Практикалық есептердің мысалдары

Мысал №1

Қызыл теміртастағы темірдің құрамы 57%. Бос жыныс мөлшерін анықтау керек.

Шешімі:

Қызыл теміртастағы гематиттің құрамын анықтаймыз:

Fe₂O₃ = (57  160) : 112 = 81,4%.

мұндағы, 160 - Fe₂O₃ - ның молекулярлы салмағы, г / моль; 112 - Fe₂O₃ молекуласындағы темірдің екі атомының салмағы, г / моль.

Бос жыныстың мөлшері тең:

100 - 81,4 = 18,6%.

Мысал №2

[C] = 4%; [Si] = 0,8%; [Mn] = 0,7%; [S] = 0,04%; [P] = 0,2%. 1 тонна шойындағы 56% Fe пайыз мөлшерінде болатын гематит кенінің шығынын анықтау.

Шешімі:

Темір кенінің шойын бірлігіне шығымы темір балансымен анықталады:

Р  Fe_жалпы = Ч  [Fe],

мұндағы, Р - т / т шойындағы кен шығыны; Fe_жалпы - % - бен берілген кендегі темір мөлшері; [Fe] - % - бен берілген шойындағы темір мөлшері.

1. Шойындағы Fe мөлшерін анықтау:

Fe_ш = 100 - [C] - [Si] - [Mn] - [S] - [P] = 94,26%.

2. Онда кен шығыны мынандай:

Р = 94,26 : 56 = 1,68т / т шойында.

Мысал №3

(а) және (б) екі кені берілген. Әрбір кендегі темірқұрамды минералдардың пайыздық құрамын анықтау, егер, химиялық анализ мәліметтері бойынша (а) кенінде: Fe_жалпы = 46,0%, FeO = 13,0%, (б) кенінде: Fe_жалпы = 50,4%, FeO = 23,0%.

Шешімі:

FeO мен байланысқан темір мөлшері:

а) Fe_FeO = 56  FeO / 72 = 56  13,0 / 72 = 10,11%,

б) Fe_FeO = 56  FeO / 72 = 56  23,0 / 72 = 17,89%.

(а) кені

Қышқылдық коэффициент: К = Fe_жалпы / Fe_FeO = 46,0 / 10,11 = 4,55 > 3, сонымен (а) кенінде кездесетін минералдар Fe₂O₃ және Fe₃O₄, яғни, барлық FeO, Fe₃O₄ - пен байланысты.

Fe₃O₄ құрамы: Fe₃O₄ = 232  Fe_Fe3O4 / 72 = 232  13 / 72 = 41,89%.

Fe₂O₃ жалпы мөлшері: Fe₂O_3 = 160  (Fe_жалпы - 56  FeO / 72) / 112 = 160  (46 - 56  13 / 72) / 112 = 51,27%.

Fe₂O₃ мөлшерінің Fe₃O₄ - пен байланысы: Fe₂O_3Fe3O4 = 160  FeО_Fe3O4 / 72 = 160  13 / 72 = 28,89%.

Fe₂O₃(а) кеніндегі құрамы: Fe₂O₃ = Fe₂O_3 - Fe₂O_3Fe3O4 = 51,27 - 28,89 = 22,38%.

(б) кені

Қышқылдық коэффициент: К = Fe_жалпы / Fe_FeO = 50,4 / 17,89 = 2,82 < 3, сонымен (б) кенінде кездесетін минералдар Fe₃O₄ және FeO, яғни, барлық Fe₂O₃, Fe₃O₄ - пен байланысты.

Fe₂O₃ мөлшерінің Fe₃O₄ - пен байланысы: Fe₂O_3Fe3O4 = 160  (Fe_жалпы - 56  FeO / 72) / 112 = 160  (50,4 - 56  23 / 72) / 112 = 46,44%.

(б) кеніндегі Fe₃O₄ құрамы: Fe₃O₄ = 232  Fe₂O_3Fe3O4 / 160 = 232  46,44 / 160 = 67,34%.

FeO мөлшерінің Fe₃O₄ - пен байланысы: FeO_Fe3O4 = 72  Fe₂O_3Fe3O4 / 160 = 72  46,44 / 160 = 20,90%.

(б) кеніндегі FeO құрамы: FeO = FeO_  FeO_Fe3O4 = 23,0 - 20,9 = 2,1%.

