Расход для сплава с 60% Cr, кг - Электронная библиотека ПГУ

УДК 669.168(075.8)
ББК 34.326 я 73
Э 45
Рекомендовано к изданию заседанием кафедры металлургии
факультета металлургии, машиностроения и транспорта
Павлодарского государственного университета
им. С. Торайгырова
Рецензент:
Ж. О. Нурмаганбетов – доктор технических наук, профессор
Составители: С. Ж. Кенбеилова, А. Ж. Таскарина
Э 45 Электрометаллургия ферросплавов: методические указания к
практическим занятиям / сост. С. Ж. Кенбеилова,
А. Ж. Таскарина. – Павлодар : Кереку, 2010. – 77 с.
В методических указаниях приведены расчеты для
наиболее распространенных ферросплавов. Показана
расчетов материального и теплового балансов, а также
заданий к расчетам.
Методические
указания
разработаны
для
металлургических специальностей.
выплавки
методика
варианты
студентов
УДК 669.168(075.8)
ББК 34.326 я 73
© Кенбеилова С.Ж., Таскарина А.Ж., 2010
© ПГУ им. С. Торайгырова, 2010
За достоверность материалов, грамматические и орфографические ошибки
ответственность несут авторы и составители
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по УР
ПГУ им. С. Торайгырова
_________ Н. Э. Пфейфер
(подпись)
«____» ________2010 г.
Составители: ст. преподаватель, магистр С. Ж. Кенбеилова,
ст. преподаватель, магистр А. Ж. Таскарина
Кафедра металлургии
Электрометаллургия ферросплавов
Утверждено на заседании кафедры «___»_____2010 г. Протокол №___
Заведующий кафедрой ____________ М. М. Суюндиков
(подпись)
Одобрено учебно-методическим советом факультета металлургии,
машиностроения и транспорта «___»_________2010 г. Протокол №___
Председатель УМС ______________ Ж. Е. Ахметов
(подпись)
СОГЛАСОВАНО
Декан ФММиТ __________ Т. Т. Токтаганов «___» ________2010 г.
(подпись)
Н/к ОМК
____________ Г. С. Баяхметова «___»________2010 г.
(подпись)
ОДОБРЕНО ОПиМО
Начальник ОПиМО _________ А. А. Варакута «___»_______2010 г.
(подпись)
3
Министерство образования и науки республики Казахстан
Павлодарский государственный университет
им. С. Торайгырова
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ
ФЕРРОСПЛАВОВ
Методические указания к практическим занятиям
для студентов металлургических специальностей
Павлодар
4
Министерство образования и науки республики Казахстан
Павлодарский государственный университет
им. С. Торайгырова
Факультет металлургии, машиностроения и транспорта
Кафедра металлургии
ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ
ФЕРРОСПЛАВОВ
Методические указания к практическим занятиям
для студентов металлургических специальностей
Павлодар
Кереку
2010
5
Министерство образования и
науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный
университет им. С. Торайгырова
Факультет металлургии, машиностроения
и транспорта
кафедра металлургии
ВЫПИСКА ИЗ ПРОТОКОЛА № 1
заседания кафедры
от «27» декабря 2010 г.
г. Павлодар
Председатель: зав. кафедрой металлургии Суюндиков М.М.
Секретарь: лаборант Абишева Ж.Б.
ПОВЕСТКА ДНЯ:
1. О рекомендации для издания учебно-методического материала в
издательстве «КЕРЕКУ» ПГУ.
1. СЛУШАЛИ: ст. преподавателя Кенбеилову С.Ж., ст. преподавателя
Таскарину А.Ж. Представили свои методические указания для практических
занятий по дисциплине «Электрометаллургия ферросплавов». Доложили
содержание методических указаний и их особенность.
ВЫСТУПИЛИ: д.т.н., профессор Нурмаганбетов Ж.О. В данных
методических указаниях показаны методы расчета шихты для некоторых широко
используемых ферросплавов, а также варианты заданий для самостоятельного
выполнения. Студент знакомится с методикой расчетов материального и
теплового балансов для выплавки ферросплавов и может получить необходимые
практические навыки.
Считаю,
что
данные
методические
указания
являются
своевременными и способствуют лучшему закреплению полученных знаний,
при изучении теоретического курса.
ПОСТАНОВИЛИ: Рекомендовать методические указания для издания
в издательстве «КЕРЕКУ» ПГУ.
Председатель, к.т.н., профессор,
зав. кафедрой
М.М. Суюндиков
Секретарь, лаборант
Ж.Б. Абишева
6
РЕЦЕНЗИЯ
на методические указания для практических занятий
по дисциплине «Электрометаллургия ферросплавов»
для студентов металлургических специальностей
ст. преподавателя Кенбеиловой С.Ж, ст. преподавателя Таскариной
А.Ж.
В данных методических указаниях показаны методы расчета
шихты для некоторых широко используемых ферросплавов, а также
варианты заданий для самостоятельного выполнения. Студент
знакомится с методикой расчетов материального и теплового
балансов для выплавки ферросплавов и может получить необходимые
практические навыки.
С учетом тенденций в развитии черной металлургии выплавка
металла в электрических печах, как во всем мире, так и в Казахстане в
ближайшие годы будет расти.
С
изучением
обязательной
дисциплины
«Электрометаллургия ферросплавов» основ теории физикохимических процессов в металлургии ферросплавов и
современной технологией получения ферросплавов является
актуальным разработка настоящего методического пособия.
Считаю, что данные методические указания являются
своевременными и способствуют лучшему закреплению
полученных знаний, при изучении теоретического курса.
д.т.н., профессор
Нурмаганбетов
Ж. О.
7
Содержание
1
2
3
4
5
6
7
8
Введение..............................................................................................
Расчет шихты для плавки 75%-ного ферросилиция ......................
Расчет шихты для плавки углеродистого ферромарганца
бесфлюсовым методом......................................................................
Расчет шихты для плавки среднеуглеродистого ферромарганца..
Упрощенный расчет шихты для плавки передельного
феррохрома………………………………………………………….
Краткий расчет шихты для плавки 50%-ного силикохрома (без
материального баланса)………………………………………….....
Расчет шихты для плавки рафинированного феррохрома…….....
Расчет шихты для плавки ферровольфрама………………………
Расчет шихты для плавки феррованадия марки Вд1
алюминосиликотермическим методом…………………………....
Литература..........................................................................................
Приложение А ……………………………………………………...
8
3
4
20
28
35
42
44
48
61
71
72
Введение
Руднотермические процессы производства ферросплавов весьма
многообразны.
Разнообразие технологических схем производства определяется
как физико-химическими свойствами восстанавливаемых окислов, так
и многими другими причинами (качество исходного сырья, желанием
иметь минимальное количество вредных и посторонних примесей,
концентрациями ведущего элемента, технико-экономическими
показателями процесса и т.д.).
В данном пособии показаны методы расчета шихты для
некоторых широко используемых ферросплавов.
Для большинства ферросплавов расчет шихты наиболее удобно
производить на 100 кг руды или концентрата.
Так, например, шихту для производства ферросилиция
рассчитывают на 100 кг кварцита, для углеродистого ферромарганца –
на 100 кг марганцевой руды, для рафинированных сортов феррохрома
– на 100 кг хромовой руды, для ферровольфрама и ферротитана – на
100 кг концентратов и т. д.
Состав рудной составляющей шихты может изменяться; равным
образом переменной является влажность материалов, в частности
восстановителя. Естественно, что часто пересчитывать шихту
необязательно. В цехах имеются корректировочные таблицы, по
которым вносятся поправки при дозировке шихты.
9
1 Расчет шихты для плавки 75%-ного ферросилиция
Расчет ведем на 100 кг кварцита. Состав исходных материалов
приведен в таблице 1.
Допускаем, что сера и фосфор из стружки переходят в сплав, а
сера коксика улетучивается.
Принимаем следующее распределение окислов в процессе
плавки:
Окислы SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO P2O5 MgO SO3
Восстанавливается, %... 98,0 99,0 50,0 40,0 100,0 0
100
Переходит в шлак, %......2,0 1,0
50,0 60,0
0
100,0 0
Таблица 1 – Состав исходных материалов
Наименование
SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO P2O5
материалов
Кварцит мытый
97,0 0,3
0,7
0,3 0,1
Коксик сушеный
Зола коксика
48,7 20,0 24,0 5,0 1,0
0,3
Железная стружка
Электродная масса
Зола электродной
массы
50,0
Продолжение таблицы 1
Наименование
Fe
материалов
Кварцит мытый
Коксик сушеный
Зола коксика
Железная стружка
90,0
Электродная масса
Зола электродной
массы
-
-
-
-
-
-
14,0
23,0
8,0
3,0
-
Mn
Si
0,4
-
0,3
-
-
-
10
C
Зола
85,0 10,0
0,24
85,0 10,0
-
-
SO3
P
1,0
S
0,03
SO3
2,0
0,03
-
Влага
Летучие
1,6
1,0
5,0
-
4,0
4,0*
5,0
-
-
Принимаем
элементов:
следующее
распределение
Элемент
Si
Переходит в металл, %................100
Улетучивается, %......................... -
восстановленных
Fe Al Ca
95 85 85
5 15 15
P S
50 50 100
SiO
100
1.1 Расчет восстановителя
Потребность в углероде для восстановления окислов кварцита
рассчитана в таблице 2.
Для связывания 49,168 кг кислорода в окись углерода
необходимо углерода
49,168  12
 36,876 кг
16
Часть углерода, вносимого коксиком,
восстановление окислов золы и коксика.
затрачивается
на
Таблица 2 – Потребность в углероде для восстановления окислов
кварцита
Окисел
Из 100 кг кварцита
При восстановлении
восстанавливается, кг выделится кислорода, кг
SiO2 до Si
97,0 · 0,91 = 88,27
88,27 · 32 : 60 = 47,07
SiO2 до SiO2 97,0 · 0,07 = 6,79
6,79 · 16 : 60 = 1,81
Fe2O3 до Fe
0,3 · 0,99 = 0,30
0,30 · 48 : 160 = 0,089
Al2O3 до Al
0,7 · 0,50 = 0,35
0,35 · 48 : 102 = 0,165
CaO до Ca 0,3 · 0,40 = 0,12
0,12 · 16 : 56 = 0,034
Всего:
49,168
Подсчет кислорода, выделяющегося при восстановлении золы
коксика, приводится в таблице 3.
11
Таблица 3 – Количество кислорода, выделяющегося при
восстановлении золы коксика
Окисел
Из 100 кг кокса
При восстановлении
восстанавливается, кг
выделяется кислорода, кг
SiO2 до Si
10 · 0,487 · 0,91 = 4,432
4,432 · 32 : 60 = 2,364
SiO2 до SiO 10 · 0,487 · 0,07 = 0,341
0,341 · 16 : 60 = 0,091
Fe2O3 до Fe 10 · 0,20 · 0,99 = 1,980
1,980 · 48 : 160 = 0,594
Al2O3 до Al 10 · 0,24 · 0,5 .= 1,200
1,200 · 48 : 102 = 0,565
CaO до Ca 10 · 0,05 · 0,4 = 0,200
0,200 · 16 : 56 = 0,057
P2O5 до P
10 · 0,003 · 1,0 = 0,03
0,03 · 80 : 142 = 0,017
SO3 до S
10 · 0,01 · 1,0 = 0,10
0,10 · 48 : 80 = 0,06
Всего:
3,748
Для восстановления этих окислов требуется углерода
3,748  12
 2,810 кг
16
Из имеющихся 100 кг кокса 85 кг углерода будет
израсходовано:
– на восстановление окислов золы 2,81 кг;
– на восстановление окислов кварцита 85,0 – 2,81 = 82,19 кг, или
82,19 %.
Для восстановления 100 кг кварцита требуется 36,876 кг
углерода, или
36,876
 44,86 кг
0,8219
Принимаем, что 8 % коксика сгорает на колошнике и
расходуется на науглероживание сплава.
При этом условии потребуется коксика
44,86 : 0,92 = 48,76 кг
Углерод электродов участвует в реакциях восстановления.
