РАСЧЕТ ШИХТЫ

РАСЧЕТ ШИХТЫ

Для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца флюсовым методом

Расчет шихты проведен для выплавки высокоуглеродистого ферромарганца марки ФМн78. Состав углеродистого ферромарганца, шихтовых материалов и распределение элементов между продуктами плавки приведено в табл. 1–4.

Таблица 1. Химический состав высокоуглеродистого ферромарганца, %

Таблица 2. Химический состав шихтовых материалов, %

Таблица 3. Состав коксика, %

Таблица 4. Распределение элементов между продуктами плавки, %

РАСЧЕТ ШИХТЫ

Выплавляемый ферросплав – высокоуглеродистый ферромарганец.

Расчет ведется на 100 кг рудной части шихты, содержащей 100 кг марганцевого агломерата. Высокоуглеродистый ферромарганец выплавляют флюсовым методом.

Принятая в этом процессе основность шлака CaO/SiO₂ = 1,2.

1. Количество получаемого сплава

49,02·0,78/0,8 = 47,794 кг,

где 49,02 – количество марганца в 100 кг агломерата;

0,78 – степень перехода марганца в металл;

0,8 – содержание марганца в металле.

2. В сплаве должно быть углерода

47,794·0,065 = 3,107 кг,

где 47,794 – количество получаемого сплава;

0,065 – содержание углерода в сплаве.

3. Перейдет марганца в металл

49,02·0,78 = 38,236 кг,

где 49,02 – количество марганца в 100 кг агломерата;

0,78 – степень перехода марганца в металл.

4. Перейдет марганца в газы

49,02·0,10 = 4,902 кг,

где 0,10 – степень перехода марганца в газовую фазу.

5. Всего восстановится марганца из оксида MnO

38,236 + 4,902 = 43,138 кг.

6. С марганцем связано кислорода

43,138·16/55 = 12,549 кг,

где 16 – атомная масса кислорода;

55 – атомная масса марганца.

7. Восстановится железа из оксида Fe₂O₃

1,2·112·0,95/160 = 0,798 кг,

где 1,2 – количество Fe₂O₃ в 100 кг агломерата;

112 – молекулярная масса железа в Fe₂O₃;

160 – молекулярная масса Fe₂O₃.

8. С железом связано кислорода

0,798·48/112 = 0,342 кг,

где 48 – молекулярная масса кислорода в Fe₂O₃.

9. Восстановится кремния из оксида SiO₂

17,1·0,1·28/60 = 0,798 кг,

где 17,1 – количество SiO₂ в 100 кг агломерата;

0,1 – степень перехода кремния в металл;

28 – молекулярная масса кремния;

60 – молекулярная масса SiO₂.

10. С кремнием связано кислорода

0,798·32/28 = 0,912 кг,

где 32 – молекулярная масса кислорода в SiO₂.

11. Перейдет фосфора в металл

0,224·0,85 = 0,190 кг,

где 0,224 – количество фосфора в 100 кг агломерата;

0,85 – степень перехода фосфора в металл.

12. Перейдет фосфора в газы

0,224·0,1 = 0,022 кг,

где 0,1 – степень перехода фосфора в газовую фазу.

13. Всего восстановится фосфора

0,190 + 0,022 = 0,212 кг.

14. С фосфором связано кислорода

0,212·80/62 = 0,274 кг,

где 80 – молекулярная масса кислорода в P₂O₅;

62 – молекулярная масса фосфора в P₂O₅.

15. Всего в восстановленных оксидах содержится кислорода

12,549 + 0,342 + 0,912 + 0,274 = 14,077 кг.

16. Требуется углерода для образования СО

14,077·12/16 = 10,558 кг,

где 12 – атомная масса углерода;

16 – атомная масса кислорода.

17. Вместе с углеродом сплава требуется углерода

10,558 + 3,107 = 13,665 кг.

18. Перейдет серы в металл из 100 кг агломерата

0,13·0,02 = 0,0026

где 0,02 – степень перехода серы металл.

18. Перейдет в шлак из 100 кг агломерата:

MnO: 49,02·0,12·71/55 = 7,594 кг,

где 49,02 – количество марганца в 100 кг агломерата;

0,12 – степень перехода марганца в шлак;

71 – молекулярная масса MnO;

55 – атомная масса марганца;

FeO: 1,2·0,05·144/160 = 0,054 кг,

где 1,2 – количество Fe₂O₃ в 100 кг агломерата;

0,05 – степень перехода железа в шлак;

144 – молекулярная масса FeO в Fe₂O₃;

160 – молекулярная масса Fe₂O₃;

SiO₂: 17,1·0,9 = 15,390 кг,

где 17,1 – количество SiO₂ в 100 кг агломерата;

0,9 – степень перехода кремния в шлак;

P₂O₅: 0,224·0,05·142/62 = 0,026 кг,

где 0,224 – содержание фосфора в 100 кг агломерата;

0,05 – степень перехода фосфора в шлак;

142 – молекулярная масса P₂O₅;

62 – молекулярная масса фосфора в P₂O₅;

CaO: 4,3 кг,

где 4,3 – содержание CaO в 100 кг агломерата;

Al₂O₃: 2,2 кг,

где 2,2 – содержание Al₂O₃ в 100 кг агломерата;

MgO: 1,4 кг,

где 1,4 – содержание MgO в 100 кг агломерата;

S: 0,13·0,5 = 0,065 кг,

где 0,13 – содержание серы в 100 кг агломерата;

0,5 – степень перехода серы в шлак.

19. Перейдет серы в газы

0,13·0,48 = 0,0624 кг,

где 0,5 – степень перехода серы в газовую фазу.

20. На восстановление оксидов Mn, Fe, Si и P золы коксика потребуется углерода

на 100 кг коксика:

MnO: (13,44·0,17/100)·0,88·12/55 = 0,004 кг,

где 13,44 – количество золы в 100 кг коксика;

0,17 – содержание марганца в золе коксика;

0,88 – степень перехода марганца в металл и в газовую фазу;

12 – атомная масса углерода;

55 – атомная масса марганца;

Fe₂O₃: (13,44·10,04/100)·0,95·36/160 = 0,288 кг,

где 10,04 – содержание Fe₂O₃ в золе коксика;

0,95 – степень перехода железа в металл;

36 – молекулярная масса углерода;

160 – молекулярная масса Fe₂O₃;

SiO₂: (13,44·51,4/100)·0,1·24/60 = 0,276 кг,

где 51,4 – содержание SiO₂ в золе коксика;

0,1 – степень перехода кремния в металл;

24 – молекулярная масса углерода;

60 – молекулярная масса SiO₂;

P₂O₅: (13,44·0,347/100)·0,95·60/82 = 0,033 кг,

где 0,347 – содержание фосфора в золе коксика;

0,95 – степень перехода фосфора в металл и в газовую фазу;

60 – молекулярная масса углерода;

82 – молекулярная масса фосфора в P₂O₅.

21. Всего потребуется углерода на восстановление оксидов золы в 100 кг коксика

0,004 + 0,288 + 0,276 + 0,033 = 0,601 кг

22. Остается активного углерода в 100 кг коксика

83,77 – 0,601 = 83,169 кг,

где 83,77 – количество углерода в 100 кг коксика.

23. Потребеутся коксика

13,665·100/83,169 = 16,430 кг,

где 13,665 – количество углерода потребное для восстановления оксидов Mn, Fe, Si и P

агломерата и для науглераживания металла.

24. Исходя из заводской практики, в связи с угаром углерода коксика на колошнике по реакции

C + CO₂ = 2CO при взаимодействии с СО₂, образующимсяся при разложении известняка, и по реакции C + ½O₂ = CO при взаимодействии с кислородом, образующимся при диссоциа-ции высших оксидов марганца, следует увеличить навеску коксика на ~20%

16,430·1,2 = 19,716 кг

25. В потребном количестве коксика содержится золы

19,716·13,44/100 = 2,650 кг,

где 13,44 – содержание золы в коксике.

27. Из коксика перейдет серы в металл

(19,716·0,52/100)·0,02 = 0,002 кг,

где 0,52 – содержание серы в коксике;

0,02 – степень перехода серы в металл;

26. Из коксика перейдет серы в шлак

(19,716·0,52/100)·0,5 = 0,051 кг,

где 0,5 – степень перехода серы в шлак.

27. Из коксика улетучится серы

(19,716·0,52/100)·0,48 = 0,049 кг,

где 0,48 – степень перехода серы в газовую фазу.

28. Коксик внесет летучих

19,716·1,27/100 = 0,250 кг,

где 1,27 – содержание летучих в коксике.

29. Коксик внесет влаги

19,716·1,0/100 = 0,197 кг,

где 1,0 – содержание влаги в коксике.

30. Из золы коксика перейдет в металл:

Mn: (2,65·0,17/100)·0,78 = 0,004 кг,

где 2,208 – содержание золы в потребном количестве коксика;

0,17 – содержание марганца в золе коксика;

0,78 – степень перехода марганца в металл;

Fe: (2,65·10,04/100)·0,95·112/160 = 0,176 кг,

где 10,04 – содержание Fe₂O₃ в золе коксика;

0,95 – степень перехода железа в металл;

112 – молекулярная масса железа в Fe₂O₃;

160 – молекулярная масса Fe₂O₃;

Si: (2,65·51,4/100)·0,1·28/60 = 0,064 кг,

где 51,4 – содержание SiO₂ в золе коксика;

0,1 – степень перехода кремния в металл;

28 – атомная масса кремния в SiO₂;

60 – молекулярная масса SiO₂;

P: (2,65·0,347/100)·0,85 = 0,008 кг,

где 0,347 – содержание фосфора в золе коксика;

0,85 – степень перехода фосфора в металл.

31. Из золы коксика перейдет в шлак:

MnO: (2,65·0,17/100)·0,12·71/55 = 0,001 кг,

где 0,17 – содержание марганца в золе коксика;

0,12 – степень перехода марганца в шлак;

71 – молекулярная масса MnO;

55 – атомная масса марганца;

FeO: (2,65·10,04/100)·0,05·144/160 = 0,012 кг,

где 10,04 – содержание Fe₂O₃ в золе коксика;

0,05 – степень перехода железа в шлак;

144 – молекулярная масса FeO в Fe₂O₃;

160 – молекулярная масса Fe₂O₃;

SiO₂: (2,65·51,4/100)·0,9 = 1,225 кг,

где 51,4 – содержание SiO₂ в золе коксика;

0,9 – степень перехода кремния в шлак;

P₂O₅: (2,65·0,347/100)·0,05·142/82 = 0,001 кг,

где 0,347 – содержание фосфора в золе коксика;

0,05 – степень перехода фосфора в шлак;

142 – молекулярная масса P₂O₅:

82 – молекулярная масса фосфора в P₂O₅;

CaO: (2,65·4,0/100) = 0,106 кг,

где 4,0 – содержание CaO в золе коксика;

Al₂O₃: (2,65·27,9/100) = 0,739 кг,

где 27,9 – содержание Al₂O₃ в золе коксика;

MgO: (2,65·2,5/100) = 0,066 кг,

где 2,5 – содержание Al₂O₃ в золе коксика.

32. Из золы коксика улетучится:

Mn: (2,65·0,17/100)·0,10 = 0,0004 кг,

где 0,17 – содержание марганца в золе коксика;

0,10 – степень перехода марганца в газовую фазу;

P: (2,65·0,347/100)·0,10 = 0,0008 кг,

где 0,347 – содержание фосфора в золе коксика;

0,10 – степень перехода фосфора в шлак.

33. В шлаке содержится SiO₂ из агломерата и золы коксика

15,390 + 1,225 = 16,615 кг

34. При основности шлака CaO/ SiO₂ = 1,2 в шлаке должно быть CaO

16,615·1,2 = 19,938 кг

35. В шлаке содержится CaO из агломерата и золы коксика

4,3 + 0,106 = 4,406 кг

36. Необходимо добавить CaO

19,938 – 4,406 = 15,532 кг

37. Потребуется известняка (CaCO₃)

15,532·100/56 = 27,736 кг,

где 56 – содержание CaO в известняке.

38. В известняке содержится углерода

27,736·12/100 = 3,328 кг,

где 12 – содержание углерода в известняке.

39. В сплаве содержится железа из агломерата и золы коксика

0,798 + 0,176 = 0,974 кг

40. В сплаве должно быть железа

47,794·12,5/100 = 5,974 кг,

где 47, 794 – количество получаемого сплава;

12,5 – содержание железа в сплаве.

41. Необходимо добавить стальной стружки

5,974 – 0,974 = 5,0 кг

СОСТАВ МЕТАЛЛА И ШЛАКА

Таблица 5. Количество и состав металла

Таблица 6. Количество и состав шлака

Кратность шлака – 48,762/48,386 = 1,008

Состав шихты:

агломерата – 100 кг;

коксика с учетом угара 20% на колошнике – 19,716 кг;

известняка – 27,736 кг;

стальной стружки – 5,0 кг.

Расход материалов на 1 т высокоуглеродистого ферромарганца:

агломерата – 2067 кг;

коксика – 408 кг;

известняка – 573 кг;

стальной стружки – 103 кг.

МАИЕРИАЛЬНЫЕ БАЛАНСЫ

Таблица 7. Материальный баланс по марганцу

Таблица 8. Материальный баланс по железу

Таблица 9. Материальный баланс по углероду

Таблица 10. Материальный баланс по кремнию

Таблица 11. Материальный баланс по фосфору

Таблица 12. Материальный баланс по сере

Поиск по сайту: