22.1 Расчет материального баланса конвертирования ферроникеля (I стадия)

Для рафинирования и обогащения в конвертор поступает ферроникель следующего состава: 6% Ni; 0,2% Со; 5% Si; 2,0% Сг; 3% С; 0,4% S; 0,3% Р; 83,1% Fe. Расчет ведем на 100 кг ферроникеля. Принимаем, что в процессе конвертирования кислородным дутьем во II стадии получаем товарный ферроникель, отвечающий техническим условиям ТУ48-3–75, т.е. состава: 12% Ni; 0,4%Со; 0,1% Si; 0,1% С; 0,1% Сг; О,03% S; 0,04% Р и остальное железо. Принимаем, что в товарный ферроникель извлекается никеля и кобальта 92,16%, т.е. в I и II стадиях извлекается никеля и кобальта по 96%, в шлак переходит по 0,8% и переходит в пыль 3,2%.

Первая стадия конвертирования. Принимаем, что в первой стадии до FeO окисляется 10% Fe от содержащегося в черновом ферроникеле. Полностью окисляется Si, Сг, а также 75% С. Переходит в газы 30% S. Удаляется из ферроникеля, кг: Fe 83,1•0,1=8,31; Si 5–0,1=4,90; С 3•0,75=2,25; Сг 2–0,1=1,90; S 0,4•0,3=0,12. Всего 17,48 кг. Окисление в конверторе железа и примесей происходит с получением соединений, приведенных ниже; при этом расходуется кислорода, кг:

FeO (8,31•16)/55,8=2,38 [10,69]

SiO₂ (4,9•32)/28,1=5,60 [10,50]

СО₂ (2,25•0,75•32)/12=4,45 [6,12]

СО (2,25•0,25•16)/12=0,77 [1,35]

Сг₂О₃ (1,9•48)/104=0,88 [2,78]

SO₂ (0,12•32)/32=0,12 [0,24]

В квадратных скобках приведено количество соединений (кг), перешедших в шлак и газы. Всего кислорода расходуется 14,20 кг. В расчете принято, что все железо окисляется до FeO, а углерод сгорает до СО₂ (75%) и СО (25%).

Определяем расход технологического кислорода, содержащего 1,4% N₂. Кислород при продувке используется полностью, т.е. его расход равен (14,2•100)/98,6=14,4 кг, или 14,4/1,43=10,0 м³,

где 1,43 – масса 1 м³ кислорода.

В 14,4 кг технического кислорода содержится 14,2 кг кислорода и 0,2 кг азота. Определяем выход жидкого ферроникеля на I стадии конвертирования. Перейдет в жидкий ферроникель: Ni 6•0,96=5,76 кг; Со 0,2•0,96=0,192. Перейдет в шлак Ni 6•0,8/100=0,048 кг; Со 0,2•0,8/100=0,0016 кг. Перейдет в пыль и неучтенные потери: Ni 6•3,2/100=0,192 кг; Со 0,2•3,2/100=0,0064 кг. Переходят в ферроникель примеси, кг: Si 0,10; С З–2,25=0,75; Сг 0,10; S 0,4–0,12=0,28; Р 0,30, т.е. всего примесей 1,53 кг. Железо 83,1–8,31=74,79 кг. Выход жидкого ферроникеля составляет 5,76+0,192+1,53+74,79=82,272 кг. Перейдет в шлак (без учета расхода флюсов холодных присадок) 10,69+10,50+2,78+0,048+0,0016=24,0196-кг. Перейдет в газы 6,12+1,35+0,24+0,2=7,91 кг. Перейдет в пыль и неучтенные потери 0,192+0,0064=0,1984. Правильность расчета проверяем составлением материального баланса, кг:

Приход		Расход
Черновой ферроникель Технологический кислород	100,0 14,4	Жидкий ферроникель Шлак Газы Пыль и неучтенные потери	82,272 24,0196 7,910 0,1984
Всего	114,4	Всего	114,4

Для составления полного баланса I стадии конвертирования в конкретных условиях необходимо в расчетах учесть расход холодных добавок и частичный переход футеровки конвертора в шлак.