Файл: Вегман, Е. Ф. Теория и технология агломерации.pdf

Потребность в кислороде составляет:

2,333 Сш — 1,8887 + 0,0078 х + 0,0045 2 (кгО2/Ю0 кг

агломерата).

С учетом коэффицента избытка воздуха си = 1,2;

2,7996 • Сш — 2,2644 + 0,0094* +

+ 0,0054 2 (кг О2/Ю0 кг агломерата).

Перейдем теперь от массы кислорода воздуха к его объему (Ѵо2= масса-22,4/32); 1,9597-СШ— 1,5851 + +0,0066 х + 0,0038z (м3О2/Ю0 кг агломерата).

Объем азота воздуха в 3,7619 раза больше:

7,3722 Сш — 5,9630 + 0,0248* +

+ 0,0143z (м3 N2/IOO кг агломерата).

Полный объем сухого воздуха:

9,3319 Сш — 7,5481 + 0,0314 * +

+ 0,0181 z (м3 воздуха/100 кг агломерата).

Объем водяных паров воздуха (1 %):

0,0933 Сш — 0,0754 + 0,0003 * +

+ 0,0002z (м3 Н20 воздуха/100 кг агломерата).

Полный объем влажного воздуха, подаваемого к ленте:

Ѵв = 9,4252 Сш — 7,6233 + 0,0317 * +

+0,0183z (м3 воздуха/100 кг агломерата).

Врасчетном варианте весь воздух подается к ленте

при 25° С [Ср = 0,3105 ккал/(м3-град)]:

qB= CptVB= 0,3105-25 Ѵв =

= 0,2461 *+61,5178z—59,1774 (ккал/100 кг агломерата).

Теплота дополнительного обогрева спекаемого слоя и термической обработки агломерата, осуществляемые пламенем газовых горелок, учитываются, так же как теплота зажигания, в ккал/100 кг агл. Теплота окисле­ ния магнетита учитывается при спекании магнетитовых концентратов и руд, когда шихта содержит больше FeO, чем агломерат.

Теплота образования силикатов и ферритов может быть в среднем принята равной 2—3% от общего прихо­

236

да тепла. По данным В. А. Арбузова, на аглолентах Камыш-Бурунской аглофабрики эта величина была рав­ на 0,86%. В условиях ФРГ эта величина достигает иног­ да при значительной оплавленное™ агломерата 6,7% [216]. Примем ее равной 2% от прихода тепла, т. е. в формуле теплового баланса а = 0,02.

Возможен и более точный подсчет теплоты образова­ ния силикатов и ферритов, но для этого необходимо за­ ранее знать ориентировочный минералогический состав агломерата.

Теплота испарения гигроскопической влаги шихты:

ность шихты при укладке на ленту).

Для расчетов теплоты разложения гидратов и испаре­

дует пользоваться тепловым эффектом 18000 ккал/кмоль водяного пара. Рекомендации базируются на экспери­ ментальном определении этой величины Сабатье [7] и, независимо от него, Барсадом [6] при 260—360° С (ве­ личина 1000 ккал/кг Н20 приведена к температуре 25° С).

<7гидр = 1000 • 0,0905X = 90,5х (ккал/100 кг агломерата).

Теплота диссоциации карбонатов шихты вычисляется по формуле

^карб ~ 9,66 (С02руды СаСОз X + С02фл_CaCOj У +

+добі СаСО, М) + 5 ,5 2 (С02 рудьІі MgC03'х +

+^ 2 фл, MgCOs У + С02доб, MgCO,М) +

++63 (С02руды FeCOiX + С02фл> FeCOjУ +

++ ^ 2 доб, Feco3 м) (ккал/100 кг агломерата.)

