- •Затверджено
- •Дніпропетровськ нМетАу 2014
- •Національна металургійна академія України
- •49600, М. Дніпропетровськ-5, пр. Гагаріна, 4
- •Розрахунок матеріального балансу плавки феротитану
- •1.1. Витрата кількості відновника
- •Склад сплаву
- •1.4. Розрахунок кількості та складу шлаку
- •Склад шлаку
- •Кількість газів, що виділяються в процесі плавки
- •Витягання титану Маса титану в концентраті
- •2. Розрахунок теплового балансу плавки феротитану
- •2.1. Приход теплоти
- •2.1.1. Теплота відновлення TiO2 до Ti
- •Відповідно розраховуються теплоти інших реакцій
- •2.1.2. Теплота відновлення TiO2 до TiO
- •2.1.3. Теплота відновлення TiO2 до Ti2o3
- •2.1.4. Теплота відновлення FeO до Fe
- •Усього екзотермічні реакції дають теплоти
- •2.1.10. Фізична теплота матеріалів
- •2.2. Витрати теплоти
- •2.2.1. Атомна теплоємність заліза
- •2.2.2.Тепловміст титану
- •2.2.3. Атомна теплоємність твердого алюмінію
- •2.2.4. Атомна теплоємність кремнію
- •Баланс тепла
- •4. Варианти завдань для самостійної роботи
2.2.4. Атомна теплоємність кремнію
QSi1
= 5,74
dT
+ 0,617 · 10-3
ТdT
– 1,01 · 10-5
dT/T2
= 5167кал = =21598 Дж.
QSi2=
5,33
dT
+ 1,058 10-3
ТdT
= 3517кал = 14701 Дж.
QSi3 = 6,62·(2123 – 1687) = 2886 кал = 12063,5 Дж.
Теплота плавлення кремнію QSi,пл = 9460 кал = 39542,8 Дж.
Повний атомний тепловміст кремнію:
QSi = QSi1 + QSi2 + QSi3 + QSi,пл = 21598 + 14701 + 12063,5 + 39542,8 = 87905,3 Дж.
Тепловміст 1 кг кремнію дорівнює:
(QSi· 1000)/АSi = 87905,3 · 1000/28 = 3139,5 кДж.
Тепловміст 1 кг феротитану при 1850оС , що має склад відповідно до табл.1.2. дорівнює:
1620,9 · 0,2842 + 1805 · 0,6064 + 2350,9 · 0,0645 + 3139,5 · 0,0315 = 460,66 + 1094,55 + 151,63 + 98,89 = 1805,73 кДж.
2.2.5.Тепловміст 65,765 кг сплаву дорівнює
1805,73 · 65,765 = 118753,83 кДж.
2.2.6.Тепловміст шлаку приблизно розраховується згідно формули
q = 0,28t + 50 Для t = 1850оС q = 568 ккал/кг = 2374,24 кДж/кг
Тепловміст 96,4 кг шлаку дорівнює: 2374,24 · 96,4 = 228876,73 кДж.
Баланс тепла
Приход кДж % Витрати кДж %
Екзореакції 401742,34 92,9 Тепловміст сплаву 118753,83 27,5
Фіз. теплота
матеріалів 30594,58 7,1 Тепловміст шлаку 228876,73 52,9
Втрати 84706,36 19,6
Разом: 432336,92 100 432336,92 100
4. Варианти завдань для самостійної роботи
(1 – Титановий концентрат, 2 – залізна руда, 3 – вапно, 4 – крупка Al, 5 – FeSi, вміст сірки у всіх варіантах титановoгo концентрату складає 0,05%)
Варіант 1
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
43,5 |
16 |
33,45 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
95 |
2 |
- |
2 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
4 |
- |
91 |
3 |
2 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
1 |
2 |
96 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
74 |
- |
24 |
2 |
Варіант 2
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
47 |
15 |
30,95 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
95 |
2 |
- |
2 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
4 |
- |
91 |
3 |
2 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
1 |
2 |
96 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
74 |
- |
24 |
2 |
Варіант 3
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
48 |
14 |
30,95 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
94 |
3 |
- |
2 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
4 |
- |
91 |
3 |
2 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
1 |
2 |
96 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
74 |
- |
24 |
2 |
Варіант 4
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
42 |
15 |
35,95 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
96 |
2 |
- |
1 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
4 |
- |
91 |
3 |
2 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
1 |
2 |
96 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
74 |
- |
24 |
2 |
Варіант 5
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
43 |
17 |
32,95 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
95 |
2 |
- |
1 |
- |
2 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
4 |
- |
91 |
3 |
2 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
1 |
2 |
96 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
74 |
- |
24 |
2 |
Варіант 6
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
42 |
16 |
36,25 |
2 |
1,3 |
0,8 |
- |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
94 |
3 |
- |
2 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
3 |
- |
92 |
3 |
2 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
2 |
2 |
95 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
73 |
- |
25 |
2 |
Варіант 7
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
43 |
16 |
35,85 |
1,5 |
1,2 |
0,8 |
- |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
93 |
3 |
- |
2 |
- |
2 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
3 |
- |
92 |
3 |
2 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
2 |
2 |
95 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
73 |
- |
25 |
2 |
Варіант 8
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
40 |
17 |
37,75 |
