Факультет информационных

технологий

Кафедра информационных

технологий в металлургии

Расчет материального баланса металлургического процесса

Новокузнецк

2009

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра информационных технологий в металлургии

Расчет материального баланса металлургического процесса

Методические указания к выполнению лабораторных работ

по дисциплинам «Математические модели и автоматизированные технологии», «Физико-химические модели в металлургии». Специальность: 230201 - Информационные системы и технологии

Новокузнецк

2009

УДК 658.012.122:669.1(07)

М 341

Рецензент:

Доктор технических наук, профессор СибГИУ

К.М. Шакиров

М 341 Расчет материального баланса металлургического процесса: Метод. указ./ Сост.: И.А. Рыбенко, С.П. Мочалов: СибГИУ.- Новокузнецк, 2009.- 26с.

Изложены принципы расчета материального баланса металлургического процесса. Рассмотрен пример расчета, приведены варианты заданий.

Предназначено для студентов специальности: 230201 – Информационные системы и технологии.

1. Общие принципы расчета материального баланса металлургического процесса

Металлургический агрегат представляет собой реактор, в который поступают конденсированные и газообразные входные потоки и отводятся металл, шлак и газ.

Уравнение материального баланса для всей системы на уровне входных – выходных потоков имеет вид:

. (1)

где К, L - общее количество входных и выходных потоков; G_k, G_l – массы входных и выходных потоков соответственно, кг.

Для любого металлургического процесса выходными потоками являются металл, шлак и газ. С учетом этого, а также при разделении входных потоков на конденсированные и газообразные, уравнение материального баланса можно представить следующим образом:

. (2)

где K ^f, K ^г, G ^f_k, G ^г_k – количество и масса соответственно конденсированных и газообразных потоков, кг; - масса металла, шлака и газа, кг.

Общая масса веществ, поступающих в систему с входными потоками соответственно равна:

. (3)

где N ^f_к, N ^г_к – количество веществ в k-ом потоке; /R_m/_k, {R_m}_k –содержание вещества R_m в k-ом потоке, %.

Масса веществ выходных потоков определяется массой веществ в металлической, шлаковой и газовой фазах:

, (4)

где N_м, N_шл, N_г – количество веществ в металле, шлаке и газе; [R_n], (R_n), {R_n} – содержание n-го вещества в металле, шлаке и газе, %.

Таким образом, материальный баланс на уровне потоков веществ имеет вид:

(5)

Для того, чтобы определить состав фаз выходных потоков, составляются уравнения баланса по каждому элементу Е_i, который может присутствовать в разных фазах в виде различных соединений:

(6)

где , - концентрация m-го вещества, содержащего элемент Е_i в k-ом конденсированном либо газообразном входном потоке соответственно, %, [E_i]- концентрация вещества, состоящего из элемента Е_i, в металле, %; , – концентрация n-го вещества, содержащего элемент Е_i в шлаковой и газовой фазах выходного потока соответственно, %; , , ,– количество веществ, содержащих элемент Е_i, в k-ом входном потоке, шлаке и газе, х_m, y_m – стехиометрические коэффициенты m-го соединения элемента Е_i; М_Еi, – молярные массы Е_i элемента и его соединений, кг/моль.