Тема: Розрахунок десульфурації чавуну механічними мішалками на УДЧ

Мета: Відпрацювати методику розрахунку десульфурації чавуну за японською

технологією.

Теоретична частина

Десульфурація чавуну є найважнішим технологічним прийомом в конвертерному виробництві стали, що дозволяє проводити плавку по малошлаковій технології без необхідности додаткової десульфурації сталі в ковші-печі, або вакууматорі, чи в незначній мірі з малими витратами десульфураторів.

Найкращими десульфуруючими реагентами є порошкові матеріали, які розмішуються в чавуні механічними мішалками, або вводяться в чавун у струменю інертного газу, а також порошковий дрот, який вводиться в метал за допомогою трайбапарату.

У всесвітній практиці використовуют всі названі методи при внесенні різних реагентів: карбиду кальцію, вапна, силікокальцію, магнію або їх сумішів.

Найбільш десульфуруючий ефект має магній, який вилучає сірки відповідно атомним вагам більше власної ваги (32: 24), сульфіди магнію внаслідок малої питомої ваги легко спливають у шлак.

Згідно проекту конвертерного комплексу передбачена десульфурація чавуну введенням магнієвих гранул у середовищі азоту. Однак, є повідомлення про більш ефективну і ресурсозберігаючу технологію з використанням механічних мішалок замість вдування порошкових реагентів у середовищі інертного газу. Ця технологія може бути використана і на проектному устрою десульфурації чавуну з невеликою модернізацією.

Практична частина

Використовуємо магнієві гранули, які містять магній і кальцій.

Десульфурація чавуна магнієм і кальцієм здійснюється по реакціям:

FеS + Mg = MgS + Fе, з. сірчаним окисленням Mg + S = MgS

FеS + Са = СаS + Fе, т.е. Са + S = СаS

Магнієві гранули складаються з хімічних елементів:

магній – 75 %, кальцій – 23 %, титан – 1,5 %, залізо – 0,5 %.

Для десульфурації чавуну з 0,030 до 0,005 кг витрати магнієвих гранул складуть:

Х * 32: 24 * 0,75 + Х * 32: 40 * 0,23 = 0,026

1Х +0,184Х = 0,026 1,184Х = 0,026

Х = 0,022 кг на 100 кг чавуну

Зі врахуванням часткового викиду кульок магнію на поверхню металу з десульфуруючим ефектом на рівні 92 % витрати магнієвого реагенту збільшуємо перерахуванням:

0,022: 0,92 = 0,023 кг/100кг, або 0,23 кг/т

В магнієвих гранулах міститься, кг:

магнію: 0,023 * 0,75 = 0,0173

кальцію: 0,023 * 0,23 = 0,0053

титану: 0,023 * 0,015 = 0,0003

заліза: 0,023 * 0,005 = 0,0001

В графу «Поступило матеріалів» добавляється 0,023 кг порошкового реагенту. При цьому 0,0173 кг магнію і 0,005 кг кальцію витрачаються на утворення сульфідів і оксидів магнію і кальцію, 0,0003 кг титану на 96 % розчиняється у металі, а 4 % окисляється з утворенням оксиду титану, залізо 0,0001 кг переходить в метал, оксиди, сульфіди і елементи, які не прореагували, переходять у шлак.

Витрачається магнію на десульфурацію зі врахуванням угару магнію 6 % і ступеню десульфурації магнієм 92 %, кг:

0,0173 * 0,94 * 0,92 = 0,015

Вилучиться сірки при утворенні сульфіду магнію, кг:

0,015 * 32: 24 = 0,02

Утворюється сульфіду магнію (вага магнію + сірки), кг:

0,015 + 0,02 = 0,035

Витрачається кальцію на десульфурацію чавуну зі врахуванням угару кальцію 7% и степеню десульфурації кальцієм 76%, кг:

0,0053 * 0,92 * 0,76 = 0,0037

Вилучиться сірки при утворенні сульфіду кальцію, кг:

0,0037 * 32: 40 = 0,00296

Утвориться сульфіду кальцію (вага кальцію + сірки), кг:

0,0037 + 0,00296 = 0,00666

Сумарно вилучиться сірки з чавуну, кг:

0,02 + 0,00296 = 0,02296

Витрати магнію на окислення складуть, кг:

0,0173 * 0,06 = 0,00104

Витрати кисню на окислення магнію, кг:

0,00104 * 16: 24 = 0,00069

Утвориться оксидів магнію, кг:

0,00104 + 0,00069 = 0,00173

Витрати кальцію на окислення складуть, кг:

0,0053 * 0,07 = 0,000371

Витрати кисню на окислення кальцію, кг:

0,000371 * 16: 40 = 0,000148

Утвориться оксидів кальцію, кг:

0,000371 + 0,000148 = 0,00052

Переходить титану в метал, кг:

0,0003 * 0,96 = 0,00029

Окисляється титану, кг:

0,0003 * 0,04 = 0,000012

Витрати кисню на окислення титану, кг:

0,000012 * 32: 48 = 0,000008

Утвориться оксиду титану, кг:

0,000012 + 0,000008 = 0,00002

Загальні витрати (поступило) кисню з атмосфери, кг:

0,00069 + 0,000148 + 0,000008 = 0,000846

Залишковий вміст сірки в рафінованому чавуні складе, кг:

0,030 – 0,02296 = 0,00704

Втрати магнію і кальцію з викидами і які не прореагували, кг:

0,023 – 0,015 – 0,0037 – 0,00104 – 0,000371 +0,00027-0,00003= 0,00129

Вага шлаку збільшиться на вагу утворених сульфідів, оксидів, і які не прореагували

з реагенту, кг:

0,035 + 0,00666 + 0,00173 + 0,000495+ 0,00002 + 0,00129 = 0,044034

Примітки: випаренням магнію внаслідок малих значень у розрахунку нехтуємо.

Т.ч. ступінь використання магнійкальцієвого реагента складе при втратах реагенту при десульфурації з 0,023 сірки до 0,00129 кг:

(0,023 – 0,00129): 0,023 * 100 = 99,4 %

На десульфурацію використано реагенту, кг:

0,015 + 0,0037 = 0,0187

Загальний десульфуруючий ефект реагенту складає:

100- (0,023 – 0,0187): 0,023 * 100 = 93,5 %

Витрати магнієвого реагенту на плавку, кг:

0,23 кг/т * 130т = 29,9

Маса чавуну складе, кг:

100 + 0,023 + 0,000846 – 0,044034 = 99,975

Таблиця Матеріальний баланс десульфурації чавуну, кг:

№ п.п	Поступило	кг	Отримано	Кг
	Чавуну до десульфурації	100,000	Чавуну після десуль-фурації	99,976812
	Реагенту	0,023	Шлаку і викидів	0,044034
	Кисню з атмосфери	0,000846
	Всього	100,023846	Всього	100,023846

Нев’язання = 0.

Висновок: механічні мішалки дають значно вишу ступінь десульфурації при витратах магнієвого реагенту 0,23 кг/т порівняно з 0,34 кг/т при вдуванні магнієвых гранул у середовищі інертного газу, чи порошкового дроту 0,35 кг/т, що економічно доцільно з врахуванням вартості інертного газу, порошкового дроту, захисту навколишнього середовища.

Додаток до практичної роботи №2

№ вар	^садка ^т	Десульф. ефект	Дусульфурація Чавуну,кг	Склад магнієвих гранул %
магний	кальцій	титан	залізо
			0,032-0,005		1,5	0,5
			0,031-0,004		1,4	0,6
			0,030-0,005		1,4	0,6
			0,031-0,004		1,5	0,5
			0,032-0,004		1,5	0,5
			0,030-0,005		1,4	0,6
			0,032-0,004		1,7	0,3
			0,030-0,004		1,4	0,6
			0,031-0,005		1,5	0,5
			0,032-0,004		1,5	0,5
			0,032-0,012		1,5	0,5
			0,032-0,013		1,7	0,3
			0,030-0,004		1,6	0,4
			0,031-0,005		1,4	0,6
			0,030-0,004		1,5	0,5
			0,031-0,005		1,4	0,6
			0,030-0,006		1,5	0,5
			0,031-0,004		1,6	0,4
			0,030-0,004		1,5	0,5
			0,031-0,005		1,4	0,6
			0,030-0,005		1,7	0,3
			0,031-0,004		1,5	0,5
			0,030-0,004		1,6	0,4
			0,031-0,004		1,3	0,7
			0,030-0,005		1,4	0,6