1,5 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,3 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
97 |
2 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
3 |
- |
92 |
3 |
2 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
2 |
2 |
95 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
73 |
- |
25 |
2 |
Варіант 9
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
41 |
18 |
35,75 |
1,5 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,3 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
96 |
1 |
- |
2 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
3 |
- |
92 |
3 |
2 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
2 |
2 |
95 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
73 |
- |
25 |
2 |
Варіант 10
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
44,5 |
15 |
33,45 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
95 |
2 |
- |
1 |
- |
2 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
3 |
- |
92 |
3 |
2 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
2 |
2 |
95 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
73 |
- |
25 |
2 |
Варіант 11
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
41,6 |
16,5 |
34,85 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
94 |
3 |
- |
1 |
- |
2 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
5 |
- |
93 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2 |
2 |
2 |
94 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
75 |
- |
24 |
1 |
Варіант 12
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
42 |
18 |
32,95 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
93 |
3 |
- |
3 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
5 |
- |
93 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2 |
2 |
2 |
94 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
75 |
- |
24 |
1 |
Варіант 13
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
44 |
16 |
33,05 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,5 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
92 |
4 |
- |
3 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
5 |
- |
93 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2 |
2 |
2 |
94 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
75 |
- |
24 |
1 |
Варіант 14
Матері- али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
45 |
17 |
30,95 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,6 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
93 |
3,5 |
- |
2,5 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
5 |
- |
93 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2 |
2 |
2 |
94 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
75 |
- |
24 |
1 |
Варіант 15
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
43,5 |
16,8 |
32,85 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
1,4 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
91 |
4 |
- |
3 |
- |
2 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
5 |
- |
93 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2 |
2 |
2 |
94 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
75 |
- |
24 |
1 |
Варіант 16
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
40 |
15 |
36,95 |
3 |
2 |
1 |
- |
2 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
85 |
5 |
- |
6 |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
8 |
- |
90 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
3 |
3 |
4 |
90 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
75 |
- |
20 |
5 |
Варіант 17
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
35 |
16 |
41,85 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
2 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
95 |
3 |
- |
1 |
- |
1 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
5 |
- |
90 |
3 |
2 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
1 |
1 |
97 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
75 |
- |
25 |
- |
Варіант 18
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
37 |
20 |
35,95 |
3 |
1 |
1 |
- |
2 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
85 |
10 |
- |
3 |
- |
2 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
7 |
- |
86 |
4 |
3 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2 |
2 |
2 |
94 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
75 |
- |
24 |
1 |
Варіант 19
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
45 |
11 |
37,15 |
3 |
1,6 |
0,8 |
- |
2 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
90 |
5 |
- |
3 |
- |
2 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
5 |
- |
93 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2 |
2 |
2 |
94 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
75 |
- |
24 |
1 |
Варіант 20
Матері-али |
Хімічний склад, % |
|||||||||||
TiO2 |
FeO |
Fe2O3 |
SiO2 |
MgO |
CaO |
n.n.n |
Al2O3 |
Si |
Cu |
Fe |
Al |
|
1 |
49 |
10 |
32,75 |
5 |
1 |
0,8 |
- |
1,4 |
- |
- |
- |
- |
2 |
- |
- |
90 |
2 |
- |
3 |
- |
5 |
- |
- |
- |
- |
3 |
- |
- |
- |
2 |
- |
95 |
2 |
1 |
- |
- |
- |
- |
4 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 |
2 |
3 |
94 |
5 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
75 |
- |
24 |
1 |
