2.4 Расчет шихты для выплавки 45 %-ного ферросиликохрома
Расчет ведется на 100 кг кварцита.
Состав исходных сырых материалов приведен в таблице 3.
Принимаем следующие распределение элементов между продуктами плавки (таблица 4).
Таблица 4 - Распределение элементов
|
Оксид |
Восстанавливается % |
Переходит в шлак % |
Улетает с газами % |
|
SiO2 |
92,0 |
1,0 |
7 (SiO) |
|
Fe2O3 |
98,0 |
2,0 |
- |
|
MnO |
94,0 |
6,0 |
- |
|
Al2O3 |
50 |
50,0 |
- |
|
CaO |
40 |
60,0 |
- |
|
P2O5 |
100,0 |
- |
40(P) |
|
Сr2O3 |
100 |
- |
- |
В расчетах принято, что все элементы, содержащиеся в железной стружке, полностью переходят в сплав, а сера коксика и кварцита идет в улет.
Подсчет количества С, требующегося для восстановления оксидов, которые содержатся в золе коксика, приведен в таблице 5.
Таким образом, в коксике остается активного углерода:
75 – 7,585 = 67,415 кг или 67,415 %
Согласно практическим данным, расход электродной массы на 1т кварцита составляет 30кг.
Таблица 5 - Подсчет количества углерода для восстановления оксидов золы
|
Реакция |
Из 100 кг коксика восстанавливается, кг |
Требуется углерода на восстановление, кг |
|
SiO2 → Si |
12,5 ∙ 0,46 ∙ 0,92 = 5,29 |
5,29
∙
|
|
SiO2 → SiO |
12,5 ∙ 0,46 ∙ 0,07 = 0,402 |
0,402
∙
|
|
Fe2O3→ Fe |
12,5 ∙ 0,23 ∙ 0,98 = 2,817 |
2,817
∙ |
|
Al2O3→ Al |
12,5 ∙ 0,25 ∙ 0,50 = 1,562 |
1,562
∙ |
|
CaO → Ca |
12,5 ∙ 0,047 ∙ 0,40 = 0,235 |
0,235
∙ |
|
P2O5 → P |
12,5 ∙ 0,003 = 0,37 |
0,37
∙ |
|
H2O + C = H2 + CO |
6,000 |
6,0
∙ |
|
|
Итого |
7,585 |
=
2,116
=
0,080
=
0,633
=
0,551
=
0,050
=
0,156
=
3,999
Таблица 6 - Подсчет количества углерода для восстановления оксидов хромовой руды, кварцита и золы электродов
|
Оксид |
Вносится кварцитом и золой электродов, кг |
Восстанавливается, кг |
Требуется углерода на восстановление, кг |
|
SiO2 |
62,13+3∙0,07∙0,50 = 62,24
|
62,24 ∙ 0,92 = 57,26 |
57,26
∙
57,26
∙
|
|
Fe2O3 |
1+ 3 ∙ 0,07 ∙ 0,14 = 1,029 |
1,029 ∙ 0,98 = 1,008 |
1,008
∙ |
|
MnO |
0,1 |
0,1 ∙ 0,94 = 0,094 |
0,094
∙ |
|
Al2O3 |
1,5 + 3∙0,07∙0,25=1,553 |
1,553 ∙ 0,5 = 0,776 |
0,776
∙ |
∙ 0,92 = 21,1
∙ 0,06 =1,91
= 0,226
= 0,015
= 0,273
Продолжение таблицы 6
|
CaO |
0,2+3∙0,07∙0,08 = ,217 |
0,217 ∙ 0,4 = 0,086 |
0,086
∙ | ||
|
P2O5 |
0,02 |
0,02 |
0,02
∙ | ||
|
SO3 |
0,08 |
0,08 |
0,08
∙ | ||
|
H2O |
3 ∙ 0,03 = 0,09 |
0,009 |
0,09
∙ | ||
|
количества углерода для восстановления оксидов хрома | |||||
|
Cr2O3 |
65,8 |
65,8 |
15,6 | ||
|
Итого |
|
|
39,00 | ||
= 0,018
= 0,008
= 0,036
= 0,059
Считаем, что углерод электродов компенсирует угар восстановителя на колошнике.
