Расчёт шихты

Министерство  образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина»

Институт «Материаловедения  и металлургии»

Кафедра металлургии  железа и сплавов

 

Оценка работ   ________________

Члены комиссии ______________

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

 

 

 

 

 

Руководитель

Доцент. к.т.н.                           __________________                  Гилева Л.Ю.

 

Н.контр.

Доцент, к.т.н.                          ___________________                  Лозовая Е.Ю.

 

Студент

Гр. Мт-200102                        ___________________                  Тимофеев М.О.

 

 

2012

Содержание

Введение……………………………………………………………………….……..3

1. Выбор исходных данных…………………………………………….………….4
1. Химический состав шихтовых материалов………………………4
2. Способ окускования………………………………………….........6
3. Требование к химическому составу окатышей..…………..……..6
4. Нормативно-справочная информация…………………..………..7
2. Расчет состава шихты………………………………………………..……….....8
1. Расчет характеристик шихтовых материалов………..……..…….8
2. Система уравнений для расчета окатышей..…………………….11
3. Расчет состава железорудного материала……………………….12
4. Расчет расходных коэффициентов………………………………14
3. Оценка влияния основности окатышей на содержание железа……………15

Заключение………………………………………………………………………..17

Библиографический список………………………………………………………18

Приложение 1……………………………………………………………………..19

Приложение 2……………………………………………………………………..20

Приложение 3……………………………………………………………………..21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Современная технология доменной плавки предполагает использование предварительно подготовленных железорудных материалов – агломерата и окатышей. Ведение, анализ и планирование процессов подготовки руд к плавке невозможно без расчета шихт и количественной оценки показателей процессов.

Задачей курсовой работы является выполнение расчета шихты для получения окатышей из руд Лебединской обогатительной фабрики, состава окатышей и оценки их свойств.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор исходных данных

1.1. Химический состав шихтовых материалов

 

В качестве железорудного сырья  используется концентрат №1 Лебединской обогатительной фабрики. Химический состав сырья приведен в табл. 1.

 

Таблица 1. Химический состав железорудного  сырья

Материал	Fe	Mn	P	S	FeO	Fe2O3	SiO2	Al2O3
Сульфидная ОФ ОМС:  концентрат	68,38	0,184	0,012	0,032	28,27	66,19	4,40	0,17
	CaO	MgO	FeS	SО3	P2O5	ХО	ПМПП/С+Л	Влага
	0,20	0,24	0,09	0,00	0,03	-0,01	0,18	1,50

     

 

В качестве флюсов выбран известняк  Тургояксого месторождения. Он отличается наибольшим содержание оксида кальция и минимальным содержанием оксида кремния. Учитывая, что известняк является источником оксида кальция, этот известняк лучшего качества. Химический состав приведен в табл. 2.

 

Таблица 2. Химический состав флюсов

Основность ЖРМ	0,5
FeЖРМ
расход коксика,%	1
Вынос пыли,%	2

 

В качестве твердого топлива выбрана смесь из кузнецкого и карагандинского кокса. В табл. 3 приведены технический состав кокса и бентонита. В Бентоните содержание золы выше, чем в коксе, так как зола, обладая меньшей прочностью при грохочении кокса в большей степени переходит к мелкую фракцию. Увеличение содержания золы связано с уменьшением содержания углерода в бентоните. В работе принято допущение о том, что содержание золы в Бентоните больше чем в коксе на 5%. 

 

Таблица 3. Технический состав кокса  и коксовой мелочи

	ЖРМ	Известняк	Бентонит
DmППП+DmС,Л	-0,00180	-0,4316	0
lS	0,95	0,8	0,95
DmS	-0,0003	0	0
DmOS->S03	0,0000	0	0
DmOFeS->Fe2O3	0,0000	0	0
aFe	0,250	1,250	2,250
DmFeO	-0,111750	0,0064750	0
DmOFeO<->SFe2O3	0,01242	-0,00072	0
DmОВР	0,01242	-0,000719	0
DmS	0,01031267	-0,43232	0
w	1,0103127	0,56768	1
RO	-2	54,5	-32,5

 

В табл. 4 приведен химический состав бентонита. Здесь же приведен расчет химического состава кокса с учетом состава золы.

 

 

 

Таблица 4. Химический состав золы коксовой мелочи и коксовой мелочи

 

Система уравнений АХ=В
Уравнение	Матрицы коэффициентов				Решение
	А			В
	ЖРС	Известняк	Коксик	ЖРМ
по выходу ЖРМ	1,010	0,568	1,000	1	доля ЖРС т/т	0,95684
по основности	-2,000	54,500	-32,500	0	доля Известняк т/т	0,04106
по расходу   Бентонита	-0,010	-0,010	1,000	0	доля Бентонита т/т	0,00998

 

Выполнен расчет полного химического  состава шихтовых материалов и выполнена оценка его достоверности (табл. 1, прил.1). Невязка химического состава ЖРС составила 0,5%. Вся невязка отнесена к неучтенным оксидам (ХО).

 

1.2. Способ окускования

 

Выбранный способ окускования – производство окатышей. Содержание железа в шихте 68,38 %. Такое содержание железа характерно для тонкоизмельчённых концентратов. Принятая схема окускования таких концентратов – производство  окатышей.

 

1.3. Требование к химическому  составу агломерата

 

Основными требованиями к химическому составу окатышей железорудного сырья со стороны доменного передела являются: содержание железа и соотношение шлакообразующих оксидов.

Содержание железа в ЖРС –  68,38 %, можно предположить, что содержание железа в окатышах будет выше 68 %. Дополнительные железосодержащие материалы в шихту не вводятся.

Содержание MgO в ЖРС – 0,24 %, поэтому в готовых окатышах оно не будет превышать 2,5 %, что обеспечит надлежащие свойства доменного шлака. Корректировка состава шихты по MgO не требуется. Кремниевый модуль ЖРС –  3,27%, что более 1,5.   Ввода материалов, корректирующих содержание глинозема, не требуется.

Учитывая возможный диапазон основности для окатышей 0,5…1, выбрано значение основности 0,7.

 

1.4 Нормативно-справочная информация

 

Для расчета процессов протекающих при производстве окатышей: удаление серы, окислительно-восстановительные реакции с оксидами железа, необходимо задаваться коэффициентами, учитывающими степень развития этих процессов.

Степень удаления серы зависит от вида соединения серы и способа окускования. 

В ЖРС сера содержится в виде сульфида железа. Степень удаления серы из ЖРС при производстве окатышей принята равной 95%.

Во флюсах (известняке) сера образует сульфаты кальция. Степень удаления сульфатной серы при производстве окатышей составляет 80%.

Степень удаления органической серы, содержащейся в бентоните, при производстве окатышей принята равной 95%.

Степень окисленности железа зависит  от вида ЖРС и способа окускования.

Для используемого в работе материала  – магнитного железняка, степень окисленности железа в окатыше составит 0,27

 

 

 

 

 

2. Расчет состава шихты

2.1 Расчет характеристик шихтовых  материалов

 

Избыток (недостаток) оснований в  материале рассчитывается по формуле

. (2)

где – величина, характеризующая избыток (недостаток) оснований в i-м компоненте шихты относительно заданной основности ЖРМ, %; CaO, SiO₂ – содержание оксидов в шихтовом материале, %.

Результаты расчета приведены  в табл. 2 прил. 1.

Выход окатышей из шихтового материала

, (3)

где – относительное изменение массы i-го компонента шихты в процессе окускования, т/т; – выход окускованного материала из    i-го компонента шихты.

Изменение массы шихтового материала  определяется физико-химическими процессами, протекающими при окусковании:

• удалением гидратной влаги;
• разложением карбонатов;
• удалением серы;
• окислительно-восстановительными процессами;
• выгоранием углерода и удалением летучих

 

и составляет

, (4)

где – относительное изменение массы за счет удаления гидратной влаги, разложения карбонатов, выгорания серы, окислительно-восстановительных процессов, выгорания углерода и удаления летучих, соответственно, т/т.

Удаление гидратной влаги, разложение карбонатов рассчитывается по формуле:

, (5)

Изменение массы материала за счет удаления серы составит

, (6)

где – содержание серы в i-м шихтовом материале, %; – степень удаления серы, доли единиц.

В известняке сера содержится в виде сульфатной серы, при выгорании серы происходит также уменьшение массы  материала за счет потери кислорода, связанного с серой, ( , т/т)

, (7)

где , – молярная масса кислорода и серы соответственно, г/моль.

Основными окислительно-восстановительными процессами, протекающими при окусковании, являются процессы с оксидами железа и серой.

В ЖРМ сера содержится в виде сульфидной серы (FeS), в процессе окускования происходит окисление перешедшей в окатышы серы до оксида S (VI). Увеличение массы материала за счет присоединения кислорода к сере ( , т/т) составит

, (8)

где – молярная масса сульфида железа, г/моль.

Все железо, связанное в сульфидах, окисляется до Fe (III), в результате этого происходит увеличение массы материала за счет присоединения к железу кислорода в количестве:

.  (9)

Изменение массы материала за счет изменения количества кислорода, связанного в оксидах железа, происходит в соответствии с

 процессом

. (10)

Изменение массы оксида двухвалентного железа в процессе окускования (Dm_FeO, т/т) составит

, (11)

где , FeO – содержание железа в окускованном железорудном материале и оксида двухвалентного железа в шихтовом материале соответственно, %.

Изменение массы материала за счет окислительно-восстановительных процессов железа пропорционально изменению массы кислорода, связанного в оксидах железа.