Системи технологій металургії і перспективи поліпшення її екологічних характеристик
У середньому вихідна (сира) руда до збагачення містить близько 30 % заліза на тонну чавуну, отже, її витрати за аналогічним розрахунком становитимуть 3140 kg, а відходи на кожну тонну чавуну відповідно становитимуть 3140 – 940 = 2200 kg.
Якщо навіть збагачувати руду до 100 % залізовміщуючого мінералу, наприклад Fe2O3 (гематиту), то вміст заліза в такій руді становив би (відповідно до молярних мас .
Fe | Fe2O3 |
|
2 × 56 — 160 | х %Fe = (112 × 100)/160 = 70 % Fe | |
х % — 100 % |
|
При цьому на тонну чавуну треба було витратити гематиту (без пустої породи):
Fe | Fe2O3 |
|
70 % — 100 % | = (940 × 100)/70 = 1350 kg гематиту | |
940 kg — |
Отже, за використання руди з 60 % вмісту заліза ми разом з гематитом Fe2O3 вносимо в домну 1570 — 1350 = 220 kg пустої породи, яка в основному є оксидом кремнію SiO2. Цей оксид досить туго
плавкий (1800°С), і щоб його розплавити й перевести в шлак за нижчої температури, до руди (в шихту) додають плавні (флюси), наприклад вапно — СаО. Флюс взаємодіє з пустою породою за реакцією СаО + SiO2 = CaSiO3. Одержаний силікат кальцію має нижчу, ніж чавун, температуру плавлення і питому масу, а тому накопичується в горні доменної печі над чавуном, звідки крізь летку (отвір у горні) виводиться в шлаковози.
З наведеного стехіометричного рівняння видно, що на один моль SiO2 витрачається один моль СаО. Оскільки їхні молярні маси близькі МСаО = 56 і = 60, то витрати СаО наближаються до маси пустої породи (SiO2 ) 220 kg
СаО | SiO2 |
|
56 — 60 | хСаО = (56 × 220)/60 = 205 kg вапна | |
хСаО — 220 kg |
|
З огляду на економічну доцільність в шихту вводять не СаО, а СаСО3 (вапняк), який розпадається за 900°С безпосередньо в домні за стехіометричним рівнянням . Розрахуємо масу вихідного вапняку й діоксиду вуглецю, який виділився в домні:
СаСО3 | СаО |
|
100 — 56 | = (100 × 205)/56 = 366 kg вапняку | |
— 205 kg | ||
СаСО3 | СО2 |
|
100 — 44 | = |