Расчёт MnS. Министерство высшего образования науки рф федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
![]()
|
Министерство высшего образования науки РФФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«Магнитогорский государственный технический университетим. Г.И. Носова»Кафедра металлургии и химических технологийРасчеты Углевосстановительного процесса получения силикомарганца марки МнС17 Разработал: Студент группы ММБ-19-1 Сайфуллин М. Проверил: Профессор кафедры металлургии и химических технологий Бигеев В.А. Магнитогорск2022 Исходные данные для расчета Расчет шихты приведен для выплавки силикомарганца марки МнС17. Расчет производится на 100 кг рудной части шихты (агломерата). Химический состав силикомарганца, %:
Состав коксика, %: зола – 10,3; сера – 1,6; летучие вещества – 1,7; углерод – 85,2. В электродной массе содержится С = 77 %. Таблица 1 Химический состав шихтовых материалов
Таблица 2 Распределение элементов между продуктами плавки
Определение содержания элементов в сплаве по балансовым уравнениям Уравнение в общем виде на 100 кг агломерата% Qр · <Э> · ηЭ = [Э]· QMe, где Qр – количество руды/агломерата (100 кг); <Э> – доля элемента в сырье (руде, агломерате); ηЭ – степень перехода элемента в сплав; [Э] – доля элемента в металле; QMe – количество силикомарганца. Балансовое уравнение по марганцу: 100 · 0,32 · 0,8 = 0,653 · QMe, где 100 – количество агломерата; 0,32 – доля марганца в агломерате; 0,8 – степень перехода марганца в металл; 0,653 – доля марганца в металле; QMe – количество силикомарганца, QMe = 40,6 кг. Балансовое уравнение по фосфору при QMe = 40,6 кг: 100 · 0,000473 · 0,7 = 0,33 · QMe, 100 · 0,000473 · 0,7 = 0,33, где 0,000473 – доля фосфора в агломерате; 0,7 – степень перехода фосфора в металл. В 40,6 кг металла находится 0,033 кг фосфора, содержание фосфора в силикомарганце 0,07 %, то есть ниже допустимой нормы (0,6 %). Расчет количества необходимого углерода на восстановление марганца Mn3O4 + C = 3MnO + CO Количества необходимого углерода на восстановление марганца ![]() Всего шихтовыми материалами вносится MnO ![]() По реакции MnO+C=Mn+CO Требуется углерода: ![]() Всего требуется углерода на восстановление марганца ![]() ![]() Количество марганца, переходящего в металл: ![]() Количество марганца, переходящего в шлак: ![]() Расчет количества углерода на восстановление кремния Вносится кремнезема агломератом ![]() где 0,363 – доля кремнезема в агломерате. Количество кремния в силикомарганце (17 %) ![]() Для получения сплава требуется кремнезем ![]() где 0,53 – доля перехода кремния в сплав; 60 и 28 – молярная масса SiO2 и Si соответственно. Необходимо дополнительно внести кремнезема ![]() или в пересчете на кварцит: 3,45 * ( ![]() где 0,97 − доля кремнезема в кварците. На восстановление кремнезема потребуется углерода по реакции SiO2 + 2C = Si + 2CO ![]() где 0,07 − доля кремния, теряемого с колошниковыми газами. Переходит в шлак кремнезема 32,84* 0,4 = 13,13 кг где 0,4 − доля кремнезема, переходящего в шлак. Расчет количества углерода на восстановление железа Количество углерода на восстановление Fe2O3 по реакции Fe2O3 + С = 2FeO + CO ![]() где 0,053 – доля Fe2O3 в агломерате; 12 и 160 – молярная масса углерода и Fe2O3 соответственно. Всего вносится FeO агломератом ![]() Потребуется углерода на восстановление FeO по реакции FeO + С = Fe + CO ![]() где 0,95 – доля железа, переходящего в металл; 12 и 72 – молярная масса углерода и FeO соответственно. Количество железа, переходящего в сплав: ![]() В шлак переходит FeO 5,88 * 0,05 = 0,294 кг где 0,05 – доля FeO, переходящего в шлак При выплавке силикомарганца на 1 т сплава расходуется около 1,2 кг железа из арматуры, следовательно, на 40,6 кг сплава расходуется 0,05 кг арматуры. Всего переходит железа в силикомарганец 4,34 + 0,05 = 4,39 кг. Всего необходимо углерода на восстановление железа |
SiO + 2С = Si + 2СO | 1,0011 кг |
Fe2O3 + 3C = 2Fе + 3CO | 0,506 кг |
P2O5 + 5С = 2P + 5CO | 0,00057 кг |
MnO + С = Mn + СО | 0,00025 кг |
SO3 + 3C = S + 3CO | 0,0021 кг |
Всего | 1,51 кг |
![](874227_html_cd7398afd803677b.gif)
![](874227_html_cd7398afd803677b.gif)
85,2 − 1,51 = 83,69 кг,
где 85,2 – содержание углерода в коксе.
