Шахтная плавка окисленной никелевой руды, страница 16

Q₄ = 0,0783*28900 = 2262,87 кКал.

3.  Тепло от горения серы кокса:

до SO₂ сгорает 0,007 кг серы.  Тепловой эффект этой реакции 2220 кКал/кг.

Q₅ = 0,007*2220 = 15,6251 кКал.

4.  Физическое тепло воздуха при t = 40 , С = 0,31 кКал/кг*град:

.

5.  Физическое тепло шихты при t = 20 , С = 0,2 кКал/кг*град:

.

6.  Тепло реакций шлакообразования:

а) реакция образования фаялита (2FeO*SiO₂).

Масса фаялита – 31,364 кг. Тепловой эффект этой реакции 11900 кКал/кмоль.

, М(2FeO*SiO₂) = 132 кг/кмоль.

Q₈ = 0,2376*11900 = 2827,509 кКал.

б) реакция образования силиката кальция (2CaO*SiO₂).

Масса силиката кальция – 17,5336 кг. Тепловой эффект этой реакции 21750 кКал/кмоль.

, М(2CaO*SiO₂) = 116 кг/кмоль.

Q₉ = 0,1511*21750 = 3287,558 кКал.

в) реакция образования CaO*Al₂O₃..

Масса CaO*Al₂O₃ – 12,8349 кг.

, М(CaO*Al₂O₃) = 158 кг/кмоль.

Q₁₀ = 0,0812*20700 = 1681.534 кКал.

Всего реакции шлакообразования дают тепла:

Q₁₁ = Q₈ + Q₉ + Q₁₀  = 7796,602 кКал.

Всего приход тепла составляет:

Q = Q₃ + Q₄ + Q₅ +Q₆ +Q₇ + Q₁₁ = 138239,19 кКал.

5.2. Расход тепла.

1.  Тепло, уносимое штейном:

, ,

Q₁ = mCt = 10,35*0,2*1200 = 2484 кКал.

2.  Тепло, уносимое шлаком:

, ,

Q₂ = mCt = 128,4*0,3*1350 = 52002 кКал.

3.  Тепло, уносимое пылью:

, ,

Q₃ = mCt = 8,016*0,2*600 = 961,92 кКал.

4.  Тепло, уносимое газами:

, ,

Q₄ = VCt = 123,1757*0,4*600 = 29562,17 кКал.

5.  Тепло эндотермических процессов.

а) диссоциация известняка:

m(CaO) = 22,128 кг, m(CO₂) = 17,438 кг

, М(CaO + СО₂) = 100 кг/кмоль.

Q₅ = 42448*0,3957 = 16796,674 кКал.

б) дегидратация гипса:

m(CaSO₄) = 7.784 кг, m(H₂O) = 2,1627 кг

, М(CaSO₄ + H₂O) = 172 кг/кмоль.

Q₆ = 41738*0,0578 = 2413,597 кКал.

в) восстановление гипса:

m(CaO) + m(SO₃) = 7,784 кг

, М(CaSО₄) = 136 кг/кмоль.

Q₇ = 227120*0,0572 = 1299,928 кКал.

г) сульфидирование железа:

m(CaO) = 15,9663 кг, m(FeS) = 1,1125 кг

, М(CaO +FeS) = 144 кг/кмоль.

Q₈ = 0,1186*4380 = 519,4832 кКал.

д) тепло на испарение влаги:

, 

Q₉ = 5,15*600 = 3090 кКал.

е) восстановление магнетита до FeO:

m(Fe₃O₄) = 2,6421 кг,  М(Fe₃O₄) = 232 кг/кмоль

Q₁₀ = 0,0114*75900 = 864,3767 кКал.

Всего на эндотермические реакции приходится тепла:

Q₁₁ = Q₅ + Q₆ + Q₇ + Q₈ + Q₉ + Q₁₀ = 33593,41 кКал.

6.  Потери тепла с водой, охлаждающей кессоны.

По данным практики, средний расход воды на охлаждение кессонов составляет 2 м³ на 100 кг агломерата при температуре воды 10⁰С.

, ,

Q₁₂ = 2000*0,5009*10 = 10018 кКал.

7.  Потери тепла во внешнюю среду.

а) излучение тепла поверхностью:

Q_изл = 75,8949 кКал.

б) потери тепла через подину внутреннего горна при К = 5000 кКал/м²*час:

Q = 1487,798 кКал.

Всего потери во внешнюю среду составляют 1563,6933 кКал.

Систематизируем все полученные результаты в таблицу.

Тепловой баланс печи.

Таблица 18.

Приход тепла, кКал.		Расход тепла, кКал.
статьи		статьи
1. Горение кокса	128096,8	1. Тепло, уносимое штейном	2484
2. Тепло воздуха	1721,4518	2. Тепло, уносимое шлаком	52002
3. Тепло шихты	624,337	3. Тепло, уносимое пылью	961,92
4. Тепло реакций шлакообразования	7796,602	4. Тепло эндотермических процессов	33593,41
		5. Тепло, уносимое газами	29562,17
		6. Охлаждение кессонов	10018
		7. Потери во внешнюю среду	1563,6933
		8. Неучтенные потери и невязка	25088,045
Всего	138239,19	Всего	155273,24

Заключение

В рассмотренном курсовом проекте рассчитали необходимый состав шихты для плавки окисленной никелевой руды на огневой никель. Все полученные результаты свели в таблицы. Составили необходимые материальный и тепловой балансы. Тем самым показали, что все расчеты произведены верно.

Рассмотренная технологическая схема имеет некоторые недостатки:

- сложность технологии;

- высокий расход дорогостоящего и дефицитного кокса;

- низкое извлечение никеля;

- полная потеря всего железа руды, ценность которого составляет до 40 – 50 % общей стоимости руды.

Список литературы

1.  В.А. Кривандин, Ю.П. Филимонов. Теория, конструкции и расчеты металлургических печей. М.,  «Металлургия», 1978 - 360с.

2.  А.В. Ванюков, Н.И Уткин. Комплексная переработка медного и никелевого сырья. М., «Металлургия», 1988 – 432с.

3.  Д.А. Диомидовский. Металлургические печи. М., «Металлургия», 1968 – 700с.

4.  А.А. Равдель, А.М. Пономарева. Краткий справочник физико-химических величин. С – Пб., «Иван Федоров», 2002 – 240с.

5.  В.И. Смирнов. Шахтная плавка в металлургии цветных металлов. М., «Металлургия», 1955 -658с.