Расход электродной массы на 1 т кварцита (при плавке 75 %-ного
ферросилиция) равен 1,7 кг. Электродная масса содержит золу,
окислы которой также частично восстанавливаются.
Расчет
количества
кислорода,
выделяющегося
при
восстановлении золы электродной массы, приведен в таблице 4.
12
Таблица 4 – Количество кислорода, выделяющегося при
восстановлении золы электродной массы
Окисел
Из 1,7 кг электродной массы
При восстановлении
восстанавливается кислорода, кг выделяется кислорода, кг
SiO2 до Si 1,7 · 0,1 · 0,5 · 0,91 = 0,077
0,077 · 32 : 60 = 0,041
SiO2 до SiO 1,7 · 0,1 · 0,5 · 0,07 = 0,006
0,006 · 16 : 60 = 0,002
Fe2O3 до Fe 1,7 · 0,1 · 0,14 · 0,99 = 0,024
0,024 · 48 : 160 = 0,007
Al2O3 до Al 1,7 · 0,1 · 0,23 · 0,50 = 0,020
0,020 · 48 : 102 = 0,009
CaO до Ca 1,7 · 0,1 · 0,08 · 0,40 = 0,005
0,005 · 16 : 56 = 0,001
SO3 до S 1,7 · 0,1 · 0,02 · 1,0 = 0,003
0,003 · 48 : 80 = 0,002
Всего:
0,062
Для связывания 0,062 кг кислорода в окись углерода требуется
углерода
0,062  12
 0,046 кг
16
Электродная масса вносит углерода
1,7 · 0,85 = 1,445 кг
Приблизительно половина этого углерода расходуется на
восстановление окислов, что уменьшает потребность в коксе на
1,445  0,046
(
) : 0,8219  0,853 кг
2
Таким образом, потребность в коксе на колошу, содержащую
100 кг кварцита, равна 48,76 – 0,85 = 47,91 кг
1.2 Расчет состава сплава
Количество элементов, восстановленных из 100 кг кварцита,
47,91 кг кокса и 1,7 кг электродной массы, показаны в таблице 5.
Данные о распределении восстановленных элементов
приведены в таблице 6.
13
Таблица 5 – Количество восстановленных элементов
Элемент
Вносится, кг
из кварцита
из золы кокса
Si
Al
Fe
Ca
P
S
88,27 – 47,07 = 41,20
0,35 – 0,165 = 0,185
0,30 – 0,089 = 0,211
0,12 – 0,034 = 0,086
-
(4,432 – 2,364) · 0,479 = 0,990
(1,20 – 0,565) · 0,479 = 0,304
(1,98 – 0,594) · 0,479 = 0,664
(0,20 – 0,057) · 0,479 = 0,068
(0,030 – 0,017) · 0,479 = 0,006
0,10 – 0,06
= 0,04
Всего, кг
из золы электродной
массы
0,077 – 0,041 = 0,036
0,020 – 0,009 = 0,011
0,024 – 0,007 = 0,017
0,005 – 0,001 = 0,004
0,003 – 0,002 = 0,001
42,226
0,500
0,892
0,158
0,006
0,041
Таблица 6 – Распределение восстановленных элементов
Элемент Перейдет в сплав, кг
В улет, кг
Si
42,226 SiO = (6,79 – 1,81) + (0,341 – 0,091) · 0,479 + (0,006 – 0,002) = 5,104
Al
0,500 · 0,85 = 0,425
0,500 – 0,425 = 0,075
Fe
0,892 · 0,95 = 0,847
0,882 – 0,847 = 0,035
Ca
0,158 · 0,85 = 0,134
0,158 – 0,134 = 0,024
P
0,006 · 0,50 = 0,005
0,009 – 0,005 = 0,004
S
0,041
Всего
43,637
5,283
14
Общий вес сплава, содержащего 76 % Si, равен
42,226 : 0,76 = 55,56 кг
Кожухи самоспекающихся электродов вносят 0,2 кг желез на
100 кг кварцита, прутья для прокалывания – 1,2 кг железа.
Необходимо добавить железа
55,56 – 1,4 – 43,64 = 10,52 кг
или
10,52 : 0,90 = 11,7 кг стружки
Данные о составе и весовом количестве металла приведены в
таблице 7.
Таблица 7 – Состав и весовое количество металла
Элемент
Вносится, кг
Общий вес
из кварцита
из стружки
из кожухов
кг
%
кокса и
и прутьев
электродов
Si
42,226
11,7 · 0,003 = 0,035
42,261 75,87
Al
0,425
0,425
0,76
Fe
0,847
11,7 · 0,9 = 10,530
1,40
12,777 22,926
Ca
0,134
0,134
0,24
P
0,003
11,7 · 0,0003 = 0,004
0,007 0,013
*
C
0,028
11,7 · 0,0024 = 0,028
0,056
0,10
Mn
11,7 · 0,004 = 0,047
0,047 0,084
S
11,7 · 0,0003 = 0,004
0,004 0,007
Всего
55,711 100,0
75 %-ный сплав содержит 0,1%С или 55,56 · 0,001 = 0,056 кг С.
Если 0,028 кг углерода вносится стружкой, то из кокса перейдет в
сплав 0,056 – 0,028 = 0,028 кг С.
1.3 Расчет состава и количества шлака
В таблице 8 приведен расчет состава и количества шлака.
Кратность шлака 3,431 : 55,711 ≈ 0,06
15
Таблица 8 – Расчет состава и количества шлака
Идет на образование шлака, кг
Окисел
из кварцита
из золы кокса
из золы электродной массы
SiO2
100 · 0,97 · 0,02 = 1,94
47,91 · 0,10 · 0,487 · 0,02 = 0,047
Al2O3 100 · 0,007 · 0,50 = 0,35
47,91 · 0,10 · 0,24 · 0,5 = 0,575
144
144
FeO
(100 · 0,003 · 0,01)
= 0,003 47,91 · 0,10 · 0,20 · 0,01 ·
=
160
CaO
MgO
Итого
100 · 0,003 · 0,6 = 0,18
100 · 0,001
= 0,10
160
0,009
47,91 · 0,10 · 0,05 · 0,6 = 0,144
47,91 · 0,10 · 0,01 · 1,0 = 0,048
16
Всего
кг
%
1,7 · 0,10 · 0,5 · 0,02 = 0,002 1,989 58,15
1,7 · 0,10 · 0,23 · 0,5 = 0,020 0,945 27,35
144
1,7· 0,10·0,14·0,01·
= 0,0002 0,012 0,32
160
1,7 · 0,1 · 0,08 · 0,6 = 0,008
1,7 · 0,1 · 0,03 · 1,0 = 0,005
0,332 9,71
0,153 4,47
3,431 100,0
Количество газов. Сгорает углерода кокса и электродов на
колошнике
1,445 + 47,91 · 0,85 – 36,876 – 0,046 – 0,028 – 2,77 · 0,4791 =
= 42,177 – 38,277 = 3,900 кг
Для сжигания этого количества углерода потребуется кислорода
3,900 
16
 5,20 кг
12
Этому количеству кислорода сопутствует азот
5,20  0,77
 17,40 кг
0,23
Всего будет израсходовано воздуха
5,20 + 17,40 = 22,60 кг
При окислении углерода кислородом воздуха образуется
3,900 
28
 9,10 кг СО
12
При окислении углерода окислами кварцита образуется
36,876 
28
 86,05 кг СО
12
При окислении углерода окислами золы коксика образуется
0,4791  2,77 
28
 3,10 кг СО
12
При окислении углерода окислами золы электродной массы
образуется
0,046 
2
 0,107 кг СО
12
17
Летучие и влага кварцита, коксика, электродной массы и
стружки составят
100 · 0,016 + 47,91 · 0,05 + 1,7 · 0,05 + 11,70 · 0,09 = 5,134 кг
Всего образуется газов
17,40 + 9,10 + 86,05 + 3,10 + 0,107 + 5,134 = 120,891 кг
1.4 Материальный баланс
Материальный баланс процесса приведен в таблице 9
Таблица 9 – Материальный баланс процесса
Приход
Расход
Наименование
кг
%
Наименование
кг
материалов
продукта
Кварцит
100,00 53,97 Сплав
55,711
Кокс
47,91
25,85 Шлак
3,431
Железная
11,70
6,32 Газы
120,891
стружка
Электродная
1,70
0,92 Улет
5,283
масса
Воздух
на 22,60
12,18 Невязка
- 0,006
горение кокса и
электродов
Железо кожухов
1,40
0,76
и прутьев
Всего
185,310 100,00 Всего
185,316
Расход шихтовых материалов на 1 т сплава, кг
Расчетный
100  1000
 1795
55,711
11,70  1000
Железная стружка………..
 210
55,711
47,91  1000
Коксик……….....................
 860
55,704
Кварцит……………………
18
%
30,07
1,86
65,27
2,80
0,002
100,00
Плановый
1840
200
850
1.5 Упрощенный расчет шихты для плавки 75%-ного
ферросилиция
Расчет ведем на 100 кг кварцита с 97 % SiO2.
Задано в печь кремния с кварцитом
100  0,97 
28
 45,3 кг
60
Восстанавливается кремния
45,3 · 0,98 = 44,4 кг
Необходимо углерода для восстановления кремния
44,4 
24
 38,05 кг
28
Необходимо сухого коксика
38,05
 44,8 кг
0,85
Получается сплава (при использовании
содержании кремния в сплаве 76 %)
кремния
0,9
и
45,3  0,9
 53,6 кг
0,76
в нем железа (при содержании железа в сплаве 22 %)
53,6 · 0,22 = 11,8 кг
Вносится железо кожухом электродов 0,2 кг на 100 кг кварцита
и прутьями для прокалывания 1,2 кг.
Необходимо внести железной стружки
11,8  1,4
 11,6 кг
0,9
Расход шихтовых материалов на тонну сплава, кг:
19
Кварцита………………………100 : 53,6 · 1000 = 1866
Кокса сухого…………………..44,8 : 53,6 · 1000 = 836
Железной стружки……………11,6 : 53,6 · 1000 = 216
1.6 Тепловой баланс
Приход тепла. Теплота окисления углерода до СО по реакции
С+
1
О2 = СО составляет 2222 ккал/кг углерода.
2
При окислении углерода коксика и электродов выделяется тепла
Q1 = (47,91 · 0,85 + 1,7 · 0,85) · 2222 = 93717 ккал
Тепло от экзотермических реакций. Образование силицида
железа происходит по реакции
Fe + Si = FeSi; ∆ H = - 19100 кал
При этом на 1 кг железа выделяется тепла
19100 : 56 = 341 ккал
В 75 %-ном ферросилиции все железо связано в силицид железа.
Теплота образования силицида железа (12,77 кг железа) составит
12,77 · 341 = 4355 ккал
Образование силикатов Al2O3 и CaO (остальными пренебрегаем)
происходит по следующим реакциям:
Al2O3 + SiO2 = Al2SiO5; ∆ H = - 45950 кал
на 1 кг Al2O3 выделяется 450 ккал;
q1 = 0,945 · 450 = 425 кал
CaO + SiO2 = CaSiO3; ∆ Н = - 21750 кал
на 1 кг CaO выделяется тепла 388 ккал.
При 0,332 кг СаО выделится
20
q2 = 0,322 · 388 = 129 ккал
Всего в результате экзотермических реакций выделяется тепла
Q2 = 4355 + 425 + 129 = 4909 ккал
Тепло, вносимое шихтовыми материалами при 25 ºС, ккал:
Кварцит……………………….100 · 0,168 · 25 = 420
Коксик…………....................... 47,91 · 0,20 · 25 = 239
Железная руда…...................... 11,7 · 0,11 · 25 = 32
Итого………………691
Всего приход тепла:
93717 + 4909 + 691 = 99317 ккал
Расход тепла. Расход тепла на эндотермические реакции.
Окислы диссоциируют следующим образом:
1) SiO2 → Si + O2; ∆ Н = 206000 кал
или 3433 ккал на 1 кг SiO2.
Диссоциировало кремнезема (для упрощения расчетов сюда
включено и SiO2, диссоциировавшее SiO):
88,27 + 6,79 + (4,432 + 0,341) · 0,077 + 0,006 = 97,430 кг
для чего потребовалось тепла
97,430 · 3433 = 334477 ккал
3
2
2) Al2O3 → Al + O2 ; ∆ Н = 393300 ккал
или 3856 ккал на 1 кг Al2O3.
Диссоциировало глинозема
0,35 + 1,200 · 0,4791 + 0,020 = 0,95 кг
требуется тепла на диссоциацию
21
0,95 · 3856 = 3663 ккал
3) CaO→ Ca +
1
O2; ∆ Н = 151700 кал, или 2709 ккал на 1 кг СаО
2
Диссоциировало окиси кальция
0,12 + 0,20 · 0,4791 + 0,005 = 0,220 кг
для чего потребовалось тепла
0,220 · 2709 = 596 ккал
3
2
4) Fe2O3→2Fe + O2; ∆ Н=195200 кал, или 1220 ккал на 1 кг Fe2O3
Диссоциировало окиси железа
0,30 + 1,98 · 0,4791 + 0,024 = 1,27 кг
потребовалось тепла на диссоциацию
1,27 · 1220 = 1549 ккал
5
2
5) P2O5 → 2P+ O2; ∆ Н = 360000 кал, или 2535 ккал на 1 кг P2O5
Диссоциировало пятиокиси фосфора
0,030 · 0,4791 = 0,014 кг
потребовалось тепла на диссоциацию
0,014 · 2535 = 35 ккал
Суммарное количество тепла на диссоциацию окислов:
Q1 = 334477 + 3663 + 596 + 1549 + 35 = 340320 ккал
Теплосодержание ферросилиция при 1800 ºС:
22
qSi = 124,5 + 0,232 · 1800 = 542,1 ккал/кг;
qFe = 22,26 + 0,1942 · 1800 = 371,8 ккал/кг;
qFeSi =
(542,2  75,87)  (371,8  22,93
 497 ккал/кг.
100
Q2 = 55,704 · 497 = 27685 ккал
Теплосодержание шлака при 1800 ºС:
q = 0,286 · t = 0,286 · 1800 = 514,8 ккал/кг
Q3 = 514,8 · 3,431 = 1766 ккал
Теплосодержание газообразных продуктов. Допустим, что газы
покидают печь при средней температуре 600 ºС. Для упрощения
расчета принимаем теплоемкости всех газообразных продуктов
равными теплоемкости окиси углерода – основной составляющей
газообразной фазы: теплосодержание 1 м3 СО при 600 ºС равно 194,5
ккал.
Q4 =
120,89  22,4  194,5
 18810 ккал
28
Потери тепла кладкой печи. Общая поверхность трехфазной
печи мощностью около 8000 кВт составляет 100 м2. Температуру
кожуха можно принять равной в среднем 130 ºС. Удельный тепловой
поток при температуре окружающего воздуха 25 ºС равен ~ 1600
ккал * час/м2. Печь теряет тепла в час
1600 · 100 = 160000 ккал
Производительность печи в час равна приблизительно 0,8 т,
75%-ного ферросилиция или 0,8 · 1795 = 1436 кг кварцита.
В пересчете на 100 кг кварцита тепловые потери будут равны:
Q5 =
160000
 11211 ккал
1436
Тепловые потери колошника. По экспериментальным данным
