Методичні вказівки до виконання лабораторних та практичних робіт з дисципліни «Дослідження за фахом»



Сторінка3/8
Дата конвертації09.09.2018
Розмір429 Kb.
ТипМетодичні вказівки
1   2   3   4   5   6   7   8

1.3.3. Вплив величини подачі

Зважені малі порції шихтових матеріалів (100 г коксу і 200 г руди) завантажуємо в модель доменної печі при рівні засипу 80 мм і порядку завантаження РРКК↓. Набираємо дві порції руди на великий конус і опускаємо їх в піч. У такій же послідовності завантажуємо кокс. Після опускання всієї подачі на колошник, рівень засипу встановлюється на тому ж рівні (80 мм), за допомогою опускання шихти. Для цього включаємо електромотор, а коли рівень засипу досягне заданого значення, вимикаємо його.


Після завантаження 2 – 3 малих подач переходимо до завантаження 2 – 3 великих подач (200 г коксу і 400 г руди). Матеріали завантажуємо в модель при рівні засипу 80 мм і порядку завантаження РРКК↓. Порівнюємо, як розподілився матеріал і проводимо замалювання шарів руди і коксу при малій і великій подачі.

1.3.4. Вплив порядку завантаження

Зважуємо великі порції шихтових матеріалів (200 г коксу і 400 г руди) і завантажуємо їх в модель доменної печі при рівні засипу 80 мм і зворотному порядку завантаження ККРР↓. Завантажені за системою ККРР↓ 2 - 3 подачі порівнюємо із завантаженими раніше подачами за системою РРКК↓, звернувши увагу на розподіл руди в периферійній зоні. У звіті проводимо замалювання шарів руди і коксу для прямої і зворотної подачі.


1.3.5. Вплив рівня засипу

У модель доменної печі засипаємо кокс до рівня засипу 50 мм. Зважуємо порції шихтових матеріалів (100 г коксу і 200 г руди) і завантажуємо в модель при прямому порядку завантаження РРКК↓ .

Розподіл матеріалів, отриманий при завантаженні 2-3 малих подач при цьому рівні, порівнюємо з розподілом матеріалів, отриманих при завантаженні малих подач при рівні засипу 80 мм. Звернути увагу на розташування гребеня при різних рівнях засипу. Замальовуємо розташування матеріалу при рівні засипу 50 і 80 мм.

У звіті проводимо замалювання шарів руди і коксу і пояснюємо отримані закономірності.


1.4. Дослідження впливу хімічного складу залізорудної шихти

на процеси відновлення при різних температурах
1.4.1. Загальні відомості
Відновлення оксидів металів вуглецем є одним з найбільш поширених типів металургійних процесів. Наприклад, в доменній печі відновлення заліза з його оксидів здійснюється не тільки газом (СО і Н2), але і твердим вуглецем коксу. Відновлення за допомогою газу називається непрямим (посереднім), а процес взаємодії оксидів заліза з вуглецем коксу прийнято називати прямим. Реакції першого типу протікають при помірних температурах (до 900 – 950°С) і виділяють в газ СО2 і Н2О.

У загальному вигляді механізм прямого відновлення зводиться до двокільцевої схеми:

МеО + С = Ме + СО2 (1.5)

СО2 + С = 2 СО_ (1.6)

МеО + С = Ме + СО .

Тобто, відновлення оксиду металу здійснюється газоподібним оксидом вуглецю, а роль твердого вуглецю зводиться до регенерації СО із СО2. Звідси витікає, що початок помітного розвитку процесу прямого відновлення визначається температурами, при яких можливий перебіг реакції СО2 + С = 2 СО. Для умов доменної печі ці температури 950 – 1000 °С і більш.

В області низьких температур реакція (1.6) неможлива по термодинамічних причинах і тому пряме відновлення не має помітного розвитку.

До чинників, що визначають швидкість прямого відновлення, слід віднести, перш за все, температурно-теплові умови процесу. Крім того, на хід процесу робить великий вплив металеве залізо, що утворюється при відновленні, яке значно прискорює газифікацію вуглецю вуглекислим газом або водяною парою. Хід процесу прямого відновлення у великій мірі залежить і від складу доменного газу.

У даній лабораторній роботі розглядається лише вплив температурного чинника на кінетику цього процесу.


1.4.2. Опис установки

Весь кисень, що віднімається від оксиду заліза в ході прямого відновлення, видаляється з реакційної зони у вигляді двох газів – СО і частково СО2. Тому за кінетикою процесу можна стежити шляхом вимірювання в часі сумарної кількості обох газоподібних продуктів реакції.

Схема лабораторної установки наведена на рисунку 1.3. Установка складається з двох основних частин: печі з реакційною трубкою, обладнаною системою регулювання температури, і системи контролю кількості газів, що виділяються з реакційної зони.

У нагрівальну піч 1, що включена в електричну мережу через амперметр 2 і реостат 3 (призначені для підтримки необхідної температури в печі), вставляється фарфорова трубка 4, що служить реакційним простором. Трубка 4 з'єднується з балоном 5, в якому збирається газ, що виділяється при відновленні оксиду заліза твердим вуглецем. Балон 5 може відключатися від печі краном 6 і з’єднаний гнучким гумовим шлангом з балоном 7, призначеним для відбору води, що витісняється з балона 5 при заповненні його газом, який поступає з реакційного простору. Визначення кількості газу, що поступає в балон 5, проводиться по кількості витисненої води, вимірюваної за спеціальною шкалою на балоні 5. Балон 7 встановлений на підйомному столику 8, що допускає зміну положення рівня балона 7. Тиск газу в системі контролюється манометром 9. Залізорудний матеріал і кокс вводяться в реакційний простір в човнику 10. Реакційний простір може бути сполученим з атмосферою краном 11 і трубкою 12. Температура в печі контролюється платинородієвою термопарою, сполученою з гальванометром 13.









Рис.1.3. Схема лабораторної установки
1.4.3. Порядок проведення дослідів
Включити піч для її нагріву до заданої температури. Необхідно нагрів печі проводити поступово (біля 30°С за хвилину), щоб фарфорова трубка, що представляє реакційний простір, не лопнула. Повільний нагрів досягається поступовим виведенням реостата.

Підготувати шихту для дослідів. Маса коксу в пробі (Рк) визначається, виходячи із заданого хімічного складу залізорудних матеріалів і коксу за рівнянням:



Рк = (12 Р з.м. / Ск) * (З Fе2О3 / 160 + FеО /72), г, (1.7)

де Рз.м. – маса залізорудного матеріалу, узята в пробі, грам


(задається викладачем);
2O3 і FеО – вміст відповідних оксидів в залізорудному матеріалі,
долі од;
Ск – вміст вуглецю в органічній масі коксу, долі од.

Проби подрібнених коксу і залізорудного матеріалу ретельно перемішуються і завантажуються у фарфоровий човник.

При розігрітій печі (до заданої температури) відкрити пробку на вільній стороні реакційної трубки і ввести човник з пробами в ізотермічну зону. Після цього трубку необхідно знову закрити пробкою, а кран 6 поволі відкрити. Початок реакції відбувається при зростанні тиску в установці, контрольованого манометром 9. Кран 11 повинен бути закритий. За допомогою штатива рівень води в балоні 7 слід підтримувати весь час на 10 мм нижче, ніж в балоні 5. Користуючись шкалою на балоні 5, проводять відлік виходу кожних 100 см3 газу (по кількості витисненої води). Дослід продовжують протягом 30-40 хвилин, підтримуючи при цьому задану температуру в робочому просторі. В ході досліду фіксують час, відповідний виходу кожних 100 см3 газу.

Після закінчення досліду відкрити кран 11; підняти балон 7 вище за балон 5 (чим створюється позитивний тиск в системі) і підпалити газ на виході трубки 12. Після спалювання газу човник витягують з реакційного простору на вогнетривку підставку і проводять відновлення наступної проби відповідно до завдання.


1.4.4. Обробка експериментальних даних

Ступінь відновлення залізорудного матеріалу визначається за формулою:



W = (Oi / Ou) *100% , (1.8)

де Oi – кількість кисню, що перейшла у газ із залізорудного матеріалу,


грам;

Ou – кількість пов'язаного із залізом кисню, грам.



Оi = 0,000257 Р V/ (273 + t), г, (1.9)

де V – вихід газу, см3;

Р – барометричний тиск в лабораторії, мм. рт. ст;

t – температура повітря в лабораторії °С.



O2 = [48/112 (Fезаг. – (56 / 72) FеО) + (16/72) FеO] q, г, (1.10)

де Fезаг, FеО – вміст заліза і його закису в залізорудному матеріалі, %;


q – маса залізорудного матеріалу в пробі, грам.
Результати вимірів і розрахунків зводяться в таблицю:


Умови досліду: температура, вид матеріалу і т.д.

Час від початку досліду, сек.

Вихід газу, V, см3

Кількість О2, , що перейшов в газ з проби, Oi, грам

Ступінь відновлення від початку досліду, w, %

За даними таблиці будуються графіки і пояснюються отримані залежності.

1.5. Визначення температури плавлення первинних, проміжних та кінцевих шлаків доменної плавки при різних технологічних умовах
1.5.1. Загальні відомості
Властивості доменного шлаку – температура плавлення, в'язкість і сіркопоглинальна здатність, що визначаються його хімічним складом, роблять істотний вплив на роботу печі. Від властивостей шлаку залежить рівність ходу печі, температура в сурмі, відновлення окремих елементів з оксидів, видалення сірки з металу і ін. Склад і властивості шлаку, що в значній мірі визначають склад чавуну, що виплавляється, різні при виплавці різних марок чавуну і навіть при роботі печей на однаковій сировині.

У даній роботі студенти знайомляться з визначенням однієї з властивостей шлаку – температурою плавлення.



1.5.2. Опис установки

Загальна схема установки показана на рисунку 1.4. Між контактами мікропечі 1 знаходиться платинова пластинка 8. Контакти включаються через трансформатор 2 в мережу послідовно з двома реостатами 3. Для миттєвого розмикання ланцюга служить рубильник 4. Термопара підключена до гальванометра 6. Для поліпшення спостереження за пробою шлаку, що знаходиться в робочому просторі мікропечі, служить бінокуляр 7.


1.5.3. Виконання роботи
Після ознайомлення з установкою необхідно оглянути запропоновані шлаки, зіставивши їх зовнішній вигляд (будова, колір) з хімічним аналізом. При цьому слід звернути увагу на зовнішній вигляд шлаків переробного і ливарного чавунів, феромарганцю і феросиліцію, на зміну зовнішнього вигляду шлаків переробного чавуну із зміною основності, вміст закису заліза, закису марганцю.


Рис.1.4. Схема мікропечі
Один із студентів повинен управляти реостатами і одночасно стежити за свідченнями гальванометра. Другий повинен спостерігати в бінокуляр і проводити відімкнення (у момент розплавлення) рубильника, вести записи і проводити підготовку чергової проби шлаку. Той, хто спостерігає, підганяє бінокуляр відповідно своєму зору і проводить фокусування пластинки. Щипцями відколюється найдрібніший уламок проби шлаку (над скляною пластинкою). Слід звернути увагу на те, щоб розмір кусочка шлаку був можливо меншим. В цьому випадку результат визначення температури плавлення шлаку буде точнішим, оскільки температури пластинки і проби будуть практично однаковими.

Визначення температури плавлення шлаку виконується таким чином. Кусочок шлаку укладається в центр пластинки, вводяться повністю реостати, включається рубильник. Регулюючим реостатом поступово вводиться опір і тим самим збільшується сила струму в ланцюзі. Пластинка мікропечі при цьому розжарюватиметься.

Підвищення температури можна проводити порівняно швидко до 1200 °С і потім дуже повільно, обережно, без ривків, в противному разі можна перепалити пластинку.

Швидкість нагріву пластинки по гальванометру повинна бути не більше 25° на секунду, для цього швидкість виведення реостата весь час орієнтується по показанням гальванометра. Той, хто спостерігає в бінокуляр, стежить за нагрівом проби. В мить, коли кусочок шлаку розплавляється в «калюжку», той, хто спостерігає, дає команду «вимір» і одночасно вимикає рубильник 4. Температура по гальванометру у момент виміру береться за температуру плавлення шлаку.

Після того, як пластинка остигне, з неї зчищається залишок шлаку від попереднього визначення, пластинка протирається ваткою, змоченою в кислоті, і установка готова до наступного визначення.
Результати представляємо у формі зведеної таблиці:


№ проби

Аналіз шлаку,%

Температура плавлення в мікропечі, 0С

Примітка

СаО

SiO2

Аl2О3

МgО

МnО

FеО

В кінці роботи наводяться висновки по суті роботи.

Для визначення температури плавлення натурального шлаку по діаграмі Ренкіна необхідно перерахувати основні компоненти шлаку на 3 компоненти. Для цього підраховується сума СаО + SiO2 + Аl2О3, а потім кожен компонент помножується на 100 і ділиться на їх суму:



%СаО( 100/сума) + %SiO2( 100/сума) + % Аl2О3(100/сума)= 100%.
Каталог: file
file -> Інформація для вступників 2015 року до аспірантури Інституту соціології Національної Академії наук України
file -> Положення про порядок підготовки фахівців ступенів доктора філософії та доктора наук в аспірантурі (ад’юнктурі) та докторантурі вищих навчальних закладів
file -> Відділ аспірантури та докторантури Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини
file -> Про вступний іспит та реферат при вступі до аспірантури Інституту соціології нан україни
file -> Київський національний університет імені Тараса Шевченка
file -> Програма вступного іспиту до аспірантури зі спеціальності 22. 00. 03 соціальні структури та соціальні відносини Затверджено
file -> Принципи реалізації наукової діяльності університету: активна участь у формуванні та


Поділіться з Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8




База даних захищена авторським правом ©uchika.in.ua 2020
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка