рафинирование. Задание рассчитать материальный баланс процесса ковшевого рафини рования кремниевого расплава, продуваемого воздухом

• Название: Задание рассчитать материальный баланс процесса ковшевого рафини рования кремниевого расплава, продуваемого воздухом
• Дата: 17.02.2023
• Размер: 30.61 Kb.
• Имя файла: рафинирование.docx
• Тип: Документы; #942121

2 Практическая часть

Задание: рассчитать материальный баланс процесса ковшевого рафини- рования кремниевого расплава, продуваемого воздухом.

Таблица 1 – Показатели процесса рафинирования в одном ковше

Показатель	Единица измерения	Значение
Выпуск кремния	кг	3450
Содержание печного шлака в нём	%	3,97
Содержание в кремнии:
Fe	%	0,40
Al	%	0,73
Ca	%	0,71
Температура расплава	ºС	1520
Расход сжатого воздуха	нм3	155
Химический состав рафинированного кремния:
Fe	%	0,41
Al	%	0,19
Ca	%	0,02
Получено шлака	кг	230
Состав шлака:
Al2O3	%	23,5
CaO	%	22,7
SiO2	%	53,8

На основании практических результатов рафинирования кремния составлен материальный баланс, который представлен в табл.1.

За время рафинирования кремния со сжатым воздухом в расплав посту пило кислорода:

155 · 0,21 · 32 : 22,4 = 46,5 кг,

Где 155 – расход сжатого воздуха, нм (см.табл.1);

0,21 – массовая доля кислорода воздуха (21 %);

2*16 = 32 – молекулярная масса кислорода

22,4 – молярный объём газа, л/моль.

На окисление алюминия затрачено кислорода:

(3450– 3450 · 0,0397) · 0,0073 · 48 : 54 = 21,5 кг,

Где 3450 – выпуск кремния, кг (см. табл.1);

0,0397 – содержание печного шлака в кремнии (3,97 %, см. табл.1);

0,0073 – содержание алюминия в кремнии (0,73 %, см. табл.1);

48 : 54 – отношение молекулярных масс кислорода (16^.3 = 48) и алюминия

(27^.2 = 54) в Al₂O₃, соответственно.

На окисление кальция затрачено кислорода:

(3450 – 3450 · 0,0397) · 0,0071 · 16 : 40 = 9,4 кг,

Где 0,0071 – содержание кальция в кремнии (0,71%, см. табл.1);

16 : 40 – отношение молекулярных масс кислорода и кальция в CaO, со- ответственно.

На окисление кремния затрачено кислорода:

46,5 – 21,5 – 9,4 = 15,6 кг,

Где 44,4 – кислород, поступивший со сжатым воздухом в расплав, кг;

15 – кислород, затраченный на окисление алюминия, кг;

9,2 – кислород, затраченный на окисление кальция, кг. В результате в ковше перешло кремния в шлак:

15,6 · 28 : 32 = 13,7 кг (то есть 0,40 % от исходного),

Где 28 : 32 – отношение молекулярных масс кремния и кислорода в SiO₂.

Распределение кислорода на окисление составило:

на Si– 33,6 %,

на Al– 46,2 %,

наCa–20,2%.

В результате образовалось рафинировочного шлака:

SiO₂= 15,6 · 60 : 32 = 29,3 кг,

Al₂O₃= 21,5 · 102 : 48 = 45,7 кг,

CaO= 9,4 · 56 : 16 = 32,9 кг,





Итого шлака – 107,9 кг,

Где 60; 102; 56 – молекулярные массы SiO₂,Al₂O₃,CaO, соответственно;

32; 48; 16 – молекулярные массы кислорода в SiO₂, Al₂O₃, CaO, соответственно.

В ковш поступило печного шлака:

230 – 107,9 = 122,1 кг,

Где 230 – масса полученного шлака, кг (см. табл. 1).

Химический состав печного шлака:

SiO₂= 230 · 0,538 – 29,3 = 94,4 кг (77,3 %),

Al₂O₃= 230 · 0,235 – 45,7= 8,4 кг (6,9 %),

CaO= 230 · 0,227 – 32,9= 19,3 кг (15,8 %),





Итого: печного шлака – 122,1 кг,

Где 0,538; 0,235; 0,227 – содержание SiO₂, Al₂O₃, CaO в шлаке, соответственно (см. табл. 1);

29,3; 8,4; 19,3 – массы SiO₂, Al₂O₃, CaO в рафинировочном шлаке, кг, соответственно.

Таким образом, потери кремния в весе при рафинировании за счет окисления составляют 1,5-3,0 %.