тепловые потери через колошник при плавке 45 %-ного ферросилиция
23
составляют 3 % от общих потерь (без учета химической энергии
отходящих газов). Примем для 75 %-ного ферросилиция эту величину
(Q6) равной 10 %.
Общий расход тепла будет равен
Q1 – 5 = 340320 + 27685 + 1766 + 18810 + 11211 = 399792 ккал
С учетом потерь тепла через колошник печи суммарный расход
тепла
Q1 – 6 =
399792
 444210 ккал
0,90
Определение расхода электроэнергии. Разность между статьями
расхода и прихода тепла равна 444210 – 99317 = 344893 ккал или
344893 : 860 = 401 кВт – ч
Недостающее количество тепла покрывается подводимой
электроэнергией. Учитывая, что электрический к.п.д. современных
трехфазных печей составляет приблизительно 87 %, можно
определить расход электроэнергии на 100 кг кварцита:
401 : 0,87 = 460,9 кВт·ч
Расход на 1 т сплава (76 % Si)
460,9  1795
 8273 кВт·ч
100
Тепловой баланс плавки 75%-ного ферросилиция приведен в
таблице 10.
24
Таблица 10 – Тепловой баланс плавки
Приход
Расход
Статья
ккал
%
Статья
ккал
*
Электроэнергия
396374 79,97 Диссоциация
340320
окислов
Окисление
93717 18,90 Тепло металла
27685
углерода до СО
Образование
4909
0,99 Тепло шлака
1766
силицидов железа
и силикатов
Внесено
шихто691
0,14 Тепло газов
18810
выми материалами
Потери
тепла 11211
кладкой
Потери
тепла 44418
через колошник
Электрические
51481
потери и невязка
Всего
495691 100,0 Всего
495691
460,9 · 860 = 396374 ккал.
25
%
68,65
5,59
0,36
3,79
2,26
8,96
10,39
100,0
2 Расчет шихты для плавки углеродистого ферромарганца
бесфлюсовым методом
Целью плавки бесфлюсовым методом является получение
наряду с углеродистым ферромарганцем марганцовистого шлака с
низким содержанием фосфора. Этот передельный шлак является
основным материалом, из которого получают низкофосфористый
силикомарганец
–
полупродукт
для
производства
среднеуглеродистого
ферромарганца.
Задаемся
составом
ферромарганца (по основным элементам): 80 % Mn; 1,5 % Si; 6,5 % С;
12 % Fe; 0,03 % Р.
Состав передельного шлака: 35-40 % Mn; 30-40 % SiO2.
Сведения о химическом составе сырых материалов даны в
таблице 11.
Таблица 11 – Сведения о химическом составе сырых материалов
зола
летучие
и влага
2,0 13,0 1,8 2,0
0,4
0,35 7,45 -
-
2,0 29,0 39,0 2,8 26,0 1,0
6,0 78,0 1,6 12,0 2,4
0,20 -
Железная
стружка
-
Mn Fe Si
0,4 90,0 0,2
Р
0,03
-
-
-
-
C
14
H2O
P2O5
59
CaO
Руда
марганцевая
Коксик
Зола коксика
SiO2
MgO
-
Al2O3
-
Fe2O3
-
MnO
S
Содержание, %
MnO2
Материалы
0,34 0,03 -
9,0
Расчет ведем на 100 кг марганцевой руды. На основании
опытных
данных
задаемся
следующим
распределением
восстановленных элементов, %:
В металл В шлак В улет
Марганец…………………….60
30
10
Железо……………………….94
6
Кремний……………………...4
96
Фосфор………………………77
3
20
Сера коксика………………... 50
50
100 кг руды содержат марганца:
26
В MnO2…………………… 59 
55
 37,29 кг
87
В MnO…………………….14 
55
 10,84 кг
71
____________
∑ = 48,13 кг
Из этого количества переходит:
в сплав
48,13 · 0,6 = 28,88 кг
в шлак
48,13 · 0,30 = 14,44 кг
в улет
48,13 · 0,10 = 4,81 кг
Получается ферромарганца
28,88 : 0,8 = 36,11 кг
Требуется железа
36,11· 0,12 = 4,33 кг
Из 100 кг марганцевой руды восстановится железа
100 · 0,02·
112
 0,94  1,32 кг
160
2.1 Расчет восстановителя
Принимаем, что высшие окислы марганца превращаются в
закись-окись
марганца
путем
диссоциации
при
нагреве.
Восстановление закись-окиси и закиси марганца происходит твердым
углеродом коксика.
Количество кислорода, выделяющегося при восстановлении
окислов руды, показано в таблице 12.
Всего кислорода, связываемого твердым углеродом, 14,44 кг.
Для связывания 14,44 кг кислорода в окись углерода требуется
углерода
14,44 
12
 10,83 кг
16
27
Часть углерода, вносимого коксиком,
восстановление окислов золы коксика.
Таблица 12 – Количество
восстановлении окислов руды
Реакция
3MnO2 = Mn3O4 + O2
Mn3O4 + C = 3MnO + CO
MnO + C = Mn + CO
SiO2 + 2C = Si + 2CO
Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO
P2O5 + 5C = 2P + 5CO
кислорода,
затрачивается
выделяющегося
на
при
Из 100 кг руды
При восстановлении
восстанавливается, кг
выделяется кислорода, кг
59 – 51,76 = 7,24
229
 51,76 Mn3O4
59 ·
261
213
16
 48,14 MnO
 3,62
51,76 ·
51,76 ·
229
229
55
16
 9,80
(48,14 + 14,0)·0,7· =33,69 62,14 · 0,7 ·
71
71
Mn
28
0,24 · 32 : 28 = 0,27
 0,24 Si
13 · 0,04 ·
60
1,32 Fe
1,32 · 48 : 112 = 0,56
62
0,15 · 80 : 62 = 0,19
 0,15 P
0,35 · 0,97 ·
142
Для восстановления окислов железа и кремнезема,
содержащихся в золе 100 кг коксика, требуется углерода, кг:
Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO……………..12,0 · 0,29 · 0,94 ·
36
 0,74
160
SiO2 + 2C = Si + 2CO………………..12,0 · 0,39 · 0,04 ·
24
 0,07
60
_______________
∑ = 0,81 кг
Активного углерода в коксике содержится
78,0 – 0,81 = 77,19 кг, или 77,19 %
Для восстановления окислов руды требуется коксика
10,83 : 0,7719 = 14,03 кг
Для науглероживания сплава требуется углерода
36,11 · 0,065 = 2,35 кг
28
или кокса
2,35 : 0,7719 = 3,05 кг
Расход электродной массы на 100 кг руды составляет 0,8 кг; при
содержании в ней 85 % углерода она заменит
0,8 · 0,85 : 0,7719 = 0,88 кг коксика
Если учесть, что 10 % углерода коксика сгорит на колошнике,
то потребуется коксика
(14,03 + 3,05 – 0,88) · 1,10 = 17,83 кг
Коксик внесет золы
17,83 · 0,12 = 2,14 кг
Из золы коксика перейдет, а сплав:
железа
2,14 · 0,29 · 0,94 ·
112
 0,41 кг
160
2,14 · 0,39 · 0,04 ·
24
 0,014 кг
60
кремния
фосфора
2,14 · 0,002 · 0,77 ·
62
 0,001 кг
142
при этих реакциях освободится кислорода
0,173 + 0,019 + 0,002 = 0,194 кг
на что требуется
0,194 ·
12
 0,083 кг углерода
16
В сплав перейдет железа из руды и золы коксика
1,32 + 0,41 = 1,73 кг
29
Требуется внести железа стружкой
4,33 – 1,73 = 2,60 кг
для чего потребуется железной стружки
2,60 : 0,90 = 2,89 кг
2.2 Состав и количество сплава
Mn…..
28,88 + (2,89 · 0,004)
Fe……
1,32 + 0,41 + 2,60
Si…….0,24 + 0,014 + (2,89 · 0,002)
C……. 2,35 + (2,89 · 0,0034)
P…….0,35 · 0,77 ·
кг
= 28,89
= 4,33
= 0,260
= 2,360
%
80,34
12,04
0,72
6,55
62
+ 0,001 + (2,89 · 0,0003) = 0,118
142
0,33
S…….
= 0,001
0,02
________________
35,959
100,00
2.3 Состав и количество шлака
Расчет состава и количества шлака дан в таблице 13.
Таблица 13 – Расчет состава и количества шлака
Окисел
из марганцевой руды
MnО
SiO2
FeO
CaO
Al2O3
MgO
P2O5
71
= 18,64
55
13 · 0,96 = 12,48
144
2 · 0,06 ·
= 0,10
160
14,44 ·
1,80
2,00
0,40
0,35 · 0,03 = 0,011
Сера из коксика
Переходит в шлак, кг
из золы коксика
2,14 · 0,020 = 0,043
2,14 · 0,39 · 0,96 = 0,800
2,14 · 0,29 · 0,06 ·
144
 0,033
160
2,14 · 0,028 = 0,060
2,14 · 0,26 = 0,556
2,14 · 0,01 = 0,021
2,14 : 0,002 · 0,05 = 0,0002
17,83 · 0,016 · 0,5 = 0,14
Всего
Кратность шлака 37,084 : 35,959 ≈ 1,0
30
всего
кг
%
18,683 50,38
13,280
0,133
35,81
0,36
1,860
2,556
0,421
0,011
0,140
37,084
5,01
6,89
1,14
0,03
0,38
100,0
2.4 Количество газов
При восстановлении окислов руды и золы коксика выделяется
кислорода
14,44 + 0,173 + 0,019 + 0,002 = 14,634 кг
При восстановлении образуются
14,634 
28
 25,62 кг СО
16
До углекислоты сгорает углерода
17,83 · 0,78 · 0,10 = 1,39 кг
1,39 – 0,083 = 1,307 кг
где 0,083 – углерод, расходуемый на восстановление окислов
золы.
Образуется СО2
1,307 ·
44
 4,792 кг
12
Для окисления углерода требуется кислорода
1,307 ·
32
 3,485 кг
12
При диссоциации MnO2 выделяется кислорода 7,24 кг.
Свободный кислород (7,24 – 3,485 = 3,755 кг) окислит
3,755 ·
28
 6,571 кг СО
16
Образуется углекислоты
3,755 ·
44
 10,326 кг
16
31
Всего образуется газов, кг:
Летучие коксика…………………(17,83 · 0,024)….0,428
Летучие электродной массы……(0,8 · 0,15)………0,120
Летучие стружки………………...(2,89 · 0,09)……..0,260
Влага руды……………………….(100 · 0,0745)…...7,450
Влага коксика…………………….(17,83 · 0,06)…...1,070
Улет марганца…………………...........................
4,810
62
Улет фосфора (0,35 · 0,20 ·
)………………….. 0,0314,981
142
0,140 
Улет серы
(17,83 · 0,016 · 0,5)………………...
2.5 Материальный баланс плавки
Материальный баланс плавки приведен в таблице 14.
Таблица 14 – Материальный баланс плавки
Задано
Получено
Наименование
кг
Наименование продукта
кг
материалов
Руда марганцевая 100,00 Сплав
35,959
Коксик
17,83 Шлак
37,084
Стружка
2,89 Газы:
Электродная масса
0,80 летучие коксика, стужки и
электродной
массы
(0,428+0,260+0,120)
0,808
влага руды и коксика
(7,450 + 1,070)
8,520
улет элементов
4,981
окись углерода (25,62 – 6,571)
19,05
углекислый газ (4,792 + 10,326) 15,118
Итого газов
48,477
Всего
121,520 Всего
121,520
32
Расход материалов на 1 т сплава (80 % Mn), кг:
Расчетный
Производственный
Руды марганцевой (48 % Mn)…..100 : 35,959 · 1000 = 2780
2736
Железной стружки……………...2,89 : 35,959 · 1000 = 80
84
Коксика………………………...17,83 : 35,959 · 1000 = 496
516
Электродной массы…………… 0,80 : 35,959 · 1000 = 22
-
33
3 Расчет
ферромарганца
шихты
для
плавки
среднеуглеродистого
Требуется получить сплав приблизительно следующего состава:
86% Mn; 1,5% Si; 1,0% C; 0,3% P.
Расчет будем вести на 100 кг силикомарганца. Состав шихтовых
материалов в пересчете на основные составляющие приведен в
таблице 15.
Таблица 15 – Состав шихтовых материалов
Шихтовые
Химический состав, %
материалы CO2 SiO2 CaO FeO Al2O3 MgO MnO2 Mn
Марганце- 12,00 1,32 2,33 0,88 0,85 75,92 48,0
вая руда
Известь
8,56 0,50 90,00 0,30 0,20 0,40
СиликоС
Si
Fe
Al
марганец
0,9 20,0
12,0 1,51
65,5
P2O5 H2O
0,41 6,29
0,04
P
0,09
На основании опытных заводских данных задаемся
следующими условиями:
1) использование кремния из силикомарганца 74,5%; 1,5%
переходит в сплав, остальное количество (24%) окисляется
кислородом диссоциации MnO2;
2) распределение марганца (руды): в металл – 32%, в шлак –
52%, в улет – 16%;
3) MnO2 диссоциирует до Mn3O4 без затраты кремния; Mn3O4 до
MnO восстанавливается кремнием;
4) 70% Р из руды переходит в сплав, 20% – в шлак, 10% в улет;
5) допускаем, что углерод электродов в восстановлении
окислов не участвует.
3.1 Определение навески марганцевой руды
1 При высокой температуре MnO2 диссоциирует до Mn3O4 по
реакции
3MnO2 = Mn3O4 + O2
Получается из 100 кг руды
34
-
75,92 
229
 66,61 кг Mn3O4
261
и
75,92  66,61  9,31 кг О2
2 При восстановлении Mn3O4 по реакции
2Mn3O4 + Si = 6Mn + SiO2
образуется
66,61 
426
 61,95 кг MnO
458
и выделяется кислорода, идущего на окисление кремния,
66,61  61,95  4,66 кг
3 При восстановлении закиси марганца до металла по реакции
2MnО + Si = 2Mn + SiO2
выделяется кислорода
61,95  (0,32  0,16) 
32
 6,704 кг
142
здесь 0,32 – соответствует 32% Mn, переходящего в сплав;
0,16 – 16% улета Mn.
4 Силикомарганец вносит кремния
100  0,20  0,76  15,2 кг
из них 1,5 кг переходит в сплав.
5 Для связывания кислорода руды имеется кремния
15,2  1,5  13,7 кг
13,7 кг кремния в состоянии связать 13,7 
что соответствует
35
32
 15,65 кг кислорода,
28
15,65  100
15,65  100

