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
Расчет ведется на 100 кг карбонатного концентрата I сорта. При-
нятая в этом процессе основность шлака CaO/SiO
= 1,4.
2
1. Перейдет марганца в металл из карбонатного концентрата
I сорта
36,0·0,5 = 18 кг,
где 36,0 – количество марганца в 100 кг карбонатного концентрата
I сорта;
0,5 – степень перехода марганца в металл.
2. Перейдет марганца в газы из карбонатного концентрата I сорта
36,0·0,10 = 3,6 кг,
где 0,10 – степень перехода марганца в газовую фазу.
3. Всего восстановится марганца из карбонатного концентрата
I сорта
18 + 3,6 = 21,6
кг.
4. Требуется кремния для восстановления марганца по реакции
2MnO + Si = 2Mn + SiO
2
21,6·28/110 = 5,498 кг,
где 28 – атомная масса кремния;
110 – молекулярная масса марганца.
5. Восстановится железа из карбонатного концентрата I сорта
3,20·0,95 = 3,04 кг,
где 3,20 – количество железа в 100 кг карбонатного концентрата
I сорта;
0,95 – степень перехода железа в металл.
6. Требуется кремния для восстановления железа по реакции
2FeO + Si = 2Fe + SiO
2
3,04·28/112 = 0,76 кг,
где 28 – атомная масса кремния;
112 – молекулярная масса железа.
7. Перейдет фосфора в металл из карбонатного концентрата I сорта
0,16·0,6 = 0,096 кг,
71
где 0,16 – количество фосфора в 100 кг карбонатного концентрата
I сорта;
0,6 – степень перехода фосфора в металл.
8. Перейдет фосфора в газовую фазу из карбонатного концентрата
I сорта
0,16·0,1 = 0,016 кг,
где 0,1 – степень перехода фосфора в газовую фазу.
9. Всего восстановится фосфора из карбонатного концентрата
I сорта
0,096 + 0,016 = 0,112 кг.
10. Требуется кремния для восстановления фосфора по реакции
+ 5Si = 4P + 5SiO2
2P
2O5
0,112·140/124 = 0,1265 кг,
где 140 – молекулярная масса кремния;
124 – молекулярная масса фосфора.
11. Всего требуется кремния на восстановление марганца, железа
и фосфора
5,498 + 0,76 + 0,1265 = 6,3845 кг.
12. Необходимо силикомарганца
6,3845·100/(27,99·0,7) = 32,5856 кг,
где 27,99 – содержание кремния в силикомарганце;
0,7 – степень использования кремния силикомарганца на восста-
новление (27 % кремния силикомарганца окисляется кислородом
воздуха, 3 % кремния переходит в металл).
13. Силикомарганец внесет марганца
32,5856·69,99·1,0/100 = 22,8067 кг
,
где 69,99 – содержание марганца в силикомарганце;
1,0 – степень перехода марганца в металл.
14. Силикомарганец внесет кремния
32,5856·27,99·0,03/100 = 0,2736 кг,
где 27,99 – содержание кремния в силикомарганце;
72
0,03 – степень перехода кремния в металл.
15. Силикомарганец внесет железа
32,5856·1,71 1,0/100 = 0,5572 кг,
где 1,71 – содержание железа в силикомарганце;
1,0 – степень перехода железа в металл.
16. Силикомарганец внесет углерода
32,5856·0,2·1,0/100 = 0,0652 кг,
где 0,2 – содержание углерода в силикомарганце;
1,0 – степень перехода углерода в металл.
17. Силикомарганец внесет фосфора
32,5856·0,07·0,6/100 = 0,0137 кг,
где 0,07 – содержание фосфора в силикомарганце;
1,0 – степень перехода фосфора в
металл.
18. Перейдет фосфора в газовую фазу из силикомарганца
32,5856·0,07·0,1/100 = 0,0023 кг,
где 0,1 – степень перехода фосфора в газовую фазу.
