Химический состав шлака и шлакообразующих компонентов при производстве жидкой стали в ККЦ, кг/т жидкой стали
Источник образования компонента |
СаО |
Si02 |
MgO |
А120 3 |
МпО |
FeO |
О кисление элем ен тов чугуна |
0 |
9,43 |
0 |
0 |
2,97 |
0 |
О кисление элем ен тов лом а |
0 |
4,14 |
0 |
1,38 |
0 |
0 |
И звесть |
50,15 |
1,32 |
1,04 |
0,19 |
0 |
0 |
Ф утеровка |
1,71 |
0 |
1,05 |
0 |
0 |
0 |
Ш лак, масс.% |
58,02 |
16,58 |
2,34 |
1,76 |
3,30 |
18,00 |
табл. 4.10); 60 - молекулярная масса оксида кремния; 28 - атомная масса кремния.
Количество МпО, переходящее в шлак в результате окисления марган ца чугуна:
0,23 1000/100 • 71/55 = 2,97 кг/т жидкой стали,
где 0,23 - количество марганца, окислившегося в ходе продувки, масс.% (см. табл. 4.10); 71 - молекулярная масса оксида марганца; 55 - атомная масса марганца.
2. Окисление элементов лома.
Количество Si02, переходящее в шлак из загрязненного лома: 27.6 • 1000/100 • 2/100 • 75/100 = 4,14 кг/т жидкой стали,
где 27,6 - содержание лома в шихте ККЦ, масс.%; 2 - количество загрязне ний в ломе, масс.% (см. табл. П 2.3); 75 - содержание оксида кремния в за грязненном ломе, масс.% (см. табл. П 2.3).
Количество А120 3, переходящее в шлак из загрязненного лома:
27.6 • 1000/100 • 2/100 • 25/100 = 1,38 кг/т жидкой стали,
где 25 - массовая доля оксида алюминия в загрязненном ломе, масс.% (см. табл. П 2.3).
3. Известь.
Количество СаО, переходящее в шлак из извести: 54.89 91,36/100 = 50,15 кг/т жидкой стали,
где 54,89 - удельный расход извести, кг/т жидкой стали (см. 4.5.2.2.3); 91,36 - содержание оксида кальция в извести, масс.% (см. 4.5.2.2.3).
Количество Si02, переходящее в шлак из извести: 54.89 • 2,41/100 = 1,32 кг/т жидкой стали,
где 2,41 - содержание оксида кремния в извести, масс.% (см. 4.5.2.2.3). Количество MgO, переходящее в шлак из извести:
54.89 • 1,90/100 = 1,04 кг/т жидкой стали,
где 1,90 - содержание оксида магния в извести, масс.%. Количество А120 3, переходящее в шлак из извести:
54.89 • 0,34/100 = 0,19 кг/т жидкой стали,
где 0,34 - содержание оксида алюминия в извести, масс.%.
4. Футеровка.
Количество СаО, переходящее в шлак из футеровки: 57 3/100 = 1,71 кг/т жидкой стали,
где 57 - содержание оксида кальция в футеровке, масс.% (см. табл. П 2.3); 3 - расход футеровки в ККЦ, кг/т жидкой стали (см. табл. П 2.3).
Количество MgO, переходящее в шлак из футеровки: 35 • 3/100 = 1,05 кг/т жидкой стали,
где 35 - содержание оксида магния в футеровке, масс.% (см. табл. П 2.3); 3 - расход футеровки в ККЦ, кг/т жидкой стали (см. табл. П 2.3).
Масса сталеплавильного шлака (без учета FeO) рассчитывается путем сложения масс всех оксидов (см. табл. 4.11) и составляет 73,38 кг/т жидкой стали. Полная масса шлака рассчитывается, исходя из содержания в нем FeO:
73 38
-—2 3 / I 'QQ = 89,49 кг/т жидкой стали,
где 73,38 - масса шлака без FeO, кг/т жидкой стали; 18 - содержание FeO в сталеплавильном шлаке, масс.% (см. табл. П 2.3).
Удельное количество шлака на тонну железа проката составит: 89,381146,5/1000= 1 0 2 , 6 кг,
где 89,49 - масса шлака в ККЦ, кг/т жидкой стали; 1146,5 - расход жидкой стали, кг/т Fe проката (см. 4.5.2.2.1).
