Конструкция, методика расчёта конверторов цветной металлургии (стр. 6 из 6)
| Материалы | Температура, 0С | ТеплоемкостьКкал/кг· 0С | |
| В период набора | В период варки файнштейна | ||
| Горячий штейн………………………..Воздух…………………………………Обогащенная масса…………………..Шлаки………………………………....Газы…………………………………....Файнштейн…………………………….Внутренняя полость конвертора……..Наружная поверхность кожуха конвертора…………………………….. | 100060125012501000-1250200 | -6012501350120013501350300 | 0,2-0,20,3-0,2-- |
Балансовое время, т.е время переработки 140 кг штейна, находится из суточной производительности:
Время периода набора и периода варки файнштейна находится из соотношения количества воздуха, подаваемого в соответствующий период:
В период набора воздуха израсходовано………………161,74 кг…..74%
В период варки файнштейна…………………………….58,30………26%
Итого.220,04 кг100%
Отсюда
τ1=0,74 τ=0,74·0,016=0,012 часа
τ2=0,26 τ=0,26·0,016=0,004 часа
А. Тепловой баланс периода набора
Приход тепла
1. Тепло горячего штейна:
Qшт=Gшт·сшт·tшт
Qшт=100·0,2·1000=20000 ккал
2. Тепло воздуха
Qв=Vв·св·tв
Из табл. 141 [1] находим объем воздуха, израсходованного за период набора:
Qв=125·0,31·60=2330ккал.
3. Тепло окисления железа ферроникеля.
По реакции (1) [1] окисляется до Fe3O4 7,72 кг Fe:
Q’=7,72·1590=12300 ккал.
По реакции (2) [1] окисляется до FeO и шлакуется кремнеземом 45,7 кг Fe:
Q”=45,7·1244=57000 ккал.
Всего от окисления железа ферроникеля с учетом тепла шлакообразования
QFe=69300 ккал.
4. тепло окисления сернистого железа.
По реакции (3) [1] окислителя до Fe3O4 3,2 кг Fe:
Q’=3,2 ·2451=7850 ккал.
По реакции (4) [1] окисляется до FeO и шлакуется кремнеземом 18,9 кг Fe
Q”=18,9·2105=39900 ккал.
Всего от окисления сернистого железа с учетом тепла шлакообразования
QFeS=47750 ккал.
Всего приход тепла составляет
20000+2330+69300+47750=139380 ккал.
Расход тепла
1. Тепло обогащенной массы
Qм=Gм·см·tм
Qм=61,84·0,2·1250=15500 ккал.
2. Тепло шлака
Qшл=Gшл·сшл·tшл
шл=194,64·0,3·1250=73200 ккал.
3. Тепло газов
Qгаз=(VSO2·cSO2+VN2·cN2+VO2·cO2)tгаз=(8,85·0,536+99,8·0,334+1,33·0,353)1000=
=38500 ккал.
4. Потери тепла во внешнюю среду:
а) потеря тепла поверхностью кожуха
Qкож=q·Fкож·τ1
где q – удельный тепловой поток, ккал/м2·час, находится по графику (см. рис. 5) [1];
Fкож – общая теплоотдающая поверхность кожуха конвертора с учетом ребристости, м2.
Геометрический размер поверхности цилиндра размером 3,6×6,1 за вычетом поверхности горловины составляет
F=3,14·3,6(1,8+6,1)-3,2=(88-3,2)≈85м2
Приняв коэффициент ребристости К=1,3 получим
Fкож=85·1,3=110 м2
По графику (см. рис. 5) [1] для tкож=2000 находим
q=3500ккал/м2·час, откуда
Qкож=3500·110·0,012=4600 ккал.
б) Потеря тепла излучением через горловину размером 3,2 м2
Qгорл=q·Fгорл·τ1
где q – удельный тепловой поток, излучаемый открытым отверстием, ккал/м2·час, находится по графику рис.36.
Приняв коэффициент диафрагмирования с учетом частичного прикрывания горловины напыльником Ф=0,7 для t =12500 по графику (см. рис. 36) [1] , находим q=180000 ккал/м2·час, откуда
Qгорл=180000·3,2·0,012=6900 ккал.
Всего потери тепла во внешнюю среду составляют
4600+6900=11500 ккал.
Расход всего тепла
15500+73200+38500+11500=138700 ккал.
По разности прихода и расхода неучтенные потери и невязка баланса
139380-138700=680 ккал.
Результаты расчетов теплового баланса периода набора сведены в табл.
Тепловой баланс периода варки файнштейна
Приход тепла
1. Тепло обогащенной массы (сохраняется от периода набора) 15500 ккал.
Таблица 3 - Тепловой баланс периода набора
| Приход тепла | Расход тепла | ||||||
| № | Статьи прихода | ккал | % | № | Статьи расхода | ккал | % |
| 1233 | Тепло горячего штейна……………Тепло воздуха……Тепло окисления железа ферроникеля……..Тепло окисления и ошлакования сернистого железа. | 2000023306930047750 | 14,4 1,649,734,3 | 12 345 | Тепло обогащенной массы…..Тепло шлаков…Тепло газов……Потери на внешнюю среду…Неучтенные потери и невязка баланса | 1550073200385011500680 | 11,152,127,68,30,5 |
| Всего ……............. | 139380 | 100,0 | Всего……………… | 139380 | 100,0 | ||
2. Тепло воздуха:
Из табл. 143 [1]
Qв=45·0,31·60=840 ккал.
3. Тепло окисления сернистого железа.
По реакции (3) окисляется до Fe3O4 2,12 кг Fe:
Q’=2,12·2451=5200 ккал.
По реакции (4) окисляется до FeO и шлакуется кремнеземом
12,51 кгFe:
Q”=12,51·2105=26400 ккал.
Всего от окисления сернистого железа выделяется тепла
QFeS=5200+26400=31600 ккал.
Всего приход тепла
15500+840+31600=479400 ккал.
Расход тепла
1. Тепло файнштейна
QФ=GФ·сФ·tФ
QФ=33,8·0,2·1350=9150 ккал.
2. Тепло шлака
Qшл=32,71·0,3·1350=13200 ккал.
3. Тепло газов (количество газов из табл. 143)
Qгаз=(5,87·0,546+36·0,340+0,45·0,359)1200=18100 ккал.
4. Потери тепла во внешнюю среду:
а) кожухом конвертора:
Qкож=qFкож·τ2
По графику (см. рис. 5) [1] для tкож=3000, q=7000 ккал/м2·час
Qкож=7000·110·0,004=3100 ккал;
б) излучение горловиной
Qгорл=qFгорл·τ2
По графику для (см. рис. 36) [1] t=1350; Ф=0,7 находим q=230000ккал/м2·час
Qгорл=230000·3,2·0,004=2950 ккал.
Всего потери во внешнюю среду
3100+2950=6050 ккал.
Всего расход тепла
9150+13200+18100+6050=46500 ккал.
По разности прихода и расхода тепла неучтенные потери и невязка баланса составляют
47940-46500=1440 ккал.
Результаты расчетов теплового баланса периода варки файнштейна сведены в табл. 4
Таблица 4 - Тепловой баланс периода варки файнштейна
| Приход тепла | Расход тепла | ||||||
| № | Статьи прихода | ккал | % | № | Статьи расхода | ккал | % |
| 123 | Тепло обогащенной массы………………Тепло воздуха……..Тепло окисления и ошлакования сернистого железа... | 1550084031600 | 32,31,965,8 | 12345 | Тепло файнштейна.Тепло шлака………Тепло газов………..Потери во внешнюю среду…..Неучтенные потери и невязка………….. | 3150132001810060501440 | 19,227,538,012,62,7 |
| Всего | 47940 | 100,0 | Всего | 47940 | 100,0 | ||
Для общей оценки тепловой работы конвертора составлен также свободный тепловой баланс процесса (табл. 5).
Таблица 5 - Свободный тепловой баланс процесса переработки никелевого штейна на Файнштейн
| Приход тепла | Расход тепла | ||||||
| № | Статьи прихода | ккал | % | № | Статьи расхода | ккал | % |
| 1234 | Тепло обогащенной массы……………Тепло воздуха………Тепло окисления и ошлакования железа ферроникеля………Тепло окисления и ошлакования сернистого железа…. | 2000031706930079350 | 11,61,840,346,3 | 12345 | Тепло файнштейнаТепло шлака……...Тепло газов………Потери во внешнюю среду….Неучтенные потери и невязка… | 91508640056600175502120 | 5,350,333,010,21,2 |
| Всего……………….. | 171820 | 100,0 | Всего……………... | 171820 | 100,0 | ||
Заключение
К основным достоинствам конвертирования можно отнести : автогенный характер протекания процесса, возможность переработки большой массы скрапа и холодных присадок, высокое содержание сернистого ангидрида в технологических газах, позволяющее направлять их на производство серной кислоты.
Недостатками являются: плохой отстой шлаков и связанное с ним пониженное прямое извлечение металлов, загрязнение атмосферы выбивающимися из поднапольника технологическими газами, периодичность работы и необходимость прочистки фурм.
Один из основных недостатков – загрязнение воздушного бассейна технологическими газами может быть полностью ликвидировано с применением конвертора с боковым отводом газов.
Список использованных источников
1 Расчеты пиропроцессов и печей цветной металлургии. Под научной редакцией Д.А Диомедовского, Л.М Шалыгина, А.А Галинберк, И.А Южанин. – М.: Металлургия, 1963. – 640 с.
2 Кривандин В.А. Металлургическая теплотехника – 2 том / В.А. Кривандин; профессор, доктор техн. наук. – М.: Металлургия, 1986. – 590 с.
3 Басов А.И. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов. – М.: Металлургия, 1987. – 578 с.