Рациональный состав штейна и шлака

Оглавление

Оглавление 1
Рациональный состав штейна и шлака. 2
Поведение кобальта и режим конвертирования. 3
Основные реакции процесса. 3
Расчет технологического процесса периода набора. 4
1.Окисление железа ферроникеля. 4
2. Окисление сернистого железа до содержания в массе до 25% Fe. 5
3.Расчет количества флюсов. 6
4. Проверка извлечения кобальта в шлаки периода набора. 7
5. Расчет количества холодных материалов. 7
6.Материальный баланс периода набора. 7
Расчет технологического процесса периода варки файнштейна. 9
1.Расчет количества шлака и файнштейна. 9
2.Расчет количества воздуха и газов. 9
3.Количество кварцевого флюса. 10
4.Содержание кобальта в файнштейне и шлаке периода варки. 10
5.Материальный баланс периода варки файнштейна. 10
Сводный материальный баланс конвертирования. 12
Расчет конвертера. 13
1.Пропускная способность конвертера по воздуху. 13
2.Удельная загрузка конвертора. 13
3.Площадь сечения работающих фурм. 13
4.Число работающих фурм. 13
5.Число установленных фурм. 13
6.Тип и размеры конвертера. 13
7.Расчет эффективности применения фурм усовершенствованной конструкции. 13
8.Определение числа операций. 13
9.Проверка размеров горловины. 14
Тепловой баланс конвертера. 14
Расчет воздухоподводящей системы и воздуходувок. 18
1.Выбор схемы воздухопроводов и расчет их диаметров. 18
2.Расчет сопротивления воздухоподводящей системы. 18
Технические показатели. 19

Рациональный состав штейна и шлака.

Рациональный состав файнштейна (табл.1) рассчитан на основании заданного элементарного состава. Принято, что все железо в файнштейне находится в виде FeS, кобальт связан в СоS, остальная сера приходится на Ni₃S₂. Оставшийся никель находится в металлической форме.

Таблица1.Рациональный состав файнштейна, кг
Соединение	Всего	Ni	Co	Fe	S	Прочие
Ni3S2	69,76	50,20	-	-	19,56	-
CoS	0,77	-	0,50	-	0,27	-
FeS	0,47	-	-	0,30	0,17	-
Nimet	27,10	27,10	-	-	-	-
Прочие	1,90	-	-	-	-	1,90
Всего	100,00	77,30	0,50	0,30	20,00	1,90

Рациональные составы горячего и холодного штейнов (табл. 2 и 3) рассчитаны исходя из следующих положений.

Таблица 2. Рациональный состав горячего штейна, кг
Соединение	Всего	Ni	Co	Fe	S	Прочие
Ni3S2	14,28	10,47	-	-	3,81	-
CoS	1,03	-	0,70	-	0,33	-
FeS	40,86	-	-	26,00	14,86	-
Femet	36,30	-		36,30		-
Nimet	5,53	5,53	-	-	-	-
Прочие	2,00	-	-	-	-	2,00
Всего	100,00	16,00	0,70	62,30	19,00	2,00

Таблица 3. Рациональный состав холодного штейна, кг
Соединение	Всего	Ni	Co	Fe	S	Прочие
Ni3S2	8,99	7,15	-	-	1,84	-
CoS	0,46	-	0,30	-	0,16	-
FeS	42,92	-	-	27,32	15,60	-
Femet	40,98	-	-	40,98		-
Nimet	3,85	3,85	-	-	-	-
Прочие	2,80	-	-	-	-	2,80
Всего	100,00	11,00	0,30	68,30	17,60	2,80

Таблица4. Суммарный рациональный состав смеси холодного и горячего штейна, кг
Соединение	Всего	Ni	Co	Fe	S	Прочие
Ni3S2	17,87	13,33	-	-	4,54	-
CoS	1,21	-	0,82	-	0,39	-
FeS	58,03	-	-	36,93	21,11	-
Femet	52,70	-	-	52,69	-	-
Nimet	7,07	7,07	-	-	-	-
Прочие	3,12	-	-	-	-	3,12
Всего	140,00	20,40	0,82	89,62	26,04	3,12

Весь кобальт связан в CoS, а отношение количества никеля, связанного в Ni₃S₂, к количеству никеля, находящегося в металлической форме, принято таким же, как для файнштейна. На основании этого определенно количество Ni₃S₂ и Ni_met. Оставшаяся от CoS и Ni₃S₂ сера связана с железом в FeS, остальное железо находится в металлической форме в виде ферроникеля.
На основании данных практики приняты следующие показатели по шлакам.
Содержание никеля 0,9%, причем весь он находится в виде Ni₃S₂ в корольках штейна. В виде корольков штейна в шлаки увлекается также и FeS. Содержание FeS в шлаках определяется из отношения Ni₃S₂: FeS, которое принимается для шлаков таким же, как для суммарного состава смеси штейнов.
Содержание SiO₂ в конвертерных шлаках в соответствии с данными практики принято 28%.
Примем сумму FeO+ SiO₂+ Fe₃O₄=93%. Тогда FeO в шлаке составит 93-28-10=55%.
Примем также, что вся закись железа связана с кремнеземом в файялит 2FeO* SiO₂. Оставшийся от файялита избыточный кремнезем условно считаем свободным.

Таблица 5. Рациональный состав конвертерного шлака без учета кобальта, кг
Соединение	Всего	Ni	Fe	S	SiO2	O2	Прочие
Ni3S2	1,23	0,90	-	0,33	-	-	-
Fe3O4	10,00	-	7,24	-	-	2,76	-
2FeO* SiO2	78,00	-	42,80	-	23,00	12,20	-
FeS	4,00	-	2,54	1,46	-	-	-
SiO2	5,00		-	-	5,00	-	-
Прочие	1,77	-	-	-	-	-	1,77
Всего	100,00	0,90	52,58	1,79	28,00	14,96	1,77

Поведение кобальта и режим конвертирования.

Для возможно полной концентрации кобальта в шлаках последних сливов вначале продувку ведут до бедной массы, содержащей не менее 20-30% Fe. На основании этого принимают условное разделение процесса на два периода: период набора с получением массы, содержащей 25% Fe, и период варки файнштейна с полным удалением железа.
В соответствии с практическими данными примем следующее распределение кобальта по продуктам конвертирования, %: в файнштейн15; в шлаки периода набора 50; в шлаки периода варки файнштейна 34; в пыль 1,0.

Основные реакции процесса.

Без кремнекислоты
3Fe + 2O₂= Fe₃O₄
При наличии кремнекислоты
2Fe + O₂ + SiO₂ = 2FeO* SiO₂
Для упрощения расчета можно принять, что вся сера сернистого железа никелевого штейна будет окисляться только до SO₂. В этом случае процессы окисления FeS можно представить реакциями:
Без кремнекислоты
3 FeS+ 5O₂ = Fe₃O₄ + SO₂
В присутствии кремнекислоты
2 FeS + 3O₂ + SiO₂ = 2FeO* SiO₂ + 2SO₂