Курсовая работа: Проектирование отделения восстановительной электроплавки ильменитового концентрата

2.  TiO2 восстанавливается до Ti с переходом в металл по реакции:

TiO2 + 2С = Ti + 2СО                                                                    (1)

0,016 · 48 / 80 = 0,010 кг Ti

с освобождением 0,01 · 32 / 48 = 0,007 кг

При восстановлении TiO2 до Ti2O3 освобождается

51,532 · 0,3 · 16 / 160 = 1,546 кг О2.

3.  Fe2O3 восстанавливается до Fe с переходом в металл по реакции:

Fe2O3 + 3С = 2Fe + 3СО                                                                (2)

24,696 · 112 / 160 = 17,287 кг Fe

с освобождением:

24,696 · 48 / 160 = 7,409 кг О2.

FeO восстанавливается да Fe с переходом в металл по реакции:

FeO + С = Fe + СО                                                                        (3)

3,183 · 56 / 72 = 2,476 кг Fe

с освобождением:

3,183 – 2,476 = 0,707 или 3,183 · 16 / 72 = 0,707 кг О2.

4.  Cr2O3 восстанавливается до Cr с переходом в металл по реакции:

Cr2O3 + 3С = 2Cr + 3СО                                                               (4)

0,413 · 104 / 152 = 0,283 кг Cr

с освобождением 0,413 · 48 / 152 = 0,130 кг О2.

5.  SiO2 восстанавливается до Si с переходом в металл по реакции:

SiO2 + С = Si + 2СО                                                                      (5)

0,669 · 28 / 60 = 0,312 кг Si

с освобождением 0,669 · 32 / 60 = 0,357 кг О2.

6.  MnO восстанавливается до Mn с переходом в металл по реакции:

MnO + С = Mn + СО                                                                     (6)

0,053 · 55 / 71 = 0,041 кг Mn

с освобождением 0,053 · 16 / 71 = 0,012 кг О2.

7.  V2O5 восстанавливается до V с переходом в металл по реакции:

V2O5 + 5С = 2V + 5СО                                                                           (7)

0,08 · 102 / 182 = 0,045 кг V

с освобождением 0,08 · 80 / 182 = 0,035 кг О2.

8.  P2O5 восстанавливается до P с переходом в металл по реакции:

P2O5 + 5С = 2P + 5СО                                                                   (8)

0,018 · 62 / 142 = 0,008 кг P

с освобождением 0,018 · 80 / 142 = 0,01 кг О2.

9.  Сера переходит в металл в количестве 0,008 кг.

10.  Оставшиеся в шлаке окислы будут в виде FeO

4,38 · 144 / 160 = 3,922 кг FeO

с высвобождением 4,358 · 16 / 160 = 0,436 кг О2.

11.  Всего выделиться кислорода:

0,007 + 7,409 + 0,707 + 0,357 + 0,13 + 0,012 + 0,035 + 0,01 + 0,436 = 9,1 кг.

12.  Требуется углерода для связывания О2 до СО:

9,1 · 12 / 16 = 6,83 кг С

Предполагаем, что металл науглераживается на 1,6 %. Тогда в металл перейдёт:

Х = 0,344 кг С.

13.  Масса шлака в соответствии с таблицей 2 и п. 10 составит:

36,071 + 13,91 + 3,922 + 2,899 + 3,822 + 3,225 + 1,490 + 2,199 + 0,51 +

+ 0,127 + 0,012 + 0,023 = 68,219 кг.

14.  Общиё расход углерода составит: 6,83 + 0,344 = 7,174 кг С.

С учётом 15% угара восстановителя потребуется углерода:

7,174 · 1,15 = 8,25 кг.

15.  По опытным данным расход графитированных электродов при плавки концентрата составляет 21,2 кг/т шлака или на 100 кг концентрата:

21,2 · 68,219 / 1000 = 1,446 кг

С учётом 15% угара, электроды внесут углерода 1,446 · 0,85 = 1,229 кг.

16. Количество углерода, необходимое на восстановление окислов в золе угля ( на 100 кг) с учётом такого же распределение компонентов, как и для концентрата.

17. На связывание кислорода расход углерода составит:

1,3142 · 12 / 16 = 0,9856 кг.

Из 100 кг антрацита 80 кг углерода будет израсходовано на восстановление концентрата, науглероживания концентрата металла и восстановления золы антрацита.

