Промышленность \ Металлургия

Электроплавка медно-никелевых руд на штейн, страница 6

     4,66 Fe7S8 – х  FeS

m(Fe в FeS) = ;

m(S в FeS) = 1,62 кг.

m(S2) = 4,66–4,43 = 0,23 кг.

7. Fe3O4 + CO ® 3FeO + CO2

m(Fe3O4) = 9,96-0,15 =  9,81кг

m(Fe в Fe3O4) = ;

m(O в Fe3O4) = 2,71 кг.

231,4 Fe3O4 – 3∙71,8 FeO

Þ х = m(FeO) = 9,13 кг

  9,81 Fe3O4 – х  FeO

m(Fe в FeO) = m(Fe в Fe3O4) = 7,10 кг;

m(O в FeO) = 2,03 кг.

 3∙71,8 FeO – 28 CO

Þ х = m(CO) = 1,19 кг

    9,13 FeO – х CO

m(C в CO) = ;

m(O в CO) = 0,68 кг.

m(CO2) = 9,81+1,19-9,13 = 1,87 кг

m(C в CO2) = 0,51 кг;

m(O в CO2) = 1,36 кг.

8. FeO + CO ® Feмет + CO2

m(FeO) = 9,13 кг

m(Feмет) = m(Fe в FeO) = 7,10 кг;

m(O в FeO) = 2,03 кг.

71,8 FeO – 28 CO

Þ х = m(CO) = 3,56 кг

9,13 FeO – х CO

m(C в CO) = ;

m(O в CO) = 2,03 кг.

m(CO2) = 9,13+3,56-7,10 = 5,59 кг

m(C в CO2) = 1,53 кг;

m(O в CO2) = 4,06 кг.

9. Fe2O3 + CO ® 2FeO + CO2

m(Fe2O3) = 10,63-0,16 =  10,47кг

159,6 Fe2O3 – 2∙71,8 FeO

Þ х = m(FeO) = 9,42 кг

  10,47 Fe2O3 – х  FeO

m(Fe в FeO) =  кг;

m(O в FeO) = 2,10 кг.

159,6 Fe2O3 – 28 СO

Þ х = m(СO) = 1,84 кг

10,47 Fe2O3 – х  СO

m(C в CO) = ;

m(O в CO) = 1,05 кг.

m(CO2) = 10,47+1,84-9,42 = 2,89 кг

m(C в CO2) = 0,79 кг;

m(O в CO2) = 2,1 кг.

Feмет образуется по реакции восстановления FeO, и расходуется на восстановление металлического Ni и Сo:

mшт(Feмет) = 7,10-0,11-0,4 = 6,59 кг

mшт(FeS) = 11,42-0,17+0,47+0,89-0,64+4,43 = 16,40 кг

mшт(Fe в FeS) = ;

mшт(S в FeS) = 5,99 кг.

= mшт(Feмет)+ mшт(Fe в FeS) = 6,59+10,41 = 17,00 кг;

= 0,61+1,56+5,99 = 8,16 кг.

Таблица 8

Состав штейна

Соединение

Количество

Элемент

Количество

кг

%

кг

%

Cu2S

3,05

9

Cu

2,44

7,5

Coмет

0,12

0,4

Co

0,12

0,4

Niмет

0,43

1,4

Ni

4,68

14,4

Ni3S2

5,81

18

Fe

17,00

52,4

Feмет

6,59

20

S

8,16

25,1

FeS

16,4

51

Прочие

0,07

0,2

Прочие

0,07

0,2

Всего в штейне

32,47

100

Всего в штейне

32,47

100

Расчет компонентов шлака

Компоненты шихты, которые не полностью перешли в штейн и пыль, уходят в шлак.

В шлак переходит:

-   оставшаяся масса Cu2S:

mшл(Cu2S) = 2,77-0,04-2,63 = 0,1 кг

m(Cu в Cu2S) = ;

m(S в Cu2S) = 0,03 кг.

-  не до конца прореагировавший CoO: 

mшл(CoO) = 0,17-0,00(в пыль уходит очень малое количество)-0,15 = 0,02 кг

m(Со в CoO) = 0,01 кг; m(O в CoO) = 0,01 кг.

-  весь СоS:

mшл(CoS) = 0,02 кг

m(Со в CoS) = 0,01 кг; m(S в CoS) = 0,01 кг.

.

-  оставшийся NiO:

mшл(NiO) = 1,18-0,02-1,08 = 0,08 кг.

m(Ni в NiO) =  ;

m(О в NiO) = 0,01.

Шлак представлен силикатным расплавом; в него входит в основном фаялит, а также силикаты магния, кальция и алюминия.

1. 2FeO + SiO2 → Fe2SiO4

На образование фаялита идет вся суммарная масса FeO, образующаяся по реакциям:

m(FeO) = 0,14+0,52+0,53+9,42 = 10,61 кг

 2·71,8 FeO – 60,1 SiO2

Þ х = m(SiO2) = 4,44 кг

  10,61 FeO – х SiO2

m(Fe2SiO4) = m(FeO)+ m(SiO2) = 10,61+4,44 = 15,05 кг.

2. MgO + SiO2 → MgO·SiO2

Оксид магния из исходной шихты уходит в пыль; остальное количество MgO идет на реакцию образования силиката магния:

m(MgO) = 14,34-0,22 = 14,12 кг

  40,3 MgO – 60,1 SiO2

Þ х = m(SiO2) = 21,06 кг

14,12 MgO – х SiO2

m(MgO·SiO2) = m(MgO)+ m(SiO2) = 14,12+21,06 = 35,18 кг.

3. СaO + SiO2 → CaO·SiO2

Оксид кальция из исходной шихты уходит в пыль; остальное количество СaO идет на реакцию образования силиката кальция:

m(СaO) = 1,97-0,03 = 1,94 кг

56,1 СaO – 60,1 SiO2

Þ х = m(SiO2) = 2,08 кг

1,94 СaO – х SiO2

m(СaO·SiO2) = m(СaO)+ m(SiO2) = 1,94+2,08 = 4,02 кг.

4. Al2O3 + SiO2 → Al2O3·SiO2

Оксид алюминия из исходной шихты уходит в пыль; остальное количество Al2O3 идет на реакцию образования силиката алюминия:

m(Al2O3) = 5,23-0,08 = 5,15 кг

 102 Al2O3 – 60,1 SiO2

Þ х = m(SiO2) = 3,03 кг

5,15 Al2O3 – х SiO2

m(Al2O3·SiO2) = m(Al2O3)+ m(SiO2) = 5,15+3,03 = 8,18 кг.

Расчет массы флюса

Кремнезем из исходной шихты (27,52 кг) уходит в пыль (0,41 кг), идет на образование фаялита (4,44 кг), на реакции образования силикатов магния (21,06 кг), кальция (2,08 кг) и алюминия (3,03 кг). Масса расходуемого кремнезема:

m(SiO2) = 0,41+4,44+21,06+2,08+3,03 = 31,02 кг

Масса расходуемого кремнезема больше массы исходного оксида кремния. Это означает, что в исходном материале недостаток кремнезема. Следовательно, в шихту электропечи необходимо ввести кварцевый флюс. Состав принимаемого кварцевого флюса:

SiO2 – 78%, FeO – 8%, MgO – 4%, СaO – 6%, прочие – 4%.

Определим флюсующую способность кварцевой руды, исходя из того, что оксиды железа, магния и кальция будут расходовать оксид кремния на образование своих силикатов.

2·71,8 FeO – 60,1 SiO2

Þ х = 3,35% SiO2 на 2FeO·SiO2;

    8% FeO – х SiO2

40,3 MgO – 60,1 SiO2

Þ х = 5,96% SiO2 на MgO·SiO2;

 4% MgO – х SiO2

56,1 СaO – 60,1 SiO2

Þ х = 6,43% SiO2 на СaO·SiO2.

 6% СaO – х SiO2

Суммарная флюсующая способность:

78 - SiO2 (%) = 78-(3,35+5,96+6,43) = 62,26%

Недостаток массы флюса составляет:

mнед(SiO2) = 31,02-27,52 = 3,5 кг

Значит, масса флюса равна:

mфл = 3,5 / 0,6226 = 5,62 кг

mфл(SiO2) = 5,62·0,78 = 4,39 кг;

mфл(FeO) = 5,62·0,08 = 0,45 кг;

m(Fe в FeO) =  кг; m(O в FeO) = 0,09 кг.

mфл(MgO) = 5,62·0,04 = 0,22 кг;

mфл(СaO) = 5,62·0,06 = 0,34 кг;

mфл(прочих) = 5,62·0,00 = 0,22 кг.

Дальнейший расчет шлака с учетом компонентов флюса

При введении в исходную шихту флюса  изменяется состав шлака, т. к. в него переходят  FeO, СaO, MgO в виде 2FeO·SiO2,, СaO·SiO2, MgO·SiO2 соответственно.

mфл(SiO2 в 2FeO·SiO2) = 4,39·0,0335 = 0,15 кг

m(Fe2SiO4) = 0,45+0,15 = 0,60 кг

 mшл(Fe2SiO4) = 15,05+0,60 = 15,65 кг.

mфл(SiO2 в СaO·SiO2) = 4,39·0,0643 = 0,28 кг

m(СaO·SiO2) = 0,34+0,28 = 0,62 кг

 mшл(СaO·SiO2) = 4,02+0,62 = 4,64 кг.

mфл(SiO2 в MgO·SiO2) = 4,39·0,0596 = 0,26 кг

m(MgO·SiO2) = 0,22+0,26 = 0,48 кг

Скачать файл