2017-11-30
1154
Пример.Проведем расчет состава и количества отвального шлака и расхода флюсов на плавку.
Расчет проведем для концентрата и штейна, рассмотренных в примере практической работы №4.
Для расчета примем следующие условия:
1. Отвальный шлак должен содержать 36 % SiO2 и 5 % CaO.
2. В качестве флюсов используем: кварц (100 % SiO2), известняк (CaCO3), содержащий 56 % CaO (ост. - CO2).
3. Безвозвратные потери для упрощения расчета не учитываем.
С учетом перешедших в штейн и газы компонентов концентрата в шлак перейдет (см работу№4 по варианту2):
| Cu…………………………………………………. 12-11,4=0,6 кг |
| Zn ………………………………………. 1,5-0,9=0,6 кг |
| Fe …………… …………. 35,5-7,9=27,6 кг |
| SiO2……………………………………………………………….. 5 кг |
| CaO……………………………………………………………….. 1 кг |
| Прочие………………………………………..1,5-0,28=1,2 2кг |
| Всего………………………………………………………36,0кг |
Такой шлак, полученный без добавки флюсов, называется самоплавким. Иногда самоплавкий шлак удовлетворяет требованиям данного вида плавки, и флюсы в этом случае в шихту не добавляют.
|
|
|
Проверим, удовлетворяет ли получающийся самоплавкий шлак заданным условиям. Для этого определим процентное содержание, по крайней мере, двух заданных компонентов. В самоплавком шлаке будет содержаться: (5:36,0)×100=13,4 % SiO2 и (1:36,0) ×100=2,8 % CaO.
Эти цифры говорят о том, что шлак не будет удовлетворять заданным условиям. Для получения шлака, содержащего 36 % SiO2 и 5 % CaO, необходимо ввести в шихту флюсы — кварц и известняк.
Расчет флюсов произведем методом балансовых уравнений. Обозначим потребное количество кварца через x, а известняка через y.
Тогда масса конечного шлака может быть выражена уравнением (36,0+ x +0,56 y) кг, где36,0— масса самоплавкого шлака.
В том количестве шлака будет содержаться: (36,0+ x +0,56 y)0,36 кг SiO2 и (36,0+ х +0,56 y)0,05 кг CaO.
Эти количества двух основных шлакообразующих компонентов в шлаке нужно приравнять к их количествам в исходной шихте. Они соответственно составят: (5+ х) кг SiO2 и (1+0,56 y) кг СаО.
Составим балансовое уравнение:
по SiO2 (36,0+ x +0,56 y) 0,36=5+ х
количество SiO2 в шлаке SiO2 в шихте
по СаО (36,0+х+0,56 y) 0,05 = 1+0,56 y.
СаО в шлаке СаО в шихте
Решив эти два уравнения с двумя неизвестными, получим: x =13,3 кг и у =2,75кг.
С известняком поступил СаО:
2,75*0,56 = 1,54кг СаО.
Проверим правильность выполненного расчета, определив состав отвального шлака
| кг | % | |
| Cu…………………… | 0,6 | 0,9 |
| Zn ………………. | 0,6 | 1,2 |
| Fe …………………. | 27,6 | 52,3 |
| SiO2…………………. | 18,3* | 38,2 |
| CaO…………………. | 2,5** | 5,3 |
| Прочие…………… | 1,22 | 2,0 |
| Всего……………… | 50,8 | 100,0 |
*5+13,3=18,3 **1+1,54=2,54.
Приведенные выше данные о содержании в конечном шлаке SiO2 и СаО говорят о правильности выполненного расчета.
|
|
|
Определим потребность в кислороде для окисления железа, цинка и серы.
Потребность в кислороде, кг:
| для окисления Fe в FeO.......... | (27,6/56)∙16=7,9 |
| для окисления Zn в ZnO.......... | (0,6/65,4)∙16=0,18 |
| для окисления S в SO2............. | (36,38/32)∙32=36,3 |
| Всего ......................................... | 44,4кг |
43,5-7,12=36,38 43,5кг- содержание серы в концентрате(работ.№4), 7,12кг- содержание в штейне(работ.№4)
С этим количеством кислорода с воздухом поступит азота: (44,4/21)79= 166,8 кг.
Общее количество воздуха с учетом коэффициента избытка α=1,1 будет равно: (44,4 + 166,8) 1,1 =232,3кг.
В этом количестве воздуха будет содержаться 45,5 кг кислорода и 171 кг азота.
В технологические газы перейдут SO2, N2, избыточный кислород и СО2, выделившийся при разложении известняка. Общее количество образовавшихся газов и их состав приведены в табл. 1
Таблица 1. Количество и состав технологических газов
| Компонент | кг | м3 | %(объемн.) |
| SO2 | 36,3+36,3=72,6 | 72,6:64∙22,4=25,4 | 15,7 |
| N2 | 166,8 | 166,8:28∙22,4=133,4 | 82,4 |
| O2 | 44,4*1,1)-(44,4+0,85)=3,5 | 3,5:32∙22,4=2,5 | 1,5 |
| CO2 | 2,75-1,54=1,2 | 1,2:44∙22,4=0,6 | 0,4 |
| Всего: | 244,1 | 161,9 |
По результатам расчетов, практической работы№4, составим предварительный материальный баланс плавки (табл. 2), в котором не учтены топливо и топочные газы, образующиеся при его сжигании.
Таблица 2. Предварительный материальный баланс плавки, кг
| Материалы и продукты плавки | Всего | Cu | Zn | Fe | S | SiO2 | CaO | CO2 | O2 | N2 | Прочие |
| Поступило: концентрата | 1,5 | 35,5 | 43,5 | - | - | - | 1,5 | ||||
| кварца | 13,3 | - | - | - | - | 18,1 | - | - | - | - | - |
| известняка | 2,75 | - | - | - | - | - | 1,54 | 1,2 | - | - | - |
| воздуха | 211,2 | - | - | - | - | - | - | - | 44,4 | 166,8 | - |
| Всего | 330,5 | 1,5 | 35,5 | 43,5 | 23,1 | 2,54 | 1,2 | 44,4 | 166,8 | 1,5 | |
| Получено: штейна | 28,5 | 11,4 | 0,9 | 7,95 | 7,12 | - | - | - | 0,85 | - | 0,28 |
| шлака | 50,8 | 0,6 | 0,6 | 27,6 | - | 18,3 | 2,5 | - | - | 1,22 | |
| газов | 244,1 | - | - | - | 36,3 | - | - | 1,2 | 39,8 | 166,8 | - |
| Всего | 328,1 | 1,47 | 35,5 | 43,42 | 23,1 | 2,5 | 1,2 | 40,65 | 166,8 | 1,5 |
Расхождения в поступившем сырье полученных продуктов составляет 2,4кг это 0,7% допускается расхождение 2,
Варианты заданий
| № Варианта | Содержание SiO2, CaO в отвальном шлаке,% | В качестве флюсов используем: кварц (100 % SiO2), известняк (CaCO3), содержащий% CaO (ост. - CO2). | |
| SiO2 | CaO | ||
