3.4 Составление уравнения материального баланса

Составляем второе уравнение, которое связывает три неизвестных величины. Для этого предварительно определяем выход твердого ΣВ без учета потерь или прироста кислорода в процессе агломерации.

При агломерации материалы частично теряют массу в результате выгорания серы, углерода, удаления гидратной влаги и углекислоты карбонатов, обозначаемых через п.п.п. – потери при прокаливании.

Обозначим сумму всех потерь в процессе агломерации, за исключением потерь при частичном восстановлении высших оксидов железа, буквой "а". Тогда в общем случае:

а = 0,95S_сф + 0,6 SO₃+ C + п.п.п., (3.1)

где S_сф, SO₃,C, п.п.п. – соответственно содержание сульфидной серы, сульфатной серы (в виде оксида), углерода, потерь при прокаливании в спекаемых материалах, %.

Количество каждого компонента шихты В, переходящее в агломерат (твердый остаток), без учета потерь при частичном восстановлении высших оксидов железа составляет (кг)

В = (100-а), %; (3.2)

из рудной смеси 0,01 (100 – 0,6∙0,083 – 0,45 – 0,36) х = 0,991х (3.3)

из флюса 0,01 (100 - 42,92) y = 0,5708у; (3.4)

из марганцевой руды 0,01 (100–0,6∙0,075–10,02)4,52= 4,066; (3.5)

из топлива в твердом виде остается зола 0,01 ∙ 15,5 z = 0,155z. (3.6)

Суммарный твердый остаток составит (кг)

ΣВ=0,991х+ 0,5708у+0,155z+4,066. (3.7)

Процесс агломерации протекает в условиях образования восстановительных зон с центрами у горящих частиц топлива и с окислительными условиями в зоне затвердевания расплава и охлаждения спека. В зависимости от химического состава железорудного сырья (большее или меньшее содержание монооксида железа FeO, чем в агломерате), суммарный баланс химически связанного с железом кислорода

( - ), (3.8)

где - прирост кислорода , необходимого для окисления вюстита шихты, при окислительном характере агломерационного процесса ( ( - )>0) или количество удаленного кислорода при восстановлении гематита шихты до вюстита в случае восстановительного характера агломерационного процесса ( ( - )<0);

и - содержание вюстита в рудной смеси и агломерате, %,

может быть в итоге агломерационного процесса положительным или отрицательным.

Высшие оксиды марганца при агломерации восстанавливаются до монооксида марганца, при этом часть химически связанного кислорода переходит в газовую фазу с потерей массы аглоспека .

Уравнение материального баланса агломерационного процесса в общем виде можно представить как

, (3.9)

где 100 – расчетное количество агломерата, кг.

При спекании агломерационных шихт с преобладанием гематитовых руд с низким содержанием FeO происходит восстановление Fe₂O₃ до FeO с потерей массы за счет удаления кислорода (при % FeO рудной смеси  % FeO агломерата).

В рассматриваемом случае содержание FeO в рудной смеси (20,99%) больше содержания FeO в агломерате (10 %), т. е. процесс в целом носит окислительный характер. Часть FeO окисляется до Fe₂O₃, следовательно, масса аглоспека увеличивается за счет прироста кислорода .

Прирост кислорода в процессе агломерации определяем следующим образом.

Окисление монооксида железа до оксида идет по реакции:

Н а 1 кг FeO прибавится кислорода (16 – атомная масса кислорода, 72 – молекулярная масса Fe₂O₃)