1.13. Энтальпия пирога готового агломерата, qагл.

По результатам измерений теплоемкости пирога готового агломерата q_агл » 0,9¸0,93 кДж(кг · К) при 600 - 700°С. Эти данные позволяют вычислить энтальпию одной тонны пирога, составляющую при 600 и 700°С соответственно 540 и 650 мДж/т. Необходимо учесть и массу возврата (42 кг и 50 кг/ на 100 кг годного агломерата):

шихта №1: q_агл. = 65000 · 1,42 = 92300 кДж/ 142 кг агломерата;

шихта №2: q_агл. = 54000 · 1,502 = 81000 кДж/ 150 кг агломерата

1.14. Теплота испарения гигроскопической влаги, qгигр.

При переходе (Н₂О)_ж ® (Н₂О)_пар теплота испарения равна 2258,6 кДж/кг Н₂О при 100°С и 0,1 МПа. Влажность шихты составляет 15 кг/100 кг годного агломерата, в обоих случаях q_гигр. = 15 · 2258,6 = 33879 кДж/100 кг годного агломерата.

1.15. Теплота разложения гидратов и испарения гидратной воды, qгидр.

С учетом реакции Fe₂O₃ · H₂O (гетит) ® Fe₂O₃ (гематит) + (H₂O)пар Ж. Мишар рекомендует пользоваться тепловым эффектом 75600 кДж/моль. Рекомендации базируются на экспериментальном определении этой величины Сабатье и независимо от него Барсадом при 260 - 360°С. Величина 4184 кДж/кг Н₂О приведена к 25°С. Следовательно q_гидр., кДж/100 кг агломерата:

шихта №1: 4184 · 0,0905 · X = 378,652 · X;

шихта №2: 4184 · 0,0237 · 6 = 594,9648.

1.16 Теплота диссоциации карбонатов, qкарб

q_карб = 40,74 · (СО_{2;x;СаСО3} · X + СО_{2;y;СаСО3} · Y + СО_{2;м;СаСО3} · М) + 23,06 · (СО_{2;х;МgСО3} · Х + СО_{2;у;МgСО3} · Y + СО_{2;м;МgСО3} · М) + 18,13 · (СО_2;х;FeСО3 · Х + СО_2;у;FeСО3 · Y + СО_2;м;FeСО3 · М)

В этой формуле используются тепловые эффекты разложения карбонатов в пересчете на 1 кг диоксида углерода, выделяющегося в ходе этого процесса. В формулу следует подставлять содержание СО₂ в компонентах шихты в процентах. При этом распределение СО₂ между СаСО₃, МgCO₃ и FeСО₃ принимается с учетом минералогического анализа компонентов шихты:

шихта №1: q_карб = 6,21 · Х · 18,13 + 42,76 · Y · 40,74 = 112,5873 · Х + 1742,0424 · Y

шихта №2: q_карб = 37,37 · Y · 40,74 + 6,59 · Y · 23.06 + 5.61 · 6 · 40,74 = 1674,4192 · Y + 1371,3084.

При расчете шихты №2 содержание СО₂ в известняке (43,96% (масс.)) разделено в соотношении 85/15, в соответствии с содержанием СаО и МgО в нем.

В некоторых случаях исходная аглошихта содержит сложные алюмосиликаты (например, тюрингит, шамозит), теплоту диссоциации которых следует учитывать. В расчетах, в качестве пустой породы, учитывают только кварц (SiO₂) и опал (SiO₂ · n · H₂O).

1.17. Теплота, расходуемая на диссоциацию оксидов, qдисс

По реакции Fe₂O₃ = 4FeO + O₂ - 18226 кДж/кг кислорода вычисляем затраты тепла для случая спекания шихты №1 (при агломерации шихты № 2идет, наоборот, частичное окисление железа, тепловой эффект которого был учтен ранее, при подсчете прихода тепла):

шихта №1:

КДж/100 кг агломерата.

1.18. Тепловые потери, qт.П.

Величина тепловых потерь, определенная экспериментально на действующих аглолентах, колеблется от 209200 до 334720 кДж/т годного агломерата, что составляет 7-11% от общего расхода тепла на спекание. Принимаем величину тепловых потерь, кДж/100 кг годного агломерата: шихта №1: 30000; шихта №2: 25000.

