Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные методы и оборудование металлургии и материаловедения производство марганцевых ферросплавов. Методика расчета компонентов шихты при выплавк
.pdf
160 – молекулярная масса Fe2O3;
: 9,49·0,9 = 8,541 кг,
SiO
2
где 9,49 – количество SiO
в 100 кг карбонатного концентрата I сорта;
2
0,9 – степень перехода кремния в шлак;
: 0,16·0,05·142/62 = 0,018 кг,
P
2O5
где 0,16 – содержание фосфора в 100 кг карбонатного концентрата
I сорта;
0,05 – степень перехода фосфора в шлак;
142 – молекулярная масса P
62 – молекулярная масса фосфора в P
2O5
;
;
2O5
CaO: 7,44 кг,
где 4,3 – содержание CaO в 100 кг карбонатного концентрата I сорта;
: 1,18кг,
Al
2O3
где 1,18 – содержание Al
в 100 кг карбонатного концентрата I сорта;
2O3
MgO: 1,76 кг,
где 1,76 – содержание MgO в 100 кг карбонатного концентрата I сорта;
S: 0,80·0,5 = 0,4 кг,
где 0,80 – содержание серы в 100 кг карбонатного концентрата I сорта;
0,5 – степень перехода серы в шлак.
20. Перейдет серы в газы
0,80·0,49 = 0,392 кг,
где 0,49 – степень перехода серы в газовую фазу.
21. Содержится углерода в 100 кг концентрата I сорта и перейдет
в виде СО2 в газовую фазу при разложении карбонатов концентрата
I сорта
26,58·12/44 = 7,2491 кг,
где 26,58 – содержание СО
в 100 кг концентрата I сорта;
2
12 – атомная масса углерода;
44 – молекулярная масса СО
.
2
22. На восстановление оксидов Mn, Fe, Si и P золы коксика потребуется углерода на 100 кг коксика:
31
MnO: (13,44·0,17/100)·0,7·12/55 = 0,003 кг,
где 13,44 – количество золы в 100 кг коксика;
0,17 – содержание марганца в золе коксика;
0,7 – степень перехода марганца в металл и в газовую фазу;
12 – атомная масса углерода;
55 – атомная масса марганца;
: (13,44·10,04/100)·0,95·36/160 = 0,288 кг,
Fe
2O3
где 10,04 – содержание Fe
в золе коксика;
2O3
0,95 – степень перехода железа в металл;
36 – молекулярная масса углерода;
160 – молекулярная масса Fe
: (13,44·51,4/100)·0,1·24/60 = 0,276 кг,
SiO
2
где 51,4 – содержание SiO
в золе коксика;
2
2O3
;
0,1 – степень перехода кремния в металл;
24 – молекулярная масса углерода;
60 – молекулярная масса SiO
: (13,44·0,347/100)·0,95·60/62 = 0,043 кг,
P
2O5
;
2
где 0,347 – содержание фосфора в золе коксика;
0,95 – степень перехода фосфора в металл и в газовую фазу;
60 – молекулярная масса углерода;
62 – молекулярная масса фосфора в P
2O5
.
23. Всего потребуется углерода на восстановление оксидов золы в
100 кг коксика
0,003 + 0,288 + 0,276 + 0,043 = 0,610 кг.
24. Остается активного углерода в 100 кг коксика
83,77 – 0,610 = 83,160 кг,
где 83,77 – количество углерода в 100 кг коксика.
25. Потребуется коксика
8,756·100/83,160 = 10,529 кг,
где 8,756 – количество углерода потребное для восстановления окси-
дов Mn, Fe, Si и P в 100 кг карбонатного концентрата I сорта и
для науглероживания металла.
32
26. Исходя из заводской практики, в связи с угаром углерода кок-
сика на колошнике по реакции C + CO
СО
, образующимся при разложении карбоната марганца, и по реак-
2
ции C + 1/2O
= CO при взаимодействии с кислородом, образующим-
2
= 2CO при взаимодействии с
2
ся при диссоциации высших оксидов марганца, следует увеличить
навеску коксика на ~15 %
10,529·1,15 = 12,108 кг.
27. В требуемом количестве коксика содержится углерода
12,108·83,77/100 = 10,1423 кг,
где 83,77 – содержание углерода в коксике.
28. В требуемом количестве коксика содержится золы
12,108·13,44/100 = 1,627 кг,
где 13,44 – содержание золы в коксике.
29. Из коксика перейдет серы в металл
(12,108·0,52/100)·0,01 = 0,0006 кг,
где 0,52 – содержание серы в коксике;
0,01 – степень перехода серы в металл;
30. Из коксика перейдет серы в шлак
(12,108·0,52/100)·0,5 = 0,0315 кг,
где 0,5 – степень перехода серы в шлак.
31. Из коксика улетучится серы
(12,108·0,52/100)·0,49 = 0,0308 кг,
где 0,49 – степень перехода серы в газовую фазу.
32. Коксик внесет летучих
12,108·1,27/100 = 0,154 кг,
где 1,27 – содержание летучих в коксике.
33. Коксик
внесет влаги
12,108·1,0/100 = 0,121 кг,
где 1,0 – содержание влаги в коксике.
33
34. Из золы коксика перейдет в металл:
Mn: (1,627·0,17/100)·0,6 = 0,0017 кг,
где 1,627 – содержание золы в требуемом количестве коксика;
0,17 – содержание марганца в золе коксика;
0,6 – степень перехода марганца в металл;
Fe: (1,627·10,04/100)·0,95·112/160 = 0,1086 кг,
где 10,04 – содержание Fe
в золе коксика;
2O3
0,95 – степень перехода железа в металл;
112 – молекулярная масса железа в Fe
160 – молекулярная масса Fe
2O3
;
2O3
;
Si: (1,627·51,4/100)·0,1·28/60 = 0,039 кг,
где 51,4 – содержание SiO
в золе коксика;
2
0,1 – степень перехода кремния в металл;
28 – атомная масса кремния в SiO
60 – молекулярная масса SiO
;
2
;
2
P: (1,627·0,347/100)·0,85 = 0,0048 кг,
где 0,347 – содержание фосфора в золе коксика;
0,85 – степень перехода фосфора в металл.
35. Из золы коксика перейдет в шлак:
MnO: (1,627·0,17/100)·0,3·71/55 = 0,0011 кг,
где 0,17 – содержание марганца в золе коксика;
0,3 – степень перехода марганца в шлак;
71 – молекулярная масса MnO;
55 – атомная масса марганца;
FeO: (1,627·10,04/100)·0,05·144/160 = 0,0074 кг,
где 10,04 – содержание Fe
в золе коксика;
2O3
0,05 – степень перехода железа в шлак;
144 – молекулярная масса FeO в Fe
160 – молекулярная масса Fe
: (1,627·51,4/100)·0,9 = 0,7526 кг,
SiO
2
где 51,4 – содержание SiO
2
2O3
в золе коксика;
0,9 – степень перехода кремния в шлак;
34
;
2O3
;
P2O5: (1,627·0,347/100)·0,05·142/62 = 0,0006 кг,
где 0,347 – содержание фосфора в золе коксика;
0,05 – степень перехода фосфора в шлак;
142 – молекулярная масса P2O5;
62 – молекулярная масса фосфора в P
2O5
;
CaO: (1,627·4,0/100) = 0,0651 кг,
где 4,0 – содержание CaO в золе коксика;
: (1,627·27,9/100) = 0,4539 кг,
Al
2O3
где 27,9 – содержание Al
в золе коксика;
2O3
MgO: (1,627·2,5/100) = 0,0407 кг,
где 2,5 – содержание MgO в золе коксика.
36. Из золы коксика улетучится:
Mn: (1,627·0,17/100)·0,10 = 0,0003 кг,
где 0,17 – содержание марганца в золе коксика;
0,10 – степень перехода марганца в газовую фазу;
P: (1,627·0,347/100)·0,10 = 0,0006 кг,
где 0,347 – содержание фосфора в золе коксика;
0,10 – степень перехода фосфора в шлак.
37. Перейдет углерода в виде СО в газовую фазу от
восстановле-
ния оксидов коксика
10,529·0,610/100 = 0,064 кг,
где 10,529 – количество коксика, необходимое для восстановления
оксидов Mn, Fe, Si и P в 100 кг концентрата I сорта и для науглероживания металла;
0,610 – количество углерода потребное для восстановления оксидов Mn, Fe, Si и P золы в 100 кг коксика.
38. Перейдет углерода в виде СО в газовую фазу от сгорания коксика на колошнике
(10,529·0,15)·83,77/100 = 1,323
кг,
где 10,529·0,15 – количество коксика, сгорающего на колошнике;
83,77 – содержание углерода в коксике.
35
39. В сплаве содержится железа из 100 кг карбонатного концен-
трата I сорта и золы коксика
3,039+ 0,1086 = 3,1476 кг.
40. В сплаве должно быть железа
27,0·12,5/100 = 3,375 кг,
где 27,0 – количество получаемого сплава;
12,5 – содержание железа в сплаве.
41. Необходимо добавить стальной стружки
3,375 – 3,1476 = 0,2274 кг.
Количество и состав металла, а также шлака приведены ниже.
Количество и состав металла
Из концен-
Элемент
Mn
Fe
C
Si
P
S
Итого 27,3631 100,00
трата I
сорта, кг
21,6
3,039
–
0,443
0,136
0,008
Из кокси-
ка, кг
–
–
1,755
–
–
0,0006
Из золы
коксика, кг
0,0017
0,1086
–
0,0390
0,0048
–
Из стальной
стружки, кг
–
0,2274
–
–
–
–
Всего
кг %
21,6017
3,375
1,755
0,482
0,1408
0,0086
78,96
12,33
6,41
1,76
0,51
0,03
Количество и состав шлака
Компонент
MnO
FeO
SiO2
CaO
Al2O3
MgO
P2O5
S
Итого 34,8399 100,00
Из концентрата I
сорта, кг
13,942
0,206
8,541
7,44
1,18
1,76
0,018
0,4
Из коксика,
кг
–
–
–
–
–
–
–
0,0315
Из золы
коксика, кг
0,0011
0,0074
0,7526
0,0651
0,4539
0,0407
0,0006
–
Всего
кг %
13,9431
0,2134
9,2936
7,5051
1,6339
1,8007
0,0186
0,4315
40,02
0,61
26,68
21,54
4,69
5,17
0,05
1,24
Кратность шлака – 34,8399/27,3631 = 1,273.
Основность шлака – (CaO/SiO
) = 7,5051/9,2936 = 0,808.
2
Получен стандартный по составу ферромарганец марки ФМнС78(РБ).
36
Состав шихты:
карбонатный концентрат I сорта – 100 кг;
коксик – 12,108 кг;
стальная стружка – 0,2274 кг.
Расход материалов на 1 т высокоуглеродистого ферромарганца:
карбонатный концентрат I сорта – 3654,5 кг;
коксик – 442,5 кг;
стальная стружка – 8,3 кг.
Материальный баланс по основным рассчитанным элементам
приведен ниже.
Материальный баланс по марганцу
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Карбонатный концентрат
I сорта
Зола коксика
Итого 36,0028 100,00 Итого 36,0028 100,00
36,00
0,0028
99,992
0,008
Металл
Шлак
Улет и потери
21,6017
10,8008
3,6003
60,01
30,00
10,00
Материальный баланс по железу
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Карбонатный концентрат I сорта
Стальная стружка
Зола коксика
Итого 3,5407 100,00 Итого 3,5407 100,00
3,1990
0,2274
0,1143
90,35
6,42
3,23
Металл
Шлак
3,3750
0,1657
95,32
4,68
Материальный баланс по углероду
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Коксик
Карбонатный
концентрат
I сорта
Итого 17,3921 100,00 Итого 17,3921 100,00
10,143
7,2491
58,32
41,68
Металл
СО от восстановления
оксидов концентрат
I сорта
СО от восстановления
оксидов золы коксика
СО от сгорания коксика
на колошнике
СО2 от разложения карбонатов концентрат
I сорта
1,7550
7,001
0,064
1,323
7,2491
10,09
40,25
0,37
7,61
41,68
37
Материальный баланс по кремнию
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Карбонатный концентрат I сорта
Зола коксика
Итого 4,819 100,00 Итого 4,819 100,00
4,429
0,390
91,91
8,09
Металл
Шлак
0,482
4,337
10,00
90,00
Материальный баланс по фосфору
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
3,44
Металл
Шлак
Улет
Карбонатный концентрат I сорта
Зола коксика
Итого 0,1657 100,00 Итого 0,1657 100,00
0,160
0,0057
96,56
0,1408
0,0083
0,0166
84,97
5,01
10,02
Материальный баланс по сере
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Карбонатный концентрат I сорта
Зола коксика
Итого 0,8629 100,00 Итого 0,8629 100,00
0,80
0,0629
92,71
7,29
Металл
Шлак
Улет
0,0086
0,4315
0,4228
1,00
50,00
49,00
38
4. ФЕРРОСИЛИКОМАРГАНЕЦ
Ферросиликомарганец (товарный и передельный) получают углеродотермическим методом в электрических (рудно-термических) печах [7]. Основная масса выплавляемого сплава – товарный ферросиликомарганец, широко применяемый при производстве стали, сплавов и чугуна в качестве комплексного раскислителя. Передельный
ферросиликомарганец используют в качестве восстановителя при
выплавке средне- и низкоуглеродистого ферромарганца и металлического марганца. Содержание
трации кремния: чем больше кремния в сплаве, тем ниже растворимость в нем углерода, поскольку химическая связь Mn–Si существенно прочнее, чем связь Mn–C.
Процесс образования ферросиликомарганца состоит из следующих стадий. Также как и при выплавке высокоуглеродистого ферромарганца, вначале получают развитие процессы восстановления
высших
оксидов марганца MnO2, Mn2O3 и Мn3O4 с участием СО, а
затем восстановление МnО твердым углеродом до карбида:
углерода в сплаве зависит от концен-
МnО + (1 + х)С → МnС
+ СО.
х
В зоне высоких температур заметное развитие получает реакция
восстановления кремнезема. Наличие металлического расплава термодинамически облегчает процесс восстановления кремния с образованием ферросиликомарганца:
+ 2С + MnСx = [Mn–Si–Сx] + 2СO.
SiO
2
Если в качестве марганецсодержащего сырья использовать концентраты, получаемые при обогащении Усинских марганцевых руд,
то стандартный ферросиликомарганец марок МнС17 и МнС22 можно
выплавить из карбонатных концентратов II сорта и отсадки, а ферросиликомарганец марки МнС25 – из передельного шлака бесфлюсовой плавки выокоуглеродистого ферромарганца. Окисленные концентраты в связи с тем,
что они характеризуются повышенным содержанием железа, следует использовать в смеси с карбонатными
при выплавке ферросиликомарганца. Ниже приведены расчеты шихты для выплавки ферросиликомарганца – товарного и передельного.
39
4.1. Ферросиликомарганец МнС17(РБ)
(товарный и передельный)
Расчет шихты проведен для выплавки ферросиликомарганца марки
МнС17(РБ). Состав ферросиликомарганца, шихтовых материалов и
распределение элементов между продуктами плавки приведены ниже.
Химический состав ферросиликомарганца, %
Mn Fe C Si P S
70,0 10,0 2,0 17,0 0,5 0,02
Химический состав шихтовых материалов, %
Материал Mn Fe2O3P SiO2 CaO Al2O3 MgO S CO
Карбонатный
концентрат
II сорта
Кварцит – – – 98,0 – 2,0 – – –
Зола коксика 0,17 10,04 0,347 51,4 4,0 27,9 2,5 – –
25,20 4,71 0,15 13,32 14,95 1,40 2,85 0,90 26,2
2
Состав коксика, %
Материал C S Влага Летучие Зола
Коксик 83,77 0,52 1,0 1,27 13,44
Распределение элементов между продуктами плавки, %
Элемент В металл В шлак Улет и потери
Mn 80 10 10
Fe 95 5 –
P 85 5 10
S 1 50 49
Расчет ведется на 100 кг карбонатного концентрата II сорта. Исходя из заводской практики, при выплавке ферросиликомарганца
марки МнС17(РБ) в шихте оптимальным является соотношение
% SiO
/%Mn = 1.
2
1. В шихте недостает SiO
2
25,20 – 13,32 = 11,88 кг,
где 25,20 – количество марганца в 100 кг концентрата II сорта;
13,32 – количество SiO
40
в 100 кг концентрата II сорта.
2
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]