МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНА МЕТАЛУРГІЙНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ
Металургійний факультет
Кафедра металургійного палива та вогнетривів
Індивідуальне завдання
з дисципліни «Технологічні розрахунки»
на тему: "Розрахунок речовинного і хімічного складу маси для виробництва динасу"
Виконала студент групи ХТ02-11 Гупал О.Б.
Перевірив доц. каф. ХТКіВ Наумов О.С.
Захистив з оцінкою_________________
м. Дніпропетровськ
2014
3.4. Розрахунок речовинного складу маси і середнього хімічного складу
готових виробів
Для проведення розрахунків виробництва цирконієих вогнетривів прийнято наступні вихідні дані:
- продуктивність цеху – 4000 т /рік;
- вміст ZrO2 у готових виробах – 92 %
- вміст CaO у готових виробах – 2 %
Речовинний склад маси:
– зерниста складова (цирконієвий брикет фр. 0,5-0,088 мм, цирконієвий концентрат КЦЗ фр. 0,5 – 0,1 мм) – 30 %;
– дисперсна складова фро. < 0,088 мм (цирконієвий брикет фр. < 0,088 мм, глина ДН-2 фр. < 2 мм) – 70 %
– водний розчин ЛСТ щільністю 1,22 г/см3.
Вологість маси – 3 %
Цирконієвий брикет виготовляють з діоксиду цирконію і алебастру.
Рідинна композиція для приготування брикетної маси – вапняно-лігносульфатний шлікер складу: ЛСТ (рідина) щільністю 1,22 г/см3 – 15 %, вапно негашене – 20 %, вода – 65 %)
Вологість брикету – 6 %
Середній хімічний склад сировинних матеріалів на прожарену речовину наведено у таблиці 3.1
Таблиця 3.1 – Середній хімічний склад сировинних матеріалів
(у перерахуванні на прожарену масу), %
Матеріал |
ZrO2 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
Fe2O3 |
TiO2 |
MgO |
R2O |
∑ |
Діоксид цирконію ДЦ-1 |
99,79 |
0,05 |
0,03 |
0,05 |
0,03 |
- |
0,05 |
- |
100 |
Цирконієвий концентрат |
61,55 |
32,6 |
3,35 |
0,4 |
0,15 |
- |
1,95 |
- |
100 |
Алебастр |
- |
0,2 |
0,1 |
99,6 |
0,1 |
- |
- |
- |
100 |
Глина ДН-2 |
- |
62,05 |
31,34 |
0,78 |
1,16 |
0,05 |
0,9 |
2,5 |
|
Вапно |
- |
1,67 |
1,49 |
95,81 |
1,03 |
1,95 |
- |
- |
100 |
Перерахунок середнього хімічного складу сировини з урахуванням втрат при прожарюванні та технологічної вологості здійснюється за формулами 3.1 та 3.2 відповідно [13].
(3.1) |
||||||
де |
і |
- |
відповідно вміст і-го оксиду в сухому і прожареному матеріалі, %; |
|||
|
- |
втрати при прожарюванні матеріалу. |
||||
(3.2) |
||||||
де |
і - |
- |
вміст і-го оксиду відповідно у вологому і сухому матеріалі, %; |
|||
|
- |
технологічна вологість матеріалу, %. |
Результати розрахунків зводимо у таблиці 3.2 і 3.3.
