Расчет количества и состава шлака

Для снижения температуры плавления шлака в шихту добавляют 9кг извести на 100кг концентрата и в состав осадителя 1 кг извести на 100кг концентрата.

Шлак состоит из оксидов присутствующих в шихтовых материалах и оксидов получающихся в процессе плавки.

Количество Al₂O₃ в шлаке

Al₂O₃ поступает в шлак из концентрата, в результате окисления алюминиевой крупки, из железной руды и извести.

m_Al2O3,шл = С_Al2O3,к + (((m_крупки + m_{Al к. т.с}) · С_{Al, кр.}) - m_Al,спл) · М_Al2O3/2А_Al + (2 + m_{ж.р. т.с}) · С_{Al2О3, ж.р.} + 10 · С_{Al2О3, изв.} = 1,6 +(((40,26 + 1,5) · 0,95) - 4,24) · 102/54 + (2+6) · 0,01 + 10 · 0,02 = 68,81 кг

Количество TiO в шлаке

TiO поступает в шлак в результате восстановления TiO₂ концентрата

m_TiO,шл = m_TiО,к = 5,34 кг

Количество Ti₂O₃ в шлаке

Ti₂O₃ поступает в шлак в результате восстановления TiO₂ концентрата

m_Ti2O3,шл = m_Ti2О3,к = 6 кг

Количество SiO₂ в шлаке

SiO₂ поступает в шлак из концентрата, в результате окисления ферросилиция, из железной руды и извести

m_{SiO2, шл} = С_SiO2,к · 0,1 + (1 · С_Si,FeSi · 0,5 + 0,5 · С_Si,FeSi) · М_SiO2/А_Si + (2 · С_SiO2,ж.р. · 0,1) + 6 · С_SiO2,ж.р + 10 · С_SiO2,изв.= 3 · 0,1 + (1 · 0,75 · 0,5 + 0,5 · 0,75) · 60/28 + (2 · 0,02 · 0,1) + 6 · 0,02 + 10 · 0,05 = 2,53 кг

Количество FeO шлака

FeO поступает в шлак из концентрата и железной руды и из термитной смеси

В 6 кг термитной смеси содержится железа

m_{Fe, т.с.} = 6 · 0,96 · 112/160 = 4,03кг

Из них 3,03кг перешло в сплав. Остаток железа в виде FeO перейдет в шлак

m_{FeО, т.с} = (m_{Fe, т.с.} - m_{Fe, сплав, т.с}) · 72/56 = (4,03 – 3,03) · 72/56 = 1,29кг

m_{FeО, шл.} = m_{FeО Fe2O3,к} + m_{FeО Fe2O3, р} +m_{FeО, т.с} = 0,9 + 0,052 + 1,29 = 2,24кг

Количество MgO шлака

MgO поступает в шлак из концентрата

m_{MgO, шл} = 100 · C_MgO,к = 100 · 0,016 = 1,6кг

Количество СаО шлака

СаО поступает в шлак из концентрата, железной руды и извести

m_{MgO, шл} = 100 · С_СаО,к + (2+6) · С_{СаО,ж.р.} + 10 · С_{СаО, изв} = 100 · 0,008 + 8 · 0,01 + 10 · 0,9 = 9,88кг

Вес и состав шлака приведены в табл. 1.3

табл.1.3 - Состав шлака

Окисел	Поступает в шлак, кг	Состав шлака, %
Al2O3	68,81	71,4
TiO	5,34	5,53
Ti2O3	6	6,22
SiO2	2,53	2,62
FeO	2,24	2,32
MgO	1,6	1,66
CaO	9,88	10,25
Всего:	96,4	100

Кратность шлака 96,4/65,765 = 1,47

Для окисления избыточного алюминия требуется кислорода воздуха

m_O,возд = (m_крупки + m_{Al к. т.с}) 0,95 0,03 3А_О/2А_Al = (40,26 + 1,5) 0,95 0,03 48/54 = 1,06кг

Кислороду сопутствует азот

m_N,возд = m_O,возд 77/23 = 1,06 77/23 = 3,55кг

Итого количество воздуха

m_возд = m_N,возд + m_O,возд = 1,06 + 3,55 = 4,61кг

Известь выделяет летучих

m_{лет.изв} = 10 С_п.п.п = 10 0,03 = 0,3кг

Количество газов выделяющееся в процессе плавки

m_газ = m_{лет.изв} + m_N,возд = 3,55 + 0,3 = 3,85кг

Материальный баланс

Задано, кг Получено, кг

Концентрата 100 Сплава 65,765

Алюминиевой крупки 41,76 Шлака 96,4

Железной руды 8 Газов 3,85

Извести 10

Феросилиция 1,5

Воздуха 4,61

Всего 165,87 166,015

Невязка ((165,87 – 166,015)/165,87) 100 = 0,09%

Извлечение титана

Масса титана в концентрате

m_Ti,к = 100 С_TiO2,к А_Ti/M_TiO2 = 100 0,445 48/80= 26,7кг

Масса титана в сплаве

m_Ti,спл = 18,69кг

Извлечение титана составляет (m_Ti,спл/m_Ti,к ) 100 = (18,69/26,7) 100 = 70%

II. Расчет теплового баланса