3.4 Розрахунок кількості дуття

Кількість дуття визначається з балансу кисню, необхідного для зпалювання вуглецю коксу, що надходить до фурм, а також – вуглецю природного газу.

3.4.1 Розрахунок вуглецю коксу, що згоряє на фурмах

3.4.1.1 Вміст нелеткого вуглецю у коксі:

%.

3.4.1.2 Кокс вносить у доменну піч нелеткого вуглецю:

, кг/100 кг чавуну.

3.4.1.3 Розчиняється вуглецю у чавуні: С , кг/100 кг чавуну.

3.4.1.4 Витрачається вуглецю на відновлення кремнію відповідно до реакції

SiO₂ + 2C = 2CO + Si:

, кг/100 кг чавуну,

де 12 та 28 – атомні маси C та Si.

3.4.1.5 Витрачається вуглецю на відновлення марганцю відповідно до реакції

MnO +C=Mn+CO:

, кг/100 кг чавуну,

де 12 та 55 – атомні маси С та Mn.

3.4.1.6 Витрачається вуглецю на пряме відновлення заліза відповідно до реакції FeO+C=Fe+CO:

, кг/100 кг чавуну,

де 12 та 56 – атомні маси С та Fe.

3.4.1.7 Витратами вуглецю коксу на відновлення фосфору нехтуємо.

3.4.1.8 Кількість вуглецю коксу, що згоряє біля фурм:

C_фк = ,

кг/100 кг чавуну.

3.4.2 Розрахунок потрібної витрати дуття

3.4.2.1 Потрібно кисню для зпалювання вуглецю коксу відповідно до реакції

2С+О₂=2СО:

, м³/100 кг чавуну.

3.4.2.2 На зпалювання вуглецю вуглеводів 1м³ природного газу з утворенням СО потрібно кисню дуття:

м³/м³ газу.

3.4.2.3 Потрібно кисню для зпалювання у фурмених вогнищах вуглецю природного газу:

, м³/100 кг чавуну.

3.4.2.4 Вміст кисню (вільного та зв'язаного у Н₂0) у вологому дутті: , %.

3.4.2.5 Витрата дуття:

м³/100 кг чавуну.

3.5 Розрахунок кількості та складу колошникового газу

3.5.1 Розрахунок кількості водню у колошниковому газі

3.5.1.1 Утворюється водню при неповному горінні у доменній печі природного газу:

,

м³/100 кг чавуну.

3.5.1.2 Утворюється водню з вологи дуття відповідно до реакції

Н₂О + С = Н₂ + СО:

м³/100 кг чавуну;

3.5.1.3 Водень летких речовин коксу:

м³/100 кг чавуну.

3.5.1.4 Водень органічної маси коксу:

м³/100 кг чавуну.

3.5.1.5 Приймаємо, що на реакції непрямого відновлення витрачається 1/3 частина водню, що утворюється у доменній печі.

3.5.1.6 Усього у колошниковому газі водню:

, м³/100 кг чавуну.

3.5.2 Розрахунок кількості со2 у колошниковому газі

Основне джерело СО₂ у доменному газі – це відновлення оксидів заліза за допомогою СО. Вищі оксиди заліза (Fe₂O₃ та Fe₃O₄) відновлюються до FeО повністю за реакціями непрямого відновлення. Для зручності обчислень будемо умовно вважати, що на цій стадії непряме відновлення оксидів заліза проходить виключно за участю СО, а водень працює як відновлювач лише на стадії відновлення FeO до Fe. Таке припущення не змінює результатів розрахунку.

У даних про хімічний склад агломерату та обкотишів звичайно вказують загальний вміст Fe та вміст FeO. Природно, ані металевого заліза, ані FeO у вільному стані у залізорудних матеріалах немає. Указана кількість FeO входить до складу інших сполучень, наприклад, Fe₃O₄ = Fe₂O₃FeO, але для розрахункового аналізу процесів відновлення будемо умовно вважати це FeO вільним оксидом. Усе інше залізо будемо вважати таким, що знаходиться у вигляді Fe₂O₃.

3.5.2.1 Усього Fe₂O₃ у шихті:

, кг/100 кг чавуну,

де 56 - атомна маса заліза,

72 та 160 – молекулярні маси FeO та Fe₂O₃.

3.5.2.2 Кількість СО₂, що утворюється при відновленні Fe₂O₃ до FeO відповідно до реакції Fe₂O₃ + CO = 2FeO+CO₂:

 м³/100 кг чавуну.

3.5.2.3 Відновлюється заліза з FeO непрямим шляхом:

кг/100 кг чавуну.

3.5.2.4 З цієї кількості відновлюється заліза воднем відповідно до реакції

FeO + H₂ = Fe + H₂O:

кг/100 кг чавуну.

3.5.2.5 Відновлюється заліза внаслідок реакції

FeO + CO = Fe + CO₂:

кг/100 кг чавуну.

При цьому утворюється СО₂:

м³/100 кг чавуну.

3.5.2.6 Усього утворюється СО₂ при відновленні оксидов заліза:

м³/100 кг чавуну.

3.5.2.7 СО₂ летких речовин коксу:

м³/100 кг чавуну.

3.5.2.8 Кількість СО₂ у колошниковому газі:

.