Расчёт шихты

, (12)

Суммарное изменение массы материала  за счет окислительно-восстановительных  процессов составит:

 (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 ^{- 1}B приводится в табл.4. прил.1.

2.3. Расчет состава железорудного материала

 

Для определения состава окускованного  материала необходимо подсчитать количество различных элементов и оксидов, поступающих с шихтовыми материалами, и учесть изменение их количества в результате процессов, происходящих при окусковании.

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 окускованный материал:

. (23)

Изменение количества оксидов железа и серы за счет окислительно-восстановительных  процессов проводится с учетом протекающих  химических реакций.

В агломерате будет (кг/т чугуна):

• оксида S (VI)

; (24)

• оксида железа (II)

; (25)

• оксида железа (III)

. (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                                –     10,0 кг/т

 

 

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 сырья. Анализ результатов расчета дает возможность оценить качество железорудных материалов и выбрать технологию окускования железорудного сырья.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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   Бентонита	-0,010	-0,010		1,000		0		доля Коксик т/т		0,00998

Приложение 3

Таблица 5

 

	Сухие  материалы	С учетом  выноса  пыли	С учетом  влажности
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