Учитывая, что в восстановителе содержится 67,415 % активного углерода, необходимо коксика:
39,0 ∕ 0,67415 = 57,85 кг
Вес сплава с содержанием 45 % Si составит:
= 101,3 кг
Необходимо добавить железа:
26 кг
Или железной стружки:
26 ∕ 0,98 = 26,5 кг
Таблица 7 - Подсчет состава и количества шлака
|
Оксид |
Переходит в шлак, кг |
Химический состав шлака, % |
|
SiO2 |
62,24∙0,01+52,887∙0,125∙0,46∙0,01=0,64 |
14.3 |
|
Al2O3 |
1,553∙0,5+52,887∙0,125∙0,25∙0,5=1,603 |
35.9 |
|
CaO |
0,27∙0,6+52,887∙0,125∙0,047∙0,6=2,026 |
45.3 |
|
MgO |
0,1+3∙0,07∙0,03+52,887∙0,125∙0,01=0,172 |
3,85 |
|
FeO |
(1,029+52,887∙0,125∙0,23) |
0,5 |
|
MnO |
0,1∙0,06=0,006 |
0,15 |
|
Всего |
4,831 4,47 |
100,000 |
∙0,01=0,023
Таблица 8 - Подсчет количества сплава
|
Элемент |
Переходит в сплав, кг |
|
Si |
97,105 |
|
Al |
1,553 |
|
Ca |
0,217 |
|
Mn |
0,1∙0,94 |
|
P |
0,02 |
|
Fe |
1,029 |
|
Всего |
30,34 |
∙0,92+52,887∙0,125∙0,46
∙0,92=27,51
∙0,5+52,887∙0,125∙0,25
∙0,5=0,848
∙0,4+52,887∙0,125∙0,047
∙0,4=0,149
=0,072
∙0,6+52,887∙0,125∙0,003
∙0,6=0,01
∙0,98+52,887∙0,125∙0,23
∙0,98=1,748
Из железной стружки перейдет в сплав, кг:
Fе=26 Si 26∙0,003=0,078
Mn 26∙0,004=0,104
P 26∙0,0003=0,0078
S 26∙0,0003=0,0078
C 26∙0,0024=0,0624
Окончательная масса и состав сплава приведен в таблице 9.
Таблица 9 - Вес и состав сплава
|
Элемент |
Количество, кг |
Химический состав сплава, % |
|
Si |
27,51+0,152=27,16 |
26.6 |
|
Al |
0,848 |
0,845 |
|
Ca |
0,149 |
0,14 |
|
Mn |
0,072+0,202=0,274 |
0,270 |
|
P |
0,01+0,015=0,025 |
0,025 |
|
S |
0,015 |
0,015 |
|
C |
0,12 |
0,118 |
|
Fe |
1,748+26=27.748 |
27,4 |
|
Cr |
45 |
44.8 |
|
Всего |
101,3 |
100,000 |
В результате реакций восстановления образуются газообразные продукты, приведенные в таблице 10.
Таблица 10 – Образовавшиеся газообразные продукты
|
Газообразные продукты |
Количество, кг |
|
CO |
52,887
∙ 0,75 |
|
SiO |
(97,105
+ 52,887 ∙ 0,125 ∙ 0,46) |
|
Pпар |
(0,02
+ 52,887 ∙ 0,125 ∙ 0,003) |
|
S |
52,887 ∙ 0,015 = 0,793 |
|
H2 |
52,887
∙ 0,06 |
|
Летучие |
52,887 ∙ 0,05 = 2,644 |
|
Всего |
100,753 |
= 92,552
∙ 0,06 = 4,406
∙ 0,4 = 0,006
= 0,352
В таблице 11 приведен материальный баланс процесса получения 45%-ного ферросиликохрома.
Таблица 11 - Материальный баланс процесса получения 45 % - ного ферросиликохрома
|
Задано, кг |
Получено, кг |
|
Кварцит 62,24 |
Сплав 101,3 |
|
Коксик 57,85 |
Шлак 4,47 |
|
Хромовая руда 82.25 |
- |
|
Железная стружка 26.0 |
Улет 121,0 |
|
Золы и влаги электродной массы 0,300 |
Невязка 1,87 (0,7%) |
|
Всего 228,64 |
Всего 228,64 |
Выводы по разделу:
В число крупнейших производителей феррохрома входят Китай, Россия, Норвегия, Япония и Швеция, не имеющие значительных запасов хромитов, но располагающие мощностями и достаточными энергоресурсами для их переработки.
Ферросиликохром – ферросплав хрома, железа и никеля. Есть разный ферросиликохром. Основные марки ферросиликохрома: ФХС 20, ФХС 20 Р, ФХС 33, ФХС 33Р, ФХС 40, ФХС 40Р, ФХС 48, ФХС 48Р. Его получают из различного исходного сырья. Ферросиликохром применяется для легирования и раскисления стали и сплавов, модифицирования чугуна, а также для использования в качестве восстановителя при выплавке феррохром.
Высокоуглеродистый феррохром (4,0-10 % С) получают восстановлением хромовых руд углеродом в мощных закрытых и открытых электрических печах.
Среднеуглеродистый феррохром (0,5–4 % С) производят силикотермическим процессом или рафинированием высокоуглеродистого феррохрома в кислородных и (или) газокислородных конвертерах.
Низкоуглеродистый феррохром (≤ 0,5 % С) получают силикотермическим процессом в открытых дуговых печах небольш
ой мощности или смешением жидкого силикохрома и рудноизвесткового расплава вне печи (в ковшах).
В настоящее время существуют два метода получения силикохрома: двухстадийный (бесшлаковый) и одностадийный (шлаковый).
По первому методу силикохром получают путем восстановления кварцита углеродом коксика в присутствии передельного феррохрома.
Преимущество шлакового процесса перед бесшлаковым способом получения силикохрома заключается в том, что он состоит из одного передела, в то время как бесшлаковый - из двух (выплавка передельного феррохрома и выплавка силикохрома).