 138 кг руды
4,66  6,704
11,364
3.2 Определение навески извести
В шлак перейдет
а) из руды
138,0  0,12  16,56 кг SiO2;
б)
образуется
силикомарганца
при
13,7 
восстановление
руды
кремнием
60
 29,35 кг SiO2;
28
в) образуется при окислении кремния кислородом диссоциации
MnO2
100  0,20  0,24 
60
 10,28 кг SiO2
28
Всего образуется кремнезема
16,56 + 29,35 + 10,28 = 56,19 кг
При основности шлака 1,4 потребуется оснований
56,19  1,4  78,67 кг
в руде содержится оснований (1 кг MgO эквивалентен 1,4 кг
CaO)
138  1,32  0,85  1,4 
 3,46 кг
100
Необходимо внести оснований известью
78,67  3,46  75,21 кг
Потребуется извести
75,21 : (0,90  0,004  1,4)  83,60 кг
3.3 Количество и состав шлака
Расчет количества и состава шлака приведен в таблице 16.
36
Таблица 16 – Расчет количества и состава шлака
Источники
Переходит в шлак, кг
поступления
MnO
SiO2
FeO
Al2O3
CaO
MgO
P2O5
Руда
138·0,6195·0,52= 138·0,12=16,56 138·0,023=3,17 138·0,0088=1,21 138·0,013=1,79 138·0,0085=1,17 138·0,004·0,20=0,1
марганцевая
=44,46
1
От окисления
29,35+10,28=39,63
1,51·102/54=2,852
силикомарганца
Из извести
83,60·0,005=0,418 83,60·0,003=0,251 83,60·0,002=0,16 83,60·0,9=75,24 83,60·0,004=0,334 83,60·0,0004=0,033
7
Всего:
кг
44,460
56,608
3,421
4,229
77,03
1,504
0,143
%
23,72
30,21
1,83
2,26
41,10
0,80
0,08
37
итого
68,470
42,482
76,443
187,395
100,00
3.4 Количество и состав металла
Расчет количества и состава металла приведен в таблице 17.
Таблица 17 – Расчет количества и состава металла
Элемент
Переходит в сплав, кг
из руды
из
силикомарганца
138  0,48  0,32  21,197
100  0,655  65,5
Mn
100  0,12  12,0
Fe
Si
1,5
C
0,9
138  0,0018  0,7  0,174 100  0,0009  0,09
P
Всего
21,371
79,99
Состав
ферроитого
марганца
86,70
85,54
12,00
11,83
1,50
1,48
0,90
0,89
0,264
0,26
101,36 100,00
Кратность шлака
187,395
 1,84
101,36
3.5 Количество газов
При диссоциации MnO2 руды выделяется кислорода
138  0,0931  12,848 кг
При нагреве руды выделяется влаги
138  0,0629  8,680 кг
При нагреве извести выделяется углекислоты
83,60  0,0856  7,157 кг
Улет марганца составит
138  0,48  0,16  10,598 кг
Улет фосфора составит
138  0,0018  0,10  0,025 кг
38
Для окисления 24% кремния из силикомарганца требуется
кислорода
100  0,24  0,20 
Для окисления
кислорода
алюминия
1,5 
из
32
 5,48 кг
28
силикомарганца
требуется
48
 1,33 кг
54
После окисления кремния и алюминия останется свободного
кислорода
12,848  5,48  1,33  6,038 кг
3.6 Материальный баланс
Материальный баланс процесса приведен в таблице 18.
Таблица 18 – Материальный баланс процесса
Задано, кг
Получено, кг
Наименование
кг
Наименование
кг
материалов
продукта
Марганцевой
138,0 Сплав
101, 36
руды
Силикомарганца
100,0 Шлак
187,395
Извести
83,60 Газы
21,875
Улет
10,623
Невязка
0,347
Всего
321,600 Всего
321,600
8,680 + 7,157 + 6,038 = 21,875 кг
39
3.7 Извлечение марганца
Задано марганца
(138  0,48)  (100  0,655)  131,74 кг
Перешло марганца в сплав 86,70 кг.
Извлечение
86,70  100
 65,8%
131,74
3.8 Расход шихтовых материалов на 1 т сплава
Руды марганцевой (48% Mn) . . . . .
Силикомарганца (20% Si; 65,5% Mn) .
Извести . . . . . . . . . . . . . . . . .
138  1000
 1371 кг
101,36
100  1000
 987 кг
101,36
83,60  1000
 825 кг
101,36
Производственные данные:
Руды марганцевой (48% Mn) . . . . . . . . . . . . . 1378 кг
Силикомарганца (65% Mn) . . . . . . . . .. . . . . . 1000 кг
Извести . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 800 кг
40
4 Упрощенный расчет шихты для плавки передельного
феррохрома
Задаемся следующим приблизительным составом сплава: 7% С;
4% Si; 69% Cr ; 20% Fe .
Состав шихтовых материалов приведен в таблице 19. Расчет
ведем на 100 кг хромовой руды.
На основании практических данных принимаем:
а) использование хрома 94%; 6% хрома переходит в шлак.
б) использование железа 98%; 2% железа переходит в шлак;
в) на колошнике сгорает 10% коксика;
г) железо кварцита переходит в шлак;
д) хром в шлаке находится в виде CrO;
е) 60% фосфора переходит в сплав, 20% в шлак, 20% в улет.
0,02
0,98 -
5 0,3
0,3 0,05
-
1,1
5
зола
1
С
п.п.п.
-
P2O5
Зола коксика
Кварцит
Коксик
12
5 15 14
Fe2O3
20
49,7 1 24
0,3
97 0,1 0,7
-
CaO
52
SiO2
Al2O3
FeO
Актюбинская
руда
Материал
MgO
Cr2O3
Таблица 19 – Состав шихтовых материалов
Состав, %
-
85 10
Из шихты перейдет в металл:
хрома
52  104  0,94
 33,44 кг
152
железа
12 
56
 0,98  9,15 кг
72
Так как сумма хрома и железа составляет в сплаве 100 - (7+4) =
89%, из данной шихты получается феррохрома
41
33,44  9,15
 47,85 кг
0,89
Сплав содержит, кг:
Кремния....................... 47,85 · 0,04 = 1,91
Углерода.......................47,85 · 0,07 = 3,35
4.1 Расчет количества восстановителя
В шихте должно быть углерода:
а) для восстановления хрома по реакции
Cr2O3 + 3C = 2Cr + 3CO
33,4  36
 11,57 кг
104
б) для восстановления хрома по реакции
Cr2O3 + C = CrО + CO
100  0,52  0,06 
12
 0,25 кг
152
в) для восстановления железа по реакции
FeO + C = Fe + CO
9,15  12
 1,96 кг
56
г) для восстановления кремния по реакции
SiO2 + 2C = Si + 2CO
1,91  24
 1,64 кг
28
д) для науглероживания металла 3,35 кг.
Всего требуется углерода
11,57 + 0,25 + 1,96 + 1,64 + 3,35 = 18,77 кг
42
При избытке восстановителя в 10% требуется коксика
18,77  1,10
 24,29 кг
0,85
4.2 Расчет количества и состава шлака
Расчет количества и состава шлака для плавки передельного
феррохрома приведен в таблице 20.
Для определения
температуры плавления
этого шлака
пересчитаем его состав, принимаем сумму SiO2, MgO и Al2O3 за
100%, а CaO и CrO условно присоединяем к МgO. Вес трех
составляющих шлака равен
2,12 + 15,02 + 2,79 + 1,12 + 14,58 = 35,63 кг
SiO2.=
МgO =
2,12  100
 5,95 %
35,63
15,02  2,79  1,12  100  53,13 %
35,63
Al2O3 =
14,58  100
 40,92 %
35,63
Шлак такого состава по диаграмме состояния (рисунок 1) имеет
температуру плавления около 20000, что неприемлемо. Для получения
шлака температурой плавления около 16500 концентрацию
кремнезема необходимо повысить до 40%. С этой целью в состав
шихты вводим кварцит. Так как сумма всех окислов в шлаке за
вычетом SiO2 должна равняться 100 – 40 = 60%, то вес шлака
составит
(35,63 - 2,12) / 0,60 = 55,85 кг
Отсюда общее количество SiO2 в шлаке
55,85 - 33,51 = 22,34 кг
Необходимо добавить SiO2
22,34 - 2,12 = 20,22 кг
или кварцита
43
20,22 / 0,97 = 20,85 кг
Рисунок 1 – Диаграмма состояния SiO2 – MgO – Al2O3
44
Таблица 20 – Расчет количества и состава шлака для плавки передельного феррохрома
Источник
поступления
Хромовая
руда
CrO
FeO
100 ·0,52·0,06·136/152=2,79 100·0,12·0,02=0,24
Зола коксика*
Переходит в шлак, кг
SiO2
MgO
100·0,5=5,0
100·0,15=15,0
Al2O2
CaO
100·0,14=14,0 100·0,01=1,0
2,43·0,497=1,21 2,43·0,01=0,024 2,43·0,24=0,58 2,43·0,05=0,12
-
2
Естественный
шлак, кг
2,79
0,24
6,21·4,09=2,123
15,024
14,58
%
7,78
0,67
5,94
41,86
40,62
итого
100·0,0002·0,2= 38,03
=0,004
2,43·0,0003=
=0,0007
2,01
1,12
0,005
35,88
3,12
0,01
100
1) Коксик вносится золы 24,29 · 0,10 = 2,43 кг.
2) Fe2O3 восстановится до железа; перейдет железа в металл 2,51· 0,20 · 112/160 = 0,35 кг.
3) SiO2 восстанавливаемый до кремния = 1,91 · 60/28 – 4,09 кг.
45
P2O5
4.3 Окончательный вес и состав сплава
Вес сплава увеличиваем на вес железа, восстановленного из
золы коксика (0,35 кг), и на вес железа из электродных кожухов и
прутьев для прокалывания (0,2 кг на 100 кг хромовой руды).
Состав металла следующий:
кг
%
Хрома………………….………………33,44
69,08
Железа (9,15 + 0,35 + 0,2)…….………9,70
20,04
Кремния………………. ……………….1,91
3,94
Углерода……..…………………………3,35
6,92
Фосфора (100 · 0,0002 · 0,6)…….. ……0,01
0,02
_______________________________________________
Всего ………………………………….48,41
100,00
Количество и состав конечного шлака приведены в таблице 21.
Расчетная кратность шлака
59,40
 1,16
48,41
Таблица 21 – Количество и состав конечного шлака
Переходит в шлак, кг
Окисел
из руды
из золы
из кварцита
коксика
SiO2
5,0-4,09=0,91 1,21
20,85·0,97=20,22
MgO
15,00
0,024 20,85·0,001=0,02
1
Al2O3
14,00
0,58
20,85·0,007=0,15
CrO
2,79
144
FeO
0,24
20,85·0,003·
=
160
CaO
1,00
0,12
P2O5
0,004
0,001
всего
22,34
15,05
39,61
26,68
14,73
2,79
26,12
4,95
0,29
0,51
=0,052
20,85·0,003=0,06
1,18
3
20,85·0,0005=0,01 0,02
Итого
56,40
46
Состав
конечного
шлака, %
2,09
0,04
100,00
4.4 Материальный баланс
Материальный баланс процесса приведен в таблице 22.
Таблица 22 – Материальный баланс процесса
Задано, кг:
Получено, кг:
Наименование
кг
Наименование
кг
материалов
продукта
Хромовой руды
100,00 Сплав
48,41
Кварцита
20,85 Шлак
56,40
Коксика
24,29 Улет (по разности)
40,53
Железа кожухов и
прутьев
0,20
Всего
145,34 Всего
145,34
4.5 Расход шихтовых материалов на тонну сплава (таблица 23)
Таблица 23 – Расход шихтовых материалов на тонну сплава
Материал
Расчетный расход для
сплава с 69% Cr, кг
100 / 48,41· 1000 = 2066
Расход для сплава с
60% Cr, кг
2066 / 69 · 60 = 1796
104
= 734,8
152
734,8 / 69 · 60 = 639
Хромовая руда
( 52% Cr2O3)
в ней хрома
20,66 · 0,52 ·
Кварцит
Коксик сухой
20,85 / 48,41 · 1000 = 431
24,29 / 48,41 · 1000 = 502
Извлечение хрома
1000  0,69  100
 94 %
734,8
47
431 · 60 / 69 = 375
502 · 60 / 69 = 437
5 Краткий расчет шихты для плавки 50%-ного силикохрома
(без материального баланса)
1 Расчет шихты сделан на получение 1000 кг силикохрома:
а) химический состав силикохрома: 31,0% Cr; 50% Si; 0,03% C;
б) химический состав передельного феррохрома: 60% Cr; 3,5%
Si; 7,5% C.
2 Для расчета шихты принимаем:
а) содержание SiO2 в кварците 97%;
б) содержание твердого углерода в сухом коксике 83%;
в) извлечение хрома 96%;
г) извлечение кремния 95%;
д) избыток твердого углерода 10%;
е) кремний предельного феррохрома полностью переходит в
силикохром.
3 Определяем необходимое количество передельного
феррохрома
310
310

 538,2 кг
0,96  0,60 0,576
4 Определяем необходимое количество кварцита
500  538,2  0,035  60  28870  1120 кг
0,97  0,95  28
25,8
5 Определяем необходимое количество твердого углерода
500  538,2  0,035 1,1  24  1000  0,0003  538,2  0,075  479  0,3  40,36  439 кг
28
или сухого коксика
439
 529 кг
0,83
6 В пересчете на рабочую колошу (300 кг кварцита) необходимо
ввести:
Передельного феррохрома
300  538,2
 144 кг
1120
Коксика (сухого)
48
300  529
 141 кг
1120
7 Состав рабочей колоши шихты, кг:
Кварцита ………………………..300
Передельного феррохрома ..…..144,0
Коксика (сухого)………………..141,0
8 Корректировка навески коксика на влагу производится из
расчета 1,5 кг коксика на 1% влаги.
Расход материалов на 1т сплава:
Передельного феррохрома …….. 538,2 кг
Кварцита ……………………….. 1120,0 кг
Коксика ………..……………….. 529,0 кг
49
6 Расчет шихты для плавки рафинированного феррохрома
Данные о составе шихтовых материалов, необходимых для
плавки рафинированного феррохрома, приведены в таблице 24.
Таблица 24 – Состав шихтовых материалов
Сырье
Состав,%
Cr2O3 FeO SiO2 MgO Al2O3
Хромовая
руда
50,54 15,42 5,64 15,4 11,4
Известь
0,15 0,96 1,04 0,40
Cr
Fe
Si
Mg
Al
Силикохром 30,16 18,8 50,0 0,27 0,47
CaO
P
п.п.п.
0,34 0,015 1,245
90,77 0,04 6,64
Ca
C
0,22 0,02 0,06
Принимаем следующие условия расчета:
1 Восстановимость Cr2O3 руды 85%.
2 Использование Si силикохрома 70%.
3 Из общего количества Cr, вносимого рудой, 80% переходит в
металл, 20 – в шлак; из них 5% в виде корольков.
4 100% Cr, вносимого силикохромом, переходит в металл.
5 Из руды переходит в сплав 90 % Fe и в шлак 10 %; из
силикохрома переходит в сплав 100% Fe.
6 Из общего количества фосфора, вносимого шихтой, 50%
переходит в сплав, 25% в шлак и 25% улетает.
7 Расчет ведется на 100 кг хромовой руды.
6.1 Расчет количества восстановителя
Кремний силикохрома должен связать следующее количество
кислорода, кг:
Cr2O3 → 2Cr……..
50,54  48
 0,85  13,5
152
FeO → Fe………
15,42  16
 0,9  3,08
72
_________________
∑=16,58 кг.
Необходимо кремния для восстановления
50
16,58 
28
 20,7 кг
32  0,7
Если учесть что в сплав переходит кремния 2 % от содержания в
силикохроме, то всего требуется
20,7
 21 кг,
0,98
что в пересчете на силикохром составит
21
 42 кг
50
6.2 Расчет извести
В шлак перейдет кремнезема:
от окисления кремния силикохрома
20,7 
из руды
60
 44,4 кг
28
100  0,056  5,6
кг
  50,0
При основности шлака, равной 2, потребуется окиси кальция
50  2,0  100 кг
Необходимо ввести извести
200 0,9077  110,2 кг
6.3 Количество и состав металла
Расчет количества и состава металла приведен в таблице 25.
51
Таблица 25 – Расчет количества и состава металла
Элемент
Переходит в сплав, кг
из руды
из силикохрома
50,54  0,85 
Сr
15,42 
Fe
Si
104
 29,4
152
56
 0,9  10,8
72
-
P
C
∑ Mg,
Al, Ca
Всего
100  0,00015  42  0,0002 
 111  0,0004  0,5  0,34
Итого
кг
%
42  0,302  12,68
42,08 68,22
42  0,188  7,90
42  0,50  0,02  0,42
18,70 30,24
0,42 0,73
-
-
42  0,0006  0,025
-
42  0,0096  0,42
0,034
0,026
0,04
0,04
0,42
61,68
0,73
100
6.4 Количество и состав шлака
Расчет количества и состава шлака приведен в таблице 26.
Таблица 26 – Расчет количества и состава шлака
Окисел
Переходит в шлак, кг
Итого
из руды
от окисления
из извести
кг
%
силикохрома
110,2  0,0096  1,06
SiO2
5,64
44,4
51,10 27,132
110
,
2

