Рациональный состав штейна и шлака

Расчет количества флюсов.

Суммарное количество шлака при окислении железа ферроникеля и сернистого железа за период набора:
105,3+44,2=149,5 кг
При 28% SiO₂ в шлаке и 95% SiO₂ в кварцевом флюсе требуется подать кварцита:
149,5*0,28/0,957=43,7 кг

4. Проверка извлечения кобальта в шлаки периода набора.

Общее количество кобальта, поступившего в процесс с горячим и холодным штейном 0,82 кг.
В соответствии с принятым выше распределением кобальта между продуктами плавки в шлаки периода набора перейдет кобальта:
0,5*0,82=0,41 кг.
Общее расчетное количество шлаков периода набора 149,5 кг.
Содержание кобальта в них:
0,41/149,5*100=0,27%.

5. Расчет количества холодных материалов.

В расчете приняты следующие условия:

• 
  температура жидких продуктов процесса 1300⁰С;
  
• 
  температура газов 1100⁰С;
  
• 
  потери тепла во внешнюю среду 15% от суммарного тепловыделения процесса;
  

Состав холодных материалов, условно принятых как механическая смесь, состоящая на 70% из конвертерного шлака и на 30% из обогащенной массы, приведен в табл.10.
Обогащенной массы: 44,415+18,6=63,015 кг
Конвертерного шлака: 149,5+43,4=192,9 кг.

Таблица 10. Расчет условного состава холодных материалов
Компоненты холодных материалов	Состав		Ni			Co			Fe			S			SiO2			O2			Прочие
	%	кг		%	кг		%	кг		%	кг		%	кг		%	кг		%	кг		%	кг
Обогащенная масса	30	18,6		42,3	7,9		0,5	0,1		24,7	4,6		24,7	4,6		-	-		-	-		7,8	1,5
Конвертерный шлак	70	43,4		0,9	0,4		0,2	0,1		52,6	22,8		1,8	0,8		28,0	12,2		15,0	6,5		1,5	0,7
Смесь	100	62		13,3	8,3		0,3	0,2		44,2	27,4		8,7	5,4		19,6	12,2		10,5	6,5		3,4	2,1

5. Материальный баланс периода набора.

Расчет технологического процесса периода варки файнштейна.

1. Расчет количества шлака и файнштейна.

В результате периода набора получено 63 кг обогащенной массы. Исходя из ее рационального состава (табл.8) находим, что в указанном количестве обогащенной массы содержится:
63*0,3879=24,43 кг FeS;
(в том числе Fe 15,54 кг);
63*0,3609=22,74 кг Ni₃S₂.
В соответствии с рациональным составом конвертерного шлака (табл.5) в нем содержится железа в сульфидной и окисленной форме 52,58%, а также 1,23% Ni₃S₂.
Считая, что все железо массы перейдет в шлак, определяем выход шлака периода варки:
15,54/0,5258=29,55 кг.
С этим количеством шлака увлекается:
29,55*0,0123=0,36 кг Ni₃S₂.
В файнштейн перейдет:
22,74-0,36=22,38 кг Ni₃S₂,
что соответствует количеству никеля в форме Ni₃S₂
176,1/240,3*22,38=16,4 кг.
Кроме того, в файнштейн из массы без потерь, как принято, перейдет весь металлический никель в количестве:
63*0,16=10,08 кг.
Всего в файнштейн переходит никеля:
16,4+10,08=26,48 кг.
При 77,3% Ni в файнштейне выход файнштейна:
26,48/0,773=34,26 кг.
В конвертерный шлак увлекается:
29,55*0,04=1,18 кг FeS.

Количество FeS, окисляющегося по реакциям (3) и (4),

24,43-1,18=23,25 кг FeS
или
55,9/88*23,25=14,77 кг Fe.
В соответствии с рациональным составом шлака (табл. 5) находим, что в нем содержится железа:
В виде FeO……….29,55*0,428=12,65 кг
В виде Fe₃O₄……..29,55*0,0724=2,14 кг
___________________________________
Всего железа в виде окислов……14,79 кг.

2. Расчет количества воздуха и газов.

По реакции (3) окисляется 2,14 кг Fe.
Расходуется кислорода на это:
160/167,7*2,14=2,04 кг.
Образуется:
63/55,9*2,14=2,41 кг SO₂.
По реакции (4) окисляется 12,65 кг Fe.
Расходуется кислорода:
96/111,8*12,65=10,86 кг.
Образуется:
128,2/111,8*12,65=14,06 кг SO₂.
Суммарно на реакции (3) и (4) требуется кислорода:
2,04+10,86=12,9 кг;
образуется по обеим реакциям
2,41+14,06=16,47 кг SO₂.
При 95% усвоении кислорода ванной конвертера практический расход кислорода:
12,9/0,95=13,58 кг.
Избыток кислорода:
13,58-12,9=0,68 кг.
Воздуха на период варки файнштейна потребуется:
13,58/0,26=52,23 кг.
Поступило азота с воздухом:
52,23-13,58=38,65 кг.
Количество и состав газов периода варки файнштейна приведены в табл.12

Таблица 12.Количество и состав газов.
газ	вес,кг	объем, нм^3	%(объемн)
SO2	16,47	5,76	15,5
N2	38,65	30,92	83,22
O2	0,68	0,476	1,28
Всего:	55,8	37,156	100

3. Количество кварцевого флюса.

В период варки файнштейна образуется 29,55 кг конвертерного шлака. В этом количестве содержится 29,55*0,28=8,27 кг SiO₂.
Необходимое количество флюса:
8,27/0,957=8,64 кг.

4. Содержание кобальта в файнштейне и шлаке периода варки.

Содержащийся в обогащенной массе кобальт в количестве 0,31 кг распределяется между файнштейном и шлаком периода варки в соотношении 14:35, т.е от количества кобальта, содержащегося в массе переходит в файнштейн:
14/49*100=28,6%, или 0,31*0,286=0,089 кг.
Переходит кобальта в шлак:
35/49*100=71,4%, или 0,31*0,714=0,22 кг.
При выходе файнштейна 34,26 кг содержание кобальта в нем:
0,22/29,55=0,74%.

5. Материальный баланс периода варки файнштейна.

Сводный материальный баланс конвертирования.

Расчет конвертера.

1. Пропускная способность конвертера по воздуху.

На основании сводного материального баланса находим теоретическое удельное количество воздуха на 1 т штейна:
V_уд=195,2/(0,14*1,29)=1080,84 нм³/т.
Приняв k=0,7, найдем потребную пропускную способность конвертера:
V_конв=(210*1080,84)/(1440*0,7)=225,2 нм³/мин.

2. Удельная загрузка конвертора.

Находится по формуле:
q=1.74 (p₁-H_гидр)/С


q=1.74 (1,2-0,3)/6=0,68 нм³/см²*мин.

3. Площадь сечения работающих фурм.

F_ф=V_конв/q=225,2/0,68=331,2 см³.

4. Число работающих фурм.

Приняв диаметр фурменных трубок d=41мм, получим необходимое число одновременно работающих фурм:
n_р=127.2*F_ф/d²=127,2*331,2/1681=25,06.

5.