Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
KP_Mikhalyov.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
2.71 Mб
Скачать

2.5 Расчет первого периода конвертирования

Определение количества конвертерного шлака (х) и кварцевого флюса (y).

Железа поступает в конвертер, кг:

  1. с горячим штейном — 29,40 кг;

  2. с холодными материалами — 7,22 кг;

  3. с кварцевым флюсом — y × 0,05;

Всего: 36,62 + y × 0,05

Количество железа в х кг конвертерного шлака — 0,512 × х.

Поскольку железо при конвертировании практически полностью переходит в шлак, то справедливо равенство:

36,62 + y × 0,05 = 0,512 × х

Кремнезема поступает в конвертер, кг:

  1. с кварцевым флюсом — 0,587 × y;

  2. с холодными материалами — 2,86 кг;

Всего: 2,86 + 0,587 × y

Количество SiO2 в x кг конвертерного шлака — 0,27 × х.

Поскольку SiO2 полностью переходит в конвертерный шлак, то справедливо равенство:

2,86 + 0,587 × y = 0,27 × х

Решая систему уравнений, найдем x и y:

36,62 + y × 0,05 = 0,512 × х

2,86 + 0,587 × y = 0,27 × х

х = 74,40 кг

y = 29,36 кг

Количество FeS. Со штейном и холодными материалам поступает FeS:

34,73 + 28 ×0,0114 = 35,05 кг

С кварцевым флюсом поступает CuFeS2:

29,36 × 0,0259 = 0,76 кг

При его диссоциации образуется Cu2S, FeS, S:

2CuFeS2 → Cu2S + 2FeS + 0,5S2

368 – 160 – 176 – 32

0,76 – x – y – z

x = 0,33 кг

y = 0,36 кг

z = 0,07 кг

Всего вводится в процесс первого периода FeS:

35,05 + 0,36 = 35,41 кг

Часть FeS увлекается со шлаком:

74,40 × 0,0454 = 3,38 кг

Часть FeS расходуется за счет взаимодействия с оксидами:

1) FeS + Cu2O = FeO + Cu2S

88 – 144 – 72 – 160

x – 0,03 – y – z

x = 0,02 кг

y = 0,02 кг

z = 0,04 кг

2) FeS + 3Fe2O3 = 7FeO + SO2

88 – 144 – 72 – 160

x – 1,77 – y – z

x = 0,32 кг

y = 1,85 кг

z = 0,24 кг

Всего по указанным реакциям расходуется FeS: 0,02 + 0,32 = 0,34 кг

При этом образуется FeO: 0,02 + 1,85 = 1,87 кг

В результате потерь FeS со шлаком и реакциями взаимодействия с оксидами выводится FeS: 3,38 + 0,34 = 3,72 кг

Следовательно, необходимо подвергнуть окислению FeS: 35,41 – 3,72 = 31,69 кг

В этом количестве FeS содержится Fe и S:

FeS – Fe – S

88 – 56 – 32

31,69 – x – y

x = 20,17 кг

y = 11,53 кг

Окисление железа и серы.

В конвертерном шлаке содержится железа в форме Fe3O4: 74,40 × 0,1108 = 8,24 кг

В горячем штейне содержится железа в форме Fe3O4: 7,30 кг.

В холодных материалах содержится железа в форме Fe3O4: 28 × 0,1101 = 3,08 кг

Всего в процесс поступает железа в форме Fe3O4: 7,30 + 3,08 = 10,38 кг.

Окисляется Fe до Fe3O4: 10,38 – 8,24 = 2,14 кг

В конвертерном шлаке Fe в форме FeO: 74,40 × 0,3723 = 27,70 кг

С холодными материалами поступает железа в форме FeO: 28 × 0,1407 = 3,94 кг

В результате химических реакций образовалось FeO: 1,87 кг. В этом количестве содержится железа:

FeO – Fe

72 – 56

1,87 – x

x = 1,46 кг

Окисляется железа до FeO: 27,70 – 3,94 – 1,46 = 22,31 кг

Количество кислорода для окисления 2,14 кг железа до Fe3O4:

3Fe + 2O2 = Fe3O4

168 – 64

2,14 – х1

х1 = 0,81 кг

Количество кислорода для окисления 22,31 кг железа до FeO:

2Fe + O2 = 2FeO

112 – 32

22,31 – x2

x2 = 6,37 кг

Количество цинка, перешедшего в конвертерный шлак из штейна и холодных материалов: 74,40 × 0,0114 = 0,85 кг

На окисление цинка потребуется кислорода:

2Zn + O2 = 2ZnO

130 – 32

0,85 – x3

x3 = 0,21 кг

Поступило цинка со штейном и 28 кг холодных материалов: 3,80 + 0,59 = 4,39 кг

Окислилось цинка: 4,39 – 0,85 = 3,54 кг

На окисление цинка требуется кислорода:

2Zn + O2 = 2ZnO

130 – 32

3,54 – x4

x4 = 0,87 кг

Как показано выше, необходимо окислить 31,69 кг FeS, в которых 11,53 кг серы. Кроме того, в CuFeS2 кварцевого флюса имеется 0,26 кг серы. Количество серы в 3,54 кг цинка, связанного в ZnS:

Zn – S

65 – 32

3,54 – x

x = 1,74 кг

Следовательно, всего окисляется серы: 11,53 + 0,26 + 1,74 = 13,53 кг

Отношение количества серы, окисляющейся до SO2 к количеству серы,

окисляющейся до SO3 составляет 6 : 1.

