Исходные данные для расчета

1. Исходные данные для расчета

 

Заданная производительность печи G=16 т/час. Состав обрабатываемого боксита приведен в табл. 1. Влажность боксита составляет 10 %. Состав используемого в процессе спекания известняка приведен в табл. 2. Содержание Na₂CO₃ в соде составляет 98 %. Содержание Al₂O₃ в товарном глиноземе равно 98,8 %. Товарный выход глинозема из боксита составляет 80 %.

Таблица 1.

Состав боксита, %

Al2O3	SiO2	Fe2O3	CaO	TiO2	П.П.П.	Прочие
51,9	4,2	23,0	4,0	1,7	14,4	0,8
П.П.П. – потери при прокаливании

 

Таблица 2.

Состав известняка, %

CaO	SiO2	П.П.П.	прочие
51,1	1,7	46,1	1,1

Таблица 3.

Химический состав природного газа, %

CH4с.г.	C2H6с.г.	C3H8с.г.	C4H10с.г.	N2с.г.	CO2с.г.
94,7	1,2	0,5	0,3	2,9	0,4

Влагосодержание 1м³ сухого газа равно g^с.г.=10,3 г/м³.

Подогрев воздуха, подаваемого на горение, осуществляют в барабанном или рекуперативном холодильнике (выбрать самостоятельно). Температура подогрева воздуха t_в=200˚С и коэффициент избытка воздуха α=1,08.

2. Расчет минералогического состава боксита

 

В соответствии с данными минералогических исследований сухого боксита можно принять:

·        Al₂O₃ содержится в бемите и диаспоре в виде Al₂O₃, а также в каолините в виде Al₂O₃×2SiO₂×2H₂O;

·        Кремнезем SiO₂ находится в каолините (80%) и кварце;

·        Железо находится в гематите Fe₂O₃ и гидрогематите Fe₂O₃×H₂O;

·        Титан содержится в рутиле TiO₂;

·        Оксид кальция CaO в известняке CaСO₃.

Количество каолинита можно рассчитать по содержанию в нем кремнезема. Общее количество кремнезема в 100 кг боксита равно 4,2 кг. (см. табл. 1.), причем 80% его содержится в каолините, т.е. 4,2×0,8=3,36 кг. Дальнейшие расчеты необходимо вести, используя массовые соотношения отдельных компонентов в каолините Al₂O₃×2SiO₂×2H₂O. Справочные данные по атомным массам некоторых химических элементов сведены в табл. 4. Таблица 4. Атомные массы некоторых химических элементов

Химический элемент	Атомная масса	Химический элемент	Атомная масса	Химический элемент	Атомная масса
Водород Кислород Углерод Натрий	1 12 16 23	Алюминий Кремний Фосфор Сера	27 28 31 32	Калий Кальций Титан Железо	39 40 48 56

Молекулярная масса каолинита равна

(27×2)+(16×3)+2(28+32)+2(2+16)=258.

Молекулярная масса кремнезема равна 60, но в каолините содержится две молекулы SiO₂, масса которых равна 120. Следовательно, 3,36 кг кремнезема содержатся в

 кг каолинита

В каолините количество Al₂O₃, молекулярная масса которого равна 102, составит

 кг.

Количество воды, молекулярная масса которой в каолините равна 2(2+16)=36, составит

 кг.

Общее количество Al₂O₃ в 100 кг боксита равно 51,9 (см. табл. 1). Его содержание в диаспоре и бемите составит

51,9-3,36=48,54 кг.

Количество диаспора и бемита (Al₂O₃×H₂O), имеющих молекулярную массу 120, можно определить по количеству содержащегося в них Al₂O₃:

кг.

Количество в них воды определяют как разницу

57,11-48,54=8,57 кг.

Таблица 5.

Минеральный состав сухого боксита, %

Соединения	Всего	Al2O3	SiO2	H2O	Fe2O3	TiO2	CaO	CO2	Прочие
Al2O3×H2О Al2O32SiO22H2 SiO2 Fe2O3 Fe2O3×3H2О TiO2 CaСO3 Прочие Итого	57,11 7,22 1,35 18,02 6,66 1,7 7,14 0,8 100	48,54 3,36 - - - - - - 51,9	- 2,85 1,35 - - - - - 4,2	8,57 1,01 - - 1,68 - - - 11,2	18,02 4,98 - - - - - - 23	- - - - - 1,7 - - 1,7	- - - - - - 4,0 - 4,0	- - - - - - 3,14 - 3,14	- - - - - - - 0,8 0,8

 

По содержанию в боксите CaO (молекулярная масса равна 56) можно рассчитать количество CaСO₃ (молекулярная масса - 100):

кг.

Количество CO₂ в CaСO₃ равно

7,14 - 4,0=3,14 кг.

В процессе спекания боксит теряет эту углекислоту (3,14 кг), а также влагу, содержащуюся в каолините (1,01 кг), диаспоре и бемите (8,57 кг) и гидрогематите, количество которой можно рассчитать, зная величину потерь при прокаливании (табл. 1):

14,4 – (1,01+8,57+3,14)=1,68 кг.

Количество гидрогематита (Fe₂O₃×3H₂О) с молекулярной массой 214 определяют по содержанию в нем влаги (молекулярная масса 3×18=54):

кг.

Количество оксида железа в гидрогематите равно

6,66 – 1,68=4,98 кг.

Следовательно, количество гематита в боксите составит:

23 – 4,95=18,02 кг.

Результаты расчетов сухого боксита представлены в табл. 5.

Аналогично определяем минералогический состав известняка.

В 100 кг известняка (см. табл. 2) содержится 50 кг CaО, имеющего молекулярную массу 56. Тогда количество известняка (молекулярная масса 100) составит

кг.

Содержание CO₂ (молекулярная масса 44) в известняке равно

 кг.

Количество воды в известняке определяют по разнице между общей массой (100 кг) и суммой других компонентов в нем:

100 – (91,25+1,7+1,1)=5,95 кг.

Результаты расчета минералогического состава известняка сведены в табл. 6.

Таблица 6.

Минералогический состав известняка, %

Соединения	Всего	CaO	CO2	SiO2	H2О	Прочие
CaСO3 SiO2 H2О Прочие Итого	91,25 1,7 5,95 1,1 100	51,1 - - - 51,1	40,15 - - - 40,15	- 1,7 - - 1,7	- - 5,95 - 5,95	- - - 1,1 1,1