Курсовая работа: Проектирование отделения восстановительной электроплавки ильменитового концентрата

Масса газов на 1 тонну шлака составит:

26,21 · 1000 / 69,061 = 305,179 кг.

33. Количество пылевидных отходов (часть из них под воздействием высоких температур в зоне дуг может быть в газообразном виде до поступления в аспирационную систему) составит:

улетучиться из концентрата по таблице 2 -3,235 кг., из угля по таблице 3 –1,3142.

8,904 · 1,3142 / 100 = 0,117 кг

Всего 3,235 + 0,117 = 3,352 кг.

За вычетом серы, которая переходит в SO2 по п. 28:

3,352 – 0,084 = 3,268 кг или на 1 тонну шлака:

3,268 · 1000 / 69,061 = 47,3 кг.

Ориентировочный состав пыли с учётом того, что углеродистая её часть догорит на колошнике (%): TiO2 –50,3; Fe2O3 –21,6; SiO2 –17,2; Al2O3 –2,1; Cr2O3 –1,2; MnO –5,4; MgO –0,4; V2O5 –0,2; P2O5 –1,44.

33.1 Запылённость газов на входе в газоход:

47,3 · 1000 / 305,179 = 112,9 г/м3

34. Материальный баланс.

Таблица 6 - Материальный баланс.

Приход.

Расход

35. Баланс по титану.

Приход

1. С концентратом: 1448 · 0,526 · 48 / 80 = 475,78            100%

Таблица 7 - Баланс по титану –расход.

Извлечение по титану:

(313,38 + 134,27) · 100 / 475,78 = 94 %

36. Баланс по железу, кг.

Таблица 8 - Баланс по железу –приход.

Рисунок 2 -Материальные потоки выплавки титанового шлака

1.2 Расчёт теплового баланса рудно-термической печи

Расчёт проводим на часовую производительность печи по титановому шлаку. По материальному балансу на 1000 кг концентрата получается 690 кг шлака. При производительности печи 100 т/сутки титанового шлака для перехода к часовой производительности введём коэффициент пересчёта

100 / 24 = 4,16

Приход тепла

Количество физического тепла шихты определим следующим образом.

Примем температуру шихты 20˚С.

Рассчитаем среднюю удельную теплоёмкость шихты по основным компонентам. По данным [6] средняя, удельная теплоёмкость этих компонентов составит кДж/(кг·К):

TiO2 –0,705; FeO –0,735; Fe2O3 –0,79; SiO2 –0,91; Al2O3 –0,895; ZnO2 –0,70; C –0,24.

Среднюю удельную теплоёмкость шихты определим по формуле:

Скр = Σmici / Σmi                                                                             (9)

где mi и ci –масса (кг) и теплоёмкость (кДж/(кг·К)) составляющих, входящих в продукт.

Сср = (526 · 4,16 · 0,705 + 34,6 · 0,735 · 4,16 + 0,24 · 132,8 · 4,16 + 9,1 · 4,16 · · 44,6 + 0,895 · 39 · 4,16 + 0,7 · 15,3 · 4,16 + 0,24 · 132,8 · 4,16) / (4,16 · (526 + +34,6 + 294 + 44,6 + 39 + 15,3 + 132,8)) = 1,02

Количество тепла, вносимого шихтой, определим по формуле:

Q = mct                                                                                           (10)

где m –масса, кг;

c –теплоёмкость, кДж/(кг·К);

t –температура, ˚С.

Количество физического тепла воздуха, поступающего в печь определяем при температуре 20˚С, удельная теплоёмкость при этой температуре 1,3 кДж/(кг·К). Объём поступающего воздуха:

(106,3 · 4,16) / 1,29 = 342,00 м3

Количество тепла вносимого воздухом, находим по формуле (3.10):

Qв = 342,00 · 1,3 · 20 = 8892 кДж/ч.

Количество тепла, образующего от сгорания электродов, определим следующим образом:

Тепловой эффект от сгорания углерода по данным [5] составит 423266 кДж/ч.

Общий приход тепла (без учёта электрической энергии):

Qприх = 122883 + 8892 + 423299 = 555074 кДж/ч.