Окисляется S до SO2: 13,53 × = 11,60 кг

Окисляется S до SO3: 13,53 – 11,60 = 1,93 кг

На окисление S до SO2 требуется кислорода и образуется SO2:

S + O2 = SO2

32 – 32 – 64

11,60 – x5 – y1

x5 = 11,60 кг

y1 = 23,20 кг

С учетом протекающих химических реакций образуется SO2:

23,20 + 0,24 = 23,43 кг

На окисление S до SO3 требуется кислорода и образуется SO3:

S + 1,5O2 = SO3

32 – 48 – 80

1,93 – x6 – y2

x6 = 2,90 кг

y2 = 4,83 кг

Всего на окисление железа, цинка и серы требуется кислорода: x1 + x2 + x3 + x4 + x5 + x6 = 0,81 + 6,37 + 0,21 + 0,87 + 11,60 + 2,90 = 22,77кг

Количество кислорода в объёмных единицах определяется по формуле:

где Vx — объем искомого газа, м3;

mx — масса искомого газа, кг;

Vm — молярный объем газа, Vm = 22,4 м3/кмоль;

Mx — молярная масса искомого газа, кг/кмоль.

При использовании кислорода в ванне конвертера 95% практически требуется кислорода:

22,77 : 0,95 = 23,96 кг (16,78 м3)

Избыток кислорода составляет: 23,96 – 22,77 = 1,20 кг (0,84 м3)

При применении воздуха с 25% кислорода количество дутья потребуется: 16,78 : 0,25 = 67,10 м3

Обогащенное дутьё изготавливается из атмосферного воздуха (21%O2) и технологического кислорода (96,5%O2).

Определение количества атмосферного воздуха (x) и технологического кислорода (y):

x × 0,21 + y × 0,965 = 16,78

x + y = 67,10

x = 63,55 м3

y = 3,56 м3

В атмосферном воздухе:

В технологическом кислороде содержится:

В составе газов I периода конвертирования будут пары воды и углекислый газ из флюсов (таблица 2):

Состав газов I периода конвертирования приведен в таблице 5.

Таблица 5 — Состав газов I периода

Газы

Масса, кг

Объём, м3

%(об.)

SO2

23,43

8,20

12,86

SO3

4,83

1,35

2,12

O2

1,20

0,84

1,31

N2

62,91

50,33

78,89

H2O

1,53

1,90

2,98

CO2

2,31

1,17

1,84

Всего:

96,21

63,80

100,00

Расчет количества белого матта.

В конвертер поступает медь:

1) с горячим штейном (30 кг);

2) с холодными материалами (4,82);

3) с кварцевым флюсом (0,29).

Всего меди: 30 + 4,82 + 0,29 = 35,11 кг

С конвертерным шлаком уходит меди: 74,40 × 0,018 = 1,34 кг

В белый матт переходит меди: 35,11 – 1,34 = 33,77 кг

Эта медь связывает серы в Cu2S:

2Cu – S

128 – 32

33,77 – x

x = 8,44 кг

При содержании меди в белом матте 76,0% количество белого матта составит: 33,77 : 0,76 = 44,43 кг

В нём прочих: 44,43 – 33,77 – 8,44 = 2,22 кг

Составление материального баланса I периода конвертирования.

Выход пыли составляет 3,5% от массы шихты:

(100 + 28 + 29,36) × 0,035 = 5,51 кг

Со штейном и холодными материалами поступило цинка:

3,80 + 0,59 = 4,39 кг

В шлак уходит цинка 1,14 кг. Следовательно, в пыли содержится цинка: 4,39 – 1,14 = 3,25 кг

Цинк находится в форме ZnO, а значит, связывает кислорода:

ZnO

65 – 16

3,25 – x

x = 0,80 кг

Прочих в пыли: 5,51 – 3,25 – 0,80 = 1,46 кг

Уточнение состава конвертерного шлака производится по разности между массой компонентов в приходе и массой компонентов в белом матте, газе и пыли.

Материальный баланс I периода приведен в таблице 6.

Таблица 6 — Материальный баланс I периода конвертирования

Материал

Cu

Zn

Fe

S

SiO2

CaO

Al2O3

O

N

H2O

CO2

прочие

ПОСТУПИЛО

Штейн горячий

100,00

30,00

3,80

29,40

22,00

2,78

12,02

Холодные материалы

28,00

4,82

0,59

7,22

1,01

2,86

0,67

0,90

2,30

7,64

Кварцевый флюс

29,36

0,29

1,47

0,26

17,23

2,94

2,64

0,53

1,53

2,31

0,15

Воздух

81,82

19,06

62,75

Технологический кислород

5,06

4,90

0,16

Всего

100,00

30,00

3,80

29,40

22,00

2,78

12,02

ПОЛУЧЕНО

Белый матт

44,43

33,77

8,44

2,22

Шлак конвертерный

98,08

1,34

1,14

38,09

1,18

20,09

3,61

3,54

12,96

16,13

Газы:

SO2

23,43

11,72

11,72

SO3

4,83

1,93

2,90

O2

1,20

1,20

N2

62,91

62,91

H2O

1,53

1,53

CO2

2,31

2,31

Всего газов

96,21

13,65

15,81

62,91

1,53

2,31

Пыль

5,51

3,25

0,80

1,46

Всего

244,23

35,11

4,39

38,09

23,27

20,09

3,61

3,54

29,58

62,91

1,53

2,31

19,81

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]