Курсовая работа: Проектирование отделения восстановительной электроплавки ильменитового концентрата
Приход
1. С концентратом: 1448 ·
0,526 · 48 / 80 = 475,78 100%
Таблица 7 - Баланс по
титану –расход.
1 |
Со шлаком
1000 · 0,5223 · 48 / 80 =
1000 · 0,2014 · 96 / 144 =
|
313,38
134,27
|
65,87
28,221
|
2 |
С металлоом
302 · 0,0005 =
|
0,15 |
0,03 |
3 |
С потерей концентрата
1448 · 0,03 · 0,526 · 48 / 80 =
|
13,7 |
2,88 |
4 |
С пылеуносом
47,32 · 0,503 · 48 / 80 =
|
14,08 |
2,96 |
5 |
Невязка |
0,2 |
0,04 |
|
|
475,78 |
100 % |
Извлечение по титану:
(313,38 + 134,27) ·
100 / 475,78 = 94 %
36. Баланс по железу, кг.
Таблица 8 - Баланс по
железу –приход.
1 |
С
концентратом
1435,3
· 0,3286 · 112 / 160 =
|
330,1 |
98,862 |
2 |
С
углём
132,8
· 0,0411 · 112 / 160 =
|
3,8 |
1,138 |
|
|
333,9 |
100% |
Рисунок 2 -Материальные
потоки выплавки титанового шлака
1.2 Расчёт теплового
баланса рудно-термической печи
Расчёт
проводим на часовую производительность печи по титановому шлаку. По
материальному балансу на 1000 кг концентрата получается 690 кг шлака. При производительности печи 100 т/сутки титанового шлака для перехода к часовой
производительности введём коэффициент пересчёта
100 / 24 = 4,16
Приход тепла
Количество
физического тепла шихты определим следующим образом.
Примем температуру шихты
20˚С.
Рассчитаем среднюю
удельную теплоёмкость шихты по основным компонентам. По данным [6] средняя,
удельная теплоёмкость этих компонентов составит кДж/(кг·К):
TiO2
–0,705; FeO –0,735; Fe2O3 –0,79; SiO2 –0,91; Al2O3
–0,895; ZnO2 –0,70; C –0,24.
Среднюю удельную
теплоёмкость шихты определим по формуле:
Скр = Σmici / Σmi (9)
где mi и ci –масса (кг) и теплоёмкость (кДж/(кг·К))
составляющих, входящих в продукт.
Сср = (526 ·
4,16 · 0,705 + 34,6 · 0,735 · 4,16 + 0,24 · 132,8 ·
4,16 + 9,1 · 4,16 · · 44,6 + 0,895 · 39 · 4,16 + 0,7 ·
15,3 · 4,16 + 0,24 · 132,8 · 4,16) / (4,16 · (526 + +34,6 +
294 + 44,6 + 39 + 15,3 + 132,8)) = 1,02
Количество тепла,
вносимого шихтой, определим по формуле:
Q = mct (10)
где m –масса, кг;
c –теплоёмкость, кДж/(кг·К);
t –температура, ˚С.
Количество физического
тепла воздуха, поступающего в печь определяем при температуре 20˚С,
удельная теплоёмкость при этой температуре 1,3 кДж/(кг·К). Объём
поступающего воздуха:
(106,3 · 4,16) /
1,29 = 342,00 м3
Количество тепла
вносимого воздухом, находим по формуле (3.10):
Qв = 342,00 · 1,3 · 20 = 8892 кДж/ч.
Количество тепла,
образующего от сгорания электродов, определим следующим образом:
Тепловой эффект от
сгорания углерода по данным [5] составит 423266 кДж/ч.
Общий приход тепла (без
учёта электрической энергии):
Qприх = 122883 + 8892 + 423299 = 555074
кДж/ч.
Расход тепла.
Количество
физического тепла, уносимого шлаком, определяем следующим образом.
Примем температуру шлака
1800˚С.
Энтальпия шлака по [5] ΔНшл
= 2360 кДж/кг.
Тогда количество тепла,
уносимого шлаком, по формуле (3.10):
Qшл = 1000 · 4,16 · 2360 =
9817600 кДж/ч.
Количество физического
тепла, уносимого чугуном, оцениваем следующим образом.
Примем температуру чугуна
1500˚С. Теплоёмкость его при этой температуре 0,833 кДж/(кг·К). Тогда
количество тепла, уносимого чугуном, также определим по формуле (2):
Q = 302 · 4,16 · 0,838 ·
1500 = 1579197 кДж/ч.
Количество тепла
отходящими газами.
Примем температуру 1000˚С.
По данным [6], энтальпия газа при этой температуре 1866 кДж/м3.
Количество тепла, уносимого газами определим по формуле:
Qг = m · J (11)
где J –энтальпия газа (кДж/м3)
Qг = 309,8 · 4,16 · 1866 = 2404839 кДж/ч.
Потери тепла в трансформаторе
и токоведущих устройствах находим следующим образом. Определим общий расход
тепла без учёта потерь трансформатора и тоководах.
Qрос = 9817600 + 1579197 + 1116073 +
4169318 + 2069040 = 18751228 кДж/ч.
Требуется ввести тепло за
счёт электрической энергии:
QЭ = 18751223 – 423299 = 18327929 кДж/ч.
Потери тепла в
трансформаторе и токоведущих устройствах примем равными 8% от тепла, вводимого
электрической энергией:
Qг = 18327929 · 0,08 = 1466234,3 кДж/ч.
Неучтённые потери тепла
оценим следующим образом. Общий расход тепла с учётом потерь в трансформаторе и
токопроводах.
Qo = 18751228 + 1466234,3 = 20217462
кДж/ч
При плавке титанового
шлака протекают эндотермические реакции.
Данные о тепловых
эффектах этих реакций при температуре плавки отсутствуют.
По формулам:
Qт = Q298 + α(Т – 298) + β(Т2 – 2982) + γ(Т3 – 2983);
где α = Σna; β = 0,5Σnb; γ = 1/3Σnc
а, b и с –постоянные коэффициенты в
уравнениях температурной зависимости истинной молекулярной теплоёмкости для
каждого из компонентов, участвующих в реакции:
n – количество молей каждого
компонента;
Т –абсолютная температура
процесса, К;
Q298 – тепловой эффект реакции при 298 К,
кДж.
Для определения Q298 используется формула:
Q298 = Σ ΔН0298кон
- Σ ΔН0298исх
где ΔН0298кон
и ΔН0298исх энтальпия образования исходных и
конечных соединений реакций в стандартных условиях, кДж/моль.
Определим тепловой эффект
реакции при температуре плавки 1800˚С с учётом агрегатного состояния
соединений участвующих в реакциях Qn2073. Далее по формуле
Qтчас = Σmi
/ MiQтτ (12)
где mi
–количество исходного соединения вступающего в реакцию, кг;
Mi
–молекулярная масса соединения;
τ –время переработки
исходного соединения, ч.
Найдём количество тепла,
поглощаемого при протекании реакции за 1 час, Qчn.
Тепловой эффект реакции:
TiO2 + 2C = Ti + 2CO (13)
Qч2073 = -50 кДж
Поглощаемое тепло Qч = -33396 кДж/ч
Для реакции MnO + C = Mn + CO (14)
-тепловой эффект Q22073 = -148 кДж
-поглощаемое тепло Qч2 = -3082 кДж/ч
Для реакции FeO + C = Fe + CO (15)
-тепловой эффект Q32073 = -187.1 кДж
-поглощаемое тепло Qч3 = -3690219 кДж/ч
Для реакции Fe2O3 + C = 2FeO + CO (16)
-тепловой эффект Q42073 = -200 кДж
-поглощаемое тепло Qч4 = -344124 кДж/ч
Для реакции SiO2 + C = Si + 2CO (17)
-тепловой эффект Q52073 = -200 кДж
-поглощаемое тепло Qч5 = -81664 кДж/ч
Для реакции V2O5 + 5C = 2V + 5CO (18)
-тепловой эффект Q62073 = -906,6 кДж
-поглощаемое тепло Qч6 = -16833 кДж/ч
Общий расход тепла на
эндотермические реакции:
Qэнд = 33396 + 3082 + 3690219 + 344124 +
81664 + 16833 = 4169318 кДж/ч
Потери тепла поверхности
печи определяются следующим образом.
1. Потери тепла через под печи. Примем
опытный коэффициент потерь тепла через холодную подину К = 5800 Вт/(м·К)
-Площадь пода:
Fn = 0,7854 · d12 = 0.7854 · 8,82 = 60,8 м2
-Потери тепла через
подину определяются по формуле:
Qn = k’ · Fn ·
τ
где k’ –опытный коэффициент потерь тепла
через под печи, кДж/(м2·ч)
τ –время переработки
расчётного количества материалов, ч.
Qn
= 5800 · 60,8 · 1 = 352640 кДж/ч
2. Потери тепла через стены в зоне
расплава
Qn = 705280 кДж/ч
Средняя толщина стен из
кирпича
Sm
=
3. Потери тепла стены в газовой зоне
Qnг = 206320 кДж/ч
4. Потери тепла через бетонную крышку
свода:
Qnk = 804800 кДж/ч
Qобщn = 352640 + 705280 + 206320 + 804800
= 2069040 кДж/ч
Примем неучтённые потери
тепла равными 5% от общего расхода тепла:
Qн = 20217462 · 0,05 = 1010873 кДж/ч
Qпол = 20217462 + 1010873 = 21228335
кДж/ч
Полный расход тепла в
электропечи.
Требуется ввести тепла в
счёт электроэнергии для покрытия всех тепловых потерь:
Qэп = 21228335 – 555074 = 20673261 кДж/ч
На основании расчётов
составим тепловой баланс рудно-термической печи (см. таблицу 3.18).
Расход электрической
энергии за 1 час:
20673261 / 3600 = 8743
кВт·ч
За 1 час выплавляется
4,16 тонны титанового шлака, тогда удельный расход электроэнергии (на 1 тонну
шлака) составит:
8734 / 4,16 = 2100 кВт·ч.
Таблица 9 - Суточный
тепловой баланс руднотермической печи
Приход |
Расход |
Статья |
Количество |
Статья |
Количество |
кДж/ч |
% |
кДж/ч |
% |
1.Тепло,
вносимое электроэнергией
2.Физическое
тепло шихты
3.Физическое
тепло воздуха
4.Тепло
от сгорания электродов
|
20673261
122883
8892
623299
|
97
0,33
0,45
2,22
|
1.Физическое тепло шлака
2.Физическое
тепло чугуна
3.Тепло
отходящих газов
4.Тепло эндотермических реакций
|
9817600
1579197
2404839
4169318
|
41,04
7,4
11
20,6
|
|
|
|
5.Потери
тепла поверхности печи 6.Потери тепла в |
2069040
1466234
|
10,2
5,0
|
Продолжение
таблицы 9 |
|
|
|
|
|
|
|
трансформаторе
и токоподводящих устройствах
7.Неучтённые
потери
|
1010873 |
4,76 |
|
|
|
Итого: |
21228335 |
100 |
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
|