Процесс электроплавки сульфидных медно-никелевых материалов на штейн
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?). Общая масса кислорода в отходящих газах:
m (O) = 1,31 + 2,37 + 6,33 + 34,71 = 44,72 кг
Кокс, вводимый в шихту электропечи, полностью уходит в газовую фазу.
m (C) = 3,6 кг
Сера уходит через газоотводы в виде сернистого ангидрида SO2, ее масса:
m (S) = 1,42 кг
Азот подсасываемого воздуха уходит через газоотводы, не вступая в химические реакции.
m (N2) = 127,31 кг
Результаты раiета материального баланса электропечного передела представлены в виде таблицы, приведенной в приложении 1.
.2 Раiет теплового баланса электроплавки
При раiете теплового баланса необходимо вычислить тепло, приносимое в электропечь исходными материалами и образующееся при протекании экзотермических химических реакций. Затем требуется вычислить тепло, выносимое из печи конечными материалами, теряющееся через футеровку и кожух печи и поглощаемое эндотермическими реакциями. Разность статей расхода и статей прихода будет являться величиной количества тепла, которое необходимо подвести к печи с помощью электронагрева материалов плавки [8]. Как и раiет материального баланса, тепловой баланс расiитывается на 100 кг шихты.
Раiет тепловых эффектов химических реакций
Тепловые эффекты реакций расiитывается как разность сумм произведений тепловых эффектов образования конечных продуктов реакции на их количество (количество молей) и произведений тепловых эффектов образования начальных продуктов реакции на их количество. Тепловые эффекты образования химических веществ при заданной температуре расiитываются по формуле:
?HfT = ?Hf298 + (a + T) T,
где ?Hf298 - тепловые эффекты образования химических веществ при температуре 298К, кДж/моль,
a, b - термодинамические коэффициенты мольной теплоемкости, Дж/мольК,
Т - абсолютная температура, К.
Чтобы расiитать тепловой эффект реакции, в которой участвуют определенные массы реагентов, необходимо умножить величину ?HfT на некий коэффициент k (моль), равный:
k = ,
где m - масса одного из веществ, участвующих в химической реакции, г;
M - молярная масса этого вещества, г/моль;
s - стехиометрический коэффициент вещества в уравнении химической реакции [7].
Условно можно iитать, что химические реакции, протекающие в процессе электроплавки, идут при температуре 1300?С (1573 К). Величины ?Hf298, a, b для каждого соединения находятся по химическому справочнику термодинамических величин.
Зная термодинамические функции химических веществ, можно вычислить тепловые эффекты химических реакций, причем следует учесть, что при отрицательном значении энтальпии тепло выделяется, т.е. реакция экзотермическая, при положительном значении энтальпии - эндотермическая.
В результате раiетов тепловых эффектов химических реакций получен следующие данные:
выделяющееся тепло 79,83 кДж
поглощаемое тепло 12,47 кДж
Раiет статей прихода тепла
Тепло, вносимое в печь загружаемыми материалами, равно сумме произведений количества молей компонентов на их теплоемкости и абсолютные температуры.
Тепло, вносимое в печь шихтой:
Температуру загружаемых в печь окатышей принимаю равной 23С (300К). Теплоемкость каждого химического вещества, входящего в состав окатышей, находится по формуле:
Cp = a +
Тепло, вносимое в печь каждым компонентом, равно:
Q = Cp T
Количество тепла, поступающее в печь вместе с шихтой, равно 15221,9 кДж.
Кокс вносит в печь количество тепла, равное 1805,7 кДж.
Тепло, вносимое в печь конвертерным шлаком:
Температуру сливаемого в печь конвертерного шлака принимаю равной 1290С (1563К).
Количество тепла, поступающее в печь вместе с конвертерным шлаком, равно 101400,5 кДж.
Тепло, вносимое в печь подсасываемым воздухом:
Температуру подсасываемого в печь воздуха принимаю равной 23С (300К).
Количество тепла, поступающее в печь вместе с подсасываемым воздухом, равно 12272,91 кДж.
Общее количество поступающего в печь (без учета электроэнергии) и выделяющегося при экзотермических реакциях тепла равно 130,78 МДж.
Раiет статей расхода тепла
Расход тепла обусловлен тем, что тепло при плавке выносится с конечными материалами плавки, с газами, поглощается эндотермическими реакциями и теряется через стенки и свод печи.
Потери тепла со штейном
Тепло, содержащееся в медно-никелевом штейне, находится по формуле:
Q? = ,
Где Q? - тепло, содержащееся в штейне, кДж,
Qi - тепло, содержащееся в i-том компоненте штейна, кДж,
n - число компонентов штейна.
Температуру штейна, выпускаемого из печи, принимаю равной 1200?С.
Количество тепла, выносимое из электропечи штейном, равно 59302,09 кДж.
Потери тепла со шлаком
Тепло, содержащееся в электропечном шлаке, находится по формуле:
Q? = ,
Где Q? - тепло, содержащееся в шлаке, Дж,
Qi - тепло, содержащееся в i-том компоненте шлака, Дж,
n - число компонентов шлака.
Температуру шлака, выпускаемого из печи, принимаю равной 1350?С.
Количество тепла, выносимое из электропечи шлаком, равно 120880,6 кДж.
Потери тепла с отходящими через газоотводы газами и пылью
Вещественный состав отходящего через газоотводы газа:
m (SO2) = 2,82 кг(CO2) = 10,48 кг(CO) = 1,73 кг (N2) = 127,31 кг
m (O2) = 34,71 кг
Условно принимается, что температура подсасываемых кислорода и азота 23?С (300К), температура выделяющихся при реакциях технологических газов (SO2, CO2, CO) 1323?С (1600К).
К