На восстановление концентрата и науглероживание металла пойдёт:

80,00 – 0,9856 = 79,014 кг

18. Потребность углерода, внесённого антрацитом по п. 14 с учётом углерода, внесённого электродами по п. 15, составит:

8,25 – 1,229 = 7,021 кг С

19. Дополнительно на восстановление окислов антрацита:

8,25 · 0,9856 / 79,014 = 0,103 кг С

Суммарный расход углерода: 7,021 + 0,103 = 7,123 кг С

20. Расход угля составит: 7,123 / 0,8 = 8,904 кг

21. Такое количество угля внесёт в шлак:

S – 8,904 · 0,615 / 100 = 0,0547

FeO – 8,904 · 0,518 / 100 = 0,046

SiO2 – 8,904 · 1,729 / 100 = 0,1537

Al2O3 – 8,904 · 1,2544 / 100 = 0,1115

MgO – 8,904 · 0,4214 / 100 = 0,0375

V2O5 – 8,904 · 0,0091 / 100 = 0,0008

P2O5 – 8,904 · 0,0093 / 100 = 0,0003

В металл:

S = 8,904 · 0,225 / 100 = 0,02

Fe = 8,904 · 3,452 · 112 / (100 · 160) = 0,2148

Si = 8,904 · 0,397 · 28 / (100 · 60) = 0,0165

V = 8,904 · 0,0006 · 102 / (100 · 182) = 0,00003

P = 8,904 · 0,0138 · 62 / (100 · 142) = 0,0005

22 Состав шлака

Таблица 3 - Состав шлака

Таблица 4 - Состав металла

23. Безвозвратные потери антрацита примем 3%. С учётом этого, расход антрацита составит: 8,904 · 1,03 = 9,171 кг.

На 1000 кг натурального шлака: 9,171 · 1000 / 69,061 = 132,8 кг.

24. Содержание в шлаке 13,91 кг Ti2O3 эквивалентны по титану:

13,91 · 160 / 144 = 15,46 кг TiO2

Разность составит: 15,46 – 13,91 = 1,55 кг

Всего TiO2 36,071 + 15,46 = 51,531 кг

Содержание TiO2 в шлаке с учётом предполагаемого увеличения его объёма составит:

51,531· 100 / (69,061 + 1,546) = 51531,1 / 70,607 = 72,983

В пересчёте на 80% шлак, масса шлака составит:

72,983 · 70,607 / 80 = 64,41 кг

или, что то же:

51,531 · 100 / 80 = 64,61 кг.

25. Расход концентрата на 1 тонну натурального шлака:

100 / 69,061 = 1,448 т.

на 1 т. 80% шлака:

1,448 · 80 / 72,983 = 1,587 т.

26. Количество попутного металла на 1 тонну натурального шлака:

1000 · 20,85 / 69,061 = 302 кг

27. Влага антрацита внесёт в ванну по п.п. 16 и 20:

0,025 + (8,904 · 0,66 / 100) = 0,084 кг

28. Из концентрата и угля улетучиться сера:

0,025 + (8,904 · 0,66 / 100) = 0,084 кг.

Не учитывая тот фактор, что сера для своего окисления восстановит в небольшом количестве часть окислов в концентрате.

29. Полагая, что летучие угля состоят из СО2 и СН4 в равном отношении по массе (в действительности они состоят из десятков углеводородных соединений). Мх количество равно:

8,904 · 0,045 / 2 = 0,2 кг СО2 и СН4 каждого, или:

0,2 · 22,4 · 44 = 0,102 м3 СО2

0,2 · 22,4 · 16 = 0,28 м3 СН4.

30. На восстановление окислов в концентрате и золе угля, расход углерода по п.п. 12, 19 составит:

6,83 + 0,103 = 6,933 кг.

с образованием: 6,933 · 22,4 / 12 = 13,07 м3 СО (16,34 кг).

31. Для угля и электродов примем угар равным 15%. Этот избыток вводимых углеродистых материалов расходится на взаимодействие с кислородом воздуха, который находиться в печи перед включением и поступает во время её работы через рабочие окна.

По п.15 избыток электродов равен: 1,446 – 1,229 = 0,223 кг.

Углерода угля: 8,25 – 7,174 = 1,074 кг.

Всего 0,22 + 1,074 = 1,2944.

Образуется СО при угаре: 1,2944 · 22,4 / 12 = 2,2416 м3 СО (3,02 кг).

Потребуется кислорода воздуха: 2,416 / 2 = 1,208 м3 О2 (1,726 кг).

С воздухом поступит N2: 1,208 · 79 / 21 = 4,544 м3 N2 (5,68 кг).

32. Состав реакционных газов, м3:

Таблица 5 - Состав реакционных газов

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6