Контрольная работа по "Химии"

 

• Для получения метаферрита натрия Na₂O×Fe₂O₃ через Fe₂O₃ (молекулярная масса 160)

          23,4*62/160=9,07  кг.

 

• Для получения титаната натрия Na₂O×TiO₂ через TiO₂ (молекулярная масса 80)

           2,1*62/80=1,628  кг.

 

Всего количество Na₂O в шихте должно быть равно

 

9,07+1,628+31,997=42,695 кг.

 

С учетом того, что в оборотном растворе часть Na₂O уже связана в метаалюминат с 12,0 % Al₂O₃, количество несвязанного Na₂O составит

391-(12*62)/102=383,966 кг.

 

Исходя из практических данных, примем степень извлечения Na₂O в раствор 85%. Тогда его количество, поступающего с оборотным раствором на формирование шихты, составит 42,695×0,85=36,291 кг.

Количество  оборотного раствора с учетом концентрации Na₂O в нем равно 0,391 кг/л равно

 

_{35,921/0,391=92,816 л.}

 

При плотности  раствора 1,628 кг/л его масса составит 92,816×1,628=151,104 кг.

В растворе присутствует метаалюминат натрия в количестве

391,26 –383,96 =7,3 г/л Na₂O общей массой 7,3×151,104=1103,059 г=1,103 кг.

Тогда с оборотным  раствором будет подано свободной Na₂O в количестве

 

36,291 – 1,103=35,188 кг.

 

Состав и  количество оборотного маточного раствора представим в табл. 9.

 

Таблица 9.

Состав  и количество оборотного раствора

Состав и  количество оборотного раствора
	Всего	Al2O3	Na2O	CO2	H2O
Содержание, г/л	1628	22,39	391,26	242,24	972,1
Содержание, %	100	1,38	24,03	14,88	59,71
Количество, кг	151,104	2,08	36,32	22,48	90,23

 

Дополнительно в шихту необходимо ввести 42,695– 35,188-0,653=6,825 кг. Na₂O. Если учесть, что молекулярная масса Na₂O составляет 62, а соды Na₂CO₃ – 106, то дополнительно следует подать 6,854*106/62=11,669 кг кальцинированной соды

При наличии в ней до 2 % примесей (исходные данные) ее количество составит 11,669*100/98=11,907 кг.

Расчетный состав и количество соды приведены в  табл. 10.

 

 

 

Таблица 10.

Состав  и количество кальцинированной соды

Расчетный состав и количество кальцинированной соды
	Всего	Na2O	CO2	Прочие
Содержание, %	100	57,32	40,68	2,00
Количество, кг	11,907	6,825	4,844	0,238

 

 

 

Состав  шихты для спекания бокситов

 

Состав	Всего		Al2O3	SiO2	Fe2O3	TiO2	CaO	CO2	Na2O	H2Oсв	H2Oвн	Прочие
	Кг	%
Боксит (вл)	109,90	39,65	51,90	3,90	23,40	2,10	4,10	3,22		10,98	9,90	0,40
Известняк	8,88	3,20		0,11			4,44	3,49			0,80	0,04
Белый шлам	2,84	1,02	0,71	0,57					0,65	0,26	0,65
Оборотный раствор	151,10	54,51	2,08					22,48	36,32		90,23
Сода кальцинированная	4,091	1,47						1,164	2,845			0,08
Итого	276,81	100,00	54,69	4,57	23,40	2,10	8,54	30,47	39,81	11,23	101,58	0,53

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет конечных продуктов

 

В основе расчетов лежат следующие допущения:

1. Из шихты в спек  переходят все компоненты за исключением СО₂; и Н₂О, которые полностью переходят в газы.

2. Часть шихты переходит  в пыль. Состав пыли близок  к составу исходной шихты с  учетом ее обезвоживания.

3. Пыль является оборотным  продуктом, и ее полностью возвращают  в агрегат.

Для упрощения расчетов принимаем, что пылеунос из рабочего пространства печи составляет 20 % от массы сухой шихты. Определим количество пыли, находящейся в обороте при непрерывном режиме работы агрегата.

В первый цикл из исходных материалов 276,81-101,58=175,23 кг будет унесено в пыль 175,23×0,2=35,05 кг.

Во втором цикле загрузки в пыль перейдет (175,23+35,05)×0,2=42,06 кг.

При третьем цикле - (175,23+42,06)×0,2=43,46 кг, а при четвертом - (175,23+43,46)×0,2=43,74 кг.

Принимаем, что в обороте  присутствует 43,74 кг пыли.

Результаты расчетов состава спека, пыли и отходящих технологических газов сведены в табл. 13, табл. 14, табл. 15.

Произведем расчет рационального  состава спека.

Количество Na₂O×Al₂O₃ в спеке, имеющего молекулярную массу 164, с учетом содержания Al₂O₃ (см. табл. 12) молекулярной массой 102, составит _{43,74*164/102=70,33кг.}                                                                                                      Тогда количество Na₂O в этом соединении равно

70,33 –54,69=15,64 кг.

• Количество Na₂О× Fe₂O₃ в спеке, имеющего молекулярную массу 222, с учетом содержания Fe₂O₃ (см. табл. 12) молекулярной массой 160, равно 23,4*222/160=32,47 кг.

Тогда количество Na₂О в соединении составит

 

32,47—23,4=9,07 кг.

 

• Количество Na₂O×TiO₂ в спеке, имеющего молекулярную массу 142, с учетом содержания TiO₂ молекулярной массой 80, равно 2,1*142/80=3,73кг. Тогда количество Na₂O в этом соединении составит

 

3,73 – 2,1=1,63 кг.

 

Всего Na₂O в этих соединениях составляет 32,47+9,07+1,63=43,17кг.

• Количество 2СаО× SiO₂ в спеке, имеющего молекулярную массу 172, с учетом содержания кремнезема (см. табл. 12) молекулярнои массой  112, равно

  8,54*172/112=13,12 кг. Тогда количество SiO₂ в этом соединении составляет

 

13,12 – 8,54=4,58 кг.

 

Результаты  расчетов сведены в табл. 16.

Полный материальный баланс процесса спекания без учета  процесса горения топлива представлен  в табл. 17.

 

Таблица 13.

Состав  и количество спека

	Всего	Al2O3	Fe2O3	SiO2	TiO2	CaO	Na2O	Прочие
Количество, кг	133,92	54,69	23,40	4,57	2,10	8,54	40,08	0,54
Содержание, %	100	40,84	17,47	3,416	1,568	6,377	29,93	0,40127

 

 

 

Таблица 14.

Состав  и количество пыли

	Всего	Al2O3	Fe2O3	SiO2	TiO2	CaO	Na2O	Прочие	CO2
количество спека с  учетом обзвоживания, кг	164,27	54,69	23,40	4,57	2,10	8,54	40,08	0,53	30,36
количество пыли, кг	43,84	14,59	6,24	1,22	0,56	2,28	10,70	0,14	8,10
содержание, %	100,00	33,29	14,24	2,78	1,28	5,20	24,40	0,32	18,48

 

 

 

Таблица 15.

Состав  и количество технологических газов

 

			Всего		CO2		H2O
Количество, кг	146,86	34,04		112,82
Объем, м3	157,60	17,28		140,32
Состав:
%вес	100,00	23,18		76,82
% объемн	100,00	10,96		89,04

 

	Всего	CO2	H2O			плотность
Количество, кг	143,18	30,36	112,82			CO2	1,97
Объем, м3	155,73	15,41	140,32			H2O	0,804
Состав:
%вес	100,00	21,20	78,80	100
% объемн	100,00	9,90	90,10	100

 

        Таблица 16.Рациональный состав спека, кг

Соединения	Всего	Al2O3	Fe2O3	SiO2	TiO2	CaO	Na2O	Прочие
Na2O*Al2O3	70,52	54,69					15,83
Na2O*Fe2O3	32,47		23,40				9,07
Na2O*TiO2	3,73				2,10		1,63
2CaO*SiO2	13,12			4,57		8,54
Прочие	0,54							0,54
итого	120,38	54,69	23,40	4,57	2,10	8,54	26,53	0,54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Материальный  баланс

 

№ п/п	материалы и  продукты	итого		Al2O3	SiO2	Fe2O3	TiO2	CaO	CO2	Na2O	H2Oсв	H2Oвн	Прочие
		кг	%
Поступило
1	боксит влажный	109,90	38,63	51,90	3,90	23,40	2,10	4,10	3,22		10,98	9,90	0,40
2	известняк	8,88	3,12		0,11			4,44	3,49			0,80	0,04
3	белый шлам	2,84	1,00	0,71	0,57					0,65	0,26	0,65
4	оборотный раствор	151,11	53,12	2,08					22,48	36,32		90,23
5	сода кальцинированная	11,75	4,13						4,84	6,83			0,08
	итого	284,48	100	54,69	4,57	23,40	2,10	8,54	34,04	43,79	11,23	101,58	0,53
Получено
1	спек	137,62	48,38	54,69	4,57	23,40	2,10	8,54		43,79			0,53
2	пыль	43,84	15,41	13,97	1,17	5,98	0,54	2,18	8,69	11,18			0,13
3	газы	146,86	51,62						34,04		112,82
	невязка	-43,84	-15,41	-13,97	-1,17	-5,98	-0,54	-2,18	-8,69	-11,18			-0,13
	итого	328,32	100,00	68,65	5,74	29,38	2,64	10,72	42,73	54,98	112,82		0,66
			115,41