- •Введение
- •Работа 1. Экспериментальное исследование условий псевдосжижения в системе дисперсный материал – газ применительно к работе печей для обжига в «кипящем слое»
- •Описание установки
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Результаты эксперимента и вычислений заносить в таблицу.
- •Работа 2. Определение характеристик воздухораспределительной системы горизонтального конвертера методом физического моделирования
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Работа 3. Исследование режима движения газов в печи взвешенной плавки на физической модели
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Свойства воздуха при 760 мм рт. Ст.
- •Работа 4. Экспериментальные исследования истечения воздуха при его нагреве
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Работа 5. Оценка условий подачи дутья в слой расплава при различных вариантах
- •1) Зона окисления – зона непосредственного контакта расплава с дутьевой струей:
- •Теоретический расход кислорода:
- •Соответственно расход воздуха при 21% кислорода:
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Работа 6. Исследование конвективной теплопередачи в металлургическом рекуператоре
- •Описание установки
- •П орядок выполнения работы
- •Работа 7. Исследование динамики свободной струи
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Работа 8. Исследование условий внедрения верхней непогруженной струи в слой расплава
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Работа 9. Моделирование электрического поля электрической печи для обеднения шлаков при различных вариантах состава шлака
- •Описание установки
- •Порядок выполнения эксперимента
- •Работа 10. Экспериментальное исследование аэродинамических условий работы шахтной печи
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Работа 11. Определение аэродинамического сопротивления в трубопроводах различной конфигурации
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Работа 12. Исследование механического процесса многоподовой печи
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Средняя теплоемкость воздуха и газов
- •Свойства воздуха при 760 мм рт. Ст.
- •Содержание
Работа 2. Определение характеристик воздухораспределительной системы горизонтального конвертера методом физического моделирования
Продуктом окислительной, нейтральной или даже восстановительной плавки сульфидных, медных, полиметаллических, медно-никелевых руд и концентратов, а также и восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд являются штейны, которые в основе своей состоят из сульфидов железа и цветных металлов. В зависимости от типа плавки, в штейне может содержаться определенное количество магнетита (Fe3O4) или свободных металлов (главным образом Fe, Ni, в меньшем количестве Cu).
Обычная классификация штейнов такова:
Медные: состоят из FeS, Cu2S, и содержат тем больше магнетита, чем штейн «беднее» (по меди), т.е. содержат больше FeS.
Медно-никелевые: состоят из FeS, Cu2S, Ni3S2, CoS и в качестве обязательного компонента содержат либо Fe3O4, либо свободные Fe и Ni – в зависимости от типа плавки (окислительная или восстановительная).
Никелевые: состоят из FeS, Ni3S2, CoS и в значительной мере металлического Fe и Ni (до 30-35%).
Полиметаллические: FeS, Cu2S, ZnS, PbS и Fe3O4.
Мировая металлургическая практика для переработки штейнов использует главным образом конвертерный процесс, заключающийся в продувке расплавленного штейна воздухом. При продувке штейна в конвертере сжатым воздухом в зоне непосредственно контакта струи и расплава (дутьевая зона) происходит интенсивное окисление сульфидов и металлов кислородом:
FeS + 1,5O2 = FeO + SO2, а также 3FeS + 5O2 = Fe3O4 + 3SO2
МeS + 1,5O2 = МeO + SO2
2Fe + O2 = 2FeO, а также 3Fe + 2O2 = Fe3O4
2Мe + O2 = 2МeO
Поскольку количество FeS в расплавленной ванне в штейнах обычного состава существенно преобладает над количеством сульфидов металлов, в той части ванны, которая находиться за пределами «дутьевой зоны», имеется избыток FeS. В этой части ванны происходят термодинамически обусловленные реакции обменного взаимодействия типа МeO + FeS = МeS + FeO, т.е. оксиды цветных металлов «отнимают» серу у железа и возвращают в сульфидную форму. В такой последовательности протекают реакции конвертирования, пока железо и его сульфид практически полностью не будут переведены в форму оксидов. Цветные же металлы остаются в основном в форме сульфидов. Следовательно, с некоторым упрощением, совокупность реакций окисления и обменного взаимодействия может быть сведена в итоге к реакциям окисления железа и его сульфида:
FeS + и = nFeO + Fe3O4 + SO2 + (1)
Fe+и =
mFeO+ Fe3O4 + (2)
где и и q – коэффициенты избытка дутья и степень обогащения дутья кислородом соответственно; n и m – коэффициенты, отвечающие факту наличия в конвертерных шлаках вюстита FeO и магнетита Fe3O4.
Описание установки
Схема установки для физического моделирования аэродинамических явлений, происходящих в горизонтальном конвертере, приведена на рисунке 2.
Образцом для модели служит 100-тонный конвертер комбината «Печенганикель» размерами по кожуху 9,154,06 м, оснащенный 52 фурмами диаметром 50 мм. Модель выполнена в масштабе 1:20 (по отношению к размерам внутренней полости конвертера). На модели установлен «прямоточный» коллектор с центральным вводом дутья. Расплав моделируется водой.
Параметры модели |
||
Число фурм |
n |
52 |
Диаметр |
d |
2,5 мм |
Имитированная «степень чистоты» |
m‘ |
0,65 |
Погружение фурм в жидкость |
hв |
25 мм |
Цель работы: определить аэродинамическое сопротивление фурменного коллектора горизонтального конвертера и предложить на основании заданной производительности отделение для конвертирования штейна.