Nguyờn vật liệu được sử dụng trong quỏ trỡnh thực nghiệm đề tài gồm cú:
ắ Gang thỏi hoặc gang cục: Được cung cấp bởi Cụng ty cổ phần thộp Hũa Phỏt – Kinh Mụn Hải Dương với thành phần được cho trong bảng 3.1.
Hỡnh 3.4: Gang thỏi sử dụng trong thực nghiệm
ắ Hỗn hợp tỏc nhõn,chất phản ứng sử dụng trong thực nghiệm khử bỏ P là : - Vụi – CaO
- Vảy cỏn (vảy rốn) – FeO - Soda cú: Na2CO3≥ 99,2%
53
Hỡnh 3.5: Vảy cỏn (a) và vụi luyện kim (b) sử dụng trong thực nghiệm 3.3.2. Tớnh toỏn phối liệu:
Tớnh toỏn lượng nguyờn liệu cần thiết và phối liệu cho quỏ trỡnh thực nghiệm
được xõy dựng trờn cơ sở đạt mục tiờu xử lý gang nguyờn liệu cú chứa P từ 0,12 – 0,13%. Quỏ trỡnh thực nghiệm được dự kiến tiến hành trờn hai quy mụ thớ nghiệm. Quy mụ thứ nhất gang lỏng được xử lý trong thiết bị lũ trung tần dung lượng 10 kg/mẻ và quy mụ thớ nghiệm mở rộng trong thiết bị lũ trung tần dung lượng 50 kg/mẻ. Quỏ trỡnh tớnh toỏn phối liệu cũng được tớnh dựa trờn cơ sở này và dựa trờn thành phần nguyờn liệu bảng 3.7 và bảng thành phần gang được lựa chọn sau xử lý để phục vụ
tớnh toỏn phối liệu trong bảng 3.8 ( theo tài liệu tham khảo [9], [10])
Bảng 3.8: Thành phần gang sau xử lý lựa chọn để tớnh toỏn thực nghiệm
Thành phần %C %Si %Mn %P %S Sau xử lý (mục tiờu) 3,2 0,10 0,4 ≤ 0,06 < 0,05 3.3.2.1. Tớnh phối liệu cho xử lý trong lũ 10 kg/mẻ Thành phần CaO >88% MgO, Fe2O3, Al2O3, SiO2<8% Độẩm <0,5% (b) (a)
54
Quỏ trỡnh thớ nghiệm xử lý P trong quy mụ này chỳng tụi tiến hành với việc sử
dụng hỗn hợp chất phản ứng là hệ CaO – FeO - CaF2. Dựa trờn cỏc điều kiện yờu cầu và cơ sở lý thuyết, Phối liệu cho nấu luyện được tớnh toỏn với kết quả như sau:
ắ Lượng Gang thỏi cần dựng trong mỗi mẻ: Sử dụng 4kg gang thỏi để tạo ra gang lỏng bằng thiết bị lũ cảm ứng trung tần.
ắ Khối lượng và tỷ lệ hỗn hợp chất phản ứng được tớnh toỏn dựa trờn cỏc phương trỡnh phản ứng cú thể xảy ra trong quỏ trỡnh xử lý.