Бұл жағдайда (а) кенінің құрамы: Fe₂O₃ = 22,38%, Fe₃O₄ = 41,89%, FeO = 0%.

(б) кенінің құрамы: Fe₂O₃ = 0%, Fe₃O₄ = 67,34%, FeO = 2,1%.

Өзіндік жұмысқа арналған тапсырмалар

1. Кеннің құрамында 3970т гематит бар. Ал осы кеннің құрамында қанша темір мөлшері бар?

2. Кеннің бір үлгісінің анықтамасы бойынша 2,8г темір табылды. Темір тотығының (III) қандай мөлшеріне сәйкес келеді?

3. Магнитогорск темір кенінің үлгісі бойынша 62% темірді магнетит минералы құрайды. Берілген кенде магнетиттің (пайыздық мөлшері) құрамы қанша?

4. 5кг магнетитте қанша темір мөлшері бар?

5. Темір кенінде 80% Fe₂O₃ және 10% SiO₂, қалғаны - қоспа. Кенде қанша кремний және темір (пайыздық мөлшері) бар?

6. Шпатты және бурлы магнитті теміртаста темірдің құрамы сәйкесінше 63%, 50% және 41% құрайды. Әр қайсысынан бос жыныстың мөлшерін анықтау.

7. 1кг Fe₂O₃ және 1кг Fe₃O₄ темір құрамы бірдей мөлшерде ме?

8. Зауытқа 4640т магнитті теміртас Fe₃O₄ құрамды кен жеткізілді. Бұл кенде темірдің қанша мөлшер құрамы бар?

9. [C] = 4%; [Si] = 1%; [Mn] = 0,6%; [S] = 0,03%; [P] = 0,1%; 94,27% Fe құрамының 1т шойындағы кеннің шығынын анықтау. 2.1 - ші кестеде концентраттар және әртүрлі темір кенінің химиялық құрамы келтірілген.

10. 2.1 - ші кестеде келтірілген темір кенінің құрамы және байыту концентраты келтірілген. Берілген нұсқалар бойынша концентратта немесе кендегі темірқұрамды минералдардың пайыздық құрамын анықтау.

11. Берілген 2.1 - ші кесте бойынша кеннің түрін және бос жыныс мөлшерін анықтау.

Домна үрдісінің отындары

Домна үрдісінде қолданылатын отын шикіқұрамды қыздыруға және оны балқытуға ғана қызмет етпейді, сонымен қоса басты химиялық реагент ретінде пештегі қайта қалыптастырушы үрдістер мен темірдің көміртектелуі үшін де қолданылады.

Домна үрдісінің отынының негізгі түрі кокс болып табылады. Кокстың металлургиялық сапасын бағалау үшін оның химиялық құрамын білу қажет, физико-химиялық және физико-механикалық құрылысы.

Кокстың химиялық құрамы оның органикалық массасымен сипатталады. Кокстың органикалық затының көбінесе құрамында: 96,5 - 97,5% С; 0,5 - 0,8% Н₂; 0,3 - 0,4% О₂ және кішкене мөлшерде S және N₂ бар.

Органикалық масса сараптамасын кейде элементарлы сараптама деп атайды. Көміртектің мөлшері сараптаманың басты көрсеткіші болып табылады және де ұшатын және ұшпайтын көміртектерден тұрады. Практикалық есептеулерді жүргізу үшін С_ұшпай құрамын білу қажет. Осы көміртегінің мөлшерін техникалық сараптау арқылы анықтауға болады.

