Розрахунок заміни первинних шихтових матеріалів вторинними при окускуванні залізорудної сировини

ПРАКТИЧНА ЗАНЯТТЯ № 5-6

В черной металлургии образуется значительное количество железосо-держащих отходов (пыли, шламы, окалина), которые полностью не утилизиру-ются. Наличие в отходах углерода, оксидов железа, кальция, марганца и др. позволяет добавлять их в шихту, как комплексный заменитель ряда компонен-тов шихты. Соответственно в агломерационной шихте снижается расход выше-указанных компонентов и достигается экономия железной руды, концентрата марганцевой руды, известняка, топлива, выражаемая в гривнах.

Суммарная экономия по заменяемому сырью складывается из экономии аглоруды и/или концентрата, марганцевой руды, топлива и известняка:

^Эс ^{= Э}а. руд ^{+ Э}м. руд ^{+ Э}топл ^{+ Э}изв ^.

Произведем, на примере меткомбината им. Ильича, расчет суммарной экономии по заменяемому сырью. На предприятии ежегодно образуется1 719 800 т железосодержащих отходов, химический состав которых приведен в табл. 1. После специальной подготовки, смесь отходов усредненного химиче-ского состава утилизируется на аглофабрике при производстве агломерата, эко-номя первичные шихтовые материалы.

Таблица 1 – Выход и химический состав основных железосодержащих отходов меткомбината им. Ильича, %

Вид отходов	Выход		Feобщ	SiO2	СаО	MgO	Mn	Cгор
тыс.т/год		%
Агломерационные	921,0		53,6	48,70	9,20	9,00	1,90	0,85	0,40
шламы
Отсев агломерата	492,0		28,6	51,30	10,2	13,10	1,60	0,45	0,05
Доменный шлам	87,6		5,1	52,04	7,30	7,80	1,00	0,22	9,32
Конвертерный шлам	85,0		4,9	61,77	2,70	7,58	1,18	0,67	0,34
Мартеновский шлам	21,3		1,2	53,65	1,49	8,97	1,72	0,73	0,39
Колошниковая пыль	112,9		6,6	40,10	10,5	13,20	1,60	0,31	9,85
Смесь отходов	1719,8			49,75	9,06	10,32	1,71	0,66	1,38

Расчет экономии по заменяемому сырью производится путем перерасчета химического состава смеси отходов на первичные шихтовые материалы: коксо-вую мелочь, марганцевую руду, доломитизированный и обыкновенный извест-няк, железную руды и железорудный концентрат. Химические составы компо-нентов аглошихты приведены в табл. 2 и 3.

Таблица 2 – Технический анализ коксовой мелочи, %

Зольность	Летучие вещества	Массовая доля общей серы	Влажность	Углерод
(А^c)	(V^г)	(Sобщ)	(W)	(Снел)

12,0

0,97

1,49

2,5

85,00

Таблица 3 – Химический состав компонентов агломерационной шихты, %.

Компоненты шихты	Feобщ	SiO2	CaO	MgO	Mnобщ
Зола кокса	17,3	40,0	4,0	0,1	1,3
Марганцевая руда	2,0	19,5	8,0	1,0	22,5
Доломитизированный известняк	0,6	1,8	45,0	10,0
Обыкновенный известняк	0,56	1,3	53,5	1,5
Аглоруда	55,96	12,96
Концентрат	64,15	9,43

Расчет ведем на сухую массу – 100 кг смеси отходов. В коксовую мелочь перейдет весь горючий углерод. Эффективность замены углерода топлива угле-родом отходов принимаем 80% (К_п = 0,8). Выход коксовой мелочи из 100 кг смеси отходов составит:

G =	С ^отхгор × Kп	×100 =	1,38 × 0,8	×100	=1,299 кг.
С ^к
т
	нел

В коксовую мелочь перейдут из смеси отходов (т.е. коксовая мелочь, по-лученная из смеси отходов, содержит следующие элементы):

SiO 2 т

= Gт

×

SiO

2 зл

×

A^c

=

1,299 ×

40,0 ×12,0

= 0,0624 кг;

100 ×100

CaO

зл

A

c

4,0 ×12,0

CaO

= G ×

×

=1,299 ×

= 0,0062 кг;

т

т

100 ×100

MgO

зл

c

MgO

= G ×

×

A

=1,299 ×

0,1×12,0

= 0,0002 кг;

т

т

100 ×100

Mn

зл

c

Mn

= G ×

×

A

=1,299 ×

1,3 ×12,0

= 0,0020 кг;

т

т

100 ×100

Fe

зл

c

Fe

= G ×

×

A

=1,299 ×

17,3 ×12,0

= 0,0270 кг.

т

т

100 100

100 ×100

В марганцевую руду перейдет марганец смеси отходов за вычетом мар-ганца, переходящего в золу коксовой мелочи. Расчет выхода марганцевой руды из 100 кг смеси отходов производится исходя из баланса марганца:

G		=	Mn отх - Mn т	×100 =	0,66 - 0,002	×100 = 2,924 кг.
м. р
		^Mn м. р	22,5

В марганцевую руду перейдут из смеси отходов:

			SiO ^м ^. ^р		19,5
^SiO 2 м. р	^= ^Gм. р	×		= 2,924 ×				= 0,5702 кг;

CaO м . р

^= ^Gм. р

×

CaO ^м ^. ^р

= 2,924 ×

8,0

= 0,2339 кг;

MgO м. р

1,0

MgO

^= ^Gм. р

×

= 2,924 ×

= 0,0292 кг;

м. р

Fe м. р

2,0

= 0,0585 кг.

^Fe м. р

= Gм . р ×

= 2,924 ×

Выход доломитизированного известняка из 100 кг смеси отходов соста-

вит:

G	=	MgO	отх - MgO т - MgO	м. р	×100 =	1,71- 0,0002 - 0,0292	×100	=16,806 кг.
д. изв			^MgO д. изв			10,0

В доломитизированный известняк перейдут из смеси отходов:

SiO д. изв

1,8

^SiO 2 д. изв

^= ^Gд. изв

×

=16,806 ×

= 0,3025 кг;

CaO

= G

×

CaO д. изв

=16,806 ×

45,0

= 7,5627 кг;

д. изв

д. изв

Fe д. изв

0,6

Fe

= G

×

=16,806 ×

= 0,1008 кг.

д. изв

д. изв

Выход обычного известняка из 100 кг смеси отходов составит:

_{Gизв =}^CaO отх ^-CaO т ^-CaO м. р ^-CaO д. изв _×100=CaO _изв

₌ 10,32 - 0,0062 - 0,2339 - 7,5627 _{×100 = 4,577 кг.} 53,5

В обычный известняк перейдут из смеси отходов:

					SiO ^изв			1,3
^SiO 2 изв ^= ^Gизв	×		= 4,577 ×				= 0,0595 кг;
			Fe изв		0,56
Fe		= G ×				= 4,577 ×	= 0,0256 кг.
	изв	изв

В железорудную часть перейдут: оставшиеся железо и SiO₂.

^Feж/р ^{= Fe} общ ^{- Fe} т ^{- Fe} м. р ^{- Fe} д. изв ^{- Fe} изв

где Fe _общ – содержание железа в смеси отходов, % (кг);

Fe _т, Fe _м.р, Fe _д.изв, Fe _изв Fe _т – количество железа, перешедшее соответственно, в золу коксовой мелочи, марганцевую руду, доломитизированный и обыкно-венный известняк, % (кг).

^SiO2 ж/р ^{= SiO}2 общ ^-SiO2 т ^-SiO2 м. р ^-SiO2 д. изв ^-SiO2 изв

где SiO_{2 общ} – содержание SiO₂ в смеси отходов, % (кг);

SiO_{2 т} , SiO_{2 м.р} , SiO_{2 д.изв} , SiO_{2 изв} SiO_{2 т} – количество SiO₂, перешедшее соответ-ственно, в золу коксовой мелочи, марганцевую руду, доломитизированный и

обыкновенный известняк, % (кг).

Таким образом, подставляя полученные значения имеем:

Fe_ж/р = 49,75 - 0,0270 - 0,0585 - 0,1008 - 0,0256 = 49,5381 кг,

SiO_{2 ж/р} = 9,06 - 0,0624 - 0,5702 - 0,3025 - 0,0595 = 8,0654 кг.

Из полученных значений видно, что выделенный продукт (железорудная

часть) по богатству железом (отношение

SiO

=

8,0654

= 0,163) беднее желе-

^Feобщ

49,5381

зорудного концентрата (

SiO 2

=

9,43

= 0,147)

и богаче железной руды (

^Feобщ

64,15

^{SiO 2} = ^12,96 = 0,232), т.е. состоит из руды и концентрата.

Fe_общ 55,96

Количество концентрата и руды в выделенном продукте определим из решения систем балансовых уравнений по железу и кремнезему с двумя неиз-вестными, обозначив количество концентрата – X, а количество руды – Y.

ì0,6415 X + 0,5596 Y = 49,5381

^í0,0943 X + 0,1296 Y = 8,0654 ^,

î

где 0,6415 – доля Fe в концентрате; 0,5596 – доля Fe в железной руде;

49,5381 – количество железа в 100 кг выделенного продукта, кг; 0,0943 – доля SiO₂ в концентрате;

0,1296 – доля SiO₂ в железной руде;

8,0654 – количество SiO₂ в 100 кг выделенного продукта, кг.

Решая систему уравнений, находим, что железорудная часть по своему химсоставу равноценна 62,788 кг концентрата и 16,547 кг руды. При этом со-держание железа и кремнезема в агломерате остается на прежнем уровне, т.к. выход твердого остатка из аглошихты остается практически таким же, как и в базовом варианте.

В случае если выделенный продукт по содержанию железа богаче приме-няемого на аглофабрике концентрата, то производимый агломерат будет со-держать больше железа. В этом случае необходимо учитывать влияние этого фактора на экономическую эффективность в доменном переделе по общепри-нятым методикам. Если же выделенный продукт будет содержать меньше же-леза, чем в аглоруде, то в этом случае агломерат будет обедняться по содержа-

нию железа. При этом необходимо учитывать снижение технико-эконо-мических показателей доменной плавки за счет этого фактора.

В табл. 4 приведена экономия по заменяемому сырью в агломерационном производстве, получаемая при добавке смеси отходов в агломерационную ших-ту.

Таблица 4 – Экономия шихтовых материалов смесью отходов

Шихтовые материалы	Цена,		Экономия
грн/т	100 кг/кг		1 т/т	грн/т
Концентрат		62,788		0,6279	94,18
Аглоруда		16,547		0,1655	14,89
Марганцевая руда		2,924		0,0292	8,77
Дол. известняк		16,806		0,1681	7,56
Обычный известняк		4,577		0,0458	1,83
Аглотопливо		1,299		0,013	6,50
Всего		104,941		1,0494	133,73

Таким образом, суммарная экономия по заменяемому сырью, при утили-зации всех отходов меткомбината им. Ильича на аглофабрике, составит:

Э_с = 133,73 × 1 719 800 = 229 988 854,00грн.

Дата добавления: 2014-12-16