• Tớnh lượng CaO cho vào
Phương trỡnh phản ứng (1):
2[P] + 5(FeO) + 3(CaO) = (3CaO.P2O5) + 5[Fe] (1)
Dựa vào phương trỡnh phản ứng (1) và yờu cầu m[P](1) = m[P]ban đầu – m[P]sau = 4 x (0,12 – 0,06)/100= 0,24/100 (kg) = 2,4 (g) Với: n[P](1) = 2,4/31 = 0,0774(mol) => n(CaO)(1) = 3/2 x 0,0774= 0,0516 (mol) => m(CaO)(1) = 0,0516 x 56 = 2,8896 g Phản ứng (2):
[Si] + 2(FeO) = (SiO2) + 2[Fe] (2)
Dựa vào phương trỡnh phản ứng (2) và yờu cầu ta cú : m[Si](2) = 4 x (1,23– 0,1)/100 ( kg) = 45 (g)
Với : n[Si](2) = 45/28 = 1,60 mol ệ n[SiO2](2) = 1,60 mol
Nờn : m[SiO2](2) = 1,60 x 60 = 96 (gam)
Trong quỏ trỡnh nghiờn cứu lý thuyết và tham khảo những nghiờn cứu trước về
những vấn đề cú liờn quan đến đề tài nhận thấy, để khử bỏ được P trong gang lỏng hiệu quả thỡ độ kiềm của xỉ (B) thường phải lớn hơn 2,5. Do đú với nghiờn cứu này chỳng ta lựa chọn độ kiềm cho xỉ B = 3 làm số liệu bước đầu cho nghiờn cứu và tiến hành thực nghiệm. Khi đú ta cú:
55
2CaO + SiO2 = (CaO)2(SiO2)
B = 2(CaO)/(SiO2) = 3 m(CaO) = 3 x 96/2 = 144(g)
Vậy tổng lượng CaO cần là:
∑m(CaO) = m(CaO)(1) + m(CaO)2 = 2,8896 + 144= 146,8896 (g) Do hàm lượng trong vụi cú CaO = 88%
ệ Lượng vụi cho vào là: 166,92 (g) vậy cho vào 167(g)
• Tớnh lượng FeO cho vào:
Trong quỏ trỡnh tiến hành thực nghiệm của đề tài, FeO là thành phần cú tỏc dụng chủ yếu và quan trọng là đảm nhận nhiệm vụ là tỏc nhõn oxi húa. Đờ thuận tiện cho việc tớnh toỏn coi như chỉ cú Oxi của FeO tham gia vào quỏ trỡnh oxi húa, bỏ qua oxi của khụng khớ (thực tế tiến hành thỡ oxi của khụng khớ rất khú xõm nhập vào kim loại lỏng do trờn bề mặt kim loại lỏng luụn tồn tại một lớp xỉ ngăn cỏch trong suốt quỏ trỡnh xử lý).
Phương trỡnh phản ứng
2[P] + 5(FeO) + 3(CaO) = (3CaO.P2O5) + 5[Fe] (1)
Ta cú:
m(FeO)(1) = 5/2 x n[P](1) x MFeO
= 5/2 x 0,0774 x 72 = 13,932 (g) Từ phương trỡnh phản ứng (2):
[Si] + 2(FeO) = (SiO2) + 2[Fe] (2)
Ta cú:
m(FeO)(2) = 2 x n[Si](2) x MFeO = 2 x 1,60 x 72 = 230,4 (g) Từ phương trỡnh phản ứng (3)
[Mn] + (FeO) = (MnO) + [Fe] (3)
Ta cú: m(FeO)(3) = n[Mn](3) x MFeO
= 4 x x (1,50 – 0,4)/55 x 72 = 57,6 (g) Từ phương trỡnh phản ứng (4)
[C] + (FeO) = {CO} + [Fe] (4)
56
= 4 x x (4,0 – 3,2)/12 x 72 = 192(g) Vậy lượng tổng FeO cần thiết là:
∑m(FeO) = m(FeO)(1) + m(FeO)(2)+ m(FeO)(3) + m(FeO)(4) = 13,932 + 230,4 + 57,6 + 192 = 493,932(g)
Do hàm lượng FeO = 85- 88%
ệ Vậy lượng Vẩy cỏn rốn (FeO) cho vào thớ nghiệm là 561,28 (g) ệ Chọn hàm lượng cho vảy cỏn rốn là 561 gam
• Tớnh hàm lượng hựng thạch CaF2 cho vào:
Lượng CaF2 lấy theo kinh nghiệm 0,15ữ0,35 % của tổng lượng gang lỏng. ệ Vậy lượng CaF2 cho vào với 4 kg gang là (6 – 14)g
ệ Vậy khối lượng cỏc chất chọn cho vào xử lý :
9 FeO là 561 gam 9 CaO là 167 gam 9 CaF2 là 10 gam
ệ Tổng khối lượng chất phản ứng là: 561+ 167 + 10 = 738 gam ệ Tỷ lệ Chất phản ứng /Gang lỏng: 738/4000 = 0,1845
ệ Tỷ lệ CaO – FeO – CaF2 là khoảng (23% - 76% -1 %)
Bảng 3.9. Nguyờn liệu sử dụng trong quy mụ xử lý ở lũ 10 kg/mẻ với hệ chất phản ứng là CaO – FeO – CaF2
Nguyờn liệu Khối lượng (kg)
Gang thỏi 4
Vụi luyện kim (CaO) 0,167
Vảy cỏn rốn (FeO) 0,561
Huỳnh thạch (CaF2) 0,01