Автор: Пользователь скрыл имя, 01 Апреля 2013 в 19:51, курсовая работа
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.
Введение……………………………………………………………………….……..3
Выбор исходных данных…………………………………………….………….4
Химический состав шихтовых материалов………………………4
Способ окускования………………………………………….........6
Требование к химическому составу окатышей..…………..……..6
Нормативно-справочная информация…………………..………..7
Расчет состава шихты………………………………………………..……….....8
Расчет характеристик шихтовых материалов………..……..…….8
Система уравнений для расчета окатышей..…………………….11
Расчет состава железорудного материала……………………….12
Расчет расходных коэффициентов………………………………14
Оценка влияния основности окатышей на содержание железа……………15
Заключение………………………………………………………………………..17
Библиографический список……………………………
, (12)
Суммарное изменение массы материала
за счет окислительно-
(13)
Выгорание углерода и удаление летучих бентонита при производстве окатышей сопровождается уменьшением массы материала
, (14)
где – содержание углерода и летучих в бентоните, соответственно, %.
Расчет выхода окатышей из шихтовых материалов выполнен в табличной форме и приведен в табл. 2 прил. 1.
2.2. Система уравнений для расчета шихты
Для определения состава шихты необходимо решить следующую систему уравнений:
Уравнение по основности железорудного материала:
, (15)
Уравнение по выходу железорудного материала:
, (16)
Уравнение по расходу бентонита:
, (17)
Система уравнений решается относительно расходов ЖРС, флюсов и бентонита, используя матричный способ.
AX = B, (18)
где A – основная матрица системы уравнений, B и X – столбцы свободных членов и решений системы соответственно:
Решение системы X = A - 1B приводится в табл.4. прил.1.
2.3. Расчет состава железорудного материала
Для определения состава
Поступление элемента или химического соединения X (Fe, Mn, P, S, MnO, P2O5, СaO, SiO2, MgO, Al2O3, ТiO2, V2O5) с шихтовыми материалами рассчитывается по формуле вида:
, (19)
где – количество поступившего с шихтовыми материалами элемента или химического соединения , кг/т; - содержание элемента или оксида в i-м компоненте шихты для окускования, %.
В процессе окускования полностью улетучиваются СО2 карбонатов и Н2О гидратов. Общее количество улетучившегося материала учитывается через потери массы при прокаливании (ПМПП):
. (20)
Уменьшение массы материалов за счет удаления части серы, вносимой шихтовыми материалами, составит
. (21)
В ЖРМ сера перейдет в количестве ( , кг/т):
. (22)
Железо в процессе окускования
полностью переходит в
. (23)
Изменение количества оксидов железа
и серы за счет окислительно-
В агломерате будет (кг/т чугуна):
; (24)
; (25)
. (26)
Остальные элементы и соединения полностью переходят в окускованный материал. Их количество в железорудном материале определится соотношениями вида
, (27)
где – количество оксида = {FeO, Fe2O3, SO3, MnO, P2O5, СaO, SiO2, MgO, Al2O3, ТiO2, V2O5} в ЖРМ и в шихте соответственно, кг/т.
Выход окускованного материала, равен сумме масс составляющих его оксидов:
. (28)
Содержание каждого оксида и элемента в окускованном материале рассчитывается по формулам:
, (29)
где , – содержание соответствующего оксида или элемента в окускованном материале, %.
Расчет состава окатышей выполнен в табличной форме (табл.1., прил.1)
Выход окатышей составил – 1001,1 кг.,
Основность окатышей – 0,5
Содержание железа – 65,38 %
Содержание MgO – 0,24 %
Кремниевый модуль – 9,21 %
Полученные параметры соответствует заданным значениям. Расчет состава окатышей выполнен с погрешностью 0,46%, связанной с недостоверностью химического состава шихтовых материалов.
2.4. Расчет расходных коэффициентов
Фактические удельные расходы каждого компонента шихты и расход шихты в целом на получение 1 тонны окатышей будут выше в связи с тем, что все шихтовые материалы содержат влагу и, кроме того, в процессе окускования часть шихтовых материалов уносится. Унос материалов в производстве окатышей составляет обычно 0,5 % от сухого веса шихты. В связи с этим фактический расход каждого компонента шихты (норма расхода) пересчитан по формуле
(30)
где – фактический и расчетный расходы i-го компонента шихты, т/т; – влажность i-го компонента шихты, %; – унос i-го материала в процессе окускования, %.
Фактические расходы шихтовых материалов составили:
Концентрат качканарских руд – 956,8 кг/т
Известняк – 41,1 кг/т
Бентонит
3.Оценка влияния основности окатышей на содержание железа
Для оценки возможности получения окатышей с заданным содержанием железа из конкретного концентрата и для сопоставительной оценки разных видов железорудного сырья выполнена приближенная оценка содержания железа в окатышах разных значениях его основности в диапазоне – заданная основность ± 0,5.
Расчет выполняется по формулам:
, (31)
где , – содержание железа в исходном железорудном сырье и офлюсованном железорудном материале соответственно, %; – расход флюсов, т/т исходного сырья.
. (32)
где – основность железорудного материала, доли единиц; , , , – содержание оксидов в исходном сырье и железорудном материале соответственно, %. Результаты расчета представлены на рис. 1
Рисунок 1. Влияние основности на содержание железа при производстве окатышей из руд Лебединской обогатительной фабрики
Уменьшение содержания железа при увеличении основности составляет 0,69 % / 0,1.
Заключение
В основе расчета состава шихты лежит метод составления и решения материальных балансов. Общий материальный баланс процесса окускования позволяет оценить изменение массы шихтовых материалов, протекающее в ходе физико-химических превращений. Материальные балансы элементов и оксидов устанавливают соотношение между химическим составом исходного сырья и составом ЖРМ.
