Химический состав кварцевого флюса и конвертерного шлака, %. Технологическая схема конвертирования. Медноникелевый штейн, страница 9

1). Физическое тепло твердой шихты.

Твердая шихта поступает в отражательную печь из обжиговой печи нагретой. Принимаем температуру нагретой шихты при загрузке в отражательную печь 400⁰.  Количество тепла, вносимое твердой шихтой

 ккал

2). Физическое тепло жидкого конвертерного шлака.

Температуру жидкого конвертерного шлака при заливке его в печь принимаем равной 1150⁰. Теплосодержание конвертерного шлака при этой температуре примерно 325 ккал/кг. Количество тепла, вносимое конвертерным шлаком:

 ккал.

3). Физическое тепло штейна.

Температура плавления отвального шлака 1120⁰.Учитывая перегрев, тепмературу отвального шлака принимаем 1200⁰. Температура штейна обычно на 50-70⁰ ниже температуры шлака. Принимаем ее 1150⁰. При этой температуре теплосодержание 30%-ного медного штейна составляет 230 ккал/кг. Количество тепла, уносимое штейном:

 ккал.

4). Физическое тепло отвального шлака.

Для шлака, содержащего по основным шлакообразующим 45% FeO; 40% SiO₂; 15% Al₂O₃,MgO,CaO, по диаграмме находим теплосодержание ~ 270 ккал/кг. Учитывая присутствие в шлаке Fe₃O₄ , а также Al₂O₃ и MgO, замещающих CaO и ухудшающих свойства шлака принимаем теплосодержание 300 ккал/кг. Количество тепла, уносимое отвальным шлаком:

 ккал.

5). Физическое тепло пыли.

Температура отвального шлака равна ~ 1200⁰. Исходя из этого температуру отходящих газов в хвосте печи принимаем 1300⁰. Температура пыли, покидающей печь, равна температуре отходящих газов. Количество тепла, уносимое пылью:

 ккал.

6). Тепло отходящих газов.

Объем отходящего SO₂ равен 0,966 нм³. Температура газа 1300⁰. При этой температуре теплосодержание SO₂ составляет 715,3 ккал/нм³. Тепло, уносимое SO₂:

 ккал

7). Тепло экзотермических и эндотермических реакций.

Тепловые эффекты экзотермических и эндотермических реакций рассчитываем по закону Гесса на основании значений теплот образования отдельных компонентов.

а). Реакция 10 Fe₂O₃+FeS=7 Fe₃O₄+SO₂.

Количество окисляющегося по этой реакции FeS-0,313 кг. Теплоты образования компонентов реакции, ккал/моль: FeS-22720; Fe₂O₃-196500; Fe₃O₄-267000; SO₂-70960.

Тепловой эффект реакции

Q=(1869000+70960)-(22700+1965000)=-23260 ккал.

По реакции образуется тепла  -83 ккал.

б).Реакция 3Fe₂O₃+FeS=7FeO+SO₂.

Количество окисляющегося по этой реакции FeS 3,48 кг. Теплота образования FeO-63700 ккал/моль:

Q=ккал.

По реакции расходуется тепла  ккал.

в).Реакция 2 FeO+SiO₂=2FeO SiO₂.

В конвертерном шлаке содержится 14,37 кг FeO, в отвальном шлаке 42,482 кг FeO. Количество FeO, реагирующее с SiO₂ в отражательной печи: 42,482-14,37=28,112 кг.

Теплоты образования компонентов реакции, ккал/моль: SiO₂-205400; 2FeO SiO₂-343700;

Q=ккал.

По реакции выделится тепла   ккал.

г).Реакция 2 ZnO+SiO₂=2ZnO SiO₂.

В отвальном шлаке содержится 1,737 кг ZnO, в конвертерном шлаке 0,95 кг ZnO. Количество ZnO, реагирующее с SiO₂ в отражательной печи: 1,737-0,95=0,787 кг.

Теплоты образования компонентов реакции, ккал/моль: ZnO-83170; 2ZnO SiO₂-349400;

Q= ккал.

По реакции расходуется тепла   ккал.

д).Реакция CaO+SiO₂=CaO SiO₂.

Учитываем только CaO, поступающий в печь с известняком. В известняке содержится 2,446 кг CaO.

Теплоты образования компонентов реакции, ккал/моль: CaO-151900; CaO SiO₂-377000;

Q= ккал.

По реакции выделится тепла  ккал.

Общее количество тепла, выделившееся в результате экзотермических реакций:

2130+858 ккал.

Общее количество тепла, поглотившееся в результате эндотермических реакций:

83+3860+108 ккал.

Составляем уравнение теплового баланса процесса плавления шихты.

Приход тепла.

1.  Тепло извне, идущее на покрытие теплопотребления шихты, q_плав, ккал/т.

Количество твердой шихты 124,309 кг, или 0,124309 т.

Теплопотребление твердой шихты 0,124309 q_плав.

2.  Физическое тепло твердой шихты 9750 ккал.

3.  Физическое тепло жидкого конвертерного шлака 13000 ккал.

4.  Тепло экзотермических реакций 2990 ккал.