4.S.2.2.5. Количество жидкого чугуна, необходимого для производства стали в ККЦ
Количество чугуна, поступающего в ККЦ:
1146,5/1000-(2-0,55 + 0,18-89,49-56/72 + 0,55-25-8,4) ^
0,9703 • 0,38 + ( 1 0 0 - 4,52 - 0,50 - 0,04) /100
. |
0,9703-1146,5 |
= 859,8 кг/т Fe проката, |
|
0,9703-0,38 + (100 -4,52 -0,5 0 -0 ,04)/100 |
|
|
|
где 2 - безвозвратные потери в виде пыли, кг/т жидкой стали (см. табл. П 2.3); 0,55 - массовая доля железа в пыли, доли ед. (см. табл. П 2.3); 0,18 - массовая доля FeO в конвертерном шлаке, доли ед. (см. табл. П 2.3); 89,49 - масса конвертерного шлака, кг/т жидкой стали (см. 4.5.2.2.4); 25 - ко личество шлама, кг/т жидкой стали (см. табл. П 2.3); 0,55 - массовая доля же леза в шламе, доли ед. (см. табл. П 2.3); 8,4 - масса вносимого ферросплава ми железа, кг/т Fe проката (см. 4 .5 .2 .2 .2 ); 1146,5 - расход жидкой стали, кг/т Fe проката (см. 4.5.2.2.1); 0,38 - соотношение лом/чугун (табл. П 2.3); (100 - 4,52 - 0,50 - 0,04) - содержание железа в чугуне, масс.% (см. табл. 4.9); 0,9703 - массовая доля железа в прокате, доли ед. (см. 4.5.2.1).
Количество лома “со стороны” определяется по разнице между общим требуемым количеством лома и количеством собственной обрези прокатно го производства и МНЛЗ:
859,8 • 0,38 - 15 1030,6/1000 - 6 8 • 1030,6/1000 = 240,5 кг/т Fe проката,
где 859,8 - количество чугуна, поступающего в ККЦ, кг/т Fe проката; 0,38 -
соотношение лом/чугун в ККЦ (см. табл. П 2.3); 15 —количество обрези прокатного производства; 6 8 —количество обрези МНЛЗ (см. табл. П 2.2); 1030,6 - количество производимого проката, кг.
4.5.2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОИЗВОДСТВА ПЕРВИЧНОГО МЕТАЛЛА
4.5.2.З.1. Расчет состава железорудного концентрата
В отличие от предыдущих этот расчет ведется на 100 кг получаемого концентрата. При этом принимаются следующие допущения:
1. Постоянство соотношения Fe2 C>3 /FeO в исходной руде и получаемом концентрате обогащения.
2. Остальные компоненты (включая все виды примесей) распределяют ся пропорционально выходу концентрата и хвостов.
Первое допущение хорошо согласуется с практическими данными. При втором допущении возможны коррективы. Например, для магнетитовых кварцитов при расчете содержания фосфора в получаемом кон центрате обогащения необходимо вводить поправочный коэффициент, равный 100/ук - 1, что по результатам работы отечественных ГОК соот ветствует значению 1,56; аналогичный коэффициент для серы равен 1,5 ек/ук, а среднее значение - 3,65 (здесь ук - выход концентрата из ис ходной руды, %; ек - извлечение железа в концентрат, %). Вышеперечис ленные параметры следует учитывать при проведении расчетов для кон кретных предприятий.
Итак, в нашем случае расход руды на 100 кг концентрата составит:
100 |
100 |
YK/100 |
= 273,22 кг, |
36,6/100 |
|
< |
|
где YK = 36,6 - выход концентрата обогащения из исходной руды, % (см. табл. П 2.6).
Количество хвостов обогащения составит:
273,22 - 100 = 173,22 кг,
где 273,22 —количество руды, необходимое для получения 100 кг концентрата. Содержание железа в концентрате:
РFe ~ £ Kt t Fe
YK
76-33,51 = 69,58 масс.%,
36,6
где 76 - извлечение железа в концентрат, % (см. табл. П 2.6); 33,51 - содер жание железа в исходной руде.
Содержание железа в хвостах обогащения:
t t Fe |
Ук-Pft |
33,51- 36,6-69,58 |
|
V F e = ' |
100 _ |
100 |
= 12,69 масс.%. |
|
1- 36,6 |
||
1 - |
Y K _ |
|
100 100
Вычитая из количества хвостов массу оксидов железа, получаем массу
пустой породы в хвостах: |
|
|
|
173,22- |
'12,69-13,10-72/56 |
12,69 • 33,32 • 160/(2 • 56)' |
173,22 |
|
33,32 + 13,10 |
33,32 + 13,10 |
100 |
= 142,74 |
кг, |
|
|
где 173,22 - количество хвостов обогащения руды, кг; 12,69 - содержание железа в хвостах обогащения, масс.%; 33,32 и 13,10 - содержание F e ^ и FeO в исходной руде соответственно; 72 и 160 - молекулярные массы FeO и F e ^ соответственно; 56 - атомная масса железа.
Содержание FeO в концентрате: |
|
69,58-72/56 |
„ „ |
---------------------------------------- -- 27,20 масс.%, 1 + 112/160-72/56-33,32/13,10
где 69,58 - содержание железа в концентрате, масс.%; 33,32 и 13,10 - содер жание Fe2 0 3 и FeO в исходной руде соответственно; 112/160 - массовая доля железа в Fe2 0 3.
Содержание Fe2 0 3 в концентрате:
27,20 • = 69,18 масс.%,
где 27,20 - содержание FeO в концентрате, масс.%; 33,32 и 13,10 - содержа ние Fe2 0 3 и FeO в исходной руде соответственно (см. табл. 2.3).
Как сказано выше, состав пустой породы хвостов рассчитывается про порционально соотношению компонентов в исходной руде, а состав пустой породы получаемого концентрата - по разнице между количеством компо нента, пришедшим с рудой, и количеством компонента, перешедшим в хво сты. Например, содержание Si02 в концентрате рассчитывается следующим образом. Определим количество пустой породы в исходной руде:
100 - 33,32 -13,10 = 53,58 масс.% ?
где 33,32 и 13,10 - содержание Fe2 0 3 и FeO в исходной руде соответственно (см. табл. 2 .3 ).
Количество пустой породы концентрата:
100 - 69,18 - 27,20 = 3,62 масс.%,
где 69,18 - содержание Fe2 0 3 в концентрате, масс.%; 27,20 - содержание FeO в концентрате, масс.%.
Содержание Si0 |
2 в концентрате: |
3,62-42,59 „ 0 |
0 |
—— = 2 , 8 8 масс.%,
где 3,62 и 53,58 —количество пустой породы в концентрате и в исходной ру де соответственно, масс.%; 42,59 - содержание Si02 в исходной руде, масс.%.
Содержание остальных компонентов рассчитывается аналогично. В табл. 4.12 приведены химический состав исходной руды и расчетные соста вы железорудного концентрата и хвостов.
Таблица 4.12
Химический состав исходной руды, концентрата и хвостов, масс.%
Материал |
Fe |
Fe^Oj |
FeO |
Si02 |
AljOj |
CaO |
MgO |
Руда |
33,51 |
33,32 |
13,1 |
42,59 |
1,86 |
1,62 |
1,34 |
К о нц ен тр ат |
69,58 |
69,18 |
27,2 |
2,88 |
0,13 |
0,11 |
0,09 |
Х восты |
12,69 |
13,01 |
4,60 |
65,49 |
2,86 |
2,49 |
2,06 |
Материал |
MnO |
Р20 5 |
S03 |
ТЮ2 |
Na20 + К20 |
П.П.П. |
|
Руда |
0,065 |
0,208 |
0,163 |
0,120 |
0,600 |
|
5,02 |
Концентрат |
0,004 |
0,014 |
0,011 |
0,008 |
0,041 |
|
0,34 |
Хвосты |
0,099 |
0,320 |
0,250 |
0,185 |
0,923 |
|
7,72 |
|
|
|
Таблица 4.13 |
|
|
|
|
|
Материальный баланс процесса агломерации |
|
|
||||
Приход |
|
кг/100 кг |
|
Расход |
|
кг/100 кг |
|
|
агломерата |
|
|
агломерата |
|||
|
|
|
|
|
|||
Железорудная смесь |
|
92,03 |
Агломерат |
|
|
99,98 |
|
Флюсующая часть |
|
15,58 |
Отходящие газы без учета вред |
|
82,21 |
||
Топливная часть |
|
|
ных прососов |
|
|
|
|
|
6,0 |
То же с учетом вредных просо |
|
276,03 |
|||
Гигроскопическая |
|
|
сов (50%), м3/100 кг агломерата |
|
|
||
|
10,0 |
|
|
|
|
|
|
влага шихты |
|
|
|
|
|
|
|
Влажный воздух |
|
59,38 |
В с е г о |
|
|
|
182,19 |
В с е г о |
|
182,99 |
|
|
|
||
4.5.2.3.2. Расчет состава агломерата
Расчет химического состава получаемого агломерата проводится по уравнениям материального баланса и баланса основности при заданном рас ходе твердого топлива (коксовой мелочи), где входящими параметрами яв ляются химический состав концентрата, содержание FeO в агломерате, рас ход и состав твердого топлива, а также состав флюсующей добавки. При этом основность агломерата принимается с таким расчетом, чтобы полу чить заданную основность доменного шлака без использования известняка в доменной печи. В данном случае основность доменного шлака [СаО + MgO]/[Si02 + А12 0 3] принята равной 1,05 при основности агломерата 1,71. Расчет состава агломерата ведется по специальной программе, основанной на методике Е.Ф. Вегмана. Содержание Fe в готовом агломерате составля ет 64,2% при содержании FeO - 12,0%. При этом расход концентрата соста вил 920,3 кг/т агломерата, а расход известняка —155,8 кг/т агломерата.
Материальный баланс процесса приведен в табл. 4.13.