Расход сухого коксика с учетом в нем активного углерод
![](874227_html_449ddf6d0da8d9f9.gif)
Количество золы, вносимой коксиком:
14,15 * 0,103 = 1,45 кг
При расчете количества и состава шлака не учитывались поступления компонентов из электродной массы в связи с малым их количеством (0,03–0,1 %)
Таблица 3
![](874227_html_cd7398afd803677b.gif)
Элемент | Поступило, кг | Всего | ||
из шихты | из золы коксика | кг | % | |
Mn | 11,88 | 0,01 | 11,88 | 45,69 |
Si | 8,12 | 0,15 | 8,27 | 31,81 |
Fe | 4,39 | 0,22 | 4,62 | 17,76 |
P | 0,22 | 0,00031 | 0,22 | 0,84 |
C | 1,02 | 0,00000 | 1,02 | 3,90 |
S | 0,00000064 | 0,00029 | 0,00029 | 0,00112 |
Всего | 25,63 | 0,38 | 26,01 | 100,00 |
![](874227_html_cd7398afd803677b.gif)
Количество и состав шлака силикомарганца
Оксид | Поступило, кг | Всего | ||
из шихты | из золы коксика | кг | % | |
Mn | 5,15 | 0,00 | 5,15 | 17,04 |
SiO2 | 11,20 | 0,24 | 11,44 | 37,85 |
FeO | 0,39 | 0,02 | 0,41 | 1,34 |
P2O5 | 0,02 | 0,00 | 0,02 | 0,06 |
Al2O3 | 3,80 | 0,38 | 4,18 | 13,84 |
CaO | 6,40 | 0,08 | 6,48 | 21,44 |
MgO | 2,50 | 0,00 | 2,50 | 8,27 |
S | 0,04 | 0,01 | 0,05 | 0,16 |
Прочие | 6,00 | 0,00 | 0,00 | 0,00 |
Всего | 35,50 | 0,73 | 30,23 | 100,00 |
Вносится серы компонентами шихты
Вносится серы агломератом:
100 ∙ 0,001 ∙ 0,4 = 0,04 кг .
Вносится серы коксиком:
14,15 ∙ 0,016 = 0,226 кг,
где 0,016 − доля серы в коксике. Вносится серы золой коксика
1,45 ∙ 0,0104 = 0,015 кг,
Всего вносится серы:
0,04 + 0,226 + 0,015 = 0,281 кг.
Потери компонентов с колошниковой пылью и печными газами
Потери с колошниковой пылью:
Марганца:
![](874227_html_16d163589a187573.gif)
кремния:
![](874227_html_afee0ff9797e1220.gif)
фосфора:
![](874227_html_8a34e4c381db71d4.gif)
Всего: 1,67 кг
Потери с элетропечными газами:
сера в виде:
![](874227_html_16a2863a3a303b9b.gif)
![](874227_html_be1ab4ca012bf6b2.gif)
летучие кокса: 14,15 * 0,017 = 0,24 кг
Потери в виде
![](874227_html_963fb156527bb789.gif)
100 * 0,0055 = 0,55 кг
Количество и состав газовой фазы
Количество окиси углерода, образующейся при восстановлении элементов шихты:
![](874227_html_7cb59990aadab3f4.gif)
![](874227_html_cd7398afd803677b.gif)
кг
![](874227_html_cd7398afd803677b.gif)
27,07 + 0,55 =27,62 кг
Состав газовой фазы
![](874227_html_5bf2c6d41efbbf20.gif)
![](874227_html_6225d6c7a6cf7aad.gif)
![](874227_html_963fb156527bb789.gif)
![](874227_html_46bc5207dffb2781.gif)
![](874227_html_16a2863a3a303b9b.gif)
![](874227_html_f2bc6008b84f46ce.gif)
Состав и количество образующегося газа колошникового газа
Таблица 7
Состав и количество колошникового газа | ||||
Составляющие | Кг | Объем, нм3 | Объем, % | Масса, % |
СО | 27,63 | 22,10 | 93,43 | 95,24 |
СО2 | 0,55 | 0,44 | 1,86 | 1,90 |
SO3 | 0,42 | 0,12 | 0,50 | 1,45 |
H2 | 0,06 | 0,50 | 2,11 | 0,21 |
Летучие | 0,35 | 0,50 | 2,11 | 1,21 |
Всего | 29,01 | 23,65 | 100,00 | 100,00 |
Таблица 8
Баланс по железу
Приход | Расход | ||||
Поступило | кг | % | Получено | кг | % |
Марганцевый агломерат | 5,88 | 87,89 | Металл | 6,13 | 95,33 |
Кварцит | 0,39 | 5,83 | Шлак | 0,3 | 4,67 |
Электродная арматура | 0,05 | 0,75 | | | |
Зола кокса | 0,37 | 5,53 | | | |
Всего | 6,69 | 100 | Всего | 6,43 | 100 |
Таблица 9
Баланс по фосфору
Приход | Расход | ||||
Поступило | кг | % | Получено | кг | % |
Марганцевый агломерат Зола коксика | 1,18 0,0006 | 99,95 0,0505 | Металл Шлак Улет | 0,1404 0,007 0,0532 | 69,99 3,5 26,52 |
Всего | 1,180006 | 100 | Всего | 0,2006 | 100 |
Таблица 10
Баланс по углероду
Приход | Расход | ||||
Поступило | кг | % | Получено | кг | % |
Коксик Электродная масса | 16,84 0,75 | 95,64 4,35 | На науглероживание Окисление до СО (q' + q" ) c c | 0,63 17,02 | 3,57 96,43 |
Всего | 17,23 | 100 | Всего | 17,65 | 100 |
На основании сводного материального баланса определяется расход шихтовых материалов на натуральную и базовую (сумма кремния и марганца − 62 %) тонну силикомарганца
Таблица 12
Расход шихтовых материалов на 1 т силикомарганца
Материал | Расход на 1 т, кг | |
натуральную | базовую | |
Марганцевый агломерат | 2458,8 | 2429,2 |
Кварцит | 27,8 | 27,5 |
Коксик | 504,5 | 498,4 |
Электродная масса | 17,5 | 17,3 |
Расчет количества продуктов плавки на одну натуральную тонну силикомарганца
Металл:
Шлак:
Колошниковый газ:
Улет элементов:
40,6 ∙ 24,588 = 998,65 кг.
35,50 ∙ 24,588 = 872,82 кг.
24,89 ∙ 24,588 = 612,13 кг.
3,5 ∙ 24,588 = 86,05 кг
где 24,588 – коэффициент пересчета на одну натуральную тонну силикомарганца.
![](874227_html_9c397cb59de8dc14.gif)
PAGE 7