Кесте 2.1 - Темір кені және концентраттың химиялық құрамы

Материалдың атауы	Feобщ	FeO	SiO2	Al2O3	CaO	MgO	MnO	P2O5	S	TiO2	V2O5	ППП
1. Оленегорский концентраты	60,07	20,20	14,33	0,58	0,59	0,41	0,09	-	0,08	-	-	0,24
2. Ено - Ковдовский концентраты	62,0	18,64	1,05	2,46	1,05	7,74	0,30	0,46	0,02	0,32	-	-
3. Кировоградский концентраты	65,0	20,84	8,29	0,22	0,55	0,35	0,13	0,01	0,01	-	-	-
4. Тульская кені	45,5	0,46	19,6	2,94	0,59	0,39	0,30	0,15	0,12	-	-	10,96
5. Лебединская кені	55,88	9,87	9,15	3,81	1,26	0,40	0,46	0,24	0,19	0,15	-	5,64
6. Яковлевская кені	59,9	0,88	5,42	2,50	1,77	0,40	-	0,05	0,04	-	-	4,35
7. Криворожский концентраты	58,96	22,78	15,10	0,59	0,41	0,82	0,02	0,07	0,01	-	-	0,6
8. Криворожская кені I	54,65	0,86	16,99	3,63	0,57	0,23	0,28	0,14	0,05	-	-	-
9. Криворожская кені II	57,0	1,98	15,60	2,80	0,44	0,20	0,27	0,09	0,05	-	-	-
10. Керченский концентраты	43,5	-	13,80	3,52	1,9	0,68	2,7	2,70	0,02	0,17	0,14	14,23
11. Высокогорский концентраты	58,07	20,0	8,08	2,30	3,10	1,80	1,0	0,17	0,05	-	-	3,0
12. Лебежинский концентраты	58,70	23,0	8,21	3,10	3,27	2,12	0,31	0,33	0,07	-	-	1,19
13. Качканарский концентраты	63,0	28,67	4,49	1,54	1,53	2,21	0,22	0,04	0,02	2,23	0,48	0,43
14. Соколовско - Сарбайская кені	53,6	20,87	12,54	3,38	5,41	3,65	0,14	0,19	0,18	0,24	0,10	0,444
15. Соколовско - Сарбайский концентраты	65,0	25,0	4,60	1,63	1,51	0,85	0,12	0,07	0,87	0,11	0,10	2,23
16. Карачарский концентраты	65,0	28,58	4,93	2,0	0,94	1,30	0,25	0,04	0,10	0,08	0,20	3,53
17. Лисаковский концентраты	60,0	20,0	7,89	5,26	0,60	0,50	0,30	1,70	0,02	0,10	0,15	-
18. Мандыбашский концентраты	59,1	25,05	7,38	2,40	3,64	1,86	0,56	0,17	0,48	-	-	1,74
19. Коршуновский концентраты	61,0	22,0	4,70	3,39	1,56	4,44	0,17	0,25	-	0,38	0,12	0,29
20. Караджальский концентраты	50,0	23,4	17,57	3,60	3,36	1,76	0,77	0,10	0,47	-	0,045	3,55
21. Большой Ктай (концентрат)	47,0	15,0	26,5	0,92	1,10	1,84	1,75	1,13	0,38	-	0,04	0,91
22. Магнитогорский концентраты	58,4	24,0	8,97	3,70	4,70	0,90	0,10	0,05	0,88	-	-	-

Техникалық сараптама кезінде кокстың жұмыс массасы, яғни, күлдердің (А), ұшқыш заттардың (L) және күкірттің (S) мөлшері анықталады. С_ұшпай мөлшері кокстың құрғақ массасы бойынша мына теңдікпен анықталады:

С^с_ұшпай = 100 - (А^С + L^C + S^C).

Әдетте металлургиялық кокстердегі күлдің мөлшері 8 - 13% аралығында болады. Кокс күлі домна пешіндегі қож түзу үрдісіне әсер ететіндіктен оның құрамы ерекше маңызды болып келеді. SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃ күлдің негізгі компоненттері болып табылады. Сонымен қоса, күлде мына қоспаларда кездеседі: СаО, MgO, SO₃, P₂O₅, Mn₃O₄ және т.б. Күлдегі SiO₂ мен Al₂O₃ мөлшері әдетте 50 - 70%, ал СаО мен MgO бар болғаны 4 - 6%. Бұл бос жынысты қождау үшін және өздігінен балқитын қождың түзілуне жеткіліксіз. Кокстағы ылғалдың мөлшері шамамен 1 - 3% - дан аспайды. Ұшқыш заттардың да мөлшері 0,8 - 1,2% - дан аспайды және ол кокстың бөліну технологиясына байланысты, яғни, кокстың бөліну температурасы неғұрлым жоғары болса және кокстың бөліну периоды ұзақ болса кокстағы ұшқыш заттар да аз болады. Ұшқыш заттар 300 - 350^○С - тан жоғары қыздыру кезінде бөліне бастайды, бұл домна пеші шикіқұрамының жоғарысына сай келеді және домна үрдісіне қатыспайды.