Вэтой формуле используются тепловые эффекты раз­ ложения карбонатов в пересчете на 1 кг С 02, выделяю­ щегося в ходе этого процесса. В формулу следует под­ ставлять содержание С 02 в компонентах шихты в про­ центах. При этом распределение С 02 между СаС03, MgC03 и FeC03 принимается с учетом минералогическо­ го анализа компонентов шихты.

237

В расчетном примере в сидеритовой руде С 02 входит в состав FeC03, MgC03 и СаС03 в соотношении:

С02 сидерита • С 02 магнезита '■С 02кальцита— 6 ' 3:1.

Визвестняке С 02 входит почти исключительно в состав

СаС03.

+410,496у (ккал/100 кг агломерата).

Внекоторых случаях исходная аглошихта содержит сложные алюмосиликаты Ca, Mg, Fe и др. (например, гранатовая пустая порода в дашкенсанской руде; тюрин-

гит, шамозит — в рудах курской магнитной аномалии и т. и.), теплоту разложения которых необходимо учи­ тывать.

В расчетном случае пустая порода представлена глав­ ным образом кварцем. Таким образом, затраты на раз­ ложение сложных соединений пустой породы отсут­ ствуют.

Что касается расхода тепла на диссоциацию окислов, то он учитывается по формуле (количества кислорода, выделяющего в газовую фазу в ходе этих процессов, бы­ ли уже подсчитаны ранее):

— 34,0670х (ккал/100 кг агломерата).

Расчет энтальпии отходящих газов начнем с опреде­ ления количества отходящих газов аглоустановки.

Зажигательный горн агломерационной машины отап­

27% СО, 3% Н2, 55% N2, 3% Н20 ) газов, взятых в отно­

шении 0,28:0,72. Теплота сгорания газовой смеси (9,7%

С 02, 20,4% СО, 8% СН4, 16,1% Н2, 42% N2, 3,8% Н20)

достигает 1800 ккал/нм3. Так как на 100 кг агломерата при зажигании по условию расходуется 3600 ккал, расход газовой смеси при полном сгорании составит 3600:1800 = = 2,0 м3/100 кг агломерата. В табл. 30 приведен расчет количества продуктов горения газовой смеси при коэф­ фициенте избытка воздуха, равном единице.

238

239

В ходе агломерации из коксовой мелочи выделяются летучие вещества (Ѵлет):

Улет — 0,01 lz-22,4/16 = 0,0154z м3/100 кг агломерата.

Здесь для упрощения принято, что летучие состоят из СН4. Возможен и более точный расчет по полному сос­ таву летучих коксовой мелочи.

Перейдем теперь к расчету объема продуктов горе­ ния твердого топлива и серы шихты. Количество азота, переходящего в продукты горения, было подсчитано ра­ нее (см. расчет количества воздуха, подаваемого к ленте):

7,3722 Сш — 5,9630 + 0,0248 ж + 0,0143 2 = 0,0248 х +

+ 6,19882 — 5,9630 (м3 N2/IOO кг агломерата).

Количество водяных паров воздуха с учетом объема гигроскопической влаги и гидратной воды шихты (см. расчет количества воздуха):

0,0933 Сш — 0,0754 + 0,0003 х + 0,0002 2 + 9 • 22,4/18 +

+ 0,0905X • 22,4/18 = 0,1129х + 0,07852 +

+ 11,1242 (м3 H2O/IOO кг агломерата).

Количество избыточного кислорода в отходящих га­ зах (см. расчет количества воздуха; а = 1,2 шестая часть

кислорода не используется в процессе):

(1,9597 Сш — 1,5851 + 0,0066 х + 0,0038 2) : 6 =

= 1,6478 2 — 1,5851 + 0,0066х) : 6 = 0,0011 х +

240

заключение, и объем СО, образующийся при горении твердого углерода. По реакции 0.2 Сш+0,1 О2=0,2 СО при сгорании 0,2 Сш образуется (0,375 Сш) м3СО. По реакции 0,25 СШ+ 0Л25 0 2= 0,25 СО при сгорании 0,25 Сш образуется (0,466 Сш) м3 СО:

Ѵсо = 0,39092 (м3СО/100 кг агломерата).

