Розрахунок агломераційної шихти по рівнянням матеріального балансу та основності 1 страница

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ № 1-2

Расчет агломерационной шихты заключается в определении соотношения ее компонентов, обеспечивающего производство агломерата заданного каче-ства. В наиболее простом случае необходимо определить расходы рудной сме-си и известняка при заданном расходе коксовой мелочи, который определяют предварительно путем опытных спеканий в лабораторной агломерационной чаше.

Экспериментально выявляется и вероятное содержание FeO в агломерате. При этом могут представиться два возможных варианта расчета. Если спекает-ся гематитовая шихта, содержание FeO в которой не превышает обычно 3-5 %, то значительное развитие получают процессы восстановления и термической диссоциации. В этих условиях содержание закиси железа в агломерате значи-тельно выше (12-18 %), чем содержание FeO в шихте. Другими словами, в этом случае в ходе спекания количество кислорода, связанного с железом, уменьша-ется, что необходимо учитывать при расчете, делая поправку на уменьшение массы агломерата.

Наоборот, при спекании магнетитовой шихты, когда агломерат содержит FeO меньше,чем шихта(15-16%против18-20%),некоторое развитие получа-ют окислительные процессы. Следовательно, при спекании магнетитовых шихт количество кислорода, связанного с железом, возрастает, т.е. масса агломерата несколько возрастает, что также необходимо учитывать в расчете.

Рассчитаем агломерационную шихту для случая спекания агломерата ос-новностью (СаО + МgO) / (SiO₂ + Al₂O₃) = 1,2 из гематитовой шихты при расхо-де коксовой мелочи 6 % и колошниковой пыли 1 кг на 100 кг агломерата.

В табл. 1.1 содержатся данные о химическом составе компонентов ших-ты. Расчет ведется на сухую шихту, поэтому в химический состав входит гид-ратная влага компонентов шихты. Сумма массовых долей всех веществ, содер-жащихся в компонентах аглошихты обязательно должна быть равна 100 %. Ес-ли это условие не соблюдается, то точный расчет шихты становится невозмож-ным.

Состав рудной смеси вычисляется в соответствии с содержанием ее со-ставляющих. Например, для рудной смеси, состоящей из 90 % криворожской гематитовой руды и 10 % магнетитового концентрата, содержание FeO в ней находят следующим образом:

FeOр . с = FeOр ×

^M р

+ FeOк

×

^M к

= 0,1×

+ 21,46 ×

= 2,24 %.

Аналогично производится расчет содержания остальных составляющих рудной смеси. Результаты заносятся в колонку «рудная смесь» табл. 1.1.

Таблица 1.1 – Химический состав компонентов агломерационной шихты

		Массовое содержание в компонентах, %
Соединения	аглоруда	концентрат	рудная	колошниковая	известняк	коксовая
	смесь	пыль	мелочь
FeO	0,10	21,46	2,236	12,24
Fe2O3	80,00	64,55	78,455	50,82	0,38	2,10
MnO	0,10	0,08	0,098	0,09		0,03
SiO2	16,66	11,65	16,159	9,68	2,10	3,90
Al2O3	2,40	1,27	2,287	3,23	0,80	1,95
CaO	0,30	0,86	0,356	13,09	43,80	0,58
MgO	0,18		0,162	2,28	8,90	0,13
SO3	0,10	0,05	0,095	0,13	0,04	0,30
P2O5	0,16	0,08	0,152	0,17	0,02	0,04
FeS						0,48
FeS2
Сгор				7,45		85,61
H2Oгидр				0,10
CO2				0,72	43,96
Sорг						1,60
Летучие вещества						2,28
H2, N2, O2 органической массы						1,00
Сумма	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00	100,00

Содержание железа, марганца, фосфора и серы в сырье определяется ис-ходя из содержания соответствующих оксидов в компонентах шихты из выра-жений:

^Feобщ ^=

^M Fe

× Fe 2 O 3

+

^M Fe

× FeO +

^M Fe

× FeS +

^M Fe

× FeS 2

=

^M Fe O

^M FeO

^M FeS

^M FeS

=

× Fe O +

× FeO +

× FeS +

× FeS

^Mn общ

=

^M Mn

× MnO +

^M Mn

× MnO 2

=

× MnO +

× MnO 2

^M MnO

^M MnO

^P общ ^=

M P

× P 2 O 5

=

× P 2 O 5

^M P O

^S общ ^= ^S орг

+

^M S

× FeS +

^M S

× FeS 2

+

^M S

× SO 3

^= ^S орг

+

× FeS +

× FeS 2+

× SO 3

^M FeS

^M FeS

^M SO

Результаты расчетов заносятся в табл. 1.2.

Таблица 1.2 – Общее содержание некоторых компонентов шихты

Соединения	Массовое содержание в компонентах, %
железорудная смесь	колошниковая пыль	известняк	коксовая мелочь
Feобщ.	56,658	45,094	0,266	1,775
Mnобщ.	0,076	0,070	-	0,023
Pобщ.	0,066	0,074	0,009	0,017
Sобщ.	0,038	0,052	0,016	1,895

По химическому составу сырья (табл. 1.1) определяются потери массы каждого компонента шихты при спекании. При этом учитывается полное выго-

рание углерода и уход с отходящими газами летучих коксовой мелочи, полное разложение флюсов с переходом СО₂ в отходящие газы, а также удаление влаги и 95 % всей серы. Обозначим потери массы руды, колошниковой пыли, извест-няка и коксовой мелочи при спекании через d _р.с, d _к.п, d _и, d _к.м, соответственно. Тогда потери железорудной смеси можно расчитать по формуле:

^d р.с ^= ^H 2 ^O р.с ^+ ^CO 2 р.с ^+ ^0,95 ^×(^S оргр.с ^+ ^SO 3 р.с ^+ ^SFeS р.с ^+ ^SFeS 2 р.с)^.

Потери известняка:

d и= H 2 O и+ CO 2и+0,95×(S орги+ SO 3и+ SFeS и

^+ ^SFeS 2и)

Потери колошниковой пыли:

^d к.п ^= ^H 2 ^O к.п

^+ ^CO 2 к.п

^+ ^0,95 ^×(^S оргк.п

^+ ^SO 3к.п

^+ ^SFeS к.п^+ ^SFeS 2 к . п )

Потери коксовой мелочи:

^d к.м ^= ^H 2 ^O к.м

^+ ^CO 2 к.м

^+ ^0,95 ^×(^S оргк.м

^+ ^SO 3к.м

^+ ^SFeS к.м^+ ^SFeS 2к.м)

Результаты расчетов сведены в табл. 1.3. Изменение массы шихты в ре-

зультате окислительно-восстановительных процессов не учитывается.

Таблица 1.3 – Потери массы компонентов шихты, %

Статья потери массы

Рудная смесь

Колошниковая

Известняк

Коксовая ме-

пыль

лочь

0,95·(S орг + SO3 +SFeS + SFeS2)

0,090

0,124

0,038

1,971

СО2

–

0,720

43,960

–

(Н2О)гидр

–

0,100

–

–

Летучие коксовой мелочи

–

–

–

2,280

С нелет

–

7,450

–

85,610

Суммарная потеря массы

0,090

8,394

43,998

89,861

Составим теперь уравнение материального баланса процесса, ведя расчет на получение 100 кг агломерата. Из табл. 1.3 следует, что не все компоненты шихты полностью входят в состав готового агломерата. Так, колошниковая пыль теряет при спекании ~ 8 % массы, известняк ~ 44 %, а коксовая мелочь те-ряет до 90 % от первоначальной массы.

В агломерат переходит часть компонентов шихты:

рудная смесь	(100	– d р.с)/100;	колошниковая пыль	(100	– d к.п)/100;
известняк	(100	– d и)/100;	коксовая мелочь	(100	– d к.м)/100;

При расходе рудной смеси (X) и известняка (Y) количество шихты (А) для получения 100 кг агломерата составит

A =

100 - d

р.с

× X +

100 - d

и

× Y +

100 - d

к.п

× М

+

100 - d

к.м

× М

, кг.

к.п

к.м

Таким образом, если взять X кг рудной смеси, Y кг известняка, М _к.п кг ко-лошниковой пыли и М _к.м кг коксовой мелочи, то с учетом потерь их массы при спекании должны получить 100 кг агломерата. В действительности агломерата будет несколько меньше, так как еще не учтены потери кислорода (d _О2), теряе-

мого шихтой при восстановлении и термической диссоциации оксидов железа. Следовательно, чтобы получить 100 кг агломерата, надо взять не А, а (А – d _О2)

кг шихты: А – d _О2 = 100, или d _О2 = А –100.

Итак, для составления уравнения материального баланса необходимо вы-числить потери кислорода, для чего зададимся содержанием закиси железа в готовом агломерате (12 % FeO).

По реакции 2 Fe₂O₃ ® 4 FeO + O ₂ имеем соотношение (4×72 – 32), или (288 – 32), т.е. при образовании 288 кг FeO выделяется (или захватывается вос-становителем) 32 кг кислорода. Следовательно, зная содержание FeO в агломе-рате, можно определить и количество выделившегося кислорода – оно в девять раз (288/32 = 9) меньше массы закиси железа. Здесь необходимо вычесть то ко-личество FeO, которое содержалось уже в исходной шихте. Тогда потери кис-лорода составят:

æ

FeO р.с

FeO

FeO

FeO

ö

d

=

ç FeO - X ×

- Y ×

и

- M

×

к.п

- M

к.м

÷.

O 2

ç

агл

к.п

к.м

÷

è

ø

Дата добавления: 2014-12-16