1.6 Расчет материального баланса

Таблица 7 – Материальный баланс

Задано			Получено
Материалы	кг	%		Продукт	кг	%
РИР	100	71,65		металл	38,118	27,31
Известь	6,560	4,70		шлак	101,165	72,49
Руда	9,440	6,76		газы	0,280	0,20
ФСХ48	22,790	16,33		невзяка	0,000	0,00
Кислород	0,772	0,55				0,00
Всего	139,563	100,00		всего	139,563	100,00

В материальном балансе разность между статьями расхода и прихода равна: 139,563 – 38,118 – 101,165 – 0,280 = 0,000 кг

1.7 Расчет удельного расхода материалов

1.7.1 Удельный расход хромовой руды

Расход сухой руды на 100 кг РИР составит, кг:

100 ∙ 100 / 174,864= 57,187

Общий расход сухой руды с учетом твердой добавки, кг:

57,187 + 9,44 = 66,627

или при 50% Cr₂O₃

66,627 ∙ 50,43 / 50,0 = 67,200

Учитывая, что из 66,200 руды получено 38,118 кг металла, определим удельный расход хромовой руды на тонну металла

1000 ∙ 66,200 / 38,118 = 1762,971кг.

1.7.2 Удельный расход извести

Расход извести на 100 кг РИР составит, кг:

100 ∙ 76,607 / 174,864 = 43,809

Общий расход извести с учетом твердой добавки составит, кг:

43,809+ 6,560 = 50,369

или при 90% CaO

50,369 ∙ 95,0 / 90 = 53,168.

Учитывая это определим удельный расход извести на тонну металла

1000 ∙ 53,168 / 38,118 = 1394,831 кг.

Удельный расход ферросиликохрома на тонну металла составит, кг

1000 ∙ (22,790 / 38,118) ∙ (49,42/48,0) = 615,586

Таким образом, расход шихтовых материалов на 1 т сплава составит, кг:

Хромовая руда (50% Cr₂O₃) 1762,971

Известь (90% CaO) 1394,831

ФСХ (48% Si) 615,586

2 Расчет теплового баланса

Тепловой баланс внепечного силикотермического процесса получения ферросплавов определяется неравенством, кДж

Q_спл. + Q_шл. + Q_газ + Q_энд. + Q_пот. ≤ Q_физ. + Q_экз.

Q_спл., Q_шл., Q_газ – теплосодержание продуктов;

Q_энд. – тепловые затраты на эндотермические процессы;

Q_пот. – тепловые потери процесса;

Q_физ. – физическое тепло нагретой шихты;

Q_экз. – экзотермическое тепло реакции окисления и шлакообразования.

2.1 Приход тепла

2.1.1 Физическое тепло шихты

В расчетах, как правило, за нулевую отметку по температуре принимают температуру окружающей среды 25°С. Шихта внесет дополнительное тепло, если ее температура превышает температуру среды: В нашем случае рудно-известковый расплав поступает в ковш-реактор с температурой 1950°С. Теплосодержание рудно-известкового расплава, так же как и шлака, можно оценить аддитивно по основным (трем-четырем) составляющим компонентам используя справочные данные согласно нижеприведенной формуле:

Однако температуры плавления большинства оксидов, составляющих рудно-известковый расплав, намного выше температуры плавления самого расплава. Поэтому, строго говоря, оксиды не плавятся, образуя расплав, а растворяются. Однако однотипность физических процессов лежащих в основе плавления и растворения, позволяет уравнять изменения энтальпии в этих процессах

Таким образом, задаваясь нижеприведенным справочными данными (табл. 8), рассчитаем теплосодержание расплава при температуре 1950°С для основных составляющих шлака (MgO, SiO₂, Al₂O₃, Cr₂O₃, CaO, Fe₂O₃), сумма которых превышает 99% от общей массы.

Таблица 8 – Теплофизические величины основных компонентов шлака и газа

Элемент	, Дж/моль∙К			Энтальпия плавления, кДж/моль		Температура плавления, К		Теплоемкость в жидком состоя., Дж/моль∙К
	a	b∙103	c∙10-5
Al2O3	114,84	12,81	-35,46		113,04		2326		144,96
SiO2	46,98	34,33	-11,3		0,63		0-848		-
	60,33	8,12	0		7,70		848-1996		85,82
MgO	42,62	7,28	-6,2		77,46		3098		84,0
Cr2O3	113,04	9,21	-15,66		125,0		2705		156,9
СаО	105,37	11,953	-18,979		80,0		3172		84,0
Fe2O3	98,35	77,87	-14,86		87,0		1838		165,0
СО2	44,17	9,04	-8,54		-		-		-