Общин объем, отсасываемых из спекаемого слоя газов:

0,1/ 06 X + 0,21 / 9 у + 8,1346 z +

+ 9,7941 (м3/100 кг агломерата).

По экспериментальным данным, величина вредных прососов достигает на ленточных агломашинах 50—70% по отношению к общему объему газов, отсасываемых эк­ сгаустером. Примем в расчете эту величину, равной 50%. Тогда полученный объем удваивается:

0,3412 X + 0,4358 у + 16,2692 2 +

+ 19,5882 (м3/100 кг агломерата).

Температура отходящих газов аглоленты перед экс­ гаустером обычно составляет 100— 150° С. Принимаем ^отх.г=150°С [удельная теплоемкость 0,325 ккал/(м3-

•град)].

*7отх.г = 150 • 0,325 Ѵотх.г = 16,6335 х + 21,2452 у +

+ 793,1235г + 954,9247 (ккал/100 кг агломерата).

Теплосодержание пирога готового офлюсованного аг­ ломерата колеблется в пределах от 8000 до 12000 ккал/кг

агл. Меньшие значения соответствуют условиям спека­ ния магнетитовых руд и концентратов, большие значе­ ния— условиям спекания бурого железняка, сидерита, получения металлизованного агломерата. Напомним, что, помимо 100 кг годного агломерата, на который ведется

расчет, при спекании получим еще 40 кг горячего возвра­ та (коэффициент 1,4 в расчетах):

<7п = 10 000 • 1,4 = 14 000 ккал/100 кг агломерата +

+ 40 кг возврата.

Тепловые потери агломерационных лент в разных ус­ ловиях составляют 4—12% от общего расхода тепла. В проектных расчетах рекомендуется принимать величину потерь равной 10% (С = 0,1).

Суммируя статьи прихода и расхода тепла, получа­ ем окончательно:

(15,2461 л: + 15,0000 у + 5598,6964 z + 4140,8226) : 0,98 =

=(106,6005 л: + 431,7412 у + 793,1235 2 +

+28460,7663) : 0,9.

Уравнение теплового баланса спекания:

90,7470 л: + 409,6064 у — 4261,5658 г + 24164,8107 = 0.

Решим теперь совместно три балансовых уравнения с тремя неизвестными:

14,2440л:— 52,388 г/+ 10,894 z = 0 (баланс основности); 0,8543 X + 0,5712 у + 0,1457 г — 101,8887 = 0 (материальный баланс);

90,7470 X + 409,6064 у — 4261,5658 г +

+ 24164,8107 = 0 (тепловой баланс);

X= 98,1590 кг/100 кг агломерата (расход рудной смеси);

у—28,8800 кг/100 кг агломерата (расход известняка);

z = 10,5367 кг/100 кг агломерата

(расход коксовой мелочи).

Переходим к проверке правильности расчета. Содержание Fe, Mn, Р в агломерате:

Fe,»™ = 98,159 • 0,46957 + 28,88 • 0,00574 +

+10,5367 ■0,02119 = 46,4816 (кг/100 кг агломерата);

Мпагл = 98,159 • 0,01239 + 10,5367 • 0,00162 =

=1,2333 (кг/100 кг агломерата);

рагл = 98,159 • 0,00035 + 28,88 • 0,00017 +

+10,5367-0,00009 = 0,0401 (кг/100 кг агломерата).

Примем, что остатки сульфидной и сульфатной серы присутствуют в агломерате в составе тех минералов, ко­ торые содержались в исходной шихте. Остатки органи­ ческой серы коксовой мелочи входят в состав алюмоси­ ликатной связки, растворяясь в ней.

FeSara = 0,05 • 0,0025 • 10,5367 =

= 0,0013 (кг/100 кг агломерата);

242