Аналогично расчитываем теплоты других реакций




 

2.1.2. Теплота восстановления TiO2 до TiO

2TiO2 + 4/3Al = 2TiO + 2/3 Al2O3

 

ΔH2 = 2/3ΔHAl2O3 + 2ΔHTiO - 2ΔHTiO2 = -2/3 1687909 – 2 511208 +2 939535 = - 268618дж/моль = -268,618кдж/моль

Q2 = - ΔH2 N2 = ΔH2TiO2 100 0,15 1000/2МTiO2) = 268618 (0,445 100 0,15 1000/160)= 11206 кдж

 

2.1.3. Теплота восстановления TiO2 до Ti2O3

4TiO2 + 4/3Al = 2Ti2O3 + 2/3 Al2O3

 

ΔH3 = 2/3ΔHAl2O3 + 2ΔHTi2O3 - 4ΔHTiO2 = -2/3 1687909 – 2 1495106 +4 939535 = - 357344,6дж/моль = 357,3446кдж/моль

Q3 = - ΔH3 N3 = ΔH2TiO2 100 0,15 1000/4МTiO2) = 357,3446 (0,445 100 0,15 1000/320)= 7454кдж

 

2.1.4. Теплота восстановления FeO до Fe

2FeO + 4/3Al = 2Fe + 2/3 Al2O3

 

ΔH4 = 2/3ΔHAl2O3 - 2ΔHFeO = -2/3 1687909 + 2 262387 = - 600498,6дж/моль = - 600,4986кдж/моль

Q2 = - ΔH2 N2 = ΔH2TiO2 100 0,15 1000/2МFeO) = 600,4986 (0,15 100 1000/160)= 62552 кдж

2.1.5. Теплота восстановления Fe2O3 до Fe

2/3Fe2O3 + 4/3Al = 4/3Fe + 2/3 Al2O3

 

ΔH5 = 2/3ΔHAl2O3 – 2/3ΔHFe2O3 = -2/3 1687909 + 2/3 814374 = - 582356,6дж/моль = - 582,3566кдж/моль

Q5 = - ΔH5 N5 = ΔH5Fe2O3,к 100 + СFe2O3,ж. 2) 0,97. 1000/2/3МFe2O3) = 582,3566 (0,3345 100 + 0,96. 2) 0,97. 1000/106,7)= 187254 кдж

 

2.1.6. Теплота восстановления Fe2O3 до FeО

2Fe2O3 + 4/3Al = 4FeО + 2/3 Al2O3

 

ΔH6 = 2/3ΔHAl2O3 + 4ΔHFeO– 2ΔHFe2O3 = -2/3 1687909 -4 262387 + 2 814374 = - 546072,6дж/моль = - 546,0726кдж/моль

Q6 = - ΔH6 N6 = ΔH6Fe2O3,к 100 + СFe2O3,ж. 2) 0,03. 1000/2МFe2O3) = 546,0726 (0,3345 100 + 0,96. 2) 0,03. 1000/320)= 1810,74 кдж

 

2.1.7. Теплота восстановления SiO2 до Si

SiO2 + 4/3Al = Si + 2/3 Al2O3

 

ΔH7 = 2/3ΔHAl2O3 – ΔHSiO2 = -2/3 1687909 + 906555 = - 218717,66дж/моль = - 218,718кдж/моль

Q7 = - ΔH7 N7 = -ΔH7SiO2,к 100 + СFiO2,ж.р. 2) 0,9. 1000/МSiO2) = 218,718 (0,03 100 + 0,02. 2) 0,9. 1000/60)= 9974кдж

 

2.1.8. Теплота восстановления Fe2O3 кремнием Fe - Si

2/3Fe2O3 + Si = 4/3Fe + SiO2

 

ΔH8 = ΔHSiO2 – 2/3ΔHFe2O3 = - 906555 +2/3 814374 = - 363639дж/моль = - 363,639кдж/моль

Q8 = - ΔH8 N8 = -ΔH8 (1 СSi,Fe-Si 0,5 + 0,5 СSi,Fe-Si) 1000/МSiO2 = 363,639 (1 0,75 0,5 +0,5. 0,75) 1000/280)= 9740кдж

 

2.1.9. Теплота окисления алюминия кислородом воздуха

4/3Al + O2 = 2/3Al2O3

 

ΔH9 = ΔHAl2O3 = - 1125272,6дж/моль = - - 1125,273кдж/моль

Q9 = - ΔH9 N9 = -ΔH9 (mкрупки + mAl к. т.с) 0,03 1000/AAl) = 1125,273 (40,26+1,5) 0,03 1000/36 = 39160кдж

Итого экзотермические реакции дадут тепла

 

Qэ.р. = Q1+ Q2+Q3 +Q4 +Q5 +Q6 +Q7 +Q8 +Q9 = 72321,6+11206 + 7454 + 62552 + 187254 + 1810,74 + 9974 + 9740 + 39160 = 401742,34кдж

 

 

2.1.10 Физическое тепло материалов

 

Концентрат, руда, известь и аллюминий подогреты до 200оС (t). Теплоемкость концентрата (Ск) примем равной теплоемкости железной руды(Сж.р.) 1,0032кдж/кг оС

100кг концентрата вносят тепла (Qк)

Qк = 100 Ск t =100 1,0032 200 = 20064кдж

8 кг железной руды вносят тепла

Qж.р. = 8 Сж.р. t =8 1,0032 200 = 1605,12кдж

10 кг извести вносят тепла

Qизв. = 10 Сизв. t =10 0,7273 200 = 1454,6кдж

 

Алюминиевая крупка вносит тепла

QAl. кр. = (mкрупки + mAl к. т.с) СAl. кр.. t =(40,26 + 1,5) 0,8945 200 = 7470,86кдж

 

Всего материалы вносят тепла

Qм = Qк + Qж.р + Qизв. + QAl. кр = 20064 + 1605,12 + 1454,6 + 7470,86 = 30594,58кдж

 

Суммарный приход тепла составит

QΣ = Qэ.р + Qм = 401732,34 + 30594,58 = 432326,92кдж

 

Расход тепла

Теплосодержание металла и шлака рассчитываем следующим образом.

Определяем количество тепла, необходимое для:

1. Нагрева металла и шлака от 25оС до температуры плавления;

2. Плавления;

3. перегрева жидкого металла и шлака до 1850оС.

 

2.2.1 Атомная теплоемкость железа в интервале температур равна:

От 273 до 1050 К Ср = 4,13 + 6,38 10-3 Т

От 1050 до 1181 К Ср = 11,50 + 12,00 10-3 Т

От 1181 до 1674 К Ср = 7,00 + 4,00 10-3 Т

От 1674 до 1803 К Ср = 11,0

Для жидкого железа Ср = 8,15

 

Теплосодержание при нагреве от Т1 до Т2 получаем путем интегрирования теплоемкости в пределах температур

Q = Cp dT

Теплосодержание железа, таким образом, слагается из:

 

QFe1 = 4,13 dT + 6,38 10-3 ТdT = 6338кал

 

QFe2 = 11,5 dT + 12,00 10-3 ТdT = 3237кал

 

QFe3 = 7,005 dT + 4,00 10-3 ТdT = 6266кал

 

QFe4 = 11,00(1803 – 1674) = 1419 ккал

QFe5 = 8,15(2123 - 1803) = 2608 кал

 

Теплота превращения, кал:

Feα в Feβ QFe6 = 165 кал

Feβ в Feγ QFe7 = 345кал

Feγ в Feδ QFe8 = 245кал

Feδ в Feж QFe9 = 3560кал

 

Полное атомное содержание железа:

 

QFe = QFe1 + QFe2 + QFe3 + QFe4 + QFe5 + QFe6 + QFe7 + QFe8 + QFe9 =

6338 + 3237 + 6266 + 1419 + 2608 + 165 + 345 + 245 + 3560 = 24183кал

 

Теплосодержание 1 кг железа равно:

24183 · 1000/56 = 431,8ккал = 1805кдж

 

2.2.2.Теплосодержание титана

 

QTi 1 = 5,25 dT + 2,52 10-3 ТdT = 6010кал = 25121,8 дж

 

QTi 2 = 7,5 (2123 – 1150) = 7300кал = 30514дж

 

Теплота превращения, кал:

Tiα в Tiβ QTi 3 = 950 кал = 3971дж

Tiβ в Tiж QTi 4 = 4353кал = 18195,5дж

 

Полное атомное содержание титана:

 

QTi = QTi1 + QTi2 + QTi3 + QTi4 = 25121,8 + 30514 + 3971 + 18195,5 = 77802,3 дж

 

Теплосодержание 1 кг титана равно:

 

77802,3 · 1000/48 = 1620,9кдж

2.2.3.Атомная теплоемкость твердого алюминия: Ср = 4,8 + 3,22 10-3 Т в температурном интервале 298 – 932 К;

