2. Физическое тепло шихтовых материалов

Физическое тепло, вносимое каждым из шихтовых материалов (кварцитом, коксиком и железной стружкой) можно определить по формуле:

Q_i=m_i·с_i·t_ш.м.,

где m_i – масса соответствующего шихтового материала, кг;

с_i – удельная теплоемкость материала, кДж/(кг*град);

t_ш.м.– температура поступающих в печь шихтовых материалов, С.

Принимаем t_ш.м.= 25 С.

Физическое тепло кварцита:

Известно: m_кв=100 кг; С_кв=0,7033 кДж/(кг·град); t_кв=25 °С.

Тогда

Q_кв= 100·0,7033·25= 1758,25 кДж.

Физическое тепло коксика:

Известно: m_к=47,86 кг; С_к=0,8374 кДж/(кг·град); t_кв=25 °С.

Тогда

Q_к= 47,86·0,8374·25= 1001,95 кДж.

Физическое тепло железной стружки:

Известно: m_Ж.С.=11,682 кг; С_Ж.С.=0,8130 кДж/(кг·град); t_кв=25 °С.

Тогда

Q_Ж.С.= 11,682*0,8130*25= 237,44 кДж.

Суммарное физическое тепло, вносимое шихтовыми материалами, составляет

Q₃= Q_кв+ Q_к+ Q_Ж.С.= 1758,25+1001,95+237,44= 2997,64 кДж.

Общий приход тепла:

Q= Q₁+ Q₂+ Q₃=391873,20+20579,89+2997,64= 415450,73 кДж.

2. Расход тепла

1. Тепло на эндотермические реакции диссоциации оксидов

Эту статью расхода составляют реакции диссоциации оксида кремния, алюминия, кальция и железа. Расход тепла на диссоциацию каждого из указанных оксидов рассчитаем по формуле:

Q_i=m_i·_H_i,

где m_i – количество диссоциированного оксида, кг;

_H_i – тепловой эффект (затраты тепла) диссоциации 1 кг соответствующего оксида, кДж/кг.

Тепло диссоциации оксида кремния

Диоксид кремния SiO₂ может диссоциировать с образованием Si или SiO

SiO₂=> Si+O₂;

SiO₂=> SiO+1/2O₂.

Принимаем, что диссоциация SiO₂ до SiO с последующим испарением SiO требует такой же затраты тепла тепла, как и диссоциация SiO₂ до Si

Количество диссоциированного кремния составляет:

m_SiO2= 88,27+6,79+(5,897+0,454)·49,55/100+ (0,077+0,006)= 98,29 кг.

Q_SiO2= 98,27·14373,28= 1412748,6 кДж.

Тепло диссоциации оксида алюминия

Количество диссоциированного кремния составляет:

m_Al2O3= 0,35+1,688·49,55/100+ 0,02= 1,206 кг.

Q_Al2O3= 1,206·16143,81= 19464,7 кДж.

Тепло диссоциации оксида кальция

Количество диссоциированного кальция составляет:

m_СаО= 0,12+0,27·49,55/100+ 0,005= 0,259 кг.

Q_СаО= 0,259·11347,74= 2941,62 кДж.

Тепло диссоциации оксида железа

Количество диссоциированного железа составляет:

m_Fe2O3= 0,297+2,673·49,55/100+ 0,024= 1,645 кг.

Q_Fe2O3= 1,645·5107,9= 8402,66 кДж.

Всего на диссоциацию оксидов требуется тепла:

Q₄= Q_SiO2+Q_Al2O3+Q_СаО+Q_Fe2O3= 1412748,6+19464,7+2941,62+8402,66= =1443557,51 кДж

2. Тепло на нагрев сплава

Тепло на нагрев сплава подсчитываем по формуле:

Q₅= m_сп·q_FeSi,

где m_сп- вес сплава, кг;

q_FeSi- теплосодержание 1 кг сплава, кДж/кг.

Чтобы определить q_FeSi необходимо знать, что при температуре 1800 С q_Si= 2269,6 кДж/кг, а q_Fe= 1556,6 кДж/кг. Тогда

q_FeSi= (2269,6*75+1556,6*23,77)/(75+23,77)= 2098,02 кДж/кг.

Q₅= 56,8*2098,02= 119166,62 кДж.