0
,
9077

100
,
0
CaO
0,34
100,34 53,00
110,2  0,0104  1,15
MgO
15,4
16,55
8,70
110,2  0,004  0,44
Al2O3
11,4
11,84
6,26
Cr2O3 50,54  0,15  7,57
7,57
4,00
15,42  0,10  1,54
110,2  0,0015  0,16
FeO
1,70
0,90
100  0,00015  42  0,0002  110  0,0004  2,29  0,25  0,016
Р2О5
0,008
Всего
189,106 100
Кратность шлака
189,126
 3,07
61,68
52
Основность шлака
53,00
 2,0
27,132
Расход кислорода воздуха на окисление кремния силикохрома
20,7  0,3 
32
 7,1 кг
28
6.5 Примерный состав колоши
Хромовая руда (сухая) 50% …….. 1600 кг
Силикохром 50%………………… 700 кг
Известь 90% ………..…………… 1800 кг
6.6 Материальный баланс
Материальный баланс процесса приведен в таблице 27.
Таблица 27 – Материальный баланс процесса
Задано, кг
Получено, кг
Наименование
кг
Наименование
материалов
продукта
Хромовой руды
100,0 Металл
Силикохром
42,000 Шлак
Известь
110,200 Летучих из извести
Кислорода
7,100 Летучих из руды
воздуха
Улет
Невязка
Всего
259,300 Всего
53
кг
61,68
189,106
7,317
1,245
0,016
0,064
259,364
7 Расчет шихты для плавки ферровольфрама
Ферровольфрам выплавляют из смеси вольфрамитового (7080%) и шеелитового (30-20%) концентратов.
В качестве восстановителей применяют пековый кокс и 75%ный ферросилиций. Углеродом связывают около 60% кислорода,
кремнием около 40%. Для уменьшения вязкости сплава присадкой
железной стружки уменьшают содержание в сплаве вольфрама до
72%.
Плавка ферровольфрама имеет ту особенность, что на подине
всегда имеется значительный слой застывшего, а над ним – слой
вязкого металла, поддающегося вычерпыванию стальными ложками.
Плавку можно разделить на 3 периода.
В первый период проплавляются железная стружка и основная
масса концентрата, происходит рафинирование сплава от кремния,
марганца и углерода кислородом концентрата.
Во второй период сплав вычерпывают из печи.
В
третий
период
окислы
вольфрама
из
шлака
довосстанавливаются кремнием и углеродом и шлак спускают.
Расчет ведем исходя из следующих условий.
1 Расчет производится на 100 кг концентрата; принимаем, что
весь кремний расходуется в III период.
2 С учетом практически установленных коэффициентов
перехода примесей в металл комбинируют разные партии концентрата
таким образом, чтобы содержание примесей в шихте для
ферровольфрама марки В1 не превышало: серы – 0,4%, фосфора –
0,025%; олова – 0,25%; меди – 0,10%, мышьяка – 0,25%.
3 Содержание закиси марганца в шихте для сплава марки В1
устанавливается следующим:
– не более 9% при содержании шеелита 10%;
– не более 8% при содержании шеелита 20%;
– не более 7% при содержании шеелита 30%.
4 Содержание вольфрама в сплаве составляет 72%, железа –
26%; содержание железа в стружке 90,0%. Вносится железо ложками
для вычерпывания 3 кг; содержание железа в ферросилиции 21%.
5 Восстановление вольфрама 99%, восстановление железа 90%.
6 Расход электродной массы составляет 70 кг на 1 т сплава;
считаем, что половина углерода электродной массы расходуется нa
восстановление, а половина окисляется кислородом воздуха.
Состав шихтовых материалов приводится в таблицах 28 и 29,
распределение элементов шихты в таблице 30.
54
Таблица 28 – Состав шихтовых материалов
Материал
Вольфрамитовый
концентрат
Шеелитовый
концентрат
Смесь
концентратов (7:3)
Зола электродной
массы
WO3 SiO2 FeO MnO Al2O3
As
Sn
Cu
MgO Fe2O3
70,3
5,0
14,0
9,0
0,80
-
0,04
0,4
0,18
0,2
0,08
-
-
59,0
1,5
2,0
2,0
2,50
32,4
0,10
0,3
0,05
0,08
0,07
-
-
66,91 3,95 10,4
6,9
1,31
9,72 0,058 0,370 0,141 0,164 0,077
-
-
-
25,0
8,0
3,0
14,0
-
50,0
-
Таблица 29 – Состав шихтовых материалов
Материал
C
Mn
Si
Ферросилиций
0,10 0,45
76,4
Железная стружка
0,24
0,4
0,3
Коксик пековый
97,0
Электродная масса
Состав, %
CaO P2O5
S
85,0
-
-
-
-
Состав, %
S
Fe
21,0
0,03 90,0
-
P
0,05
0,03
-
-
55
-
-
-
Влага Летучие
5,0
4,0
2,0
-
5,0
-
Зола
1,0
Al
2,0
-
10,0
-
Таблица 30 – Распределение элементов шихты
Переходит, %
Переходит, %
Элемент
Элемент
в металл в шлак в улет
в металл в шлак в улет
W
99
0,15
0,85
Сu
100
-
-
Мn
Fe
Р
20
90
100
75
7
-
5
3
-
As
Sn
S
15
25
10
40
85
75
50
Расчет количества кислорода, которое требуется отнять при
восстановлении вольфрамового концентрата, приведен в таблице 31.
Таблица 31 – Расчет количества кислорода, которое требуется отнять
при восстановлении вольфрамового концентрата
Окисел
Количество окисла, кг
Отнимается кислорода, кг
WO3
70,3 · 0,7 + 59 · 0,3 = 66,91
66,91 · 0,99 · 48 : 232 = 13,70
Мn
9,0 · 0,7 + 2 · 0,3 = 6,90
6,90 · 0,90 · 16 : 71 = 1,40
FeO
14,0 · 0,7 + 2 · 0,3 = 10,40
10,40 · 0,90 · 16 : 72 = 2,08
Р2O5
0,04 · 0,7 + 0,10 · 0,3 = 0,058
0,58 · 80 : 142
= 0,033
Всего
17,21
7.1 Определение расхода пекового коксика
Связывается кислорода углеродом кокса 60%, или
17,21 · 0,6 = 10,33 кг
Связывается кислорода кремнием ферросилиция
17,21 - 10,33 = 6,88 кг
По практическим данным, из колоши со 100 кг концентрата
получается около 70 кг сплава. При содержании в нем 0,20% С
требуется углерода на науглероживание
70 · 0,002 = 0,140 кг
56
Расходуется на восстановление углерода электродов
70 · 0,85 · 0,07 · 0,5 = 2,08 кг
Коксик должен внести углерода
10,33 
12
 0,140  2,08  5,81 кг
16
Принимая, что 30% углерода коксика окислится кислородом
воздуха, определяем расход пекового коксика
(5,81 : 0,97) · 1,3 = 7,80 кг
7.2 Определение расхода ферросилиция
Для восстановления окислов требуется кремния
6,88 
28
 6,02 кг
32
Для ускорения периода доводки кремний вводят с избытком в
20%; требуется 75%-ного ферросилиция.
(6,02 : 0,764) · 1,20 = 9,46 кг
7.3 Определение расхода железной стружки
По заданию ферровольфрам должен содержать 26% или
70,0 · 0,26 = 18,2 кг железа
Переходит в сплав железа из ферросилиция
9,46 · 0,21 = 1,99 кг
Вносится ложками при вычерпывании сплава 3 кг.
Восстанавливается железа из концентрата
57
10,40  0,90 
56
 7,28 кг
72
Необходимо внести железа
18,2 - (1,99 + 7,28 + 3,0) = 5,93 кг
потребуется железной стружки
5,93 : 0,9 = 6,60 кг
7.4 Приближенный расчет состава металла и шлака
В качестве отправного примем момент плавки, когда из печи
выпущен шлак. По заводским данным в это время плавки металл
имеет следующий состав, %:
W
Si
Mn
С
Fe
53,5
5,96
3,37
0,48
35,83
56,3
8,84
1,97
0,40
31,3
66,8
4,1
1,24
0,20
27,54
57,9
8,0
2,30
0,26
30,4
Примем для расчета следующий состав металла, %: 53% W;
6,0% Si; 3,0% Мn; 0,4% С; 36% Fe.
В период рафинирования для окисления, избыточных количеств
кремния, марганца и углерода загружают в печь вольфрамовый
концентрат. Для понижения температуры плавления сплава
загружают железную стружку.
В конце периода рафинирования (перед вычерпыванием) металл
должен содержать ~ 72%W, ~ 0,3% Si, ~ 0,1% Мn, ~ 0,1% С.
Изменение состава металла за период рафинирования показано в
таблице 32.
Для окисления кремния требуется кислорода
3,99 
32
 4,56 кг
28
образуется кремнезема
3,99 + 4,56 = 8,55 кг
58
Таблица 32 – Изменение состава металла за период рафинирования
Элемент
W
Si
Мn
C
Fe
Сu
As
Sn
S
Р
Содержание после спуска
шлака
%
кг
53
70·0,53 = 37,1
6
70·0,06 = 4,2
3
70·0,03 = 2,1
0,4
70·0,004 = 0,28
36
70·0,36 = 25,2
0,06
70·0,0006 = 0,04
0,03
70·0,0003 = 0,02
0,07
70·0,0007 = 0,05
70·0,0005 =
0,05
0,035
70·0,0003 =
0,03
0,021
Окислено во время
рафинирования
%
кг
5,7
70·0,57 = 3,99
2,90 70·0,290 = 2,03
0,1 70·0,001 = 0,07
-
Внесено железной
стружкой, кг
Восстановится из
концентрата, кг
6,60·0,003 = 0,020
6,60·0,004 = 0,026
6,60·0,0024 = 0,016
6,60·0,9 = 5,94
-
47,76
100·0,00077 = 0,08
100·0,0014·0,15 = 0,02
100·0,0016·0,25 = 0,04
Содержание после
рафинирования
кг
%
84,86
72,58
0,23
0,20
0,096
0,08
0,23
0,20
31,14
26,63
0,12
0,10
0,04
0,03
0,09
0,08
-
-
6,60·0,0003 = 0,002
100·0,0037·0,1 = 0,037
0,074
0,06
-
-
6,60·0,0003 = 0,002
0,025
0,048
0,04
116,92
100,00
Итого
59
Для окисления марганца требуется кислорода
2,03 
16
 0,59 кг
55
образуется закиси марганца
2,03 + 0,59 = 2,62 кг
Для окисления углерода требуется кислорода
0,07 
16
 0,09 кг
12
Расход кислорода на рафинирование
4,56 + 0,59 + 0,09 = 5,24 к
Допускаем, что во время рафинирования кислород вносится
окисью вольфрама концентрата, учитывая прочность окислов (WO3,
FeO, MnO и SiO2).
На окисление элементов сплава израсходуется
5,24 
232
 25,32 кг WO3
48
при этом восстановится
25,32 - 5,24 = 20,08 кг вольфрама
Восстановится трехокиси вольфрама углеродом кокса
66,91·0,90* - 25,32 = 34,90 кг
Перейдет вольфрама в сплав
34,90 
184
 27,67 кг
232
10% трехокиси вольфрама останется в шлаке для поддержания
рафинирующей способности шлака.
60
для чего требуется углерода
27,67 : 184·36 = 5,41 кг
7.5 Образование шлака периода рафинирования
Шлак образуется в результате окисления элементов сплава, за
счет некоторых окислов концентрата и за счет золы электродной
массы. Пековый коксик содержит мало золы (1%); этой составляющей
шлака пренебрегаем.
По условию на тонну сплава расходуется 70 кг электродной
массы, а на 116,92 сплава
70  116,92
 8,2 кг
100
Электродная масса вносит золы
8,2·0,1 = 0,82 кг
Расчет состава шлака периода вычерпывания металла приведен
в таблице 34, а для сравнения приводится состав заводских шлаков
этого периода в таблице 33.
Таблица 33 – Состав заводских шлаков периода вычерпывания
металла
Состав, %
WO3
MnO
SiO2
FeO
CaO
Аl2О3
MgO
12,07
15,09
31,04
27,02
10,76
2,0
1,5
13,98
14,32
30,70
25,76
11,11
2,5
2,0
15,02
17,01
30,08
24,08
10,12
2,0
1,0
61
Таблица 34 – Расчет состава шлака периода
металла
Источник поступления
образувносится
ется при
Окисел
вносится
золой
рафиниконцентратом, кг
электродной
ровании,
массы, кг
кг
66,91·0,9915*232
WO3
-47,76·
=6,12
184
MnO
100·0,069=6,9
2,62
SiO2
100·0,0395=3,95
8,55
0,82·0,5=0,41
FeO
100·0,104=10,4
Fe2O3
0,82·0,14=0,11
A12O3
100·0,0131 = 1,31
0,82·0,25=0,21
CaO
100·0,0972=9,72
0,82·0,08=0,07
MgO
0,82·0,03=0,02
P2O5
100·0,00058=0,06
Всего
38,46
11,17
0,82
вычерпывания
Всего
кг
%
6,12
12,13
9,52
12,91
10,40
0,11
1,52
9,79
0,02
0,06
50,45
18,87
25,59
20,61
0,22
3,01
19,41
0,04
0,12
100,0
7.6 Состав шлака периода доводки
В период доводки шлак раскисляется кремнием 75%-ного
ферросилиция и коксиком с целью уменьшения содержания окиси
вольфрама до 0,3%.
Расчет количества кислорода, которое требуется связать при
восстановлении, приведен в таблице 35.
99,15% – сумма WO3, восстановленной до W и перешедшей в шлак.
62
Таблица 35 – Расчет количества кислорода, которое требуется связать
при восстановлении
Требуется связать
Окисел
Количество окисла, кг
кислорода, кг
48
6,02 ·
= 1,25
WO3
50,45 · (12,13-0,20) : 100 = 6,02
232
50,45 · 0,1887 · 0,2
= 1,90
1,90 · 16 : 71 = 0,43
MnO
50,45 · 0,2061 · 0,9
= 9,36
9,36 · 16 : 72 = 2,08
Fe2O3
50,45 · 0,0022
= 0,11
0,11 · 48 : 160 = 0,03
P2O5
50,45 · 0,0012
= 0,06
0,06 · 80 : 142 = 0,03
FeO
Всего
3,82
Кислород связывается кремнием ферросилиция. Требуется
кремния
3,82 
28
 3,34 кг
32
Состав отвального шлака приведен в таблице 37, а для
сопоставления приводится состав заводских отвальных шлаков (при
меньшем содержании шеелита в шихте) в таблице 36.
Таблица 36 – Состав заводских отвальных шлаков
Состав, %
WO3
MnO
SiO2
FeO
CaO
0,27
0,28
0,22
27,73
24,52
24,01
48,64
50,70
47,38
63
1,72
1,18
0,68
13,76
14,11
20,12
Таблица 37 – Состав отвального шлака
Содержалось Восстановлен Образовалось
Осталось в
Окисел
в период
во время
при восстанов- отвальном
рафиниродоводки, кг
лении, кг
шлаке
вания, кг
кг
%
WO3
6,12
6,02
0,10
0,25
MnO
9,52
1,90
7,62 19,29
60
3,82
·
=7,16 20,07 50,87
SiO2
12,91
32
Fe2O3
0,11
0,11
102
9,46·0,02·
= 1,88
A12O3
1,52
4,76
54
=0,36
CaO
9,79
9,79 24,78
MgO
0,02
0,06
0,02
0,05
P2O5
0,06
Всего
39,48 100,00
7.7 Состав сплава к моменту скачивания шлака
После вычерпывания 70 кг сплава в печи осталось
116,92 - 70 = 46,92 кг
Расчет состава сплава приведен в таблице 38.
7.8 Материальный баланс
Материальный баланс процесса приведен в таблице 39.
64
Таблица 38 – Расчет состава сплава
Элемент
W
Мn
Si
C
Fe
Сu
As
S
Р
Sn
Всего
Перешло
Перешло из шлака, кг
из инструмента, кг
46,92·0,7244=33,99
6,02-1,25=4,77
46,92·0,00088=0,038
1,90-0,43=1,47
9,46·0,0045=0,042
46,92·0,002=0,09
9,46·0,764-3,34=3,89
46,92·0,002=0,09
0,14
9,45·0,0001=0,001
46,92·0,2677=12,56 9,36-2,08+0,11-0,03=7,36
9,46·0,21 =1,99
3,0
46,92·0,001= 0,047
46,92·0,0003=0,014
46,92·0,0006=0,028
46,92·0,0004=0,019
0,06-0,03=0,03
9,46·0,0005=0,005
46,92·0,0008=0,038
Осталось в печи,
кг
Внесено
ферросилицием, кг
65
Всего
кг
%
38,76
1,55
3,98
0,23
24,91
0,047
0,014
0,028
0,054
0,038
69,61
55,68
2,23
5,72
0,33
35,78
0,07
0,02
0,04
0,08
0,05
100,00
Таблица 39 – Материальный баланс процесса
Задано
Получено
Наименование
кг
Наименование
материалов
продукта
Концентрат
100,00 Сплав
Железная стружка
6,60
Шлак
Ферросилиций
9,46
Газы и пыль**
Пековый коксик
7,80
Электродная масса
4,89
Ложки
для
3,00
вычерпывания
Кислород
5,60*
Всего
137,35 Всего
кг
69,61
39,48
28,26
137,35
Расход материалов, кг, на 1 т сплава (72% W):
Концентрат (66,9% WO3) … 100 : 69,61 · 1000 = 1436
Железная стружка ……........ 6,60 : 69,61 · 1000 = 95
Ферросилиций 75%-ный …. 9,46 : 69,61 · 1000 = 136
Пековый коксик …………....7,80 : 69,61 · 1000 = 112
Электродная масса ………... 4,89 : 69,61 · 1000 = 70
По разности.
30% углерода коксика и 50% углерода электродной массы
окислилось кислородом воздуха:
7,80·0,97·0,3=2,27 кг С, (2,07+2,27) ·16:12=5,60 кг О2,
4,89·0,85·0,5=2,07 кг С.
66
8 Расчет шихты для плавки феррованадия марки Вд1
алюминосиликотермическим методом
Состав феррованадия марки Вд1: 40% V; не более 0,75% С;
2,0% Si; 0,10% S; 1,0% Al.
Состав шихтовых материалов, необходимых для выплавки
феррованадия марки Вд1 алюминосиликотермическим способом,
приведен в таблице 40.
Шихтовые
материалы
V2O5 Fe2O3 SiO2 CaO P2O5
Плавленая пятиокись ванадия
Рафинировочный
шлак
Известь
Ферросилиций
Металлическая
обрезь
Алюминий Ац-1
90,0
3,4
1,2
1,2
0,18
10,0
-
0,6
-
25,0
0,5
-
45,0
90
-
0,03
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Si
C
P
Fe
MgO Al2O3
10,0
5,0
75,0 0,15 0,05 24,8
0,1
Al
98,0
0,08
-
0,02 99,0
-
2,0
Остальные
компоненты, %
Химический состав, %
Потери при
прокаливании, %
Таблица 40 – Состав шихтовых материалов, необходимых для
выплавки феррованадия марки Вд1 алюминосиликотермическим
способом
-
4,02
8,87
-
5,0
-
-
-
-
-
Расчет ведем на 100 кг V2O5 исходя из следующей схемы
технологии плавки: I период – восстановительный, II период –
рафинировочный.
В качестве восстановителя используем 75%-ный ферросилиций
и Al.
Принимаем, что за восстановительный период плавки из шихты
в сплав переходит 98,0 % V, 75 % P и 100 % Fe.
В качестве шихты, содержащей ванадий, в I период даем
плавленую пятиокись ванадия и рафинировочный шлак, содержащий
10 % V2O5.
67
Принимаем кратность шлака в рафинировочный период – 0,5
(подлежит использованию), общая кратность шлака за всю плавку
составляет 2,0.
Рассчитываем количество V2O5, которое даем в виде плавленой
пятиокиси и рафинировочного шлака.
Учитывая, что плавленую пятиокись вводим и в шихту
рафинировочного периода, выход 40 %-ного феррованадия из 100 кг
V2O5 будет порядка 150 кг, а рафинировочного шлака потребуется ~
70 кг. 70 кг рафинировочного шлака содержит V2O5
70  10
 7 кг
100
Остальное количество (до 100 кг) даем в виде плавленой
пятиокиси (93 кг), что при 90 %-ном содержании V2O5 в пятиокиси
составит
93 
100
 103,3 кг плавленой пятиокиси
90
Будем считать, что при восстановительной плавке из
рафинировочного шлака в металл переходит только восстановленный
ванадий, остальные составляющие переходят в шлак.
При восстановлении ванадия из 7 кг V2O5 рафинировочного
шлака необходимо отнять кислорода
7  0,98
80
 3,02 кг
182
При восстановлении 103,3 кг плавленой пятиокиси необходимо
отнять кислорода:
V2O5 → V; V2O5 составляет 93 кг;
93  0,98 
Fe2O3 → Fe;
P2O5 → P;
80
 40,10 кг
182
3,4  103,3 48

