Теоретические основы доменного производства чугуна

= 4528,6926 кДж/( кг золы)

 

Тепловой эквивалент кокса составит:

 

qк  = - Ск· (qC –zC) + A + S ·ηS·qS(орг) ,

 

где Ск – содержание углерода в коксе, доли ед..

 

 

qк = - 0,8469·(13994–1260)+0,1323·4528,69255+0,0178·0,82·14981=

= - 9966,6159кДж/(кг·кокса)

 

Общее уравнение для определения расхода кокса на основе тепловых эквивалентов шихтового и расходного материалов имеет вид:

 

qк ·К + qп. г.Г = qр. см. ·Р + qм. р. ·М + qизв.·U + qизв.·z´ ·К

 

Откуда получим:

 

К =

где  qк, , qр. см. ,qм. р.,,qизв.,qизв. – тепловые эквиваленты кокса, рудной смеси, марганцевой руды, известняка,  кДж/кг;

        qп. г., - тепловой эквивалент природного газа, кДж/м3;

        К – расход кокса, кг;

        Г – расход природного газа, м3;

        Р,М,U – расход рудной смеси, марганцевой руды, известняка,Кг;

        z´ - расход известняка на  единицу золы кокса.

Расход флюса на ошлакование единицы золы кокса составит:    

 

z´ =

= = 0,1546

 

После подстановки численных значений получим:

 

        К = = 50,82164 кг.

 

На ошлакование всей золы кокса потребуется известняка:

 

                               zк = z´·К = 0,15464·50,82164 = 9,089кг.

 

Тогда общий расход известняка составит:

 

                                 13,231 + 8,4274= 21,6584 кг.

 

Полный выход чугуна составит:               

 

rр. см. ·Р  + rм. р·.М + rизв.·U + rк·К =180,93·0,5484+2,92·0,2655+9,089·0,0036 + +50,82164·0,0257= 101,336 кг.

 

Тогда расход рудной смеси составит:

 

                                   ·100 = 178,545 кг.

 

    Расход  марганцевой руды составит:

 

                                  ·100 = 2,882 кг.

 

    Расход  известняка составит:

 

                                  ·100 = 8,969 кг.

 

    Расход  кокса составит:

 

                                 ·100 =50,152 кг.

 

2.5 Расчёт состава чугуна

 

С учётом коэффициентов распределения рассчитаем количества Fe, Mn, P и S, которые переходят в  чугун, шлак и газы.

Количество железа, которое перейдёт в чугун составит:

 

94,604·0,995 = 94,131 кг

 

Количество марганца, которое перейдёт в чугун, составит:

 

1,537 ·0,55  = 0,845 кг.

 

Количество серы, которое перейдёт в чугун, составит:

 

1,15·0,03 = 0,03345 кг.

 

Количество фосфора, которое перейдет в чугун

 

0,105·1,0 = 0,105 кг.

 

Количество железа, которое перейдёт в шлак составит:

 

94,604·0,005  = 0,473 кг.

 

Количество марганца, которое перейдёт шлак, составит:

 

1,537·0,45  = 0,7 кг.

Количество серы, которое перейдёт в шлак, составит:

 

1,115·0,82 = 0,9143  кг.

 

Количество серы, которое перейдёт в газ, составит:

 

1,115·0,15 = 0,16725  кг.

 

На основании произведённых расчётов определим состав чугуна:  Таблица 1.10 Распределение металлообразующих  частей шихты

 

Компоненты шихты	Расход, кг	Fe		Mn		P		S
		%	кг	%	кг	%	кг	%	кг
Рудная смесь	178,545	52,262	93,31	0,164	0,293	0,046	0,0821	0,116	0,21
Mn – руда	2,882	3,36	0,1	39,69	1,144	0,07	0,002	-	-
Известняк	8,969	0,33	0,03	-	-	0,01	0,0009	0,06	0,0054
Кокс	50,152	2,32	1,164	0,18	0,1	0,04	0,02	1,78	0,9
Итого			94,604		1,537		0,105		1,115
Переходит в  шлак, кг			0,473		0,7		-		0,9143
Переходит в чугун, кг	95,1136		94,131		0,845		0,105		0,03345
Переходит в газ, кг			-		-		-		0,16725

 

С учётом того, что в чугуне содержится 4,0 %  С и 0,85 %  Si, общая масса чугуна составит:

 

                                             =  99,963 кг.

Тогда полученный чугун будет иметь следующий состав:

 

    Таблица 1.11 Состав чугуна 

 

Всего		Fe		Mn		P		S		C		Si
кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	кг	%
99,963	100	94,131	94,166	0,845	0,845	0,105	0,105	0,03345	0,0346	4	4	0,85	0,85

 

2.6 Расчёт состава шлака

 

Из составляющих шихты доменной плавки в чугун переходит кремний  в количестве 0,9 кг.  Тогда в шлаке не будет доставать SiO2:

                                        0,85·    = 1,82143 кг.

Все остальные оксиды компонентов шихты для доменной плавки прейдут в шлак полностью. На основании выше изложенных расчётов определим состав доменного шлака.

 

Таблица 1.12 Шлакообразующие составляющих шихты.

 

Компоненты Шихты	Расход, кг	SiO2		Al2O3		CaO		MgO
		кг	%	Кг	%	кг	%	кг	%
Рудная смесь	178,545	20,20415	11,316	2,51	2,942	19,044	10,666	1,84	1,03
Mарганцевая руда	2,882	0,542	18,8	0,1326	4,6	0,05	1,7	0,01	0,33
Известняк	8,969	0,07	0,76	0,07	0,78	4,8433	54	0,075	0,84
Кокс	50,152	3,11	6,2	1,44	2,87	0,276	0,55	0,11535	0,23
Итого		23,93		4,153		24,213		2,04
Переходит в чугун		1,82143
Остаётся в шлаке		22,11		4,153		24,213		2,04

 

Кроме того, в шлаке будут содержаться FeO, MnO и S.

Количество FeO в шлаке определится из распределения железа между чугуном и шлаком:

 

                                  0,473·  = 0,61 кг

 

Аналогичным образом рассчитаем количество MnO шлаке:

 

                                      0,7· = 0,9 кг

 

При переходе серы в шлак протекает химическая реакция:

 

                              CaO + S = CaS + 0,5O2.

 

Из реакции видно, что при переходе в шлак 32 кг S одновременно в газ удаляется 16 кг О2. Поэтому масса шлака увеличивается не на полную массу серы, а лишь на половину. Таким образом, при переходе в шлак 0,9143 кг серы масса шлака увеличится на 0,46кг.

 

Тогда масса шлака составит:

 

22,11+4,153+ 24,213+2,04+0,61+0,9+0,46 = 54,5 кг. 

 

На основании произведённых расчётов определим состав шлака доменной плавки.

 

Таблица 1.13 Состав шлаков доменной плавки

 

Всего		SiO2		Al2O3		CaO		MgO		FeO		MnO		S
кг	%	кг	%	кг	%	кг	%	Кг	%	кг	%	кг	%	кг	%
54,5	100	22,11	40,57	4,153	7,62	24,213	44,43	2,04	3,74	0,61	1,12	0,9	1,65	0,9143	1,68

 

Проверим основность полученного шлака:

 

                      b = = = = 1,0.

 

Полученная основность совпадает с заданной основностью.

 

2.7 Расчёт состава колошникового газа доменной печи

 

2.7.1 Количество кислорода шихты, переходящего в газ

 

Кислород оксидов железа   

 

0,6024·178,545· +0,1294·178,545 · + 0,048·2,882· +0,0047·8,969· +    +0,0332·50,152· - 0,61· = 37,889 кг,

 

где 0,61 – количество  FeO, переходящее в шлак, кг.

 

Кислород оксидов марганца

 

0,00216·178,545· +0,63·2,882· + 0,0028·50,152· - 0,9· = 0,59118 кг,

 

где 0,9  -количество MnO, переходящее в шлак.

 

Кислород оксида фосфора

0,00098·178,545· +0,0017·2,882· +0,00023·8,969· + 0,0008·50,152· =0,125 кг.

 

Кислород оксида кремния

 

                         0,85· = 0,97143 кг

 

Кислород известняка ( СаСО3 = СаО + СО2) и летучих кокса (СО2 = 0.3 %)

 

               Офл. =   0,4298·8,969· +0,0003·50,152· = 2,812 кг

 

Таким образом количество кислорода в в шихте составит:

 

                 Ош = 37,889+0,59118+0,125+0,97143+2,812= 42,3886 кг,

что в пересчёте на объём составит:

 

                              42,3886 · = 29,672 м3.

 

2.7.2  Углерод прямого восстановления

 

Количество кислорода, расходуемое на прямое восстановление,

определится из уравнения

 

                  Od = Ош·Rd – 0,5·ОФл = 42,3886·0,28 – 0,5 ·2,812= 10,4628 кг,

 

где 0,5 – коэффициент,  учитывающий долю кислорода флюса и летучих, которая принимает участие в восстановлении. 

Прямое восстановление протекает по реакции

 

                                     С + 0,5О2 = СО.

 

Тогда количество углерода, затрачиваемое на прямое восстановление, составит:

 

                                Сd  = 10,4628· = 7,847 кг.

 

2.7.3 Количество необходимого дутья

 

Количество кислорода, необходимое для сжигания у фурм по реакции

 

                                       С + 0,5О2 = СО

 

составит:

 

                      Сф = Ск – Сd – Cч = 50,152·0,8469–7,847– 4 = 30,6267 кг,

 

где  Ск , Сd, Cч  - количество углерода в соответственно в коксе, идущее на прямое восстановление и в чугуне.

Количество кислорода необходимое для сжигания у фурм углерода составит:

 

                    Оd = Сф· = 30,6267· = 28,5848 м3.

 

 Количество  кислорода, содержащееся в единице  дутья, составит: