- •Методичні вказівки до виконання практичних робіт з дисципліни «Технологія виробництва окускованої залізорудної сировини»
- •Практическая работа № 1 Расчет схемы измельчения добавок в шихту окомкования
- •Краткие теоретические сведения
- •Методика расчета схемы измельчения
- •Практическая работа №2 Расчет агломерационной шихты
- •Практическая работа № 3 Расчет тепловой схемы обжиговой машины
- •1. Общие сведения
- •2. Материальные балансы процессов окомкования и обжига
- •3. Расчет температурного поля в слое
- •4. Пример расчета теплообмена в слое окатышей
- •Практическая работа № 4 Расчет аэродинамического сопротивления и схемы газопотоков обжиговой машины
- •1. Аэродинамическое сопротивление слоя
- •2. Схема газовоздушных потоков
- •Практическая работа №5 Расчет удельной производительности обжиговых машин
- •Общие положення
- •2. Расчет производительности по зонам
Практическая работа №2 Расчет агломерационной шихты
Исходные данные для расчета:
1. Химический состав компонентов аглошихты: концентрата, известняка, коксика (см. табл. 2.1)
2. Расход коксика – 4 кг (на 100 кг аглошихты)
3. Основность агломерата (СаО+MgO)/(SiO2+Al2O3)=1,20
Пример расчета
Определяем расход концентрата и известняка для получения 100 кг агломерата и химического состава агломерата.
1. По данным о химическом составе компонентов аглошихты вычисляем потери каждого компонента при спекании (без учета окислительно-восстановительных процессов связанных с оксидами железа). Расчет сводим в табл. 2.2.
Таблица 2.1
Химический состав компонентов аглошихты
Компоненты аглошихты |
Fe |
Mn |
P |
S |
Fe2O3 |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
MnO |
P2O5 |
C |
п.п.п |
Концентрат |
61,78 |
0,22 |
0,03 |
0,14 |
58,56 |
26,73 |
5,58 |
3,06 |
2,93 |
1,20 |
1,28 |
0,08 |
– |
1,44 |
Известняк |
0,12 |
– |
0,01 |
0,01 |
0,18 |
– |
0,89 |
0,37 |
54,40 |
0,68 |
– |
0,03 |
– |
43,44 |
Коксик |
2,15 |
0,10 |
0,02 |
1,80 |
3,07 |
– |
4,83 |
3,07 |
0,39 |
0,15 |
0,14 |
0,05 |
85,5 |
1,60 |
Таблица 2.2
Потери массы компонентов при спекании (без учета окислительно-восстановительных процессов связанных с окислением железа, %)
Статьи потери массы |
Концентрат |
Известняк |
Коксик |
Удаление летучих (п.п.п.) |
1,44 |
43,44 |
1,60 |
Горение углерода коксика |
– |
– |
85,5 |
Суммарная потеря массы (d) |
1,44=dx |
43,44=dy |
87,10=dк |
2. Находим, какая часть килограмма каждого компонента шихты входит при спекании в состав агломерата:
концентрат – (100-dx)/100
известняк – (100-dy)/100
коксик – (100-dк)/100.
Обозначим через Х расход концентрата (кг/100кг агломерата), а через Y расход известняка (кг/100кг агломерата). Тогда выражение ∙Х покажет, какая часть концентрата (в кг) входит в состав шихты, необходимой для получения 100 кг агломерата.
Проделав аналогичную операцию для каждого компонента шихты, составим уравнение для расчета массы шихты, которая останется после спекания всех ее компонентов взятых в количество необходимое для получения 100 кг агломерата:
А= ∙ Х+ ∙ Y+ ∙ 4,
где А – выход агломерата из шихты (без учета окислительно-востановительных реакций), кг;
4 – заданный расход коксика в шихту.
3. Задавшись содержанием железа в агломерате, равным 12%, приходим к выводу, что в ходе спекания масса аглошихты, содержащая FeO в концентрате, увеличится в результате окисления магнетита до гематита, т.е. произойдет увеличение массы концентрата за счет присоединения некоторой части кислорода по реакции 4FeО+O2=2Fe2O3.
В соответствии со стехиометрическим соотношением получаем, что на окисление 4 молей FeO [M(FeО)=56+16=72] расходуется 1 моль O2 [M(O2)=2∙16=32], т.е. при окислении 4∙72=288 кг FeO присоединяется 32 кг О2. Следовательно, количество присоединенного кислорода составит FeO. Тогда увеличение массы концентрата за счет присоединения кислорода составит
, кг/100кг агломерата.
4. Окончательное уравнение материального баланса спекания имеет вид:
0,01∙[(100-dx)∙X+(100-dy)∙Y+(100-dk)∙4] + =100.
В результате преобразования получим искомое уравнение материального баланса
1,0153∙Х+0,5656∙Y=100,8173.
5. По заданной основности агломерата составим уравнение баланса основности. Оно имеет следующий вид:
.
После подстановки соответствующих значений получим:
.
После преобразования получим:
4,13Х+55,08Y+2,16+1,2(8,64X+1,26Y+31,6);
4,13Х+55,08Y+2,16=10,368X+1,512Y+37,92;
-6,268X+53,568Y=35,76.
6. Решая систему двух уравнений
найдем X и Y: X=92,595; Y=11,502.
7. Проверку расчета произведем, вычислив основность агломерата:
=
= .
Т.о. ошибка равна
8. Определяем содержание в агломерате железа, марганца, фосфора и серы, умножая расход каждого компонента шихты в нем соответствующего элемента и складывая полученные значения:
Feагл=92,595∙0,6178+11,502∙0,0013+4∙0,0215=57,3061%,
Mnагл=92,595∙0,0022+4∙0,001=0,208%,
Рагл=92,595∙0,0003+11,502∙0,0001+4∙0,0002=0,029%.
При определении содержания серы в агломерате учтем, что при спекании удаляется 95% всей серы шихты:
Sагл=(92,595∙0,0014+11,502∙0,0001+4∙0,0002)∙0,05=0,010%.
9. По данным о содержании в агломерате марганца, серы и фосфора и известных соединениях, в которых эти элементы находятся в агломерате (соответственно закись марганца MnO, троилит FeS и оксид фосфора P2O5), вычисляем содержание этих соединений в агломерате:
MnOагл=0,208∙(71/55)=0,269%,
FeSагл=0,01∙(88/32)=0,0275%,
P2O5агл=0,029∙(142/62)=0,0664%.
10. По данным о содержании железа в FeO и FeS, содержании этих соединений в агломерате и содержании в агломерате железа (Feагл) находим содержание в агломерате Fe2O3:
Содержание железа в FeO, находящемся в агломерате:
.
Содержание железа в FeS, находящемся в агломерате:
.
Содержание железа в Fe2O3, находящемся в агломерате:
.
Содержание Fe2O3 в агломерате:
Fe2O3агл=47,9553∙ .
11. По данным о расходах компонентов шихты и содержанию в них CaO, MgO, SiO2 и Al2O3 находим содержание этих оксидов в агломерате:
CaОагл=92,595∙0,0293+11,502∙0,544+4∙0,0039=8,9857%,
MgOагл=92,595∙0,012+11,502∙0,0068+4∙0,0015=1,1954%,
SiO2агл=92,595∙0,0558+11,502∙0,0089+4∙0,0483=5,4624%,
Al2O3агл=92,595∙0,0306+11,502∙0,037+4∙0,0307=2,9988%.
12. Результаты расчета химического состава агломерата оформляем в виде таблицы (табл. 2.3).
Таблица 2.3
Химический состав агломерата, %
Соединение |
Fe2O3 |
FeO |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
MnO |
Fe2O5 |
FeS |
Содержание |
68,508 |
12,000 |
5,462 |
2,999 |
8,986 |
1,195 |
0,269 |
0,066 |
0,0275 |
Из таблицы 2.3 видно, что количество агломерата (99,514 кг) мало отличается от заданного (100 кг). Ошибка (<0,5%) вызвана тем, что химические составы шихтовых компонентов, приведенные в табл. 2.1, не дают в сумме 100% (отклонение в меньшую сторону составляет от 0,01 до 1,19%).
Задание. Используя исходные данные, приведенные в табл. 2.4., рассчитать шихту для производства железорудного агломерата и определить его химический состав. Химический состав шихтовых материалов приведен в табл. 2.1.
Контрольные вопросы:
1. Какие исходные данные необходимы для расчета шихты и что определяется в результате расчета?
2. Какие уравнения составляются при расчете шихты, в чем их сущность?
3. Каков смысл коэффициента 1/9 в уравнении материального баланса?
4. Какая степень десульфурации шихты принимается при расчете химсостава агломерата?
5. Какие неточности допущены в выполненном расчете аглошихты?
Таблица 2.4
Показатели |
Номер варианта |
||||||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
|
Основность агломерата |
1,1 |
1,3 |
1,5 |
1,7 |
1,9 |
2,1 |
2,3 |
2,5 |
2,7 |
2,9 |
1,25 |
1,35 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
Расход коксика, кг/100кг агломерата |
3,8 |
3,9 |
4,0 |
4,1 |
4,2 |
4,3 |
4,4 |
4,5 |
4,6 |
4,7 |
3,85 |
3,90 |
3,95 |
4,05 |
4,15 |
4,25 |
4,35 |
4,45 |
4,55 |
Показатели |
Номер варианта |
||||||||||||||||||
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
37 |
38 |
|
Основность агломератата |
2,8 |
1,45 |
1,55 |
1,65 |
1,75 |
1,15 |
1,20 |
1,25 |
1,30 |
1,35 |
1,40 |
1,45 |
1,50 |
1,55 |
1,60 |
1,65 |
1,70 |
1,75 |
1,80 |
Расход коксика, кг/100кг агломерата |
4,65 |
4,2 |
4,3 |
4,4 |
4,5 |
3,93 |
4,02 |
4,07 |
4,13 |
4,18 |
4,23 |
4,28 |
4,33 |
4,38 |
4,43 |
4,49 |
4,53 |
4,59 |
4,63 |