Таблица 4.7
Принципиальная схема расчета экобаланса металлургического производства
Стадия
расчета
1
2
3
4
5
6
7
Основной расчет |
Дополнительные и вспомогательные расчеты |
Определение количества |
1.1. Расчет количества слябов МНЛЗ |
отходов производства, |
|
образующихся при произ |
|
водстве проката |
|
Расчет количества жидкой стали и необходимых для ее производства первичного металла и лома "со сто роны"
2.1. Определение состава жидкой стали до ввода ферросплавов
2.2.Расчет необходимого количества ферро сплавов
2.3.Определение необходимого количества извести
2.4.Определение состава сталеплавильного шлака
2.5.Расчет состава и количества отходящих газов
Определение параметров производства первичного металла (чугун, металлизованное сырье)
Определение параметров окускования железоруд ного сырья
Расчет потерь металлурги ческих материалов и вы бросов, имеющих место при их транспортировке
Определение параметров добычи железной руды, металлургических углей и флюса
3.1.Расчет химического состава железорудного концентрата
3.2.Расчет химического состава окускованного сырья
4.1.Расчет количества угольного и железоруд ного концентратов, необходимых для производ ства кокса и окускованного сырья
4.2.Определение количества попутной продук ции, производимой КХП, количества и состава образующегося коксового газа
4.3.Расчет количества флюса, необходимого для получения доменного и сталеплавильного шла ка. Определение количества и состава образую щихся в ИОЦ отходящих газов
6.1.Расчет количества образующихся в резуль тате обогащения хвостов
6.2.Расчет количества вскрышной породы
6.3.Определение количества и состава образую
щихся на ГОК отходящих газов
Расчет количества электро |
7.1. Определение потребности в энергетических |
энергии |
углях |
при промышленном проектировании и практически слабо влияют на точ ность расчетов.
В табл. 4.6 приведены сокращения основных и вспомогательных произ водств, которые в дальнейшем будут использоваться при составлении схем
расчета экобалансов.
Принципиальная схема расчета экобаланса металлургического произ водства приведена в табл. 4.7. Весь расчет ведется на тонну железа в прока-
Таблица 4.8
Химический состав исходных сырьевых материалов, масс. %
Материал |
^еобщ |
Ре2°3 |
FeO |
Руда |
33,51 |
33,32 |
13,1 |
Известняк |
0,35 |
0,5 |
0 |
Материал |
Реобщ |
МпО |
р2о5 |
Руда |
33,51 |
0,065 |
0,208 |
Известняк |
-0,35 |
0 |
0,02 |
Si02
42,59
1,4
о
0,163
0,05
A120 3 |
CaO |
MgO |
1,86 |
1,62 |
1,34 |
0,2 |
53 |
U |
тю2 |
Na20 + К20 |
п.п.п. |
0,12 |
0,60 |
5,02 |
0 |
0 |
43,73 |
Таблица 4.9
Исходная информация о химическом составе основных металлургических материалов, масс. %
Материал |
С |
Si |
Мп |
Сг |
Ti |
S |
Р |
Fe |
Прокат |
0,25 |
0,27 |
1,0 |
1,15 |
0,06 |
0,015 |
0,025 |
По разнице |
Чугун |
4,52 |
0,50 |
0,040 |
0 |
0 |
0,02 |
0,050 |
По разнице |
ФС75 |
0 |
75,0 |
0,4 |
0,4 |
0 |
0,02 |
0,05 |
20,0 |
ФМн1,0 |
1,0 |
2,0 |
85,0 |
0 |
0 |
0,03 |
0,30 |
10,0 |
ФХ200 |
2,0 |
2,0 |
0 |
65,0 |
0 |
0,04 |
0,03 |
30,0 |
те (Fen). Рассматривается производство низколегированной стали, в качест ве легирующих компонентов выбраны марганец и хром. Отметим, что со ставление достоверного экобаланса металлургической технологии на совре менном уровне разработки этого вопроса требует исходной вспомогатель ной информации большого объема - в данном расчете используется свыше 120 таких параметров.
В табл. 4.8 приведены данные химического состава исходных материа лов: железной руды и известняка. В табл. 4.9 дана информация о содержа нии основных примесных элементов в прокате, чугуне и используемых для легирования ферросплавах. Состав металлургического лома принимается аналогичным составу производимой стали.
4.5.2. ПРИМЕР СОСТАВЛЕНИЯ ЭКОБАЛАНСА
Приводится расчет экобаланса производства проката из низколеги рованной стали для условий Европейской части России (усредненно по данным за 1995-1998 гг. - см. Приложение 2) для “классической” совре менной схемы производства черного металла, включающей стзДии п0‘ следовательного получения железорудного агломерата, чугуна и кон' вертерной стали. В ходе расчета последовательно определяются затра ты материалов (в виде схемы движения материалов), затраты энергии
(ввиде соответствующих показателей и баланса электроэнергии), пара метры выбросов (пыли, газов и складируемых в ЗШН и хвостохранилищах материалов).
4.5.2.1. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА СЛЯБОВ МНЛЗ
На основании данных химического состава получаемой стали рассчиты ваем количество производимого проката.
|
С |
Si |
Mn |
Cr |
Ti |
S |
Р |
Ni |
Марка |
0,250 |
0,270 |
1,000 |
1,150 |
0,060 |
0,015 |
0,025 |
0,200 |
стали |
|
|
|
|
|
|
|
|
25ХГТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
Содержание железа в прокате, масс.%:
100 - 0,25 - 0,27 - 1,0 - 1,15 - 0,06 - 0,015 - 0,025 - 0,20 = 97,03. Количество получаемого проката, кг/т Fe проката:
1000 = 1030,6.
0,9703
Количество слябов МНЛЗ, кг/т Fe проката:
0,9703-1030,6 (1+ 15/1000)
0,9703 +
{0,567 1030,6/1000• (5ч-Ю-(100-14)/100) + 0,1 0,567
1054,3,
0,9703
где 15, 5 и 10 - количество обрези, окалины и замасленной окалины ПП со ответственно (табл. П 2.1); 0,1 - количество неуловимой пыли ПЦ (табл. П 2.1); 0,567 - массовая доля железа в окалине и шламах ПП (табл. П 2.1); 14содержание масел в шламах ПП (табл. П 2.1).
4.5.2.2. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОЙ СТАЛИ ККЦ И НЕОБХОДИМОГО ДЛЯ ЕЕ ПРОИЗВОДСТВА ПЕРВИЧНОГО МЕТАЛЛА И ЛОМА “СО СТОРОНЫ”
4.5.2.2.1. Расчет количества жидкой стали для МНЛЗ
0,9703 • 1054,3 • (1+ 68/1000) + 0,844 • 1054,3/1000 ■(5,1 +15) _ 0,9703
= 1146,5 кг /т Fe проката ,
где 68, 5,1 и 15 - количество обрези, окалины и шламов МНЛЗ соответст венно (табл. П 2.2); 0,844 - массовая доля железа в окалине и шламах МНЛЗ (табл. П 2.2).
На основании заданного соотношения лом/чугун в ККЦ (0,38 - табл. П 2.3), а также по данным химического состава чугуна и лома рассчи тывается средний состав металла до продувки, после чего, исходя из допу щения о том, что углерод окисляется до значения несколько ниже марочно-
23. Ю. С. Ю сфин |
345 |
Содержание примесей в шихтовых материалах и металле на различных стадиях кислородно-конвертерной плавки, масс.%
Материал |
С |
Si |
Мп |
Сг |
Чугун (72,4%) |
4,52 |
0,50 |
0,04 |
0 |
Лом (27,6%) |
0,25 |
0,27 |
1,00 |
1,15 |
Среднее в шихте |
3,34 |
0,44 |
0,30 |
0,32 |
Осталось после продувки |
0,23 |
0 |
0,08 |
0,11 |
Окислилось |
з ,п |
0,44 |
0,22 |
0,21 |
го содержания, кремний - до “следов”, марганец - на 75%, хром - на 65% от носительно исходного содержания, рассчитывается состав металла после продувки (табл. 4.10).
4.5.2.22. Расчет количества ферросплавов
Зная химический состав ферросплавов и коэффициенты усвоения жидкой сталью содержащихся в них элементов (см. табл. 4.9 и табл. П 2.13, П 2.14), определяем количество ферросплавов для получения стали заданной марки.
