Расчет шихты доменной печи

Общие положения

Шихта - материалы в массовом или объемном соотношении, обеспечивающем получение нужного продукта, в частности чугуна, рассчитывается путем составления и решения уравнений материального баланса элементов или соединений, содержащихся в материалах и в продуктах процесса. Число составляемых уравнений должно быть равно числу материалов, расход которых требуется определить. Обычно уравнения составляются по заданным условиям - расходу отдельных материалов или соотношению между ними, выходу чугуна из материалов и содержанию в чугуне (шлаке) тех или иных элементов (соединений).

Уравнения составляются различными способами, чаще всего в виде:

,

где М и П - расход материала и выход продукта процесса;

а_м и а_п - содержание компонента в исходном материале и продукте процесса;

 - избыток (недостаток) компонента по сравнению с желательным.

Уравнение (1) составлено из условия, что общее количество компонента "а" в исходной шихте равно его количеству в продуктах процесса, уравнение (2) - из условия, что в шихте не должно быть ни избытка, ни недостатка компонента "а".

Химический состав шихтовых материалов доменной плавки чаще всего не может обеспечить все желательные для процесса условия. Поэтому в расчетах шихт удовлетворяют прежде всего наиболее важные требования. Последние устанавливаются составлением поверочной таблицы расчета шихты, которая делается также для проверки выполнения принятых для расчета шихты условий и определения содержаний отдельных составляющих в продуктах плавки.

Основным в расчетах является учет технологических особенностей процесса, поэтому, выполняя их, необходимо обращаться к соответствующим разделам курса "Металлургия чугуна". Конечной учебной целью расчетов является овладение методикой выполнения их и закрепление теоретических знаний.

Наиболее полный метод расчета шихты - комплексный метод А.Н. Рамма [2]. По этому методу составляются основные (3 и 4) и дополнительные уравнения материального баланса, а также уравнения теплового баланса (5):

по выходу чугуна

,

по основности шлака

,

по тепловым эквивалентам

,

Здесь l_м, и q_м - выход чугуна из материалов, недостаток оснований в них и тепловой эквивалент материалов.

Под тепловым эквивалентом понимается затрата тепла на проведение процессов с 1 т или 1 кг материалов. В уравнения вводятся расход горючего, для которого тепловой эквивалент отрицателен, так как процессы, в которых участвует горючее, в целом проходят с выделением тепла.

шихта доменная печь чугун

Дополнительные уравнения могут и должны составляться по фосфору, марганцу, глинозему, магнезии, количеству шлака, если имеются материалы с различным количеством этих составляющих.

По методу А.Н. Рамма одновременно с расчетом шихты составляются материальный и тепловой балансы доменной плавки. Наиболее пригоден этот метод при проектировании, особенно для условий, значительно отличающихся от обычной доменной практики.

Ранее были разработаны упрощенные методы расчета шихты, широко распространенные и в настоящее время. В расчетах шихты по этим методам расход горючего принимается и делается ряд допущений, которые, не внося существенных погрешностей в результаты расчета, значительно облегчают составление и решение уравнений материального баланса.

Расчет шихты доменной печи

Исходные данные

Таблица 1 - Химический состав материалов

Расход влажного кокса, содержащего влаги  - 2%; золы  - 11,2%; серы  - 0,53 %, 480 кг/т чугуна

Расход металлодобавок 12 кг/т чугуна.

В железорудной смеси содержится: 10 % железной руды,

85 % - агломерата,

5 % - окатышей.