Таблиця 3.2 – Середній хімічний склад сировинних матеріалів
(у перерахуванні на суху масу), %
Матеріал |
ZrO2 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
Fe2O3 |
TiO2 |
MgO |
R2O |
∆mпрж |
∑ |
Діоксид цирконію ДЦ-1 |
99,29 |
0,05 |
0,03 |
0,05 |
0,03 |
- |
0,05 |
- |
0,5 |
100 |
Цирконієвий концентрат |
60,41 |
32,00 |
3,29 |
0,39 |
0,15 |
- |
1,91 |
- |
1,85 |
100 |
Алебастр |
- |
0,16 |
0,09 |
85,76 |
0,09 |
- |
- |
- |
13,9 |
100 |
Глина ДН-2 |
- |
56,75 |
28,67 |
0,71 |
1,06 |
1,16 |
0,82 |
2,28 |
8,55 |
100 |
Вапно |
- |
1,38 |
1,23 |
79,06 |
0,85 |
- |
- |
- |
17,48 |
100 |
ЛСТ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
100 |
100 |
Таблиця 3.3 – Середній хімічний склад сировинних матеріалів
(з технологічною вологістю), %
Матеріал |
ZrO2 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
Fe2O3 |
TiO2 |
MgO |
R2O |
∆mпрж |
W |
∑ |
Діоксид цирконію ДЦ-1 |
98,79 |
0,05 |
0,03 |
0,05 |
0,03 |
- |
0,05 |
- |
0,50 |
0,5 |
100 |
Цирконієвий концентрат |
59,50 |
31,52 |
3,23 |
0,39 |
0,15 |
- |
1,89 |
- |
1,82 |
1,5 |
100 |
Алебастр |
- |
0,16 |
0,09 |
85,76 |
0,09 |
- |
- |
- |
13,9 |
- |
100 |
Глина ДН-2 |
- |
52,21 |
26,38 |
0,65 |
0,97 |
1,07 |
0,75 |
2,10 |
7,87 |
8,0 |
100 |
Вапно |
- |
1,38 |
1,23 |
79,06 |
0,85 |
- |
- |
- |
17,48 |
- |
100 |
ЛСТ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
46 |
54 |
100 |
Для розрахунку речовинного складу маси і середнього хімічного складу брикету вносимо наступні позначення (таблиця 3.4):
-
- діоксид цирконію ДЦ-1
– Х1
- алебастр
– Х2
- рідинна композиція
– Х3
- втрати при прожарюванні брикету
– Х4
- вміст ZrO2 у брикеті на прожарену масу
– Х5
- вміст CaO у брикеті на прожарену масу
- X6
Тоді отримаємо наступні рівняння
-
вміст компонентів у масі брикету
Х1+Х2=100
(3.3)
-
вміст ZrO2 у масі брикету
(3.4) |
Таблиця 3.4 – Зведені дані для розрахунку складу цирконієвого брикету
Номер рядка |
Склад маси брикету |
Середній хімічний склад компонентів сировини для приготування брикету, % |
||||||||||
ZrO2 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
Fe2O3 |
MgO |
TiO2 |
R2O |
∆mпрж |
W |
∑ |
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
1. |
Діоксид цирконію ДЦ-1 |
98,79 |
0,05 |
0,03 |
0,05 |
0,03 |
0,05 |
- |
|
0,5 |
0,50 |
100 |
2. |
Алебастр |
- |
0,16 |
0,09 |
85,76 |
0,09 |
- |
- |
- |
13,9 |
- |
100 |
3. |
Рідинна композиція |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.1 |
- Вапно – 20 % |
- |
1,38 |
1,23 |
79,06 |
0,85 |
- |
- |
- |
17,48 |
- |
100 |
3.2 |
- ЛСТ – 15 % |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
46 |
54 |
100 |
3.3 |
- Вода – 65 % |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
100 |
100 |
4 |
Разом (на вологу масу), % |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
5 |
Разом (на прожарену масу), % |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
Таблиця 3.4 – Зведені дані для розрахунку складу брикету
Номер рядка |
Вміст у масі |
Середній хімічний склад компонентів сировини для приготування брикету, % |
||||||||||||||||||||||||||
Понад 100% |
Після приве-дення до 100% |
ZrO2 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
Fe2O3 |
MgO |
TiO2 |
R2O |
∆mпрж |
W |
∑ |
||||||||||||||||
14 |
15 |
16
|
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
|||||||||||||||
1. |
Х1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||||||||||||||||||||
2. |
Х2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
||||||||||||||||||
3. |
Х3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||||||||||||||
3.1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||||||||||||||||||
3.2 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Продовження табл.3.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
3.3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
||||||||||||||||||
4 |
100+X3 |
100 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
100 |
|||||||||||||||||
5 |
- |
- |
X5 |
|
|
X6 |
|
|
|
|
- |
- |
100 |
- вміст CaO у масі брикету
(3.5) |
-
втрати при прожарюванні
(3.6) |
-
вологість брикету
(3.7) |
Для розрахунку речовинного складу маси і суспільного хімічного складу брикету вносимо наступні позначення (таблиця 3.5)
Вміст компонентів у зернистій складовій, %
– цирконієвий брикет фр. 0,5 – 0,088 мм |
– Х7 ; |
– цирконієвий концентрат КЦЗ фр. 0,5 – 0,1 мм |
– Х8 ; |
Вміст компонентів у суміші суспільного помелу (ССП), %
– цирконієвий брикет фр. 0,5 – 0,088 мм |
– Х9 ; |
– глина ДН-2 |
– Х10 ; |
Вміст рідинної композиції – Х11 ;
Втрати при прожарюванні – Х12 ;
Тоді отримаємо наступні рівняння
-
вміст компонентів у зернистій складовій
(3.8) |
– вміст компонентів у суміші спільного помелу (ССП)
(3.9) |
Таблиця 3.5 – Зведені дані для розрахунку складу маси виробів
Номер рядка |
Склад маси для виробів |
Середній хімічний склад компонентів сировини для виробництва виробів, % |
||||||||||
ZrO2 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
Fe2O3 |
MgO |
TiO2 |
R2O |
∆mпрж |
W |
∑ |
||
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
1. |
Зерниста складова |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1.1 |
Цирконієвий брикет фр. 0,5-0,088 мм Х7 |
X5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1.2 |
Цирконієвий концентрат фр. 0,5-0,1 мм Х8 |
59,50 |
31,52 |
3,23 |
0,39 |
0,15 |
1,89 |
- |
- |
1,82 |
1,5 |
100 |
2. |
Суміш спільного помелу (ССП) |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2.1 |
Цирконієвий брикет фр. 0,5-0,088 мм Х9 |
X5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2.2 |
Глина ДН-2 Х10 |
- |
52,21 |
26,38 |
0,65 |
0,97 |
0,75 |
1,07 |
2,10 |
7,87 |
8,0 |
100 |
3. |
ЛСТ (ρ = 1,23 г/см3) Х11 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
46 |
54 |
100 |
5. |
Разом (на вологу масу), % |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
6. |
Разом (на прожарену масу), % |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Продовження таблиці 3.5
Номер рядка |
Вміст у масі |
Середній хімічний склад маси, % |
|||||||||||
Понад 100% |
Після приве-дення до 100% |
ZrO2 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
Fe2O3 |
MgO |
TiO2 |
R2O |
∆mпрж |
W |
∑ |
|
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
1. |
30 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1.1 |
- |
- |
- |
- |
|
- |
|
- |
- |
- |
|||
1.2 |
- |
- |
- |
|
- |
|
- |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продовження табл..3.5
2. |
70 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|
- |
|
- |
- |
- |
2.1 |
- |
- |
- |
- |
|
- |
|
- |
- |
- |
|||
2.2 |
- |
- |
- |
- |
|
- |
|
- |
|||||
3 |
X11 |
- |
|
|
- |
|
|
|
|
|
|||
4 |
|
100 |
|
|
|
|
|
|
X12 |
3 |
100 |
||
5 |
- |
- |
92 |
|
|
2 |
|
|
|
|
- |
- |
|
– вміст ZrO2 у готових виробах
(3.9) |
- вміст CaO у готових виробах
(3.10) |
- втрати при прожарюванні маси
(3.11) |
Вміст вологи в масі
(3.12) |
- співвідношення компонентів в зернистій складовій дорівнює 2
(3.13) |
|
Розрахункові коефіцієнти розраховуємо за допомогою програмного забезпечення “MathCad”(див.Додаток А) |
|
Розрахункові значення коренів рівнянь, %:
Х1 = 98,99; Х6 = 2,21; Х11 = 5,20;
Х2 = 1,01; Х7 = 66,67; Х12 =2,63.
Х3 = 8,20; Х8 = 33,33;
Х4 = 1,37; Х9 = 96,43;
Х5 = 97,56; Х10 = 3,57;
Розрахунок речовинного складу маси і середнього хімічного складу шамоту та виробів виконується на підставі таблиць 3.4, 3.5 і отриманих результатів розрахунків на ПЕОМ. Отримані дані заносяться у таблиці 3.6 і 3.7.
