Курсовая работа (т): Матеріальний баланс одержання титанових шлаків

Кількість компонентів, що вступають у хімічні реакції, кг:

ТіО2 = (427,050 · 0,05) / 100 = 0,214;

МnО = (7,118 · 6) / 100 = 0,427;

SiО2 = (33,215 · 7,5) / 100 = 2,491;

V2О5                     = (1,613 · 30) / 100 = 0,484;

Cr2О3                    = (0,190 · 21) / 100 = 0,040;

Визначаємо витрату вуглецю й кількість одержуваних продуктів по реакції (2.2), кг:

Вступить у реакцію (2.2) 427,050 - 0,214 = 426,836 кг.

По реакції (2.3):

У шлак перейде 7,118 - 0,427 = 6,753 кг МnO.

По реакції (2.4):

У шлак перейде 33,215 - 2,491 = 30,724 кг SiO2.

По реакції (2.5):

У шлак перейде 1,613 - 0,484 = 1,129 кг V2O5.

По реакції (2.6):

У шлак перейде 398,380 Ti3O5.

По реакції (2.7):

У шлак перейде 0,190 - 0,040 = 0,150 кг Cr2О3.

По реакції (2.8):

У шлак перейде 0,284 - 0,131 = 0,153 кг Р2O5.

У шлаку залишається, кг: Аl2O3, MgO, CaO.

Таким чином, склад шлаку, кг: Ті3О5 ‒ 398,380; SiО2 ‒ 30,724; А12О3 ‒ 28,470; MgO ‒ 5,594; Сr2О3 ‒ 0,150; МnО ‒ 6,753; V2O5 ‒ 1,129; Р2O5 ‒ 0,153; CaO‒ 13,695; Разом ‒ 485,048.

Якщо плавку проводити до одержання в шлаку 5 % FeO, то його кількість складе:= 485,048 ∙ 5 / 95 = 25,529 кг.

Кількість FeO, що вступає в реакцію (2.9):

,506 + 106,763 - 25,529 = 393,740 кг.

Кількість компонентів чавуна, кг: Ті ‒ 0,128; Мn ‒ 0,331; Sі ‒ 1,162; V ‒ 0,271; Сr ‒ 0,027; Р ‒ 0,057; Fe ‒ 306,242; Разом ‒ 308,218.

Вміст вуглецю в чавуні складає 2 %:

(308,218 0,02) / 0,98 = 6,290 кг.

Загальна витрата вуглецю складе:

8,897 + 0,064 + 0,072 + 0,996 + 0,160 + 21,342 + 0,010 +

+ 0,055 + 65,623 + 6,290 = 103,509 кг.

Визначаємо кількість активного вуглецю в 100 кг антрациту.

Оксид Fe2О3 золи антрациту цілком відновлюється до металу, Аl2O3 цілком переходить у шлак, SiO2 на 75 % відновлюється до Si переходить у чавун.

По реакції (2.10):

По реакції (2.4):

Загальна витрата вуглецю на відновлення складових золи:

,630 + 1,080 = 1,710 кг.

У 100 кг антрациту залишається активного вуглецю:

,0 ‒ 1,710 = 86,29 кг.

Таким чином, для відновлення концентрату необхідно антрациту:

103,509 / 0,8629 = 119,955 кг.

З обліком пиловиносу антрациту 1,43 % витрата його складе:

,955 / 0,9857 = 121,695 кг.

Пиловинос антрациту складе

,695 - 119,955 =1,740 кг.

У ньому:

,740 ∙ 0,880 = 1,531 кг С;

,740 ∙ 0,025 = 0,044 кг летких;

,740 ∙ 0,015 = 0,026 кг вологи;

,740 ∙ 0,080 = 0,139 кг золи.

В антрациті міститься:

,695 ∙ 0,880 = 107,092 кг С;

,695 ∙ 0,025 = 3,042 кг летких;

,695 ∙ 0,015 = 1,825 кг вологи;

,695 ∙ 0,080 = 9,736 кг золи.

Пішло на реакції:

,092 ‒ 1,531 = 105,561 кг С;

,042 ‒ 0,044 = 2,998 кг летких;

,825 ‒ 0,026 = 1,799 кг вологи;

,736 ‒ 0,139 = 9,597 кг золи.

У 9,597 кг золи міститься:

,597 ∙ 0,35 = 3,359 кг Fe2O3;

,597 ∙ 0,45 = 4,319 кг SiO2;

,597 ∙ 0,20 = 1,919 кг Al2O3.

Кількість SiО2 золи антрациту по реакції (2.4):

,319 · 0,75 = 3,239 кг.

Перейшло у шлак 4,319 - 3,239 = 1,080 кг.

Утвориться Si (3,239 · 28) / 60 = 1,512 кг;

СО (3,239 · 56) / 60 = 3,023 кг.

По реакції (2.10) утвориться:(3,359 · 112) / 160 = 2,351 кг;

СО (3,359 · 84) / 160 = 1,763 кг.

Леткі антрациту взаємодіють із киснем повітря по реакції (2.11):

Кількість і склад товарного чавуну приведений у таблиці 2.4.

Таблиця 2.4 - Кількість і склад товарного чавуна

Кількість і склад шлаку представлені в таблиці 2.5.

Таблиця 2.5 - Кількість і склад шлаку

Витрату електродів приймаємо рівною 25 кг на 1 т шлаку. Отже, витрата електродів на процес складе:

,576 · 0,025 = 12,839 кг.

Вуглець електрода згоряє по реакції (2.12):

Витрата кисню на реакції (2.11), (2.12):

,994 + 17,119 = 26,113 кг.

З киснем повітря надходить азот

,113 · 77 / 23 = 87,422 кг,

де 77 та 23 - склад повітря (азот і кисень).

Витрата повітря:

,113 + 87,422 = 113,535 кг.

Склад газів:= 20,759 + 0,150 + 0,168 + 2,325 + 0,372 + 49,798 + 0,022 + 0,129 +

+ 153,121 + 3,023 + 1,763 + 5,247 + 29,959 = 266,836 кг;

Н2О = 1,825 + 6,746 = 8,571 кг;= 87,422 кг;

Усього: 362,829 кг.

За результатами розрахунку складаємо матеріальний баланс плавки ільменітових концентратів у таблиці 2.6.

Таблиця 2.6 - Матеріальний баланс плавки ільменітового концентрату

Нев’язка балансу складає - 0,04 %, що допускається при розрахунках. При контакті шлаку з повітрям після випуску з печі відбувається окислювання Ті3О5 до ТіО2 по реакції (2.12):

Товарний шлак має складу, що представлений у таблиці 2.7.

Таблиця 2.7 - Кількість і склад товарного шлаку

Матеріальний баланс окислювання шлаку при обробленні наданий у таблиці 2.8.

Таблиця 2.8 - Матеріальний баланс окислювання шлаку при обробленні