Việc tính toán nhằm đáp ứng việc phối liệu cho mẻ liệu được hợp lý. Các tính toán dựa trên các phản ứng xảy ra trong quá trình luyện fero titan.
• Thành phần nguyên liệu:
- thành phần tinh quặng ilmenite như trong bảng sau
Bảng 11: Thành phần hoá học của tinh quặng ilmenite, % TiO2 FeO Fe2O3 SiO2 CaO MgO Cr2O3 Al2O3 MnO S
45,75 6,90 37,76 4,25 0,54 2.17 1,15 0,15 0,72 0,01 - Thành phần hoá học của bột quặng sắt: ΣFe 60%, 3,38%SiO2
- Thành phần hoá học của nhôm hạt: 1,12%Fe, 98%Al, 0,16%SiO2
- Thành phần hoá học của vôi: 1,07%FeO, 80%CaO
- Thành phần hóa học của ferosillic FeSi75: 30,45%Fe, 67,85%Si
• Thành phần fero titan cần đạt: 28% Ti, 10% Al, 5% Si, <0,2% C
• Hiệu suất thu hồi các oxit:
- Trong quá trình hoàn nguyên coi 99% Fe2O3 được hoàn nguyên vể Fe kim loại và 1% chuyển thành FeO.
- Trong quá trình hoàn nguyên TiO2 trong tinh quặng được hoàn nguyên vể Ti kim loại và 70% và 30% chuyển thành TiO đi vào xỉ.
- Trong quá trình hoàn nguyên SiO2 trong tinh quặng được hoàn nguyên vể Si kim loại và 90% và 10% đi vào xỉ.
- Trong quá trình hoàn nguyên FeOtrong tinh quặng được hoàn nguyên vể Ti kim loại và 99% và 1% đi vào xỉ.
- Coi hiệu suất hoàn nguyên quặng sắt bổ xung trong quá trình nấu luyện là 100%.
Các phản ứng hoàn nguyên xảy ra khi luyện fero: 3TiO2 + 4Al = 3Ti + 2Al2O3 (1) 3TiO2 + 2Al = 3TiO + Al2O3 (2) Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3 (3) 3Fe2O3 + 2Al = 6FeO + Al2O3 (4) 3FeO + 2Al = 3Fe + Al2O3 (5) 3SiO2 + 4Al = 3Si + 2Al2O3 (6)
• Tính toán phối liệu theo 100kg tinh quặng và các liệu khác tương ứng
3.1.1.2.Tính toán phối liệu:
- Lượng Ti từ tinh quặng ilmenite vào fero tian:
Hiệu suất thu hồi Ti từ tinh quặng là 70%, hàm lượng TiO2 trong tinh quặng là 45,75%, vậy lượng Ti do hoàn nguyên TiO2 theo phương trình phản ứng (1),
45,75*70%*48/80 = 19,22 kg
- Khối lượng của fero titan: Ti chiếm 28% trong fero, mà lượng Ti là 19,22 kg:
19,22/(28%) = 68,64 kg
- Khối lượng Si trong ferro titan: Silic chiếm 5% trong fero (68,64kg): 68,64*5% = 3,43 kg
- Hàm lượng Si từ trong tinh quặng đưa vào, trong quặng SiO2 là 4,25% với hiệu suất thu hồi 90%:
4,25*90%*28/60 = 1,79 kg
- Lượng Si trong fero: 3,43kg, lượng Si từ tinh quặng đưa vào: 1,79kg. Vậy lượng Si cần bổ xung từ ferosilic:
1,64 (67,85%) = 2,42 kg
- Hàm lượng nhôm có trong ferro: nhôm chiếm 8% trong fero: 68,64*8% = 5,49 kg
- Khối lượng các tạp chất còn lại: Giả thiết hàm lượng các nguyên tố khác còn lại trong fero 3%:
68,64*3% = 2,06 kg
- Hàm lượng Fe trong ferro: khối lượng của fero trừđi tất cả các chất khác có trong thành phần của fero. (68,64kg fero, 19,22kg Ti, 3,43kg Si, 5,49kg Al, 2,06kg tạp chất còn lại)
68,64-19,22-3,43-5,49-2,06 = 38,44 kg
- Tính lượng quặng sắt cần phối liệu: tính theo lượng sắt có trong fero titan, lượng sắt đưa vào từ tinh quặng và lượng sắt từ fero silic bổ xung.