Таблиця 3.6 – Зведені дані для розрахунку складу цирконієвого брикету
Номер рядка |
Склад маси брикету |
Вміст у масі |
Середній хімічний склад компонентів сировини для приготування брикету, % |
|||||||||||
Понад 100% |
Після приве-дення до 100% |
ZrO2 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
Fe2O3 |
MgO |
TiO2 |
R2O |
∆mпрж |
W |
∑ |
||
1 |
2 |
|
|
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
1. |
Діоксид цирконію ДЦ-1 |
98,99 |
91,49 |
90,37 |
0,06 |
0,03 |
0,05 |
0,03 |
0,05 |
- |
- |
0,45 |
0,45 |
91,49 |
2. |
Алебастр |
1,01 |
0,93 |
- |
- |
- |
0,80 |
- |
- |
- |
- |
0,13 |
- |
0,93 |
3. |
Рідинна композиція |
8,20 |
7,58 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
3.1 |
- Вапно – 20 % |
1,64 |
1,51 |
- |
0,02 |
0,01 |
1,20 |
0,01 |
- |
- |
- |
0,27 |
- |
1,51 |
3.2 |
- ЛСТ – 15 % |
1,23 |
1,14 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0,52 |
0,62 |
1,14 |
3.3 |
- Вода – 65 % |
5,33 |
4,93 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
4,93 |
4,93 |
4 |
Разом (на вологу масу), % |
108,2 |
100 |
90,37 |
0,08 |
0,04 |
2,05 |
0,04 |
0,05 |
- |
- |
1,37 |
6 |
100 |
5 |
Разом (на прожарену масу), % |
- |
- |
97,56 |
0,09 |
0,04 |
2,21 |
0,04 |
0,06 |
- |
- |
- |
- |
100 |
Таблиця 3.7 – Зведені дані для розрахунку складу маси виробів
Номер рядка |
Склад маси для виробів |
Вміст у масі |
Середній хімічний склад компонентів сировини для виробництва виробів, % |
|||||||||||
Понад 100% |
Після приве-дення до 100% |
ZrO2 |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
Fe2O3 |
MgO |
TiO2 |
R2O |
∆mпрж |
W |
∑ |
||
1 |
2 |
|
|
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
1. |
Зерниста складова |
30 |
28,52 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1.1 |
Цирконієвий брикет фр. 0,5-0,088 мм |
20,00 |
19,01 |
18,55 |
0,01 |
0,01 |
0,42 |
0,01 |
0,01 |
- |
- |
- |
- |
19,01 |
1.2 |
Цирконієвий концентрат фр. 0,5-0,1 мм |
10,00 |
9,51 |
5,66 |
3,00 |
0,31 |
0,04 |
0,01 |
0,18 |
- |
- |
0,17 |
0,14 |
9,51 |
2. |
Суміш спільного помелу (ССП) |
70 |
66,54 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2.1 |
Цирконієвий брикет фр. 0,5-0,088 мм |
67,50 |
64,17 |
62,61 |
0,06 |
0,02 |
1,42 |
0,02 |
0,04 |
- |
- |
- |
- |
64,17 |
2.2 |
Глина ДН-2 Х9 |
2,50 |
2,37 |
- |
1,24 |
0,62 |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
0,03 |
0,05 |
0,19 |
0,19 |
2,37 |
3. |
ЛСТ (ρ = 1,23 г/см3) |
5,20 |
4,94 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2,27 |
2,67 |
4,94 |
5. |
Разом (на вологу масу), % |
105,20 |
100 |
86,82 |
4,31 |
0,96 |
1,89 |
0,06 |
0,25 |
0,03 |
0,05 |
2,63 |
3,00 |
100 |
6. |
Разом (на прожарену масу), % |
|
- |
92,00 |
4,57 |
1,02 |
2,0 |
0,06 |
0,27 |
0,03 |
0,05 |
- |
- |
100 |
Технологічні нормативи виробництва (таблиця 3.8 ) прийняті з досвіду роботи передових підприємств з урахуванням застосування сучасних технологічних операцій та обладнання, що знижують втрати матеріалів на усіх технологічних ділянках виробництва.
Таблиця 3.8 – Технологічні нормативи виробництва
№ з/п |
Найменування |
Кількість, мас., % |
|
1 |
2 |
3 |
|
А. Сушка та випал виробів |
|||
1. |
Брак виробів при випалі та бій на складі Вміст ∆mпрж у напівфабрикаті Вміст залишкової вологи у напівфабрикаті, що надходить на випал |
2,2 2,63
0,45 |
|
В. Приготування маси і пресування виробів |
|||
2. |
Вологість сирцю Зворотний брак сирцю при пресуванні Втрати маси при приготуванні і пресуванні |
3 2,4 0,3 |
|
Склад маси виробів |
|
||
|
28,52 |
||
|
19,01 |
||
|
9,51 |
||
|
66,54 |
||
|
64,17 |
||
|
2,37 |
||
|
4,94 |
||
|
С. Приготування цирконієвого брикету |
|
|
3. |
Склад маси брикету
|
91,49 0,93 |
|
– рідинна композиція: |
|
||
- вапно |
1,51 |
||
– ЛСТ |
1,14 |
||
– вода |
4,93 |
||
Вологість брикету mпрж брикету |
6 1,37 |
||
Продовження табл.3.8 |
|
||
1 |
2 |
3 |
|
Д. Підготовка сировинних матеріалів |
|
||
4. |
Втрати вапна при гасінні за рахунок наявності нерозчинних домішок Втрати при приготуванні суміші спільного помелу і транспортуванні Втрати цирконієвого брикету при подрібненні, розсіюванні та транспортуванні Втрати глини, цирконію, цирконового концентрату, алебастру, вапна при транспортуванні Втрати сировинних матеріалів на складі |
0,9
0,90
0,25
0,2 0,15 |