4.Примеры расчетов
4.1.Десульфурация металла в открытом процессе
1) Постановка задачи
Обосновать расчетом влияние интенсивности продувки инертным газом на динамику десульфурации металла шлаком в ковше при атмосферном давлении.
2) Исходные данные
Химический состав шлака, мас% |
||||||
CaO |
MgO |
MnO |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
сумма |
62 |
4 |
0,5 |
0,5 |
16 |
17 |
100 |
Кратность шлака - 0,015
Химический состав металла перед обработкой, мас,% |
|||||
C |
Si |
Mn |
Cr |
Ni |
Mo |
0,1 |
0,25 |
0,5 |
0,1 |
0,1 |
0,05 |
V |
Ti |
Al |
P |
S |
Cu |
0,02 |
0 |
0,03 |
0,01 |
0,025 |
0,1 |
Температура, оС - 1600
Масса металла в ковше, т - 100
Глубина металла в ковше, м - 3
Расходы инертного газа, л/мин - 100; 300; 600
3) Расчет
3.1) Расчет ионной доли анионов кислорода в шлаке
Содержание SiO2 в шлаке больше 10%, поэтому расчет ионной доли О2- в шлаке проводим, исходя из полимерной теории строения жидких шлаков.
Расчет мольных долей компонентов шлака
Результаты представим в виде таблицы.
Компонент |
CaO |
MgO |
MnO |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
сумма |
мас,% |
62 |
4 |
0,5 |
0,5 |
16 |
17 |
100 |
М, г/моль |
56 |
40 |
71 |
72 |
60 |
102 |
|
n, моль |
1,107 |
0,100 |
0,007 |
0,007 |
0,267 |
0,167 |
1,654 |
X, доли |
0,669 |
0,060 |
0,004 |
0,004 |
0,161 |
0,101 |
1 |
Расчет констант полимеризации компонентов бинарных расплавов
Расчет проводим с использованием справочных данных по изменению энтальпии и энтропии для соответствующих реакций полимеризации.
Oxid |
Hп |
SSiO2 |
SAl2O3 |
CaO |
76200 |
-12,8 |
0,6 |
MgO |
76200 |
10,0 |
16,6 |
MnO |
13200 |
-6,8 |
-3,0 |
FeO |
13200 |
7,0 |
7,0 |
Расчет изменений энергии Гиббса для соответствующих реакций полимеризации компонентов бинарных расплавов
ΔGi - q = ΔHi - q – T · ΔSi - q
Oxid |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
100254,3 |
74997,3 |
MgO |
57446,4 |
45167,9 |
MnO |
25862,4 |
18749,3 |
FeO |
0,0 |
0,0 |
Расчет натуральных логарифмов констант полимеризации компонентов бинарных расплавов
Ln Kпi –q = - ΔGi – q / (RT)
Oxid |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
-6,438 |
-4,816 |
MgO |
-3,689 |
-2,901 |
MnO |
-1,661 |
-1,204 |
FeO |
0,000 |
0,000 |
Расчет логарифма константы полимеризации многокомпонентного расплава
Исходя из соотношения (31)
После подстановки получаем
Ln (Kпm) = -5,557.
Расчет константы полимеризации многокомпонентного расплава
Kпm = 0,0039.
Расчет обобщенной степени полимеризации
Исходя из соотношений (30) и (32)
где
После подстановки получаем
α = 0,0046.
Расчет ионной доли анионов кислорода
Исходя из соотношения (29)
После подстановки получаем
X (O2-) = 0,4539.