Расход ферросилиция ФС75:
0,27-0 1000
кг/т Fe проката,
0,75-0,70' 100
где 0,27 - содержание кремния в получаемой стали, масс.%; 0 - содержание кремния в жидкой стали после продувки, масс.%; 0,75 - массовая доля крем ния в ферросплаве, доли ед.; 0,70 - коэффициент усвоения кремния.
Расход ферромарганца:
1,0 - 0,08 |
1000 = 13,6 |
кг/т Fe проката . |
|
0,85 |
0,80 |
100 |
|
Расход феррохрома: |
|
||
1,15 - 0,11 |
1000 |
п |
|
-------------------- = 20,0 |
кг/т Fe проката. |
||
0,65 |
0,80 |
100 |
|
Таким образом, ферросплавы внесут железа: |
|||
5,1 • 0,20 + 13,6 • 0,10 + 20,0 • 0,30 = 8,4 кг/т Fe проката,
где 0,20, 0,10, 0,30 —массовая доля железа в ферросилиции, ферромарганце и феррохроме, доли ед., соответственно (табл. 4.9).
4.5.2.2.3. Расчет расхода извести в ККЦ
На основании данных химического состава известняка и заданной доли “недопала” при обжиге (3 масс.%) рассчитывается химический состав извес ти. Например, содержание СаО:
100 —Ч
5 3 — - J =91,36 масс.%,
100-43,73
где 53 - содержание оксида кальция в исходном известняке (см. табл. 4.8);
43,73содержание п.п.п. в известняке (см. табл. 4.8); 3 - доля “недопала” из вестняка, масс.%.
Содержание Si02 в извести составит:
1,4- |
100-3 |
= 2,41 масс.%, |
|
100-43,73 |
|||
|
|
где 1,4 - содержание оксида кремния в исходном известняке (см. табл. 4.8). Аналогично рассчитывается содержание остальных компонентов хими
ческого состава.
Расход извести находим, исходя из заданной основности конвертерного шлака, определенного выше содержания оксидов кальция и кремния в изве сти, известного количества кремния (см. 4.5.2.2.1), переходящего в шлак в ходе продувки, расхода и химического состава футеровки, а также заданно го количества загрязнений в ломе (принимая его состоящим из 75% Si02 и 25% А120 3 (табл. П 2.3):
3,5 1000/100.(0,44-60/28 + 38/(1 + 0,38) 0,02-0,75)-3-0,57 _ 0,9136-2,41/100-3,5
= 54,89 кг/т жидкой стали,
где 3,5 - основность конвертерного шлака (табл. П 2.3); 0,44 - количество Si, переходящее в шлак в виде Si02 в результате окисления; 38/(1 + 0,38) - количество лома в шихте ККЦ (табл. П 2.3); 0,02 —доля загрязнений в ломе, доли ед. (табл. П 2.3); 0,75 - массовая доля Si02 в загрязнениях лома, доли ед. (табл. П 2.3); 0,57 - доля СаО, содержащаяся в футеровке, доли ед. (табл. П 2.3); 3 - расход футеровки в ККЦ, кг/т жидкой стали (табл. П 2.3);
2,41 - содержание Si02 в извести, масс.%.
Количество известняка, необходимое для получения такого количества извести:
100 — 3
100-43 73' 54’89' 1146’571000 = 108>5 кг /т Fe пРоката ’
где 3 - доля “недопала” известняка, масс.%; 43,73 - содержание п.п.п. в из вестняке, масс.% (см. табл. 2.3); 54,89 - расхрд извести в ККЦ, кг/т жидкой стали; 1146,5 —расход жидкой стали в ККЦ, кг/т Fe проката.
4.5.2.2.4. Определение состава сталеплавильного шлака
С учетом всех шлакообразующих компонентов |
составит |
|
менты, футеровка, загрязнения в ломе) ма£са ^ |
ой стали (табл. 4.11). |
|
73,38 кг/т жидкой стали, а с учетом F e O -89,49 кг/ жид |
сталепла- |
|
Рассмотрим подробнее расчет химического состава шлака |
||
вильного производства. |
|
|
L Окисление элементов чугуна. |
результахе окисления кремния |
|
Количество Si02, переходящее в шлак в резу чугуна:
0,44 • 1000/100 • 60/28 = 9,43 кг/т жидкой стали,
где 0,44 - количество кремния, окислившегося в ходе продувк