Для жидкого алюминия Ср = 7,00

Теплота плавления алюминия QAl,пл = 2550 кал = 10659 дж

Атомное теплосодержание твердого алюминия при 932 К:

QAl 1 = 4298кал = 17965,5 дж

Нагрев жидкого алюминия до 1850оС:

QAl 2 = 8337кал = 34848,7 дж

 

Полное атомное содержание алюминия:

 

QTi = QAl1 + QAl2 + QAl,пл = 10659 + 17965,5 + 34848,7 = 63473,2 дж

 

Теплосодержание 1 кг алюминия равно:

 

63473,2 · 1000/27 = 2350,9кдж

 

2.2.4. Атомная теплоемкость кремния равна

 

QSi1 = 5,74 dT + 0,617 10-3 ТdT – 1,01 10-5 dT/T2 = 5167кал = 21598дж

 

QSi2= 5,33 dT + 1,058 10-3 ТdT = 3517кал = 14701дж

 

QSi3 = 6,62(2123 – 1687) = 2886 кал = 12063,5дж

 

Теплота плавления кремния QSi,пл = 9460 кал = 39542,8 дж

 

Полное атомное содержание кремния:

 

QSi = QSi1 + QSi2 + QSi3 + QSi,пл = 21598 + 14701 + 12063,5 + 39542,8 = 87905,3 дж

 

Теплосодержание 1 кг кремния равно:

 

87905,3 · 1000/28 = 3139,5кдж

 

Теплосодержание 1 кг ферротитана при 1850оС составит

 

1620,9 · 0,2842 + 1805 · 0,6064 + 2350,9 · 0,0645 + 3139,5 · 0,0315 = 460,66 + 1094,55 + 151,63 + 98,89 = 1805,73кдж

 

2.2.5.Теплосодержание 65,765 кг сплава равно

1805,73 · 65,765 = 118753,83 кдж

 

2.2.6.Теплосодержание шлака приближенно подсчитаем по формуле

 

q = 0,28t + 50 Для t = 1850оС q = 568 ккал/кг = 2374,24кдж/кг

 

Теплосодержание 96,4 кг шлака равно

2374,24 · 96,4 = 228876,73 кдж

Баланс тепла

Приход тепла кдж % Расход тепла кдж %

Экзореакции 401742,34 92,9 Теплосод. сплава 118753,83 27,5

Физ. тепло

материалов 30594,58 7,1 Теплосод. шлака 228876,73 52,9

 

Потери 84706,36 19,6

Итого: 432336,92 432336,92

 

 

ВАРИАНТЫИСХОДНЫХ ДАННЫХ

Вариант 1

 

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат 43,5   33,45   1,6 0,8 0,05 - 1,6 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 2

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     30,95   1,6 0,8 0,05 - 1,6 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 3

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     30,95   1,6 0,8 0,05 - 1,6 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 4

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     35,95   1,6 0,8 0,05 - 1,6 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 5

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     32,95   1,6 0,8 0,05 - 1,6 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 6

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     36,25   1,3 0,8 0,05 - 1,6 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 7

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     35,85 1,5 1,2 0,8 0,05 - 1,6 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

 

Вариант 8

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     37,75 1,5 1,6 0,8 0,05 - 1,3 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 9

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     35,75 1,5 1,6 0,8 0,05 - 1,3 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 10

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат 44,5   33,45   1,6 0,8 0,05 - 1,6 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 11

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат 41,6 16,5 34,85   1,6 0,8 0,05 - 1,6 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

 

Вариант 12

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     32,95   1,6 0,8 0,05 - 1,6 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

 

Вариант 13

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     33,05   1,6 0,8 0,05 - 1,5 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

 

Вариант 14

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     30,95   1,6 0,8 0,05 - 1,6 - - - -
Железная руда - -   3,5 - 2,5 - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

 

Вариант 15

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат 43,5 16,8 32,85   1,6 0,8 0,05 - 1,4 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 16

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     36,95       0,05 -   - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 17

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     41,85   1,6 0,8 0,05 -   - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 18

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     35,95       0,05 -   - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 19

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     37,15   1,6 0,8 0,05 - 1,4 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    

Вариант 20

Материалы Химический состав, %
TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 MgO CaO S n.n.n. Al2O3 Si Cu Fe Al
Титановый концентрат     32,75     0,8 0,05 - 1,4 - - - -
Железная руда - -     -   - -   - - - -
Известь - - -   -   -     - - - -
Крупка Al - - - - - - - - -        
FeSi - - - - - - - - -   -    


Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-04-26 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: