
6 |
200 |
90 |
0,030-0,005 |
76 |
24 |
1,4 |
0,6 |
|
7 |
300 |
91 |
0,032-0,004 |
77 |
21 |
1,7 |
0,3 |
|
8 |
250 |
92 |
0,030-0,004 |
78 |
20 |
1,4 |
0,6 |
|
9 |
180 |
93 |
0,031-0,005 |
76 |
22 |
1,5 |
0,5 |
|
10 |
100 |
93 |
0,032-0,004 |
77 |
21 |
1,5 |
0,5 |
|
11 |
300 |
92 |
0,032-0,012 |
76 |
24 |
1,5 |
0,5 |
|
12 |
350 |
91 |
0,032-0,013 |
78 |
20 |
1,7 |
0,3 |
|
13 |
250 |
93 |
0,030-0,004 |
75 |
23 |
1,6 |
0,4 |
|
14 |
400 |
92 |
0,031-0,005 |
76 |
22 |
1,4 |
0,6 |
|
15 |
130 |
92 |
0,030-0,004 |
75 |
23 |
1,5 |
0,5 |
|
16 |
180 |
93 |
0,031-0,005 |
77 |
21 |
1,4 |
0,6 |
|
17 |
130 |
92 |
0,030-0,006 |
78 |
20 |
1,5 |
0,5 |
|
18 |
150 |
92 |
0,031-0,004 |
77 |
21 |
1,6 |
0,4 |
|
19 |
200 |
91 |
0,030-0,004 |
78 |
20 |
1,5 |
0,5 |
|
20 |
250 |
93 |
0,031-0,005 |
76 |
22 |
1,4 |
0,6 |
|
21 |
300 |
92 |
0,030-0,005 |
77 |
21 |
1,7 |
0,3 |
|
22 |
350 |
93 |
0,031-0,004 |
76 |
22 |
1,5 |
0,5 |
|
23 |
200 |
92 |
0,030-0,004 |
75 |
23 |
1,6 |
0,4 |
|
24 |
250 |
93 |
0,031-0,004 |
75 |
23 |
1,3 |
0,7 |
|
25 |
100 |
92 |
0,030-0,005 |
74 |
24 |
1,4 |
0,6 |