Расчет шихты для окускования имеет целью определить такое соотношение компонентов шихты, которое обеспечивает получение ЖРМ с заданным содержанием элементов и оксидов, определяющих его металлургическую ценность. В ходе расчета определяется также количество окускованного материала, что позволяет оценивать объемы поставки железорудного сырья для получения требуемого количества ЖРМ, обоснованно подходить к вопросам проектирования складов, выбора основного и вспомогательного оборудования цехов окускования.
В результате
выполнения расчетов определяется составы
окускованного железорудного
Библиографический список
1. Разработка и оформление дипломных и курсовых проектов: Методические указания / В.Ф. Мысик, Е.Ю. Лозовая. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004, 47 с.
2. Балансовые методы расчета процессов получения чугуна: учеб. пособие / Л. Ю. Гилева, С. А. Загайнов. Екатеринбург : УрФУ, 2011. 77 с.
3. Сырье для черной металлургии: Справочное издание: В 2-х т./ Т.1. Сырьевая база и производство окускованного сырья (сырье, технологии, оборудование) / М.Г. Ладыгичев и др.-М.; Машиностроение-1, 2001. -896 с.
Таблица 1
Шихтовый материал |
Расход, кг/т |
Химический состав, % | ||||||||||||||||||||||
Fe |
Mn |
P |
S |
FeO |
Fe2O3 |
CaO |
SiO2 |
Al2O3 |
MgO |
MnO |
FeS |
SO3 |
P2O5 |
V2O5 |
TiO2 |
ППП / С,Л |
XO |
Влага |
Всего | |||||
Концентрат лебединских обогатительных руд №1 |
68,38 |
0,184 |
0,012 |
0,032 |
28,27 |
66,19 |
0,20 |
4,40 |
0,17 |
0,24 |
0,24 |
0,09 |
0,00 |
0,03 |
0,18 |
-0,01 |
1.5% |
100,00 | ||||||
0,00 | ||||||||||||||||||||||||
ЖРМ |
956,8 |
68,38 |
0,18 |
0,012 |
0,032 |
28,27 |
66,19 |
0,20 |
4,40 |
0,17 |
0,24 |
0,24 |
0,09 |
0,00 |
0,03 |
0,00 |
0,00 |
0,18 |
-0,01 |
1,50 |
100,00 | |||
Известняк |
41,1 |
0,52 |
0,000 |
0,013 |
0,74 |
54,7 |
0,54 |
0,44 |
0,30 |
0,02 |
0,03 |
43,16 |
2,00 |
100,00 | ||||||||||
Бентонит |
10,0 |
65,00 |
35,00 |
100,00 | ||||||||||||||||||||
Итого поступило, кг/т |
654,5 |
1,8 |
0,120 |
0,306 |
270,5 |
633,6 |
24,4 |
48,8 |
5,3 |
2,4 |
2,3 |
0,9 |
0,0 |
0,3 |
0,0 |
0,0 |
19,4 |
-0,1 |
15,2 |
1007,8 | ||||
Улетучилось, кг/т |
0,291 |
0,01 |
19,45 |
19,45 | ||||||||||||||||||||
Перешло в ЖРМ, кг/т |
654,5 |
1,8 |
0,120 |
0,015 |
163,6 |
753,2 |
24,4 |
48,8 |
5,3 |
2,4 |
2,3 |
0,9 |
0,0 |
0,3 |
0,0 |
0,0 |
0,0 |
-0,1 |
15,2 |
1001,1 | ||||
Состав ЖРМ, % |
65,38 |
0,18 |
0,012 |
0,002 |
16,35 |
75,24 |
2,44 |
4,88 |
0,53 |
0,24 |
0,23 |
0,09 |
0,00 |
0,03 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
-0,01 |
1,52 |
100,00 |
Приложение 2
Таблица 2 |
|
Основность ЖРМ |
0,5 |
FeЖРМ |
|
расход коксика,% |
1 |
Вынос пыли,% |
2 |
Таблица 3 |
|||
ЖРМ |
Известняк |
Бентонит | |
DmППП+DmС,Л |
-0,00180 |
-0,432 |
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 |
-0,0007194 |
0 |
DmS |
0,01031267 |
-0,43232 |
0 |
w |
1,0103127 |
0,5676 |
1,0000 |
RO |
-2 |
54,5 |
-32,1 |
Таблица 4 |
||||||||||
Система уравнений АХ=В | ||||||||||
Уравнение |
Матрицы коэффициентов |
Решение
| ||||||||
А |
В | |||||||||
ЖРС |
Известняк |
Бентонит |
ЖРМ | |||||||
по выходу ЖРМ |
1,010 |
0,5684 |
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 |
-0,010 |
-0,010 |
1,000 |
0 |
доля Коксик т/т |
0,00998 |
Приложение 3
Таблица 5
Сухие |
С учетом |
С учетом | |
ЖРС |
956,8 |
976,0 |
976,0 |
Известняк |
41,1 |
41,9 |
41,9 |
Коксик |
10,0 |
10,2 |
10,2 |
Всего |
1007,9 |
1028,0 |
1028,0 |
Таблица 6
Оценка качества ЖРМ | |
Содержание железа, % |
65,38 |
Основность ЖРМ, %/% |
0.50 |
Кремниевый модуль, %/% |
9,21 |
Содержание MgO, % |
0,24 |
Выход ЖРМ из тонны шихты, кг/т |
992,18 |
Таблица 7
Основность ЖРМ |
Расход флюсов, кг/т ЖРС |
FeЖРМ,% |
0,1081 |
53,29 | |
1,3 |
0,1155 |
53,08 |
1,35 |
0,1230 |
52,88 |
1,4 |
0,1304 |
52,68 |