Уравнение теплового баланса процесса агломерации:

шихта №1: 347,93 · Х + 1758,5604 · Y - 20426,9515 · Z + 138568,6587 = 0;

шихта №2: - 456,1199 · Х + 1699,0081 · Y - 20033,3175 · Z + 120627,7417 = 0.

Р ешение системы трех уравнений, составленных по материальному балансу спекания, балансу основности агломерата и тепловому балансу агломерации, дает следующие корни, кг/100 кг агломерата:

шихта №1

X = 89,8322

Y = 26,8541

Z = 10,6256

шихта №2

X = 82,8718

Y = 15,6989

Z = 5,3316

Проверка количества и основности агломерата на примере шихты №1 (проверка на 100 кг агломерата), кг:

Fe_агл = 0,46957 · 89,8322 + 26,8541 · 0,00574 + 10,6256 · 0,02006 + 0,68834 · 8 = 48,0564;

Mn_агл = 0,0124 · 89,8322 + 10,6256 · 0,00155 + 8 · 0,00387 = 1,1614;

(FeS₂)_агл = 10,6256 · 0,0008 · 0,05 = 0,0004;

(FeS)_агл = 10,6256 · 0,002 · 0,05 = 0,0011;

(S_орг)_агл = 10,6256 · 0,003 · 0,005 = 0,0016;

(SO₃)_агл = 0,4 · 89,8322 · 0,0014 + 0,4 · 26,8541 · 0,002 + 10,6256 · 0,4 · 0,0023 + 8 · 0,4 · 0,0006 = 0,0834;

P_агл = 89,8322 · 0,00035 + 26,8541 · 0,00017 + 10,6256 · 0,00009 + 8 · 0,00017 = 0,0478;

Fe_(FeO) = 0,778 · FeO = 0,778 · 15 = 11,67;

Fe_(FeS) = 0,636 · FeS = 0,636 · 0,0011 = 0,0007;

Fe_(FeS2) = 0,467 · FeS₂ = 0,467 · 0,0004 = 0,0002;

Fe_(Fe2O3) = Fe_агл - Fe_(FeO) - Fe_(FeS) - Fe_(FeS2) = 48,0564 - 11,67 - 0,0007 - 0,0002 = 36,3855;

Fе₂O_3(агл) = Fe_(Fe2O3) / 0,7 = 36,3855 / 0,7 = 51,9792;

P₂O_5(агл) = 0,0478 / 0,437 = 0,1091;

MnO_агл = Mn_агл / 0,775 = 1,1614 / 0,775 = 1,4979.

По данным этих расчетов оказывается возможной проверка массы агломерата и его основности (табл. 6). Допускается относительная ошибка не более 0,5%.

Материальный баланс спекания приведен в таблице 7. Масса газа, используемого в горнах, вычислена по данным табл. 5 с учетом плотности этих газов. Объем всасываемого в спекаемый слой влажного воздуха был уже вычислен ранее (раздел 1.11), а объем подаваемого в зажигательный горн воздуха рассчитан в таблице 7. С учетом плотности воздуха это позволяет вычислить полную массу подаваемого к ленте воздуха:

(9,4252 · С_ш - 6,5934 + 0,0317 · 89,8322 + 0,0207 · 10,6256) · 1,2928 + 7,229 · 1,2928 = (9,4252 · 10,6256 · 0,8252 - 6,5934 + 0,0317 · 89,8322 + 0,0207 · 10,6256) · 1,2928 + 7,229 · 1,2928 = 111,6277 кг.

Наконец, вычисляется и полная масса отходящих газов аглоленты. Соответствующие предварительные расчеты объемов этих газов были уже выполнены нами в разделе 1.12.

Плотности газов, необходимые для расчетов:

СО - 1,25 кг/м³; СО₂ - 1,9768 г/см³; О₂ - 1,42904 г/см³; N₂ - 1,2505 кг/м³; SО₂ - 2,9263 г/см³; Н₂О - 0,8040 г/см³; Н₂ - 0,08987 г/см³; плотность отходящих газов зажигательного горна составляет 1,2983 г/м³.

Масса отходящих газов: