Расчет по заданным значениям коэффициента насыщения известью и силикатного модуля

Пример 2.4. Рассчитаем смесь, в состав которой входят три различ­ных внда сырья. Требуемый коэффициент насыщения известью по Кннду ра­вен 0,92, а силикатный модуль — 2,60. Результаты химического анализа сырья приведены в графах 2—4 табл. 2.4.

Формула для определения коэффициента насыщения известью по Кннду уже приводилась в примере 2.3. Формула для расчета силикатного модуля с учетом принятых сокращений принимает внд

SM = А + F = Ага + Fm •

Расчет проводим в предположении, что на х масс. ч. известняка (ком­понент 1) и на у масс. ч. глины (компонент 2) приходится 1 масс. ч. колче­данных огарков (компонент 3), выступающих в качестве корректирующей добавки. Тогда для расчета содержания оксидов в сырьевой смесн применяют следующие формулы [19]:

*Сг + уСа + С, Л’ Si + у S2 + S3

M~ х + У + 1 : Sm_ x + y+l ‘

* At + г/ A2 + A3 * Fi + у F2 + F3

Am _ _ __ . p __ _

X+y+l x+y+l

Компоненты, %

Извест­няк

Глнна

Колчедан­ные огар­ки

Графа 2Х Х0.7826

X

Co rr

0.0 uX

Графа 4X X0.0150

Сырьевая смесь

Клинкер

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Si02

0,95

68,00

11,00

0,74

13,76

0.17

14,67

22,46

А120з

0,92

12,60

1,50

0,72

2,55

0,02

3,29

5,00

Fe203

0,38

2,95

84,20

0,30

0,60

1,26

2,16

3,27

СаО

54,60

5,70

0,76

42,73

1,15

0,01

43,89

66,84

MgO

0,95

1,45

0,55

0,74

0,29

0,01

1,04

1,55

So3

1,28

1,25

0,26

0,02

0,28

0,43

Потери при

Про-

42,03

7,20

0,67

32,90

1,46

0,01

34,37

Наливании

Остаток

0,17

0,82

0,07

0,13

0,17

0,30

0,45

Всего

100,00

100,00

100,00

78,26

20,24

1,50

100,00

100,00

Модуль KSi;

0,92

0,92

Силикатиый

Мо-

0,73

4,37

0,12

2,7

2,7

Дуль

1,5

Глиноземный

Мо-

2,42

4,27

0,02

1,5

Дуль

После подстановки этих выражений в формулы для определения коэффици­ента насыщения известью и силикатного модуля и проведения соответствую­щих преобразований получим два уравнения с двумя неизвестными х и у.

Х [(2, 8KSK • Sx + 1,65А1 + 0,35FJ — CJ + у [(2,8KSK ■ Sa + 1,65А2 +

+ 0,35F2) — С21 = С3 — (2,8KSK-S3 + 1,65А3 + 0,35F3); Л: [SM (Ах + Fx) — St] + у [SM (А2 + F2) — S2] == S3-SM (A3 + F3). В целях упрощения дальнейших расчетов вводим следующие обозначения: ах = (2,8KSK-S1 + 1,65А1 + 0.35FJ — Ьг = (2,8KSk-S2 + 1,65А3 + 0,35F2) ~ С2;

CI = Сз — (2′ 8KSK • S3 + 1′ 65Аз + 0.35F3);

A2 = 5M(A1 + F1)-S1;

Ьг = SM (А2 + F2) — S2;

= S3 — SM (A3 + F8).

С учетом введенных обозначений уравнения для х и у получают следующий вид:

Ai* + hy — СГ-

А2х + 62г/ = сг.

После решения этой системы уравнений находим х я у.

С ib 2 — сф1

Х = —————————— — ;

Aib2- афі

Афг — a2b,

Чтобы рассчитать глиноземный модуль и необходимый коэффициент насы­щения известью, следует символам а2, Ь2 и с2 придать следующие значения (символы а,, Ъ\ и С\ остаются без изменения):

A2 = TM-A1 — F1-,

Ьг = ТМ-А2 — F2;

C, = F, —ГМ-Аа.

Для расчета долей известняка х и глины у, приходящихся на 1 ч. колче* данных огарков, применяют выведенные выше формулы для х и у.

Прежде всего необходимо определить значения оь bi, С\ и а2, Ьг, с2:

= (2,8KSK-S2 + 1,65А1 + 0.35FJ — С± = (2,8-0,92-0,95 + 1,65-0,92 + + 0,35-0,38) — 54,60 = — 50,502; b1 = (2,8KSK-S2 + 1,65А2 + 0,35F2) — С, = = (2,8-0,92-68,00 + 1,65-12,60 + 0,35-2,95) — 5,70 = 191,290;

Cj = С3 — (2, 8KSK ■ Sg + 1,65А3 + 0,35F3) = = 0,76 — (2,8-0,92-11,00 + 1,65-1,50 + 0,35-84,2) = — 59,521; аг = SM \Ai + Fj) — Sx = 2,70 (0,92 + 0,38) — 0,95 = 2,560; b2 = SM (A2 + F2) — S2 = 2,70 (12,60 +2,95) — 68,00 = —26,015; c2 = S3 — 5M (As + F3) = 11,00 — 2,70 (1,50 + 84,20) = — 220,390.

Полученные значения подставляют в формулы для определения х я у. _ [-59,521 (—26,015)) —|(—220,390)-191,290] _

[—50,502 (—26,015)] —(2,560-191,290) ~ 3′ 5 _ [—50,502 (—220,390)] —[2,560 (—59,521)] _ У~ [—50,502(—26,015)] —(2,560-191,290) _ 13′ ‘

Таким образом, на 1 ч. колчеданных огарков приходится 53,03 ч. извест­няка и 13,69 ч. глины, и сырьевая смесь должна иметь следующий состав, %: известняк — 78,26, глина — 20,24, колчеданные огарки — 1,50.

Правильность расчета подтверждается результатами, приведенными в графах 5—9 табл. 2.4.

Пример 2.5. Рассчитаем сырьевую смесь, состоящую из трех компонен­тов: известняка, доменного шлака и колчеданных огарков. Коэффициент на­сыщения известью должен равняться 0,90, а силикатный модуль — 2,5. Ре­зультаты химического анализа составляющих сырьевой смеси приведены в графах 2—4 табл. 2.5, а расчетные данные — в графах 5—9.

Последовательность расчета такая же, как в примере 2.4:

Аг = (2, 8KSK ■ S1 + 1,65А1 + 0,35FJ — Сг = = (2,8-0,90-6,75+ 1,65-0,71 + 0,35-1,47) — 48,90 = — 31,1040; v b1 = (2,8/C5K-S3 + 1,65А3 + 0,35F2) — С2 = ,

= (2,8-0,90-39,45+ 1,65-9,67 + 0,35-0,67)—42,09 = 73,5140; ;

Cl = С3 — (2MSK-S3 + 1,65А3 + 0,35Fg) = = 0,87—(2,8-0,90.11,21 + 1,65-1,57 + 0,35-83,72) = —59,2717; а2 = 2,5(0,71 + 1,47) —6,75 = — 1,300; Ьг = 2,5 (9,67 + 0,67) — 39,45 = — 13,600; с2 = 11,21 -2,5(1,57 + 83,72) = — 202,015;

Компоненты, %

Известняк

Доменный шлак

Колчеданные огаркн

Графа 2X 0,6995

Графа 3X0,2773

Графа 4X0,0232

Сырьевая | смесь

Клинкер

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Si02

А120з

Fe203

СаО

MgO

S03

Потери при

Прокаливании

Остаток

6,75 0,71

1.47 49,80

1.48 0,10

39,65

0,04

39,45 9,67 0,67 42,09 7,36 0,70

0,06

11,21 1,57 83,72 0,87 0,64 1,36 0,63

4,72 0,50

1.3 34,85

1.4 0,07

27,74

10,94 2,68 0,19 11,69 2,04 0,19

0,26 0,04 1,95 0,02 0,01 0,03 0,01

15,92 3,22 3,17 46,56 3,09 0,29 27,75

22,03 4,45 4,38 64,44 4,28 0,40

0,02

Всего

100,00

100,00

100,00

69,95

27,73

2,32

100,00

100,00

Насыщение известью Силикатный модуль

0,90 2,50

0,90 2,50

— с26г 15,657-258

Х = ——— —=— ————— =30,1919 ч. известняка;

АхЬ^ — а2Ьг 518,5826

А^ — a2ct 6206,4213

, — . о ™ „ — 11,9680 ч. шлака; афъ — афг 518,5826

1,000 ч. колчеданных огарков

Всего: 43,1599л: = 100 ‘

100 — ■ ‘ х= ——— = 2,317. • — J ч" — 43,1599

TOC \o "1-3" \h \z Известняк: 30,1919-2,317 = 69,95%; .. ■ .

Шлак: 11,9680-2,317=27,73%; •

Колчеданные огарки: 1,000-2,317=2,32%; ‘ , •

Всего 100,00%.

Правильность расчета подтверждается данными граф 5—9 табл. 2.4. 2.5. Расчет количества присаживающейся угольной золы

При применении для обжига клинкера природного газа или жидкого топлива не возникает абсорбции золы клинкером. Но в случае применения угля необходимо учитывать возможность поглощения (присадки) клинкером угольной золы.

В современных длинных вращающихся печах, а также в пе­чах с теплообменниками, т. е. там, где почти нет пылевыноса, наблюдается почти полная абсорбция золы клинкером. В корот­ких вращающихся печах с большим пылевьшосом наблюдается
меньшая присадка золы. В зависимости от типа вращающейся печи в обычных условиях присадка золы к клинкеру может со­ставлять от 30 до 100%. В шахтных печах для обжига клинке­ра поглощение золы клинкером всегда равно 100%. Каждая конструкция печи имеет свою постоянную степень абсорбции золы.

Пример 2.6. Для расчета присадки золы используются результаты хи­мического анализа сырьевой смеси, клинкера и угольной золы. Отдельные компоненты и оксиды обозначены теми же символами, что и раньше. Коли­чество присаживающейся золы топлива в процентах от массы клинкера обоз­начим q; теперь можно записать следующие уравнения [24]:

100С = (100 — ^Cm + ftCa;

100S = (100-92) Sm + 9sSa;

100А = (100 — q3) Ат — j — qaAa;

100F=(100-?4)Fm+<7«Fa.

После решения этих уравнений относительно q получаем следующие выра­жения:

100;

<7i =

100.

<7з

100; q2 = ■

Са — On А — Ait

100; qi = ■

Среднее арифметическое значений qx—qA дает искомую величину q. В табл. 2.6 приведены результаты химического анализа сырьевой смеси, клин­кера и угольной золы (сырьевая смесь дана без потерь при прокаливании).

Таблица 2.6. Химический состав сырья и клинкера (к примеру 2.6)

Оксиды, %

Сырьевая смесь

Клинкер

Угольная зола

Si02

19,00

19,85

42,95

А120з ‘

8,25

8,92

27,88

Fe203 .

2,80

3,31

17,60

СаО

66,60

64,45

4,95

Исходя из данных табл. 2.6, получим:

33

64,45 — 66,60

Чі =

4,95 —

66,60

<72 =

19,85-

• 19,00

42,95 —

■ 19,00

<7з-

8,92 —

•8,25

27,88-

-8,25

<74-

3,31 —

2,80

17,60-

-2,80

100 = 3,49; 100 = 3,55; 100 = 3,41; 100 = 3,44.

3—394

Среднее арифметическое равно

3,49 + 3,55 + 3,41 +3,44

Q =—————————————- = 3,47.

4

Это означает, что количество угольной золы, поглощаемое клинкером во вре­мя обжига, составляет 3,47% массы клинкера.

Пример 2.7. В этом примере приведен другой метод расчета влияния угольной золы на химический состав клинкера.

Угольная зола имеет следующий химический состав %: БЮг — 47,0; А120з—29,1; Fe203—12,5; СаО—6,6; MgO—1,8; K20+Na20—2,8; всего 99,8.

В состав клинкера входят следующие компоненты, %: Si02—21,5; А1203— 5,2; Fe203—3,7; СаО—67,5; MgO—1,7; K20 + Na20—0,5; всего—100.

Состав минеральной присадки из угольной золы определяется следующим образом:

Расход угля в % Хсодержание золы в угле в %Хсодержание оксидов в золе в %

= 100-100

Принято, что расход угля составляет 19% массы клинкера, содержание золы в угле— 12%, а присадка— 100%. Отсюда находим величину «зональных по­правок» для компонентов клинкера:

ASiOjj = 0,19-0,12-47,0= 1,07; ДА1А, = 0,19-0,12-29,1 = 0,67; AFe203 = 0,19-0,12-12,5 = 0,28; "" ДСаО=0,19-0,12-6,6 = 0,15;

Д MgO = 0,19-0,12-1,8=0,04;

NaaO 1 _ о,19-0 ,12-2,8 = 0,06; К20 J

99,8 2,27.

В табл. 2.7 приведен скорректированный состав клинкера.

Таблица 2.7. Химический состав сырья и клинкера (к примеру 2.7)

Оксиды, %

Клинкер

Д

Сырьевая смесь после прока­ливания

Пересчет на 100%

1

2

3

4

5

Si02

А120з

Fe203

СаО

MgO

Na20 \

К20 f

21,5 5,2 3,7 67,5 1,6

0,5

—1,07 —0,67 —0,28 —0,15 —0,04

—0,06

20,43 4,53 3,42 67,35 1,56

0,44

20,97 4,63 3,49 ■ 68,87 1,59

0,45

Всего

100,0

2,27

97,73

100,00

Модули сырьевой смеси без потерь при прокаливании равны (из расчета по данным графы 5 табл. 2.7): гидравлический модуль — 2,36, силикатный модуль — 2,58, глиноземный модуль — 1,32.

Эти модули создают основу для определения состава сырьевой смеси, со­стоящей из двух компонентов или более, путем использования методов, пред­назначенных для расчета многокомпонентных смесей. Клинкер, полученный при обжиге смеси, подобранной указанным образом, будет иметь состав, соответствующий графе 2 табл. 2.7.

Пример 2.8. Рассчитаем сырьевую смесь, состоящую из сырья двух видов — известняка и глины, с учетом влияния угольной золы на состав клин­кера: коэффициент насыщения известью, по Кинду, должен составлять 0,90.

Химический состав трех компонентов сырьевой смеси приведен в графах 2—4 табл. 2.8 [19].

Таблица 2.8. Химический состав сырья и клинкера (к примеру 2.8)

Компонент, %

Известняк

Глина

Угольная зола

Графа 2X0,7139

Графа 3X0,2488

Графа 4 X 0,0373

Кл ин­ке р

1

2

3

4

5

6

7

8

Si02

3,89

70,03

51,32

2,78

17,42

1,92

22,12

А120з

1,93

17,17

10,19

1,38

4,27

0,38

6,03

Fe203

0,93

5,00

16,11

0,66

1,25

0,60

2,51

СаО

91,19

4,25

10,30

65,10

1,06

0,38

66,54

MgO

1,41

3,17

4,15

1,01

0,79

0,15

1,95

S03

0,50

6,58

0,36

0,25

0,61

Остаток

0,15

0,38

1,35

0,10

0,09

0,05

0,24

Всего

100,00

100,00

100,00

71,39

24,88

3,73

100,00

KSG

—.

—.

_

_

_

___

0,90

Силикатный

2,59

Модуль

Глиноземный

2,40

Модуль

Расход угля составляет 35% массы клинкера, содержание золы в угле равно 16,4%, а степень абсорбции золы клинкером — 65%. Тогда количество присаживающейся золы топлива

35-16,4-65 Л

100.100 = 3’73%-

Далее находим значения аи Ьи с, и а2, t2, с2.

В использованном методе расчета принимаем, что X ч. известняка плюс У ч. глины (без потерь при прокаливании) плюс q ч. золы дают 100 ч. клин­кера:

X + y+q = 100.

Если использовать символы, приведенные в табл. 2.1, то получим следующие Уравнения для окислов, содержащихся в клинкере:

„ х Sx + у S2 + q Sa х At + у А3 + д Аа

Loo : loo :

_ xF1 + yF2 + gFa xQ+yQ + qCа

100 ‘ 100

3* 35.

После’ подстановки значений S и F в формулу для определения коэффициен­та насыщения известью клинкера получим следующее уравнение с двумя не­известными:

* [(2,8KSK ■ Sj + 1,65Aj + 0,35FJ) — CJ + У [(2, 8KSK ■ S2 + 1, бЪА^ + + 0,35F2) — C2] = [Ca — 2,8KSK — Sa + 1,65Aa + 0,35FJ] q.

Это уравнение можно представить в виде

Aix + bly = c1, если ввести следующие обозначения:

= (2, 8KSK • Sx + 1,65А1 + 0,35Рг) — Сх; Ьг = (2,8KSK ■ S2 + 1,65А2 + 0,35FJ — С2; ct = [Ca — (2, 8KSK • Sa + 1,65Aa + 0,35FJ] q. Для определения x и у необходимо решить следующую систему уравнений:

Atx Ьгу = С].; х-\- у = 100 — q.

Для того чтобы эти уравнения имели такой же вид, как уравнения в про-‘ веденных выше расчетах, введем во второе уравнение следующие обозначе­ния: а2= 1; &2= 1; с2= 100—q. Из решения системы уравнений

Alx + bly = cl\

А2х + Ь2у = с2

Находим значения х и у:

_ сфх — Cjb2 %

А2й] — o-ib2

CL^C^ ‘ СQ

А2Ьг — а1 b2

Теперь проведем численные расчеты для рассматриваемого примера:

Ах= (2,8-0,90-3,89 + 1,65-1,93 + 0,35-0,95) — 91,19 = —77,878;

Г>х = (2,8-0,90-70,03 + 1,65-17,17 + 0,35-5,00) —4,25 = 202,306;

Сх = [10,30 —(2,8-0,90-51,32+ 1,65-10,19 + 0,35-16,11)]-3,73 = —527,709;

А2=1; fc2 = 1; с2 = 100 — 3,73 = 96,27.

После подстановки этих значений в формулы для определения х и у находим:

96,27-202,306— (—527,709-1)

Х =—- 1—- —- 5— 1— —=71 39-

. . 1-202,306 —(—77,878.1) ‘ ‘

В И — 527,709)-(77,787-96,27) = gg

1-202,306 —(-77,878-1) ‘ ‘

В результате расчета установлено, что обжигаемый материал должен содер­жать 71,39% известняка (без потерь при прокаливании), 24,88% глины (без потерь при прокаливании) и 3,73% угольной золы.

Результаты расчета состава клинкера приведены в графах 5—8 табл. 2.8. Как видно из таблицы, коэффициент насыщения известью составляет 0,90, т. е. совпадает с величиной, заданной для расчета, что подтверждает его правиль­ность. Чтобы практически выдержать соотношение составляющих сырьевой смеси, необходимо пересчитать значения х и у:

_________________________ ШО*________________________

0 (100 — остаток при прокаливании известняка)

100 г/

Й> =—————————————————————————————- •

(100 — остаток при прокаливании глииы)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *