Расчет количества и состава металла

Из кварцита в состав металла перейдет, кг:

Si 97,9 · 0,91 · 28 / 60 = 41,575

Fe 0,63 · 0,995 · 112 / 160 = 0,439

Al 0,89 · 0,50 · 54 / 102 = 0,236

Са 0,21 · 0,40 · 40 / 56 = 0,060

Mg 0,04 · 0,05 · 24 / 40 = 0,001

S 0,02 · 0,15 = 0,003

P 0,02 · 0,80 · 62 / 142 = 0,007

∑ 42,320

Из кокса в состав металла перейдет, кг:

Si 28,087 · 0,1270 · 0,495 · 0,910 · 28 / 60 = 0,750

Fe 28,087 · 0,1270 · 0,179 · 0,995 · 112 / 160 = 0,445

Al 28,087 · 0,1270 · 0,228 · 0,50 · 54 / 102 = 0,215

Са 28,087 · 0,1270 · 0,0538 · 0,40 · 40 / 56 = 0,055

Mg 28,087 · 0,1270 · 0,0348 · 0,05 · 24 / 40 = 0,004

S 28,087 · 0,0045 · 0,15 = 0,019

P 28,087 · 0,1270 · 0,0094 · 0,8 · 62 / 142 = 0,012

∑ 1,499

Из угля в состав металла перейдет, кг:

Si 31,257 · 0,066 · 0,4862 · 0,91 · 28 / 60 = 0,426

Fe 31,257 · 0,066 · 0,2376 · 0,995 · 112 / 160 = 0,341

Al 31,257 · 0,066 · 0,1938 · 0,50 · 54 / 102 = 0,106

Са 31,257 · 0,066 · 0,0514 · 0,40 ∙ 40 / 56 = 0,030

Mg 31,257 · 0,066 · 0,0256 · 0,05 · 24 / 40 = 0,002

S 31,257 · 0,0029 · 0,15 = 0,014

P 31,257 · 0,066 · 0,0054 · 0,80 · 62 / 142 = 0,004

∑ 0,923

Из условия заданного содержания кремния в сплаве более 76,5% кремния и ~1,7% примесей (Al, Ca, C, S, P и др.) следует, что содержание железа сплаве должно быть 100 – 76,5 – 1,7 = 21,8%. Из состава кварцита, кокса и угля в сплав перейдет железа, кг:

0,439 + 0,445 + 0,341 = 1,225

Количество сплава, образующегося из кварцита, кокса и угля составит, кг

42,320 + 1,499 + 0,923 = 44,742

Корректировку состава сплава добавками производят из условия получения заданного состава 76,5% Si. Количество железа , которое следует добавить в виде стружки для корректировки состава сплава к 100 кг кварцита, рассчитывают по уравнению

Для этого необходимо внести стружку, кг:

10,906 / 0,9525 = 11,450

Из железной стружки в состав металла перейдет, кг:

Si 11,450 · 0,015 = 0,172

Fe 11,450 · 0,9525 = 10,906

S 11,450 · 0,0002 = 0,002

P 11,450 · 0,0003 = 0,003

С 11,450 · 0,002 = 0,023

∑ 11,107

Результаты проведенных расчетов сводятся в таблицу 2.4 и находится состав и количество металла.

Таблица 2.4 – Расчет количества и состава металла

Элемент	Источник	Всего
Кварцит	Стружка	Уголь	Кокс	кг	%
Si	41,575	0,172	0,426	0,750	42,922	76,717
Fe	0,439	10,906	0,341	0,445	12,131	21,683
Al	0,236	0,000	0,106	0,215	0,557	0,995
Ca	0,060	0,000	0,030	0,055	0,145	0,259
Mg	0,001	0,000	0,002	0,004	0,007	0,012
S	0,003	0,002	0,014	0,019	0,038	0,068
P	0,007	0,003	0,004	0,012	0,026	0,047
C	0,100*	0,023	0,000	0,000	0,123	0,220
Всего	42,420	11,107	0,923	1,499	55,949	100,000

* с электродов

Расчёт количества и состава шлака

Из кварцита переходит в состав шлака, кг:

SiO₂ 97,9 · 0,02 = 1,958

Al₂O₃ 0,89 · 0,45 = 0,401

Fe₂O₃ 0,63 · 0,005 = 0,003

CaO 0,21 · 0,55 = 0,116

MgO 0,04 · 0,80 = 0,032

S 0,02 · 0,15 = 0,003

P₂O₅ 0,02 · 0,10 = 0,002

∑ 2,514

Из золы кокса переходит в состав шлака, кг:

SiO₂ 28,087 · 0,1270 · 0,495 · 0,02 = 0,035

Al₂O₃ 28,087 · 0,1270 · 0,228 · 0,45 = 0,366

Fe₂O₃ 28,087 · 0,1270 · 0,179 · 0,005 = 0,003

CaO 28,087 · 0,1270 · 0,0538 · 0,55 = 0,106

MgO 28,087 · 0,1270 · 0,0348 · 0,80 = 0,099

S 28,087 · 0,0045 · 0,15 = 0,019

P₂O₅ 28,087 · 0,1270 · 0,0094 · 0,10 = 0,003

∑ 0,632

Из золы угля переходит в состав шлака, кг:

SiO₂ 31,257 · 0,066 · 0,4862 · 0,02 = 0,020

Al₂O₃ 31,257 · 0,066 · 0,1938 · 0,45 = 0,180

Fe₂O₃ 31,257 · 0,066 · 0,2376 · 0,005 = 0,002

CaO 31,257 · 0,066 · 0,0514 · 0,55 = 0,058

MgO 31,257 · 0,066 · 0,0256 · 0,80 = 0,042

S 31,257 · 0,0029 · 0,15 = 0,014

P₂O₅ 31,257 · 0,066 · 0,0054 · 0,10 = 0,001

∑ 0,318

Результаты проведенных расчетов сводятся в таблицу 2.5 и находится состав и количество шлака.

Таблица 2.5 – Расчет количества и состава шлака

Оксид	Источник	Всего
Кварцит	Уголь	Кокс	кг	%
SiO2	1,958	0,020	0,035	2,013	58,13
Al2O3	0,401	0,180	0,366	0,946	27,32
Fe2O3	0,003	0,002	0,003	0,009	0,25
CaO	0,116	0,058	0,106	0,279	8,07
MgO	0,032	0,042	0,099	0,174	5,01
S	0,003	0,014	0,019	0,036	1,03
P2O5	0,002	0,001	0,003	0,006	0,19
Σ	2,514	0,318	0,632	3,464	100,000

Кратность шлака: 3,464 / 55,949 = 0,062

Расчет количества газов, пыли и улета

Газы и пыль, выделяющиеся из кварцита, кг:

SiO 97,9 · 0,07 · 44 / 60 = 5,026

Al₂O 0,89 · 0,05 · 70 / 102 = 0,031

Са 0,21 · 0,05 · 40 / 56 = 0,008

Mg 0,04 · 0,15 · 24 / 40 = 0,004

Р 0,02 · 0,10 · 62 / 142 = 0,001

S 0,02 · 0,7 = 0,014

W 0,290

O₂→CO 37,345 · 16 / 12 = 49,793

Σ 55,165

Газы и пыль, выделяющиеся из состава кокса, кг:

SiO 28,087 · 0,127 · 0,495 · 0,07 · 44 / 60 = 0,091

Al₂O 28,087 · 0,127 · 0,228 · 0,05 · 70 / 102 = 0,028

Са 28,087 · 0,127 · 0,0538 · 0,05 · 40 / 56 = 0,007

Mg 28,087 · 0,127 · 0,0348 · 0,15 · 24 / 40 = 0,011

Р 28,087 · 0,127 · 0,0094 · 0,10 · 62 / 142 = 0,001

S 28,087 · 0,0045 · 0,7 = 0,088

V 28,087 · 0,022 = 0,618

W 31,160 · 0,0986 = 3,072

C→CO 28,087 · (0,8465 + 0,03568 · 16 / 12) = 25,112

Σ 29,029

Газы и пыль, выделяющиеся из состава угля, кг:

