Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОНВЕРТЕРА ПО ФАЙНШТЕЙНУ

Стогов А.В. 1 Косовцева Т.Р. 1
1 Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»
1. Диамидовский Д.А., Шалыгин Л.М., Гальнбек А.А., Южанинов И.А. Расчеты пиропроцессов и печей цветной металлургии. – М.: Металлургиздат, 1963.
2. Шалыгин Л.М., Коновалов Г.В., Косовцева Т.Р. От изобретения Генри Бессемера до комплексного решения проблем конвертерного передела // СПб: Сб. материалов Междун. Промышленного конгресса «Петербургская техническая ярмарка – 2006». ГУП Изд. дом «Руда и металлы, 2006.
3. Шалыгин Л.М., Коновалов Г.В., Косовцева Т.Р. Условия подачи дутья в расплавы и разработка средств интенсификации дутьевого режима // Записки горного института. – СПб.– Т. 169, 2006.

Боковая подача дутья, осуществленная еще в вертикальных конвертерах, а затем сохраненная в горизонтальных, предопределила зональный характер физико-химических процессов, протекающих в конвертерной ванне. Эта особенность отчетливо обнаруживается по чисто эксплуатационным признакам: ускоренному износу кладки фурменного пояса, контактирующей с зоной активных окислительных процессов [1].

При конвертировании бедных никелевых штейнов, являющихся продуктом восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд, в наибольшей степени проявляется разрушительное действие высокотемпературного окислительного факела. Крайне малый срок службы фурменного пояса никелевых конвертеров обуславливает повышенный расход дорогостоящих огнеупоров, продолжительные простои конвертеров на ремонтах и соответственно – трудовые затраты на выполнение ремонтов.

Годовая производительность конвертера по файнштейну никелевого или медноникелевого может быть оценена по обобщенной формуле, предложенной проф. Л.М. Шалыгиным [2]:

inn1.wmf (1)

где М1 – содержание Cu+Ni в исходном штейне, %; М2 – – содержание Cu+Ni, в файнштейне, %; d – содержание FeS в штейне, %; e – содержание Feмет в штейне, %; n – коэффициент распределения кислорода между FeO и Fe3O4 (при n=1 образуется только FeO); m – степень окисления FeS; nф – число работающих фурм; a – коэффициент аэродинамики фурменной системы; p – давление на коллекторе, кг/см2; kд – коэффициент использования конвертера под дутьем; q – доля кислорода в дутья; N – число суток работы конвертера под дутьем.

Как видно, при прочих равных условиях годовая производительность конвертера зависит от произведения q N.

Расчеты температуры «факельной зоны» выполнены для пониженной концентрации кислорода, что может быть осуществлено добавлением к воздушному дутью азота, являющегося вторичным продуктом кислородных станций. для оценки теплового состояния «факельной зоны», определяющей условия службы огнеупоров, составлено уравнение ее теплового баланса (2):

inn2.wmf (2)

где

inn3.wmf

inn4.wmf

inn5.wmf

inn6.wmf

Условные обозначения, содержание в штейне, %: Ni3S2 – a; Cu2S – b; CoS – c; FeS – d; Ni – k; Fe – e; Fe3O4 – f; tшт – температура штейна, °С; tд – температура дутья, 0С; q – доля кислорода в дутье, доли ед.

Расчеты значений температуры факельной зоны для типовых штейнов при различной концентрации кислорода в дутье в системе MathCad приведены на рис. 2–5.

Расчеты необходимых массовых долей для типовых штейнов приводятся на рис. 6, 7.

inno.tiff

Рис. 1

inno3.tif

Рис. 2. Расчетные значения температуры факельной зоны для медного штейна (30 % Cu)

inno3.tif

Рис. 3. Расчетные значения температуры факельной зоны для медноникелевого штейна (19,5 % Cu+Ni)

inno4.tiff

Рис. 4. Расчетные значения температуры факельной зоны для никелевого штейна (14 % Ni).

inno5.tif

Рис. 5. Расчетные значения температуры факельной зоны для типовых штейнов.

inno6.tiff

Рис. 6. Расчет необходимых массовых долей для типовых штейнов в MS Excel

inno7.tif

Рис. 7. Расчет необходимых массовых долей для типовых штейнов в MS Excel (режим отображения формул)

Расчет минерального состава никелевого штейна

inno8.tiff

Рис. 8. Вычисление элементарного состава Ni, Cu, Co, Fe, O, S ( %) в MS Excel

inno9.tif

Рис. 9. Вычисление элементарного состава Ni, Cu, Co, Fe, O, S ( %) в MS Excel (режим отображения формул)

Высокая степень использования кислорода упрощает управление составом штейна и соотношением количеств подаваемого через фурму кислорода и загружаемых за то же время концентратов. Состав штейна можно регулировать в широком диапазоне, поэтому температура факельной зоны может быть различной.

Расчеты показали, что снижение концентрации кислорода до 17-18 %, приводит, естественно, к уменьшению производительности во времени дутья, но может быть компенсировано увеличением число суток работы конвертера под дутьем за счет удлинения до 35-45 суток срока службы фурменного пояса в результате снижения температуры факела.


Библиографическая ссылка

Стогов А.В., Косовцева Т.Р. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КОНВЕРТЕРА ПО ФАЙНШТЕЙНУ // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-1.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=12060 (дата обращения: 22.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252