 1,05 кг
100
160
0,18  103,3
80
 0,75 
 0,08 кг
100
142
_________________________
Σ = 41,23 кг О2
68
Всего необходимо отнять кислорода
3,02 + 41,23 = 44,25 кг
Считаем, что алюминий связывает 20 % кислорода, т.е.
44,25 ∙ 0,2 = 8,85 кг О2
Для связывания 8,85 кг кислорода потребуется алюминия
8,85 
54
 9,95 кг
48
Учитывая, что часть алюминия переходит в сплав и выгорает,
необходимо взять избыток в количестве 15 % (10 % переходит в
сплав и 5% составляет угар); в рафинировочный период переходит
из металла в шлак 50 % А1.
Следовательно, необходимо технического А1
9,95
 12,95 кг
0,85  0,98
Остальной кислород связывается с кремнием, т.е.
44,25 – 8,85 = 36,40 кг
Для связывания 36,40 кг кислорода потребуется кремния
36,40 
28
 31,85 кг
32
С учетом 20 % избытка и 10 % угара (5 % в первый и 5 % во
второй периоды) необходимо кремния
31,85 : 0,7 = 45,5 кг
в пересчете на ферросилиций это составит
45,5
 60,67 кг
0,75
69
Определим количество и состав
Переходит в сплав:
полученного
Ванадия из рафинировочного шлака . . . . 7  0,98 
Ванадия из пятиокиси . . . . . . . . . . . . . . . . 93  0,98 
сплава.
102
 3,84 кг
182
102
 51,08 кг
182
____________________________________
Σ = 54,92 кг или 66,3 %
Кремния из ферросилиция
45,5 ∙ 0,2 = 9,10 кг, или 11,0 %
Железа из пятиокиси
103,3  0,034 
112
 2,46 кг или 3,00 %
160
Железа из ферросилиция
60,67 ∙ 0,248 = 15,05 кг или 18,2 %
Железа из алюминия
12,95 ∙ 0,02 = 0,26 кг или 0,3 %
Алюминия
9,95 ∙ 0,10 = 0,99 кг или 1,2 %
______________________
Σ = 82,78 кг, или 100 %
Вес сплава с содержанием 40 % V
54,92 : 0,4 = 137,3 кг
Необходимо добавить железа
137,3 – 82,78 = 54,52 кг
или металлодобавок
54,52 : 0,99 = 55,1 кг
70
В конце восстановительного периода сплав будет
содержать, %:
Ванадия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . ………………….40,0
Кремния
Железа
 9,1

100  .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ………………6,6

 137,3

 54,52  2,46  15,31

 100  . . . . . . . . . . . …………….52,7

137,3


 0,99

100  . . . . . . . . . . . . . . . . …………………..0,70
 137,3

Алюминия 
_______________________________________________________
Всего: . . . . . . . . . . . . . . ……………………………………...100 %
Считая, что в сплаве после рафинировки остается 3 % кремния
от общего количества кремния, требующегося для восстановления,
необходимо окислить кремния
9,10 – 45,5 ∙ 0,03 = 7,74 кг
Для окисления
кислорода
этого
количества
7,74 
кремния
понадобится
32
 8,84 кг
28
что в перерасчете на плавленую пятиокись составляет
8,84 
182 100

 22,33 кг
80 90
При этом восстановится и перейдет в сплав:
Ванадия
0,2233  90 
102
 11,25 кг
182
Железа
0,2233  3,4 
112
 0,53 кг
160
Вес сплава с содержанием 40 % V
54,92  11,25
 165,40 кг
0,4
71
Необходимо добавить железа
165,40 – (137,3 – 7,74 + 11,25 + 0,53) = 24,06 кг
или металлодобавок
24,06 : 0,99 = 24,3 кг
В период рафинировки количество плавленой пятиокиси
ванадия принимается с избытком 30 % от теоретически необходимого.
В нашем случае это составит
22,33 ∙ 1,3 = 29,03 кг плавленой пятиокиси
Определим потребное количество извести. В 100 кг извести
содержится свободной СаО
90  0,5 
112
 89,07 кг
60
В восстановительный период в шлак переходит SiO2, кг:
Из пятиокиси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,24
60
От окисления кремния ферросилиция  31,85   ……...68,16

От угара кремния  45,5  0,05 

28 
60 
 ………. . . . . . . . . . . . ...4,87
28 
____________________________________________________
Всего: . . . . . . . …………………………………………… 74,27
Для связывания этого количества кремнезема в силикат
2СаО ∙ SiO2 потребуется СаО
74,27 
112
 138,66 кг
60
что в перерасчете на известь составит 154,1 кг.
Состав шлака, образующегося в первый период плавки
феррованадия марки Вд1 алюминосиликотермическим способом,
приведен в таблице 41 (шлак скачивается).
72
Таблица 41 – Состав шлака, образующегося в первый период плавки феррованадия марки Вд1
алюминосиликотермическим способом
Источники
Переходит в шлак, кг
поступления
СаО
SiO2
А12О3
V2O5
MgO прочие
Σ
Пятиокись ванадия
Ферросилиций
Алюминий
Известь
Рафинировочный
шлак
MgO из футеровки
Всего:
кг
%
-
4,15
-
20,8
-
Пятиокись
ванадия и
рафинировочный шлак 1,0*
-
-
-
-
17,50
-
3,5
-
-
7,00
20,00
3,5
-
-
92,54
28,6
24,3
7,5
1,0
0,4
27,00
8,3
7,65
2,40
323,89
100
1,24
1,24
-
138,66
68,16 + 4,87 = 73,03
0,77
31,50
171,4
52,8
73
В период рафинирования в шлак переходит SiO2, кг:
Из пятиокиси (29,03 ∙ 0,012) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,35
60
От окисления кремния ферросилиция  7,74   . . . .16,60