SiO 28,087 · 0,066 · 0,4862 · 0,07 · 44 / 60 = 0,051

Al₂O 28,087 · 0,066 · 0,1938 · 0,05 · 70 / 102 = 0,014

Са 28,087 · 0,066 · 0,0514 · 0,05 · 40 / 56 = 0,004

Mg 28,087 · 0,066 · 0,0256 · 0,15 · 24 / 40 = 0,005

Р 28,087 · 0,066 · 0,0054 · 0,10 · 62 / 142 = 0,000

S 28,087 · 0,0029 · 0,7 = 0,063

V 28,087 · 0,427 = 13,347

W 31,160 · 0,1087 = 3,072

C→CO 28,087 · (0,5041 + 0,01861 · 16 / 12) = 25,112

Σ 33,829

Из состава железной стружки выделяется 11,450 · 0,03= 0,344 кг влаги.

Результаты проведенных расчетов сводятся в таблицу 2.6 и находится состав и количество газов.

Таблица 2.6 – Расчет количества и состава газов, пыли и улета

Элемент	Источник поступления	Итого
Кварцит	Стружка	Уголь	Кокс	кг	%
SiO	5,026	-	0,051	0,091	5,168	4,261
Al2O	0,031	-	0,014	0,028	0,072	0,060
Ca	0,008	-	0,004	0,007	0,018	0,015
Mg	0,004	-	0,005	0,011	0,020	0,016
P	0,001	-	0,000	0,001	0,003	0,002
S	0,014	-	0,063	0,088	0,166	0,137
V (ППП)	-	-	13,347	0,618	14,308	11,799
W	0,290	0,344	3,812	3,072	7,174	5,916
СО+O2	49,793	2,900*	16,532	25,112	94,338	77,794
Всего	55,165	3,244	33,829	29,029	121,267	100,000

*с электродов

Материальный баланс

Таблица 2.7 – Материальный баланс

Приход	Расход
Материалы	кг	%	Продукт	кг	%
Кварцит		55,347	Металл	55,949	30,966
Кокс	31,160	17,246	Шлак	3,464	1,917
Уголь	35,069	19,410	Газы	121,267	67,117
Железная стружка	11,450	6,337	Невязка	- 0,001	-0,001
Электроды	3,0	1,660
Всего	180,679	100,00	Всего	180,679

В материальном балансе разность между статьями расхода и прихода равна:

180,679 – 55,949 – 3,464 – 121,267 = - 0,001 кг

Расчет удельного расхода шихтовых материалов

На 1 т ферросилиция с содержанием 76,5% расходуется следующие шихтовые материалы, кг:

Кварцит 1000 · 100 / 55,949 = 1787,3

Кокс 1000 · 31,160 / 55,949 = 526,8

Уголь 1000 · 35,069 / 55,949 = 626,8

Железная стружка 1000 · 11,450 / 55,949 = 204,7

Электроды 1000 · 3,0 / 55,949 = 53,6

ПОЛНЫЙ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА «АСТРА-4»

Результаты расчета программы АСТРА-4

Таблица 3.1.1 – Результаты исследование газовых фаз

Т	O2	%	Ar	%	SO2	%	SO3	%
	0,00095	0,015	0,02491	28,431	0,05443	17,787	0,000246	5,947
	0,08140	1,28	0,02203	25,149	0,08149	26,631	0,001758	42,491
	0,78552	12,35	0,00509	5,808	0,02077	6,787	0,000787	19,022
	0,78555	12,35	0,00509	5,807	0,02107	6,884	0,000486	11,759
	0,78555	12,35	0,00509	5,807	0,02123	6,937	0,000318	7,681
	0,78551	12,349	0,00509	5,806	0,02133	6,971	0,000218	5,261
								0,000
	0,78519	12,344	0,00508	5,804	0,02142	7,001	0,000115	2,772
	0,78474	12,337	0,00508	5,802	0,02144	7,006	8,72E-05	2,109
	0,7839	12,324	0,00508	5,797	0,02143	7,003	6,81E-05	1,645
	0,78241	12,301	0,00507	5,788	0,02140	6,992	5,42E-05	1,311
Сумма	6,36072		0,0876		0,30600		0,004136	100,000

Продолжение таблицы 3.1.1

Т	CO	%	CO2	%	SiO2	%	MgO	%
	2,624E-06	0,068	0,91947	28,466
	1,736E-06	0,045	0,81332	25,179
	6,86E-07	0,018	0,18783	5,815
	2,938E-06	0,076	0,1878	5,814
	0,000011	0,273	0,18778	5,813
	0,000033	0,847	0,18774	5,812
	0,000222	5,741	0,18748	5,804	4,502E-07	0,87
	0,00050	12,974	0,18712	5,793	2,325E-06	4,47	4,06E-08	16,68
	0,00105	27,106	0,18643	5,772	1,02E-05	19,59	2,03E-07	83,32
	0,00204	52,854	0,18515	5,732	3,908E-05	75,08
Сумма	0,00387		3,23012		5,205E-05		2,44E-07

Продолжение таблицы 3.1.1

Т	SO	%	SiO	%	FeO	%
	2,679E-08	0,045
	1,072E-07	0,181
	3,656E-07	0,616
	2,917E-06	4,920
	7,084E-06	11,946	1,1245E-07	11,384
	1,584E-05	26,708	8,7531E-07	88,616
	3,296E-05	55,584		0,000	3,3992E-08
Сумма	5,93E-05		9,8776E-07	100,000	3,3992E-08

Таблица 3.1.2 – Результаты исследование конденсированных фаз

Т	k*SiO2	%	k*Fe2O3	%	k*MgSiO3	%
	79,798	11,024	12,265	50,477	0,0024908	12,500
	79,6	10,997	12,033	49,523	0,0024908	12,500
	70,538	9,745			0,0024908	12,500
	70,538	9,745			0,0024908	12,500
	70,538	9,745			0,0024908	12,500
	70,546	9,746
	70,538	9,745			0,0024907	12,500
	70,538	9,745			0,0024907	12,500
	70,538	9,745			0,0024906	12,499
	70,666	9,763
Сумма	723,838		24,298	50,477	0,019926

Продолжение таблицы 3.1.2

Т	k*CaSO4	%	k*Ca3P2O8	%	k*CaSiO3	%
	0,006957	81,681	0,0118	11,112	0,018713	8,721
	0,00156	18,319	0,0118	11,112	0,023318	10,867
			0,0118	11,112	0,024649	11,487
			0,0118	11,112	0,024649	11,487
			0,0118	11,112	0,024649	11,487
			0,0118	11,112	0,024649	11,487
			0,0118	11,112	0,024649	11,487
			0,011799	11,111	0,024651	11,488
			0,011793	11,105	0,024658	11,491
Сумма	0,008517		0,106192		0,214585

Продолжение таблицы 3.1.2

Т	k*Al2SiO5	%	k*FeSiO3	%	k*Mg2SiO4	%
	0,15082	11,111	0,5577	0,306
	0,15082	11,111	0,59601	0,327
	0,15082	11,111	25,842	14,195
	0,15082	11,111	25,842	14,195
	0,15082	11,111	25,842	14,195
	0,15082	11,111	25,842	14,195	0,0017454
	0,15082	11,111	25,842	14,195
	0,15082	11,111	25,842	14,195
	0,15082	11,111	25,842	14,195
Сумма	1,35738		182,0477		0,0017454