Расход тепла.

Количество физического тепла, уносимого шлаком, определяем следующим образом.

Примем температуру шлака 1800˚С.

Энтальпия шлака по [5] ΔНшл = 2360 кДж/кг.

Тогда количество тепла, уносимого шлаком, по формуле (3.10):

Qшл = 1000 · 4,16 · 2360 = 9817600 кДж/ч.

Количество физического тепла, уносимого чугуном, оцениваем следующим образом.

Примем температуру чугуна 1500˚С. Теплоёмкость его при этой температуре 0,833 кДж/(кг·К). Тогда количество тепла, уносимого чугуном, также определим по формуле (2):

Q = 302 · 4,16 · 0,838 · 1500 = 1579197 кДж/ч.

Количество тепла отходящими газами.

Примем температуру 1000˚С. По данным [6], энтальпия газа при этой температуре 1866 кДж/м3. Количество тепла, уносимого газами определим по формуле:

Qг = m · J                                                                              (11)

где J –энтальпия газа (кДж/м3)

Qг = 309,8 · 4,16 · 1866 = 2404839 кДж/ч.

Потери тепла в трансформаторе и токоведущих устройствах находим следующим образом. Определим общий расход тепла без учёта потерь трансформатора и тоководах.

Qрос = 9817600 + 1579197 + 1116073 + 4169318 + 2069040 = 18751228 кДж/ч.

Требуется ввести тепло за счёт электрической энергии:

QЭ = 18751223 – 423299 = 18327929 кДж/ч.

Потери тепла в трансформаторе и токоведущих устройствах примем равными 8% от тепла, вводимого электрической энергией:

Qг = 18327929 · 0,08 = 1466234,3 кДж/ч.

Неучтённые потери тепла оценим следующим образом. Общий расход тепла с учётом потерь в трансформаторе и токопроводах.

Qo = 18751228 + 1466234,3 = 20217462 кДж/ч

При плавке титанового шлака протекают эндотермические реакции.

Данные о тепловых эффектах этих реакций при температуре плавки отсутствуют.

По формулам:

Qт = Q298 + α(Т – 298) + β(Т2 – 2982) + γ(Т3 – 2983);

где α = Σna; β = 0,5Σnb; γ = 1/3Σnc

а, b и с –постоянные коэффициенты в уравнениях температурной зависимости истинной молекулярной теплоёмкости для каждого из компонентов, участвующих в реакции:

n – количество молей каждого компонента;

Т –абсолютная температура процесса, К;

Q298 – тепловой эффект реакции при 298 К, кДж.

Для определения Q298 используется формула:

Q298 = Σ ΔН0298кон - Σ ΔН0298исх

где ΔН0298кон и ΔН0298исх энтальпия образования исходных и конечных соединений реакций в стандартных условиях, кДж/моль.

Определим тепловой эффект реакции при температуре плавки 1800˚С с учётом агрегатного состояния соединений участвующих в реакциях Qn2073. Далее по формуле

Qтчас = Σmi / MiQтτ                                                                          (12)

где mi –количество исходного соединения вступающего в реакцию, кг;

Mi –молекулярная масса соединения;

τ –время переработки исходного соединения, ч.

Найдём количество тепла, поглощаемого при протекании реакции за 1 час, Qчn.

Тепловой эффект реакции:

TiO2 + 2C = Ti + 2CO                                                                    (13)

Qч2073 = -50 кДж

Поглощаемое тепло Qч = -33396 кДж/ч

Для реакции MnO + C = Mn + CO                                               (14)

-тепловой эффект Q22073 = -148 кДж

-поглощаемое тепло Qч2 = -3082 кДж/ч

Для реакции FeO + C = Fe + CO                                                   (15)

-тепловой эффект Q32073 = -187.1 кДж

-поглощаемое тепло Qч3 = -3690219 кДж/ч

Для реакции Fe2O3 + C = 2FeO + CO                                        (16)

-тепловой эффект Q42073 = -200 кДж

-поглощаемое тепло Qч4 = -344124 кДж/ч

Для реакции SiO2 + C = Si + 2CO                                                 (17)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6