28 
От угара кремния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4,87
____________________________________________________
Всего: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21,82 кг
Потребуется CaO
21,82 
112
 29,03  0,012  40,38 кг
60
или извести
40,38 : 0,90 = 44,86 кг
Определим количество фосфора, переходящего в сплав из
шихтовых материалов:
из плавленой пятиокиси
132.33  0,0018  0,75 
62
 0,076 кг
142
или извести
154,1  44,86  0,0003  0,75 
62
 0,020 кг
142
или ферросилиция
60,67 ∙ 0,75 ∙ 0,0005 = 0,023 кг
или металлической шихты
(55,1 + 24,3) ∙ 0,75 ∙ 0,0002 = 0,012 кг
_________________________________________
Всего . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,131 кг
74
Определяем количество
сплава:
и
химический состав
конечного
кг
%
V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54,92 + 11,25 = 66,17
40,0
Si . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45,50 ∙ 0,03 = 1,36
0,82
P. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,130
0,08
Al . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,99 ∙ 0,5 = 0,500
0,30
Fe . . .2,46 +15,05 + 0,26 + 54,52 + 0,53 + 24,06 = 96,88
58,80
_____________________
Σ = 165,04 100,00
Вес сплава 165,04 кг.
Состав конечного шлака приведен в таблице 42.
Состав шихты.
Первый период:
Плавленая пятиокись . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103,3 кг
Рафинировочный шлак . . . . . . .. . . . . . . . . . .. . . 70
кг
Ферросилиций . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 60,67 кг
Алюминий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12,95 кг
Известь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154,1 кг
Металлическая шихта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79,4 кг
Второй период:
Плавленая пятиокись . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29,03 кг
Известь . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44,86 кг
В результате плавки получается сплав Вд1 … .165,04 кг
На основании приведенного выше расчета шихты определяем
удельный расход исходных материалов.
На 1 т феррованадия марки Вд1 расходуется, кг:
Плавленой пятиокиси . . . . . . . . .802
Рафинировочного шлака . . . . . . . 424
Ферросилиция Cu75 . . . . . . . . . . 368
Алюминия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Извести . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1200
Металлической шихты . . . . . . . . 480
Кратность шлака:
Первый период . . . . . . . . . . . . . . 1,95
Второй период . . . . . . . . . . . . . . .0,45
75
Таблица 42 – Состав конечного шлака
Поступило в шлак, кг
Источники
поступления СаО
SiO2
Al2O3
V2O5
MgO прочие
Пятиокись
ванадия
Известь
От окисления
ферросилиция
От окисления
алюминия
сплава
MgO
из
футеровки
Всего:
кг
%
Σ
-
-
0,35
0,22
16,60+4,87=
=21,47
29,03-22,33=
= 6,7
-
-
-
-
-
-
-
-
0,94
-
-
-
-
-
-
-
-
3,5
-
-
40,73
54,4
22,04
30,2
0,94
1,2
6,70
8,9
3,5
4,7
0,35
40,38
76
-
1,17
-
-
1,17 75,08
1,6
100
Литература
1 Воскобойников В. Г. Общая металлургия [Текст] : учебник для
вузов. 6-е изд., перераб. и доп. / В. Г. Воскобойников, В. А. Кудрин,
А. М. Якушев. – М. : ИКЦ «Академкнига», 2005. – 768 с.
2 Гринко В. И. Хром Казахстана : Справочник. –
М. : Металлургия, 2001. – 216 с.
3 Друинский М. И. Получение комплексных ферросплавов из
минерального сырья Казахстана / М. И. Друинский, В. И. Жучков.
– Алма-Aта : Наука, 1988. – 208 с.
4 Еднерал Ф. Б. Расчеты по электрометаллургии стали и
ферросплавов: учебное пособие / Ф. Б. Еднерал, А. Ф. Филиппов. –
М. : Металлургиздат, 1963. – 230 с.
5 Каблуковский А. Ф. Производство электростали и
ферросплавов. – М. : ИКЦ «Академкнига», 2003. – 456 с.
6 Лякишев Н. П. Металлургия хрома / Н. П. Лякишев,
М. И. Гасик. – М. : ЭЛИЗ. – 1999. – 582 с.
7 Муканов Д. Металлургия Казахстана: состояние,
инновационный потенциал, тренд развития. – Алматы, 2005. – 290 с.
8 Поволоцкий Д. Я. Производство стали и ферросплавов. –
М. : Металлургия, 1984. – 568 с.
9 Рысс М. А. Производство ферросплавов. – М. : Металлургия,
1975. – 336 с.
10 Строганов А. И. Электрометаллургия стали и ферросплавов /
А. И. Строганов, М. А. Рысс. – М. : Металлургия, 1974. – 400 с.
77
Приложение А
(справочное)
Варианты заданий к расчету шихты для плавки 75 %-ного ферросилиция
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
SiO2
96,17
95,75
97,23
96,81
98,53
98,54
93,70
94,08
94,51
95,90
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
86,15
86,13
85,67
85,96
86,37
86,27
85,69
86,31
86,19
86,48
Химический состав шихтовых материалов, %
Электродная масса
MgO влага C
зола летучие SiO2
0,40
1,13 86,0 11,0
3,0
52,11
0,41
2,25 85,0 13,0
2,0
50,43
0,59
0,50 86,0 12,0
2,0
53,14
0,11
1,19 85,0 11,0
4,0
49,81
0,12
0,45 88,0 9,5
2,5
50,05
0,39
0,46 87,0 11,0
2,0
53,00
0,78
2,30 84,0 14,0
2,0
54,48
1,25
1,92 83,0 13,0
4,0
56,01
0,65
2,49 82,0 14,0
4,0
59,11
0,85
1,10 88,0 10,5
1,5
55,65
Зола
Fe2O3
11,06
12,04
3,14
15,01
10,45
9,71
9,38
13,41
4,60
8,12
Химический состав шихтовых материалов, %
Коксик
Зола коксика
зола
влага летучие
SiO2
Fe2O3
Al2O3
CaO
10,1
1,76
1,99
53,65
10,13
22,35
7,05
10,0
1,60
2,27
58,05
11,06
22,39
4,95
10,4
1,58
2,35
50,80
3,12
34,15
8,43
10,2
1,72
2,12
50,31
3,14
33,16
8,45
9,70
1,68
2,25
50,25
7,68
29,41
6,56
9,90
1,73
2,10
50,72
9,87
26,75
4,18
10,4
1,85
2,06
55,50
3,90
28,14
7,80
9,70
1,72
2,27
54,40
8,52
22,30
9,25
10,0
1,65
2,16
52,84
7,81
27,50
7,85
9,80
1,77
1,95
53,25
9,83
24,54
6,70
MgO
5,92
2,65
2,80
4,24
4,80
7,88
4,06
4,43
3,30
4,68
Fe2O3
0,40
0,09
0,10
0,10
0,15
0,02
0,22
0,37
0,13
0,23
Кварцит
Al2O3 CaO
1,70
0,26
1,03
0,47
1,37
0,21
1,19
0,60
0,57
0,18
0,51
0,08
2,28
0,72
1,75
0,63
1,95
0,27
1,55
0,37
72
электродной массы
Al2O3 CaO MgO SO3
25,13 5,36 6,14 0,2
26,44 4,19 6,60 0,3
23,01 8,19 12,2 0,32
27,09 3,14 4,55 0,4
26,40 6,33 6,17 0,6
21,19 8,99 6,51 0,6
28,71 6,56 1,51 0,2
23,11 4,48 2,29 0,7
23,00 8,91 3,78 0,6
24,35 5,28 6,20 0,4
P2O5
0,3
0,4
0,5
0,4
0,7
0,2
0,1
0,5
0,3
0,7
SO3
0,6
0,5
0,2
0,3
0,6
0,4
0,5
0,6
0,4
0,3
Продолжении приложение А
(справочное)
Варианты заданий к расчету шихты для плавки углеродистого ферромарганца бесфлюсовым
методом
№
варианта
MnO2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
48,8
57,5
49,0
58,4
52,7
56,3
54,6
55,8
53,5
60,2
Состав шихтовых материалов, %
Руда марганцевая
MnO Fe2O3 SiO2 CaO Al2O3 P2O5 H2O
C
19,2
14,86
24,0
13,0
16,0
15,5
14,12
17,5
17,55
13,8
3,4
2,5
3,0
2,8
3,2
2,7
2,4
2,9
2,6
2,2
18,2
14,6
12,3
15,4
17,6
14,8
16,7
13,4
14,4
13,2
1,60
1,72
1,65
1,83
1,75
1,67
1,82
1,78
1,84
1,77
2,20
1,75
2,10
1,85
2,30
1,60
1,80
1,55
1,70
1,65
0,30
0,27
0,32
0,28
0,34
0,25
0,36
0,33
0,37
0,26
6,30
6,80
7,63
6,44
6,11
7,18
8,20
6,74
8,04
6,92
80,7
79,4
75,5
76,7
81,0
77,26
79,3
78,2
77,4
79,8
S
1,50
1,57
1,63
1,55
1,62
1,54
1,65
1,58
1,64
1,53
Коксик
зола летучие
и влага
11,40
1,4
11,53
2,0
14,87
1,8
13,05
2,3
9,98
1,7
12,5
2,2
11,75
1,5
12,22
2,6
13,46
1,9
9,87
2,5
H2O
5,0
5,5
6,2
6,4
5,7
6,5
5,8
5,4
5,6
6,3
Для всех вариантов состав золы коксика, %: MnO 2,18; Fe2O3 35,9; SiO2 33,5; CaO 2,5; Al2O3 24,4; MgO 1,4;
P2О5 0,12. Состав железной стружки, %: Mn 0,38; Fe 91,0; Si 0,4; Р 0,02; S 0,35; H2O 7,8; зола 0,05.
73
Продолжении приложение А
(справочное)
Варианты заданий к расчету шихты для плавки среднеуглеродистого ферромарганца
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
MnO2
76,00
73,50
76,55
74,35
73,80
76,65
74,90
76,20
73,95
75,40
Mn
48,5
47,0
49,5
44,0
47,5
49,0
44,5
46,0
45,5
46,5
FeO
2,70
2,35
2,50
2,65
2,20
2,45
2,60
2,25
2,40
2,55
Химический состав шихтовых материалов, %
Марганцевая руда
Силикомарганец
SiO2 CaO MgO Al2O3 P2O5 H2O Si Mn
Fe
Al
С
13,00 1,35 1,10 1,20 0,25 4,40 24,5 59,5 13,50 2,05 0,3
14,25 1,60 0,75 0,85 0,50 6,20 23,0 65,0 10,20 1,20 0,5
12,50 1,25 1,20 1,00 0,15 4,85 22,5 62,5 12,40 1,25 1,1
13,75 1,50 0,90 0,95 0,40 5,50 24,0 63,0 10,75 1,39 0,8
14,00 1,45 1,05
1,10 0,28 6,12 19,9 63,5 12,35 2,20 1,7
12,25 1,70 0,70 0,75 0,55 4,95 22,0 62,0 11,90 2,90 1,0
13,50 1,40 1,00 0,90 0,30 5,40 20,5 64,5 12,07 1,65 1,2
12,75 1,65 0,80 1,15 0,45 4,75 26,0 60,0 11,45 2,30 0,2
14,50 1,30 1,15 0,70 0,20 5,80 23,5 63,5 10,58 1,75 0,6
13,25 1,55 0,95 1,05 0,35 4,90 25,0 59,0 13,20 2,10 0,4
P
0,15
0,10
0,25
0,06
0,35
0,20
0,08
0,05
0,07
0,30
Для всех вариантов состав извести, %: CaO 92,0; SiO2 0,7; MgO 0,35; FeO 0,25; Al2O3 0,2; P2O5 0,05; CO2 6,45.
74
Продолжении приложение А
(справочное)
Варианты заданий к упрощенному расчету шихты для плавки передельного феррохрома
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
FeO
0,38
0,27
0,53
0,29
0,45
0,52
0,34
0,25
0,48
0,37
SiO2 MgO
95,24 0,62
96,80 0,45
95,77 0,37
96,35 0,66
96,67 0,31
96,14 0,29
96,17 0,40
95,80 0,85
96,08 0,20
94,83 0,95
Кварцит
Al2O3 CaO
1,31 0,71
0,95 0,33
0,85 0,55
1,54 0,51
0,85 0,23
0,75 0,31
1,15 0,26
1,55 0,37
0,94 0,49
1,20 0,63
Состав шихтовых материалов, %
Коксик
P2O5 п.п.п.
C
зола п.п.п. Fe2O3
0,09 1,20 86,25 9,85 3,90 14,50
0,04 0,71 85,85 10,5 3,65 13,75
0,07 1,41 86,20 9,80 4,00 18,40
0,03 1,25 85,97 10,3 3,73 16,55
0,06 0,98 87,00 9,70 3,30 19,30
0,02 1,52 85,40 10,1 4,50 14,95
0,08 1,15 84,80 9,50 5,70 19,60
0,04 0,69 84,60 10,2 5,20 14,85
0,06 1,30 86,30 9,90 3,80 17,80
0,02 1,55 84,05 10,4 5,55 18,90
Зола коксика
SiO2 MgO Al2O3
52,0 2,50 22,10
58,6 0,97 20,43
50,8 2,30 20,50
54,4 1,60 22,30
49,8 2,05 24,25
55,5 2,20 20,55
50,2 1,30 23,05
56,7 0,85 23,10
49,5 1,60 23,25
52,3 1,45 21,10
Для всех вариантов состав актюбинской руды, %: Cr2O3 54,5; FeO 12,5; SiO2 4,5; MgO 14,0; Al2O3 12,0;
CaO 1,5; P2O5 0,03; п.п.п. 0,97.
75
CaO
8,70
5,75
7,90
4,55
4,20
6,60
5,35
4,40
7,25
5,85
P2O5
0,2
0,5
0,1
0,6
0,4
0,2
0,5
0,1
0,6
0,4
Продолжении приложение А
(справочное)
Варианты заданий к расчету шихты для плавки рафинированного феррохрома
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Состав шихтовых материалов, %
Cr2O3
49,5
50,0
50,2
50,5
50,8
51,0
51,2
51,5
51,8
52,0
FeO
17,0
16,5
16,0
15,5
14,8
16,2
15,6
14,7
15,4
14,9
Хромовая руда
SiO2 MgO Al2O3 CaO
5,5 14,9 11,7 0,29
4,95 15,7 11,5 0,32
5,6 15,4 11,3 0,40
5,2 15,6 11,6 0,55
5,55 15,3 11,9 0,35
4,9 15,0 11,4 0,30
5,3 15,2 11,2 0,47
5,25 15,1 11,8 0,50
5,4 14,8 11,0 0,45
5,1 15,5 11,1 0,34
P
0,010
0,009
0,007
0,015
0,017
0,006
0,012
0,005
0,014
0,008
п.п.п.
1,100
1,021
1,093
1,035
1,283
1,194
1,018
1,145
1,136
1,052
Cr
30,0
30,2
30,5
30,7
31,0
31,3
31,5
32,0
32,2
32,5
Si
50,5
51,0
49,6
50,8
51,3
48,9
49,2
48,7
50,0
49,5
Силикохром
Fe
P
C
18,60 0,03 0,02
17,87 0,01 0,06
18,90 0,02 0,04
17,47 0,01 0,05
16,81 0,03 0,02
18,91 0,01 0,06
18,36 0,02 0,03
18,22 0,03 0,05
16,94 0,01 0,03
17,00 0,02 0,04
Mg
0,20
0,18
0,26
0,32
0,22
0,19
0,24
0,30
0,17
0,25
Al
0,35
0,42
0,50
0,45
0,38
0,44
0,37
0,48
0,40
0,52
Ca
0,30
0,26
0,18
0,20
0,24
0,19
0,28
0,22
0,25
0,17
Для всех вариантов состав извести, %: CaO 95,0; SiO2 0,98; MgO 0,98; FeO 0,17; Al2O3 0,5; P 0,05; п.п.п. 2,32.
76
Продолжении приложение А
(справочное)
Варианты
заданий
к
расчету
алюминосиликотермическим методом
V2O5 Fe2O3 SiO2 CaO P2O5
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
для
плавки
феррованадия
марки
Химический состав шихтовых материалов, %
Плавленая пятиокись ванадия
Известь
Ферросилиций
91,0 2,5
89,5 3,7
86,0 6,4
87,5 5,8
88,5 5,2
89,0 4,7
86,5 6,3
91,5 3,5
88,0 6,2
92,0 2,9
0,80
0,90
1,15
1,25
1,30
1,10
1,35
0,70
0,95
0,75
0,80
0,90
1,15
1,25
1,30
1,10
1,35
0,70
0,95
0,75
0,15
0,17
0,21
0,19
0,22
0,13
0,20
0,16
0,23
0,14
остальные
компоненты
№
варианта
шихты
4,75
4,83
5,09
4,01
3,48
3,97
4,30
3,44
3,67
3,46
Fe2O3 SiO2 CaO
0,50
0,35
0,65
0,40
0,75
0,55
0,30
0,45
0,70
0,62
0,70
0,40
0,75
0,55
0,80
0,45
0,65
0,60
0,85
0,35
92,0
94,0
91,0
93,5
88,0
91,5
94,5
93,0
89,0
92,5
P2O5 п.п.п. Si
0,02
0,01
0,04
0,01
0,02
0,04
0,01
0,02
0,04
0,01
6,78
5,24
7,56
5,54
10,43
7,46
4,54
5,93
9,41
6,52
92
90
74
69
65
45
25
20
18
78
Вд1
Алюминий
Ац-1
C
P
Fe
Al
Fe
0,10
0,11
0,16
0,30
0,60
0,40
0,80
0,90
0,20
0,12
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,02
0,04
7,88
9,87
25,82
30,68
34,38
54,58
74,18
79,08
81,78
21,84
98,5
97,0
95,5
96,0
94,0
97,5
96,5
99,0
95,0
94,5
1,5
3,0
4,5
4,0
6,0
2,5
3,5
1,0
5,0
5,5
Для всех вариантов состав рафинировочного шлака, %: V2O5 15,0; SiO2 20,0; CaO 35,0; MgO 10,0; Al2O3 10,0;
остальные компоненты 5,0. Металлическая обрезь, %: Fe
98,9; Si 0,2; C 0,06; P 0,04.
77
78