Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Декабря 2015 в 08:46, реферат
Результатом расчета является нахождение таких минимальных поправок к измерениям, чтобы согласованные данные удовлетворяли ограничениям, обусловленным законом сохранения масс. Материальный баланс сводится для соблюдения равенства входных и выходных потоков (с учетом изменения запасов) на любом объекте (резервуаре, установке, узле) предприятия.
Выполнение таких условий автоматически означает выполнение балансовых условий как для любых структурных подразделений предприятия (цехов, участков и т.д.), так и для предприятия в целом.
Введение 3
1. Общие принципы расчета материального баланса металлургического процесса 4
2. Расчет материального баланса металлургического процесса 7
Заключение 23
Содержание:
Введение 3
1. Общие принципы расчета материального баланса металлургического процесса 4
2. Расчет материального баланса металлургического процесса 7
Заключение 23
Введение
Расчет материального баланса является очень важной частью металлургического процесса. При расчете материальных балансов устраняются несоответствия между измеренными производственными данными и известными балансами массы.
Результатом расчета является нахождение таких минимальных поправок к измерениям, чтобы согласованные данные удовлетворяли ограничениям, обусловленным законом сохранения масс. Материальный баланс сводится для соблюдения равенства входных и выходных потоков (с учетом изменения запасов) на любом объекте (резервуаре, установке, узле) предприятия.
Выполнение таких условий автоматически означает выполнение балансовых условий как для любых структурных подразделений предприятия (цехов, участков и т.д.), так и для предприятия в целом.
1. Общие принципы расчета материального баланса металлургического процесса
Металлургический агрегат представляет собой реактор, в который поступают конденсированные и газообразные входные потоки и отводятся металл, шлак и газ.
Уравнение материального баланса для всей системы на уровне входных – выходных потоков имеет вид:
. (1)
где К, L - общее количество входных и выходных потоков; Gk, Gl – массы входных и выходных потоков соответственно, кг.
Для любого металлургического процесса выходными потоками являются металл, шлак и газ. С учетом этого, а также при разделении входных потоков на конденсированные и газообразные, уравнение материального баланса можно представить следующим образом:
. (2)
где K f, K г, G fk, G гk – количество и масса соответственно конденсированных и газообразных потоков, кг; - масса металла, шлака и газа, кг.
Общая масса веществ, поступающих в систему с входными потоками соответственно равна:
. (3)
где N fк, N гк – количество веществ в k-ом потоке; /Rm/k, {Rm}k –содержание вещества Rm в k-ом потоке, %.
Масса веществ выходных потоков определяется массой веществ в металлической, шлаковой и газовой фазах:
, (4)
где Nм, Nшл, Nг – количество веществ в металле, шлаке и газе; [Rn], (Rn), {Rn} – содержание n-го вещества в металле, шлаке и газе, %.
Таким образом, материальный баланс на уровне потоков веществ имеет вид:
(5)
Для того, чтобы определить состав фаз выходных потоков, составляются уравнения баланса по каждому элементу Еi, который может присутствовать в разных фазах в виде различных соединений:
(6)
где , - концентрация m-го вещества, содержащего элемент Еi в k-ом конденсированном либо газообразном входном потоке соответственно, %, [Ei]- концентрация вещества, состоящего из элемента Еi, в металле, %; , – концентрация n-го вещества, содержащего элемент Еi в шлаковой и газовой фазах выходного потока соответственно, %; , , ,– количество веществ, содержащих элемент Еi, в k-ом входном потоке, шлаке и газе, хm, ym – стехиометрические коэффициенты m-го соединения элемента Еi; МЕi, – молярные массы Еi элемента и его соединений, кг/моль.
2. Расчет материального баланса металлургического процесса
В составе конденсированного входного потока, в зависимости от варианта технологии, могут присутствовать: металлошихта (жидкий и чушковый чугун, металлический лом, металлодобавки); твердые окислители (металлургический агломерат, железная руда, окатыши, окалина); шлакообразующие материалы (известь, известняк, плавиковый шпат, кварцит, боксит, доломит); науглероживатели (графит, орешек коксовый, кокс металлургический, уголь). Газообразными входными потоками являются кислород и природный газ. Исходные данные для расчета приведены в таблицах ниже.
Таблица 1 – Параметры процесса
Задание параметров процесса | |
Температура фаз | |
Температура металла, С |
1600 |
Температура шлака, С |
1600 |
Температура газа, С |
1550 |
Параметры процесса | |
Тепловые потери в печи, МДж |
1000 |
Тепло внешних источников |
99000 |
Потери металла с корольками |
10% |
Шлак попадающий в ковш |
5% |
Окисление кислорода и железа | |
Окисление железа до FeO |
67% |
Окисление железа до Fe2O3 |
33% |
Окисление углерода до CO |
90% |
Окисление углерода до CO2 |
10% |
Растворение кислорода в металле |
0,1% |
Коэффициент усвоения кислорода |
1 |
Таблица 2 – Коэффициенты распределения элементов по фазам
Коэффициент распределения элементов | ||||
Элемент |
Коэффициенты распределения |
Сумма | ||
Металл |
Шлак |
Газ | ||
C |
0,3 |
0 |
0,7 |
1 |
Mn |
0,48 |
0,52 |
0 |
1 |
Si |
0,02 |
0,98 |
0 |
1 |
S |
0,4 |
0,5 |
0,1 |
1 |
P |
0,9 |
0,1 |
0 |
1 |
Al |
0 |
1 |
0 |
1 |
Ca |
0 |
1 |
0 |
1 |
Mg |
0 |
1 |
0 |
1 |
Ni |
0,5 |
0,5 |
0 |
1 |
Ti |
0,1 |
0,9 |
0 |
1 |
V |
0,12 |
0,88 |
0 |
1 |
Cr |
0,16 |
0,84 |
0 |
1 |
Таблица 3 – Расходы материалов
Наименование материала |
Температура материала, 0С |
Масса материала, кг |
Металлошихта |
||
1.Жидкий чугун |
1400 |
30 |
2.Чушковый чугун |
25 |
0 |
3.Металлический лом |
25 |
80 |
4.Металлодобавки |
25 |
10 |
Итоги металошихты: |
120 | |
Твердые окислители |
||
1.Агломерат металлургический |
25 |
2,5 |
2.Железная руда |
25 |
0,6 |
3.Окатыши |
25 |
0 |
4.Окалина |
25 |
0,1 |
Итоги окисления: |
3,2 | |
Шлакообразующие |
||
1.Известь |
25 |
6 |
2.Известняк |
25 |
0 |
3.Плавиковый шпат |
25 |
0 |
4.Кварцит |
25 |
0,4 |
5.Боксит |
0,1 | |
6.Доломит |
0,2 | |
Итоги шлакообразующих: |
6,7 | |
Науглероживатели |
||
1.Графит |
25 |
0 |
2.Орешек коксовый |
25 |
0,5 |
3.Кокс металлургический |
25 |
0,4 |
4.Уголь |
25 |
0,1 |
Итоги науглероживателей: |
1 | |
Дутье |
||
1.Технический кислород, кг |
25 |
2,9 |
2.Прир.газ, кг |
25 |
0,1 |
Итоги дутья: |
3 | |
Всего: |
133,9 | |
Таблица 4 – Химический состав материалов
Металлошихта |
FeO |
Fe2O3 |
MnO |
SiO2 |
CaO |
MgO |
Al2O3 |
CaF2 |
P2O5 |
TiO2 |
V2O5 |
Cr2O3 |
NiO |
1.Жидкий чугун |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
2.Чушковый чугун |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
3.Металлический лом |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
4.Металлодобавки |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
Итого, кг |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
Твердые окислители |
|||||||||||||
1.Агломерат металлургический |
28,00% |
63,71% |
2,00% |
3,00% |
1,00% |
0,80% |
0,41% |
0,00% |
0,08% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
2.Железная руда |
12,00% |
62,34% |
0,52% |
11,70% |
7,05% |
1,60% |
2,83% |
0,00% |
0,26% |
0,20% |
0,50% |
0,00% |
0,00% |
3.Окатыши |
65,00% |
18,00% |
3,00% |
2,00% |
2,00% |
1,00% |
1,00% |
0,00% |
1,00% |
1,00% |
1,00% |
1,00% |
1,00% |
4.Окалина |
30,40% |
67,55% |
1,00% |
1,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,05% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
Итого, кг |
0,80 |
2,03 |
0,05 |
0,15 |
0,07 |
0,03 |
0,03 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
Шлакообразующие |
|||||||||||||
1.Известь |
0,50% |
0,00% |
0,00% |
1,50% |
91,80% |
1,80% |
1,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
2.Известняк |
1,10% |
0,34% |
0,00% |
0,89% |
65,70% |
1,05% |
0,55% |
0,00% |
0,07% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
3.Плавиковый шпат |
6,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
92,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
4.Кварцит |
5,50% |
0,00% |
0,00% |
93,91% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
5.Боксит |
3,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
91,00% |
0,99% |
1,01% |
0,94% |
1,06% |
1,00% |
1,00% |
6.Доломит |
2,20% |
0,00% |
0,00% |
15,00% |
10,00% |
72,80% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
Итого, кг |
0,06 |
0,00 |
0,00 |
0,50 |
5,53 |
0,25 |
0,15 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
Науглероживатели |
|||||||||||||
1.Зола графита |
1,00% |
7,00% |
1,00% |
56,00% |
7,00% |
2,20% |
25,20% |
0,00% |
0,60% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
2.Зола орешка кокс-го |
0,12% |
14,00% |
0,88% |
49,33% |
5,80% |
2,30% |
26,80% |
0,00% |
0,77% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
3.Зола кокса мет-го |
0,00% |
14,12% |
0,88% |
49,33% |
5,80% |
2,30% |
26,80% |
0,00% |
0,77% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
4.Зола угля |
0,90% |
7,07% |
1,08% |
59,59% |
6,21% |
2,48% |
22,29% |
0,00% |
0,38% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
Итого, кг |
0,00 |
0,02 |
0,00 |
0,06 |
0,01 |
0,00 |
0,03 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
Металлошихта |
Fe мет |
С |
Si |
Mn |
Al |
S |
P |
H2O |
CO2 |
Зола |
Итого |
1.Жидкий чугун |
94,41% |
4,70% |
0,44% |
0,34% |
0,00% |
0,02% |
0,09% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
100,00% |
2.Чушковый чугун |
94,41% |
4,70% |
0,44% |
0,34% |
0,00% |
0,02% |
0,09% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
100,00% |
3.Металлический лом |
99,10% |
0,30% |
0,20% |
0,40% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
100,00% |
4.Металлодобавки |
100,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
100,00% |
Итого, кг |
117,60 |
1,65 |
0,29 |
0,42 |
0,00 |
0,01 |
0,03 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
120,00 |
Твердые окислители |
|||||||||||
1.Агломерат металлургический |
1,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
100,00% |
2.Железная руда |
1,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
100,00% |
3.Окатыши |
1,00% |
2,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
100,00% |
4.Окалина |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
100,00% |
Итого, кг |
0,03 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
3,20 |
Шлакообразующие |
|||||||||||
1.Известь |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,40% |
0,00% |
2,00% |
1,00% |
0,00% |
100,00% |
2.Известняк |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,30% |
0,00% |
5,00% |
25,00% |
0,00% |
100,00% |
3.Плавиковый шпат |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
2,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
100,00% |
4.Кварцит |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,59% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
100,00% |
5.Боксит |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
100,00% |
6.Доломит |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
100,00% |
Итого, кг |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,03 |
0,00 |
0,12 |
0,06 |
0,00 |
6,70 |
Науглероживатели |
|||||||||||
1.Графит |
0,00% |
88,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
2,00% |
0,00% |
1,00% |
0,00% |
9,00% |
100,00% |
2.Орешек коксовый |
0,00% |
83,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
2,70% |
0,00% |
3,30% |
0,00% |
11,00% |
100,00% |
3.Кокс мет-кий |
0,00% |
85,00% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
2,97% |
0,03% |
0,00% |
0,00% |
12,00% |
100,00% |
4.Уголь |
0,00% |
79,70% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
2,30% |
0,00% |
0,00% |
0,00% |
18,00% |
100,00% |
Итого, кг |
0,00 |
0,83 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,03 |
0,00 |
0,02 |
0,00 |
0,12 |
1,00 |
Информация о работе Расчет материального баланса металлургического процесса