Курсовое и дипломное проектирование. Технологическая часть: Методические указания к выполнению курсовых и дипломных проектов студентов специальности «Химическая технология неорганических веществ», страница 7

.

Q_p = 20000 ּ 2.35 = 47000 Дж.

Для ряда металлических систем значения интегральных теплот смешения приводятся в справочниках [1, 5 и др.].

Для шлаков этот эффект будет значительным, если в шихте присутствуют, например, кислый и основной оксиды, которые при взаимодействии образуют жидкую фазу, например, по реакциям

СаО_тв + SiO_{2 тв} = (СаО + SiO₂)_ж,                                                                  (5)

СаО_тв + (SiO₂)_ж = (СаО + SiO₂)_ж.                                                                  (6)

Тепловой эффект при смешении в этом случае будет включать в себя и теплоту плавления твердых реагентов (даже в случаях, когда температура их плавления выше температуры, при которой происходит процесс смешения).

Для упрощения расчетов можно во всех случаях учитывать в приходной части баланса тепловой эффект смешения для жидкофазной реакции

(СаО)_ж + (SiO₂)_ж = (СаО + SiO₂)_ж,                                                               (7)

а эффект перехода реагентов из твердого состояния в жидкое может быть учтен как их теплоты плавления в расходных статьях теплового баланса. Если данные по теплотам смешения отсутствуют, то, учитывая, что в системе СаО˙SiO₂ имеются два прочных конгруэнтно плавящихся химических соединения СаО˙ SiO₂ и 2СаО˙ SiO₂, можно в первом приближении тепловой эффект смешения учесть как теплоту образования одного из этих соединений (для кислых шлаков - метасиликата кальция - CaO˙SiO₂, для основных - ортосиликата кальция -2СаО˙SiO₂). Так как состав шлака, как правило, не соответствует строго принятой стехиометрии, то количество образовавшегося соединения оценивается по соотношению мольных долей компонентов. Для метасиликата кальция N_Ca0 : N= 1, для ортосиликата кальция N_Ca0 : N=  2. При соотношении N_Ca0 : N≥ 2 количество образующегося ортосиликата оценивается по количеству оксида кремния в шлаке, при N_Ca0 : N≤1 количество образующегося метасиликата оценивается по количеству СаО в шлаке.

Пример. В 70 кг шлака с содержанием 40 % SiO₂ и 15 % СаО

;    ;   , на образование метасиликата должно пойти все количество присутствующего в шлаке оксида кальция: 70 ∙ 0.15 = 10.5 кг.

 кг.

Остальной оксид кремния (70 ּ 0.4 - 11.25 = 16.75 кг) остается свободным (не связанным в метасиликат кальция) или идет на образование других соединений (например, MnOּ SiO₂).

Для соотношения N_Ca0 : Nот 1 до 2 доля оксида кремния, пошедшего на образование метасиликата, рассчитывается, например, по следующей упрощенной формуле:

.

Остальной оксид кремния должен быть связан в ортосиликат кальция. Следует иметь в виду, что "теплоту шлакообразования" необходимо учитывать лишь в случаях, когда взаимодействуют компоненты, присутствующие в шихте в свободном виде (например, кварцит, известь). Если же они уже присутствовали в шихте в виде сложных минералов, то следует учесть лишь теплоту плавления этих минералов (в расходных статьях баланса), более того, при переходе в расплав сложные вещества будут частично диссоциировать, что также требует дополнительных затрат тепла.

3.6.2.1.3 Теплота кристаллизации – Q_к. Тепло кристаллизации учитывается, например, в случае процессов плавки на блок, когда значительная часть материала может кристаллизоваться из расплава уже во время плавки; количество выделяющегося при этом тепла оценивается по справочным данным как тепло фазового перехода твердое - жидкое (ΔН^m).

3.6.2.1.4  Тепло реакционных газов - Q_r. Тепло реакционных газов учитывается, когда газ, образовавшийся в результате реакции при высокой температуре, часть своего тепла отдает шихтовым материалам, покидая печь при более низкой температуре (для случаев когда тепловые эффекты определяются не при 298 К, а при температурах протекания реакций).

3.6.2.1.5  Тепло исходных материалов. Эта статья учитывается в зависимости от применяемой методики расчета.