19. Перейдет в шлак оксида марганца из карбонатного концентра-
та I сорта
36,0·0,4·71/55 = 18,5891 кг,
где 36,0 – количество марганца в 100 кг карбонатного концентрата
I сорта;
0,4 – степень перехода марганца в шлак;
71 – молекулярная масса MnO;
55 – атомная масса марганца.
20. Образуется
оксида кремния от восстановления
6,3845·60/28 = 13,6811 кг,
где 6,3845 – количество кремния, пошедшее на восстановление;
60 – молекулярная масса SiO
;
2
28 – атомная масса кремния.
21. Исходя из химического состава количество оксида кремния,
перешедшего в шлак, будет составлять 9,49 кг из 100 кг карбонатного концентрата I сорта.
73
22. Образуется оксида кремния от окисления кремния силикомар-
ганца
32,5856·27,99·0,27·60/(28·100) = 5,277 кг,
где 32,5856 – количество силикомарганца;
27,99 – содержание кремния в силикомарганце;
0,27 – степень окисления кремния силикомарганца;
60 – молекулярная масса SiO
;
2
28 – атомная масса кремния.
23. Всего в шлаке будет оксида кремния
13,681 + 9,49 + 5,277 = 28,448 кг.
24. Перейдет в шлак оксида железа из карбонатного концентрата
I сорта
3,2·0,05·72/56 = 0,2057 кг,
где 3,2 – количество железа в 100 кг карбонатного концентрата I сорта;
0,05 – степень перехода железа в шлак;
72 – молекулярная масса FeO;
56 – атомная масса железа.
25. Исходя из химического состава количество оксида кальция,
перешедшего в шлак, будет составлять 7,44 кг из 100 кг концентрата
I сорта.
26. При основности шлака CaO/SiO
= 1,4 в шлаке должно быть
2
оксида кальция
28,448·1,4 = 39,8272 кг.
27. Необходимо внести оксида кальция
39,8272 – 7,44 = 32,3872 кг.
28. Потребуется извести
32,3872·100/96,0 = 33,7366 кг,
где 96,0 – содержание оксида кальция в извести.
29. Перейдет в шлак оксида фосфора из карбонатного концентрата
I сорта и силикомарганца
0,16·0,3·142/62 + 32,5856·0,07·0,3·142/62·100 = 0,2809 кг,
где 0,16 – количество фосфора в 100 кг карбонатного концентрата
74
I сорта;
0,3 – степень перехода фосфора в шлак;
142 – молекулярная масса P
2O5
;
62 – молекулярная масса фосфора;
32,5856 – количество силикомарганца;
0,07 – содержание фосфора в силикомарганце.
30. Исходя из химического состава количество оксида алюминия,
перешедшего в шлак, будет составлять 1,18 кг из 100 кг карбонатного концентрата I сорта.
31. Исходя из химического состава количество оксида магния, перешедшего в шлак, будет составлять 1,76 кг из 100 кг карбонатного
концентрата I сорта.
32.
Перейдет серы в металл из карбонатного концентрата I сорта и
силикомарганца
0,8·0,01 + 32,5856·0,04·0,01/100 = 0,0081 кг,
где 0,8 – количество серы в 100 кг из карбонатного концентрата
I сорта;
0,01 – степень перехода серы в металл;
32,5856 – количество силикомарганца;
0,04 – содержание серы в силикомарганце.
33. Перейдет серы в шлак из карбонатного концентрата I сорта и
силикомарганца
0,8·0,5 + 32,5856·0,04·0,5/100 = 0,4065 кг,
где 0,5 – степень перехода серы в
шлак.
34. Перейдет серы в газовую фазу из карбонатного концентрата I
сорта и силикомарганца
0,8·0,49 + 32,5856·0,04·0,49/100 = 0,3968 кг,
где 0,49 – степень перехода серы в газовую фазу.
35. Содержится углерода в 100 кг концентрата I сорта и перейдет
в виде СО
в газовую фазу при разложении карбонатов концентрата
2
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;
75
44 – молекулярная масса СО2.
36. Содержится углерода в извести и перейдет в виде СО
в газо-
2
вую фазу при разложении карбоната кальция
33,7366·4,0·12/44·100 = 0,368 кг,
где 33,7366 – количество извести;
4,0 – содержание СО
в извести;
2
12 – атомная масса углерода;
44 – молекулярная масса СО
.
2
Количество и состав металла, а также шлака приведены ниже.
Количество и состав металла
Элемент
Mn
Fe
Si
C
P
S
Итого 44,8605 100,00
Из концентрата I
сорта, кг
18,00
3,04
–
–
0,096
0,008
Из силикомарган-
ца, кг
22,8067
0,5572
0,2736
0,0652
0,0137
0,0001
Всего
кг %
40,8067
3,5972
0,2736
0,0652
0,1097
0,0081
90,96
8,02
0,61
0,15
0,24
0,02
Количество и состав шлака
Компонент
MnO
FeO
SiO2
CaO
Al2O3
MgO
P2O5
S
Итого 90,5511 100,00
Из концентрата
I сорта, кг
18,5981
0,2057
9,490
7,440
1,180
1,760
0,1099
0,400
Из силикомар-
ганца, кг
–
18,958
–
–
–
0,0157
0,0065
Из извес-
ти, кг
–
–
32,3872
–
–
–
–
Всего
кг %
18,5981
0,2057
28,4480
39,8272
1,1800
1,7600
0,1256
0,4065
20,54
0,23
31,42
43,98
1,30
1,94
0,14
0,45
Кратность шлака – 90,5511/44,8605 = 2,02.
Основность шлака – CaO/SiO
= 39,8272/28,4480 = 1,40.
2
Получен стандартный по составу низкоуглеродистый ферромар-
ганец марки ФМн90(РБ).
Состав шихты:
карбонатный концентрат I сорта – 100 кг;
76
передельный силикомарганец – 32,5856 кг;
известь – 33,7366 кг.
Расход материалов на 1 т низкоуглеродистого ферромарганца:
карбонатный концентрат I сорта – 2229,1 кг;
передельный силикомарганец – 726,4 кг;
известь – 752 кг.
Материальный баланс по основным рассчитанным элементам
приведен ниже.
Материальный баланс по марганцу
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Карбонатный концентрат I сорта
Передельный силикомарганец
Итого 58,8067 100,00 Итого 58,8067 100,00
36,0000
22,8067
61,22
38,78
Металл
Шлак
Улет и потери
40,8067
14,400
3,600
69,39
24,49
6,12
Материальный баланс по железу
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Карбонатный концентрат I сорта
Передельный силикомарганец
Итого 3,7572 100,00 Итого 3,7572 100,00
3,2000
0,5572
85,17
14,83
Металл
Шлак
3,5972
0,160
95,74
4,26
Материальный баланс по углероду
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Карбонатный концентрат I сорта
Передельный
силикомарганец
Известь
Итого 7,6823 100,00 Итого 7,6823 100,00
7,2491
0,0652
0,3680
94,36
0,85
4,79
Металл
от разложения карбо-
СО
2
натов концентрата I сорта
СО2 от разложения извести
0,0652
7,2491
0,3680
0,85
94,36
4,79
Материальный баланс по кремнию
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Карбонатный концентрат I сорта
Передельный силикомарганец
Итого 13,5494 100,00 Итого 13,5494 100,00
4,4287
9,1207
32,69
67,31
Металл
Шлак
0,2736
13,2758
2,02
97,98
77
Материальный баланс по фосфору
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Карбонатный концентрат I сорта
Передельный силикомарганец
Итого 0,1828 100,00 Итого 0,1828 100,00
0,160
0,0228
87,53
12,47
Металл
Шлак
Улет
0,1097
0,0548
0,0183
60,01
29,98
10,01
Материальный баланс по сере
Приход Расход
Поступило кг % Получено кг %
Карбонатный концентрат I сорта
Передельный силикомарганец
Итого 0,8130 100,00 Итого 0,8130 100,00
0,8000
0,0130
98,40
1,60
Металл
Шлак
Улет
0,0081
0,4065
0,3984
1,00
50,00
49,00
5.3. Металлический марганец
Расчет шихты проведен для выплавки металлического марганца
марки Мн95. Состав металлического марганца, шихтовых материалов и распределение элементов между продуктами плавки приведены ниже.
Химический состав низкоуглеродистого ферромарганца, %
Mn C Si P S Fe
95,0 0,2 1,8 0,07 0,05 Остальное
Химический состав передельного шлака бесфлюсовой плавки
высокоуглеродистого ферромарганца и извести, %
Материал MnO FeO P2O5 SiO2 CaO Al2O3 MgO S CO2
Передельный
шлак
Известь – – – – 96,0 – – – 4,0
40,02 0,61 0,05 26,68 21,54 4,69 5,17 1,24 –
Химический состав передельного силикомарганца
МнС25(РБ), %
Материал Mn Fe P Si S C
Передельный силикомарганец 69,99 1,71 0,07 27,99 0,04 0,2
78
Распределение элементов между продуктами плавки, %
Шихтовой компонент Элемент В металл В шлак Улет
Передельный шлак Mn 45 45 10
Передельный силикомарганец Mn 100 – –
Передельный шлак Fe 90 10
Передельный силикомарганец Fe 100 – –
Шихта P 60 30 10
Шихта S 1 50 49
Расчет ведется на 100 кг перередельного шлака бесфлюсовой
плавки высокоуглеродистого ферромарганца. Принятая в этом процессе основность шлака CaO/SiO
= 1,5.
2
1. Перейдет марганца в металл из передельного шлака бесфлюсо-
вой плавки
(40,02·55/71)·0,45 = 13,9506 кг,
где 40,02 – количество оксида марганца в 100 кг передельного;
55 – атомная масса марганца;
71 – молекулярная масса оксида марганца MnO;
0,45 – степень перехода марганца в металл.
2. Перейдет марганца в газы из передельного шлака
(40,02·55/71)·0,10 = 3,1001 кг,
где 0,10 – степень перехода марганца в газовую фазу.
3. Всего
восстановится марганца из передельного шлака
13,9506 + 1,395 = 15,3456 кг.
4. Требуется кремния для восстановления марганца по реакции
2MnO + Si = 2Mn + SiO2
15,3456·28/110 = 3,9062 кг,
где 28 – атомная масса кремния;
110 – молекулярная масса марганца.
5. Восстановится железа из передельного шлака
(0,61·56/72)·0,95 = 0,4507 кг,
где 0,61 – количество оксида железа в 100 кг передельного шлака;
56 – атомная масса железа;
79
71 – молекулярная масса оксида железа FeO;
0,95 – степень перехода железа в металл.
6. Требуется кремния для восстановления железа по реакции
2FeO + Si = 2Fe + SiO
2
0,4507·28/112 = 0,1127 кг,
где 28 – атомная масса кремния;
112 – молекулярная масса железа.
7. Перейдет фосфора в металл из передельного шлака
(0,05·62/142)·0,6 = 0,0131 кг,
где 0,05 – количество оксида фосфора P
в 100 кг передельного
2O5
шлака;
62 – молекулярная масса фосфора;
142 – молекулярная масса оксида фосфора P
2O5
;
0,6 – степень перехода фосфора в металл.
8. Перейдет фосфора в газовую фазу из передельного шлака
(0,05·62/142)·0,1 = 0,0022 кг,
где 0,1 – степень перехода фосфора в газовую фазу.
9. Всего восстановится фосфора из передельного шлака
0,0131 + 0,0022 = 0,0153 кг.
10. Требуется кремния для восстановления фосфора по реакции
+ 5Si = 4P + 5SiO2
2P
2O5
0,0153·140/124 = 0,0173 кг,
где 140 – молекулярная масса кремния;
124 – молекулярная масса фосфора.
11. Всего требуется кремния на восстановление марганца, железа
и фосфора
3,9062 + 0,1127 + 0,0173 = 4,0362 кг.
12. Необходимо силикомарганца
4,0362·100/(27,99·0,7) = 20,6002 кг,
где 27,99 – содержание кремния в силикомарганце;
0,7 – степень использования кремния силикомарганца на восста-
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]