Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Продувка никелевого штейна в конверторе

Расчет ведем с некоторыми упрощениями:

1) процесс конвертирования не разделяем на периоды окисления свободного железа и окисления сульфида железа;

2) пренебрегаем содержанием магнетита в конверторном шлаке (в отличие от конвертирования медных штейнов это вносит допустимую ошибку, так как содержание магнетита в конверторном шлаке никелевого производства достигает 6–8%);

3) пренебрегаем содержанием кислорода в файнштейне;

4) 15% Ni от его количества в штейне находятся в металлическом состоянии и 85% связаны с серой в виде Ni₃S₂; содержание металлического железа определяется расчетом;

5) извлечение никеля при конвертировании в файнштейн, пыль и шлак составляет 80; 1,5 и 18,5% соответственно (эти цифры следует уточнять по имеющимся на заводе данным);

6) медь полностью переходит в файнштейн;

7) в конверторном шлаке с серой связано 50% Ni, а 50% переходит в шлак в виде 2NiO•SiO₂;

8) сера в конверторе окисляется в основном до SO₂ (80%) и до SO₃ (20%).

Химический состав материалов приведен в таблице 46.

ТАБЛИЦА 46 Химический состав, %

Материал	Ni	Co	Cu	Fe	S	SiO₂	CaO	Al₂O₃	O₂	прочие
Штейн		0,6	0,2	56,0	24,0	–	–	–	–	1,2
Файнштейн	77,2	0,40	1,05	0,25	20,6	–	–	–	–	0,50
Конверторный шлак	–	–	–		–		–	–	14,3	7,7
Кварц	–	–	–		–

Определение рационального состава штейна. Количество никеля (кг на 100 кг) в штейне, содержащегося в виде Ni₃S₂, составляет 18•0,85=15,3, Количество металлического никеля в штейне 18–15,3=2,7 кг. Серы, связанной в Ni₃S₂: 15,3•2•32,06/(3•58,7)=5,57. Серы, связанной с кобальтом: 0,6•32,06/58,93=0,33. Серы, связанной с медью: 0,2•32,06/127,08=0,05. Серы, связанной с железом: 24–(5,57+0,33+0,05)=18,05 кг. Железа, связанного с серой: 18,05•55,84/32,06=31,4. Железа, находящегося в штейне в металлическом состоянии: 56,0–31,4=24,6 кг.

Результаты расчета представлены в таблице 47.

ТАБЛИЦА 47 Рациональный состав никелевого штейна, %

Соединения	Ni	S	Fe	Co	Cu	Прочие	Всего
Ni₃S₂	15,3	5,57	–	–	–	–	20,87
CoS	–	0,33	–	0,60	–	–	0,93
Cu₂S	–	0,05	–		0,20	–	0,25
FeS	–	18,05	31,4	–	–	–	49,45
Ферроникель	2,7	–	24,6	–	–	–	27,3
Прочие	–	–	–	–	–	1,2	1,2
Итого	18,0	24,00	56,0	0,60	0,20	1,2	100,00

Определение рационального состава и количества {кг) файнштейна. Количество никеля 18•0,8=14,4. Количество файнштейна 14,4/0,772=18,65. Металлов в нем: Со 18,65•0,004=0,07; Сu 18,65•0,0105=0,20; Fe 18,65•0,0025=0,05; S 18,65•0,206=3,84; прочие 18,65–(14,4+0,07+0,20+0,05+3,84)=0,09.

Соединений металлов с серой: CoS 0,07•91/58,94=0,11; Cu₂S 0,20•159,14/127,08=0,25; FeS 0,05•87,91/55,85=0,08. Серы в этих соединениях: в CoS 0,11–0,07=0,04; в Cu₂S 0,25–0,20=0,05; в FeS 0,08–0,05=0,03. Количество серы, связанной в Ni₃S₂, составляет 3,84–0,12=3,72. Количество Ni₃S₂ 3,72•240,19/64,12=13,93. Количество никеля, связанного в Ni₃S₂: 13,93–3,72=10,21. Количество никеля в металлическом состоянии 14,4–10,21=4,19. Результаты подсчета сводим в таблице 48.

Таблица 48 Рациональный состав файнштейна, кг

Компоненты файнштейна	Ni	Co	Cu	Fe	S	Прочие	Всего
Ni₃S₂ Ni_мет Co Cu₂S FeS прочие	10,21 4,19 – – – –	– – 0,07 – – –	– – – 0,20 – –	– – – – 0,05 –	3,72 – 0,04 0,05 0,03 –	– – – – – 0,09	13,93 4,19 0,11 0,25 0,08 0,09
Итого	14,4	0,07	0,20	0,05	3,84	0,09	18,65

Количество элементов в пыли, кг: Ni 0,015•18=0,27, Со 0,015•0,6=0,009, S 0,015•24,0=0,36, Fe 0,015•56,0=0,84. Прочие 0,015•1,2=0,018.

Определение количества конверторного шлака и расхода кварцевого флюса. Количество элементов, переходящих в шлак из штейна, кг: Ni_общ, 18–(14,4+0,27)=3,33, в том числе Ni в виде Ni₃S₂ 3,33/2=1,66; Со 0,6–(0,07+0,009)=0,521; Fe 56,0–(0,05+0,84)=55,11 (в расчете на FeO 55,11•72/56=70,9, в том числе кислорода из дутья 70,9–55,11=15,79); S (связанной в Ni₃S₂) 1,66•64,12/176,07=0,61; прочих 1,2–(0,09+0,018)=1,092.

Количество SiO₂, необходимое для ошлакования 55,11 кг Fe при соотношении в шлаке Fe:SiO₂=50:28, равно 55,11•28/50=30,86 кг.

Флюсующая способность (содержание свободного SiO₂) кварцевого флюса при соотношении в конверторном шлаке Fe:SiO₂=50:28 составляет 80–(7•28/50)=76,1%.

Здесь 7 – содержание железа в кварце,%.

Необходимое количество кварцевого флюса составляет 30,86/0,761=40,6 кг. В кварцевом флюсе содержится, кг: SiO₂ 40,6•0,80=32,5; Fe 40,6•0,07=2,8; Al₂O₃ 40,6•0,06=2,4; CaO 40,6•0,01=0,4; кислорода 40,6•0,03=1,2; прочих 40,6–(32,5+2,8+2,4+0,4+1,2)=1,3. Сводные данные о составе и количестве конверторного шлака приведены ниже:

	кг	%
Ni Co Fe O₂ S SiO₂ Al₂O₃ CaO Прочие	3,33 0,521 55,11+2,8=57,91 15,79+1,2=16,99 0,61 32,5 2,4 0,4 1,092+1,3=2,392	2,84 0,44 49,53 14,52 0,52 27,72 2,05 0,34 2,04

Содержание Fe и SiO₂ в конверторном шлаке практически совпадает с заданным в таблице 46. Следовательно, расход флюса рассчитан правильно.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ВОЗДУХА

Количество кислорода, необходимое для окисления железа, переходящего в шлак, равно 15,79 кг. Определим расход кислорода на окисление серы, кг.

Количество серы, окисляющейся в конверторе: всего 24–(3,84+0,36+0,61)=19,19, в том числе до SO₂ 19,19•0,8=15,35 и до SO₃ 19,19–15,35=3,84.

Количество кислорода, необходимое для окисления серы: на образование SO₂ 15,35•32/32=15,35, на образование SO₃ 3,84•48/32=5,76, всего 21,11.

Требуется кислорода для окисления железа и серы 15,79+21,11=36,9. Расход воздуха составляет 36,9•100/23=160,4 кг, или 160,4/1,29=124,3 м³. Количество азота, содержащегося в 160,4 кг воздуха, равно 160,4–36,9=123,5 кг. Практический расход воздуха при использовании его в конверторе на 95% составит, кг: 160,4/0,95=168,8, в том числе кислорода 36,9/0,95=38,8 кг, азота 168,8–38,8=130. Объем этого воздуха равен 130,9 м³. Избыточное количество кислорода в дутье равно 38,8–36,9=1,9 кг.

Практически расход воздуха при объеме потерь от воздуходувки до конвертора 25% (главным образом на фурмах) составит: 168,8/0,75=225 кг, или 174 м³.

Для расчета воздуходувной установки следует учесть суточное количество штейна, 16–18-ч работу конвертора на дутье (коэффициент использования под дутьем 67–75%) и атмосферные условия.

Проведем примерный расчет необходимой производительности воздуходувки (м³/мин) для переработки 150 т горячего и холодного штейна в сутки. Атмосферные условия заданы следующие: давление 730 мм рт. ст., температура воздуха 30⁰С, относительная влажность 60%. За основу расчета берем данные предыдущего расчета.

Находим полный расход воздуха, взятого при нормальных условиях: (150000/100) •174=26100 м³. Определим давление сухого воздуха в атмосферном воздухе при заданном общем давлении воздуха и водяного пара 730 мм рт. ст. Для этого, пользуясь данными таблицы 20, находим давление водяного пара при 30⁰С и 60%-ном насыщении, мм рт.ст.: 31,8•0,6=19,08. Давление сухого воздуха 730–19,08=710,92. Находим давление сухого воздуха при температуре 0⁰С: 710,92•273/303=640,46, округленно 640 мм рт. ст. Расход такого воздуха на всю операцию составит 26100•760/640=31000 м³. Определяем минутный расход: 31000/(18•60)=287 м³,

где 18 – часы работы на дутье.

Серийная воздуходувка подает 360 м³/мин. Отсюда следует, что продолжительность чистого дутья снизится и составит 18/360•287=14,4 ч. При использовании конвертора под дутьем 70%, что типично для отечественных заводов, общая продолжительность операции составит 14,4/0,7=20,6 ч.

Будет выдано файнштейна (150000/100)•18,65=28 т. Следует установить 30-т (по файнштейну) конвертор (соответствует 40-т по меди).

⇐ Предыдущая 12 13 14 15 161718 19 20 21 Следующая ⇒

Воспользуйтесь поиском по сайту: