17.3 Расчет теплового баланса

Приход тепла

Условно считаем, что все железо штейна окисляется во время продувки. Незначительное количество железа, переходящее в файнштейн и пыль, существенных изменений в тепловой баланс не вносит (расчет в ккал).

1. Тепло от окисления и ошлакования металлического железа составляет по реакции 2Fe + О₂ + SiO₂ = Fe₂SiО₄ + 145,6 ккал; при окислении 1 кг металлического железа выделяется тепла 145600/2•55,8=1305; при окислении 24,3 кг металлического железа выделяется тепла 24,6•1305=32100.

2. Тепло от окисления и ошлакования FeS составляет по реакции 2FeS + ЗО₂ + SiO₂ = Fe₂SiO₄ + 2SO₂ + 249,2 ккал: при окислении 1 кг FeS выделяется тепла 249200/2•(55,8+32,1)=1420; при окислении 49,45 кг FeS выделяется тепла 49,45•1420=70219.

3. Тепло, вносимое штейном: 225•100=22500.

4. Тепло, вносимое воздухом: 168,8•20•0,2417=816.

5. Тепло, вносимое кварцем: 40,6•15•0,174=106.

6. Всего приход тепла 32100+70219+22500+816+106=125741.

Расход тепла

1. Тепло, уносимое шлаком: 117,05•1300•0,32=48693.

2. Тепло, уносимое файнштейном: 18,65•0,22•1300=5934.

3. Потери тепла с отходящими газами (теплоемкость газов при 1200⁰С берем по таблице 19): N₂ 104•0,338•1200=42156; О₂ 1,3•0,356•1200=540; SO₂ 10,7•0,540•1200=6934; SO₃ 2,7•0,73•1200=2365.

4. Всего потери тепла с продуктами конвертирования составят 48693+5934+51766=106393.

5. Потери тепла лучеиспусканием и прочие потери определяем по разности 125741–106393=19348.

Полученные результаты сводим в таблицу 50 теплового баланса.

Таблица 49 Материальный баланс конвертирования никелевого штейна, кг

Статьи баланса	Всего	В том числе
		Ni	Co	Cu	Fe	S	SiO2	CaO	Al2O3	O	N	прочие
Загружено штейна кварцита воздуха	100 40,6 168,8	18 – –	0,6 – –	0,2 – –	56,0 2,8 –	24,0 – –	– 32,5 –	– 0,4 –	– 2,4 –	– 1,2 38,8	– – 130	1,2 1,3 –
Итого	309,4	18	0,6	0,2	58,8	24,0	32,5	0,4	2,4	40,0	130	2,5
Получено: файнштейна шлака пыли газов	18,65 117,053 1,497 172,20	14,4 3,33 0,27 –	0,07 0,521 0,009 –	0,2 – – –	0,05 57,91 0,84 –	3,84 0,61 0,36 19,19	– 32,5 – –	– 0,4 – –	– 2,4 – –	– 16,99 – 23,01	– – – 130	0,09 2,392 0,018 –
Итого	309,4	18	0,6	0,2	58,8	24,0	32,5	0,4	2,4	40,0	130	2,5

ТАБЛИЦА 50 Тепловой баланс конвертирования никелевого штейна

Приход тепла			Расход тепла
Статьи баланса	ккал	%	Статьи баланса	ккал	%
Окисление Feмет Окисление FeS Штейн Воздух Кварц	32100 70219 22500* 816 106	25,5 55,8 17,9 0,7 0,1	Шлак Файнштейн Газы Лучеиспускание Избыток	48693 5934 51766 11521 7827	38,7 4,7 41,2 9,2 6,2
Итого	125741	100	Итого	125741	100,0

* В том числе для плавления холодных присадок 7827 ккал (избыток).

Поскольку потери тепла через горловину и корпус конвертора в балансе обычно составляют 8–10%, то в данном случае они должны быть равны примерно 11521 ккал (9%). Избыток тепла используют для расплавления холодных присадок, например привозного штейна. При теплоемкости штейна 0,225 ккал/(кг•⁰С) избыточным теплом можно нагреть до 1000⁰С 7827/225=38,8 кг холодного штейна. Это значит, что количество холодного штейна в данном случае достигает 38,8/61,2•100=63,6% от заливаемого в жидком виде.