+ Từ phương trình phản ứng (3), với hiệu suất phản ứng 99%, 37,67% Fe2O3
tinh quặng. Vậy lượng Fe từ Fe2O3 của tinh quặng đưa vào: 37,67%*99%*112/160 = 26,11 kg
+ Từ phương trình phản ứng (5), với hiệu suất phản ứng 99%, 6,9% FeO tinh quặng. Vậy lượng Fe từ FeO tinh quặng đưa vào fero:
(6,9% +37,67%*1%)*56/72 = 5,66 kg + Lượng Fe từ tinh quặng titan đưa vào:
26,11 + 5,66 = 31,77 kg
+ Lượng fero silic bổ xung 2,42kg với hàm lượng sắt 30,45%, lượng sắt từ ferosilic đưa vào: 2,42*30,45% = 0,74 kg
Nhận thấy lượng sắt yêu cầu: 38,44kg, lượng sắt từ tinh quặng đưa vào: 32,03kg, lượng sắt từ fero silic:0,74kg .
Vậy lượng Fe cần bổ xung:
38,44-31,77 -0,74 = 5,93 kg
- Lượng quặng sắt đưa vào phối liệu: quặng sắt với hàm lượng Fe2O3 là 87,67% cần bổ xung 5,67kg sắt, Từ phương trình phản ứng(3), với hiệu suất phản ứng 100%. [5,93/(2*56)]*160/87,67% = 9,66 kg
- Lượng nhôm trong phối liệu: là lượng nhôm vào trong fero titan và lượng nhôm để thực hiện các phản ứng hoàn nguyên.
+ Hàm lượng Al trong ferro titan là 8% : 8%*68,64 = 5,49 kg.
+ Lượng nhôm để hoàn nguyên các oxit: từ các phương trình phản ứng (1),(2),(3),(4),(5),(6) với thành phần quặng như trong bảng 11 và hiệu suất thu hồi các oxit. Tính toán tương tự như tính với lượng titan được hoàn nguyên, kết quả lượng nhôm cần để phản ứng: 36,95 kg
Lượng Al phối liệu theo 100% lý thuyết của liệu lò
(36,95+5,49)*100% = 42,44 kg
Mặt khác nhôm có hàm lượng 98%, vậy lượng nhôm đem phối liệu: 42,44/98% = 43,31 kg
- Lượng vôi phối liệu:
Tham khảo các tài liệu đề tài lấy bằng 22% lượng Al hạt (43,31kg): 43,31*22%/0,8 = 11,91 kg (lấy 12kg)
Từ các kết quả tính toán trên ta thu được bảng kết quả tính toán phối liệu sau: Bảng 12. Bảng phối liệu tính cho 100kg tinh quặng ilmenite
Thành phần phối liệu kg Tinh quặng ilmenit 100 Nhôm 43,31 Quặng sắt 9,66 Fero silic 2,42 vôi 12 3.1.2.Chuẩn bị liệu
Từ sơ đồ công nghệ kiến nghị, nhận thấy có nhiều công đoạn khác nhau, do đó để quá trình luyện diễn ra tốt thì cần phải chuẩn bị liệu tốt. Mục đích của việc chuẩn bị liệu là hạn chếđược sự mất mát do rơi vãi, và sự thao tác được thuận tiện.
Các nguyên liệu đem phối liệu phần lớn đã đạt chỉ tiêu về kích cỡ, chỉ có fero silíc là cần phải qua nguyên công đập hàm và đập trục để đưa về độ hạt như trong bảng 8.
Có ba công đoạn chủ yếu khi luyện fero titan: nấu chảy trước, hoàn nguyên liệu và giai đoạn lắng đọng.
- Giai đoạn nấu chảy: gồm tinh quặng ilmenite và trợ dung.
- Giai đoạn hoàn nguyên: gồm tinh quặng, nhôm, fero silic và trợ dung. - Giai đoạn lắng đọng: gồm quặng sắt, fero silic, nhôm và trợ dung. Các giai đoạn này liệu phải được trộn đều, để khi nạp vào lò thì các phản ứng xảy ra tốt và lò chạy êm không bị chập trờn. Riêng liệu hoàn nguyên và liệu lắng đọng phải đem đi sấy ở nhiệt độ 2000C (khi luyện trong lò 12KVA).
3.1.3.Trình tự thao tác
Dùng hồ quang để sấy lò khoảng 10 phút, dùng than để mồi lò. Sau đó đổ hết than ra và nạp liệu nấu chảy vào. Dùng hồ quang để nấu chảy lượng liệu này. Tiếp đó nạp liệu hoàn nguyên, việc nạp liệu hoàn nguyên cần được điều chỉnh sao cho phản ứng xảy ra liên tục. sau khi kết thúc việc nạp liệu hoàn nguyên để lò chạy ổn định rồi mới nạp tiếp liệu lắng đọng cho đến hết. Giai đoạn này phản ứng xảy ra rất mạnh và xỉ chảy lỏng rất tốt.