Время периода набора и периода варки файнштейна находится из соотношения количества воздуха, подаваемого в соответствующий период:

В период набора воздуха израсходовано………………161,74 кг…..74%

В период варки файнштейна…………………………….58,30………26%

Итого.220,04 кг100%

Отсюда

τ₁=0,74 τ=0,74·0,016=0,012 часа

τ₂=0,26 τ=0,26·0,016=0,004 часа

А. Тепловой баланс периода набора

Приход тепла

1. Тепло горячего штейна:

Q_шт=G_шт·с_шт·t_шт

Q_шт=100·0,2·1000=20000 ккал

2. Тепло воздуха

Q_в=V_в·с_в·t_в

Из табл. 141 [1] находим объем воздуха, израсходованного за период набора:

Q_в=125·0,31·60=2330ккал.

3. Тепло окисления железа ферроникеля.

По реакции (1) [1] окисляется до Fe₃O₄ 7,72 кг Fe:

Q^’=7,72·1590=12300 ккал.

По реакции (2) [1] окисляется до FeO и шлакуется кремнеземом 45,7 кг Fe:

Q^”=45,7·1244=57000 ккал.

Всего от окисления железа ферроникеля с учетом тепла шлакообразования

Q_Fe=69300 ккал.

4. тепло окисления сернистого железа.

По реакции (3) [1] окислителя до Fe₃O₄ 3,2 кг Fe:

Q^’=3,2 ·2451=7850 ккал.

По реакции (4) [1] окисляется до FeO и шлакуется кремнеземом 18,9 кг Fe

Q^”=18,9·2105=39900 ккал.

Всего от окисления сернистого железа с учетом тепла шлакообразования

Q_FeS=47750 ккал.

Всего приход тепла составляет

20000+2330+69300+47750=139380 ккал.

Расход тепла

1. Тепло обогащенной массы

Q_м=G_м·с_м·t_м

Q_м=61,84·0,2·1250=15500 ккал.

2. Тепло шлака

Q_шл=G_шл·с_шл·t_шл

_шл^=194,64·0,3·1250=73200 ккал.

3. Тепло газов

Q_газ=(V_SO2·c_SO2+V_N2·c_N2+V_O2·c_O2)t_газ=(8,85·0,536+99,8·0,334+1,33·0,353)1000=

=38500 ккал.

4. Потери тепла во внешнюю среду:

а) потеря тепла поверхностью кожуха

Q_кож=q·F_кож·τ₁

где q – удельный тепловой поток, ккал/м²·час, находится по графику (см. рис. 5) [1];

F_кож – общая теплоотдающая поверхность кожуха конвертора с учетом ребристости, м².

Геометрический размер поверхности цилиндра размером 3,6×6,1 за вычетом поверхности горловины составляет

F=3,14·3,6(1,8+6,1)-3,2=(88-3,2)≈85м²

Приняв коэффициент ребристости К=1,3 получим

F_кож=85·1,3=110 м²

По графику (см. рис. 5) [1] для t_кож=200⁰ находим

q=3500ккал/м²·час, откуда

Q_кож=3500·110·0,012=4600 ккал.

б) Потеря тепла излучением через горловину размером 3,2 м²

Q_горл=q·F_горл·τ₁

где q – удельный тепловой поток, излучаемый открытым отверстием, ккал/м²·час, находится по графику рис.36.

Приняв коэффициент диафрагмирования с учетом частичного прикрывания горловины напыльником Ф=0,7 для t =1250⁰ по графику (см. рис. 36) [1] , находим q=180000 ккал/м²·час, откуда

Q_горл=180000·3,2·0,012=6900 ккал.

Всего потери тепла во внешнюю среду составляют

4600+6900=11500 ккал.

Расход всего тепла

15500+73200+38500+11500=138700 ккал.

По разности прихода и расхода неучтенные потери и невязка баланса

139380-138700=680 ккал.

Результаты расчетов теплового баланса периода набора сведены в табл.

Тепловой баланс периода варки файнштейна

Приход тепла

1. Тепло обогащенной массы (сохраняется от периода набора) 15500 ккал.

Таблица 3 - Тепловой баланс периода набора

2. Тепло воздуха:

Из табл. 143 [1]

Q_в=45·0,31·60=840 ккал.

3. Тепло окисления сернистого железа.

По реакции (3) окисляется до Fe₃O₄ 2,12 кг Fe:

Q^’=2,12·2451=5200 ккал.

По реакции (4) окисляется до FeO и шлакуется кремнеземом

12,51 кг Fe:

Q^”=12,51·2105=26400 ккал.

Всего от окисления сернистого железа выделяется тепла

Q_FeS=5200+26400=31600 ккал.

Всего приход тепла

15500+840+31600=479400 ккал.

Расход тепла

1. Тепло файнштейна

Q_Ф=G_Ф·с_Ф·t_Ф

Q_Ф=33,8·0,2·1350=9150 ккал.

2. Тепло шлака

Q_шл=32,71·0,3·1350=13200 ккал.

3. Тепло газов (количество газов из табл. 143)

Q_газ=(5,87·0,546+36·0,340+0,45·0,359)1200=18100 ккал.

4. Потери тепла во внешнюю среду:

а) кожухом конвертора:

Q_кож=qF_кож·τ₂

По графику (см. рис. 5) [1] для t_кож=300⁰, q=7000 ккал/м²·час

Q_кож=7000·110·0,004=3100 ккал;

б) излучение горловиной

Q_горл=qF_горл·τ₂

По графику для (см. рис. 36) [1] t=1350; Ф=0,7 находим q=230000ккал/м²·час

Q_горл=230000·3,2·0,004=2950 ккал.

Всего потери во внешнюю среду

3100+2950=6050 ккал.

Всего расход тепла

9150+13200+18100+6050=46500 ккал.

По разности прихода и расхода тепла неучтенные потери и невязка баланса составляют

47940-46500=1440 ккал.

Результаты расчетов теплового баланса периода варки файнштейна сведены в табл. 4

Таблица 4 - Тепловой баланс периода варки файнштейна

Для общей оценки тепловой работы конвертора составлен также свободный тепловой баланс процесса (табл. 5).

Таблица 5 - Свободный тепловой баланс процесса переработки никелевого штейна на Файнштейн

Заключение

К основным достоинствам конвертирования можно отнести : автогенный характер протекания процесса, возможность переработки большой массы скрапа и холодных присадок, высокое содержание сернистого ангидрида в технологических газах, позволяющее направлять их на производство серной кислоты.

Недостатками являются: плохой отстой шлаков и связанное с ним пониженное прямое извлечение металлов, загрязнение атмосферы выбивающимися из поднапольника технологическими газами, периодичность работы и необходимость прочистки фурм.

Один из основных недостатков – загрязнение воздушного бассейна технологическими газами может быть полностью ликвидировано с применением конвертора с боковым отводом газов.

Список использованных источников

1 Расчеты пиропроцессов и печей цветной металлургии. Под научной редакцией Д.А Диомедовского, Л.М Шалыгина, А.А Галинберк, И.А Южанин. – М.: Металлургия, 1963. – 640 с.

2 Кривандин В.А. Металлургическая теплотехника – 2 том / В.А. Кривандин; профессор, доктор техн. наук. – М.: Металлургия, 1986. – 590 с.

3 Басов А.И. Механическое оборудование обогатительных фабрик и заводов тяжелых цветных металлов. – М.: Металлургия, 1987. – 578 с.