Docsity
Docsity

Prepare for your exams
Prepare for your exams

Study with the several resources on Docsity


Earn points to download
Earn points to download

Earn points by helping other students or get them with a premium plan


Guidelines and tips
Guidelines and tips

Ironmaking Material Balance: Ore Consumption, Slag Composition, and Air Requirements, Study notes of Materials Physics

An in-depth analysis of the material balance in ironmaking through a problem involving a blast furnace charged with iron ore, coke, and flux. The reduction reactions, calculation of iron ore weight, slag composition, volume of air required, and volume and composition of exit gas.

Typology: Study notes

2012/2013

Uploaded on 04/26/2013

divye
divye 🇮🇳

4.6

(12)

97 documents

1 / 4

Toggle sidebar

Related documents


Partial preview of the text

Download Ironmaking Material Balance: Ore Consumption, Slag Composition, and Air Requirements and more Study notes Materials Physics in PDF only on Docsity! Lecture 28: Materials Balance in Iron making  Introduction  Illustration  Key words: Ironmaking, reduction of iron oxide, material balance   Introduction   The blast furnace is essentially a continuous counter‐current reactor in which the descending chargeis  heated and reacted with ascending gases, derived from combustion of carbon at the tuyere. The charge  consists of iron sinter/pellets +coke and limestone. During descent, iron oxide is reduced to FeO and  limestone decomposed to CaO and CO2.   The combustion of coke at the tuyere level with air raises the temperature in between   1800 to 2100 , and melts slag and metal.  The reduction of FeO to Fe and the melting of iron and formation of hot metal and slag begin once the  charge descends to the bosh region. The following reduction reactions occur:  SiO 2C Si 2CO   MnO C Mn CO   P O 5C 2P 5CO   FeO C Fe CO   The gases consisting mainly of CO and N  and some H , derived from moisture of blast, ascends through  the charge. Heat transfer occurs as the gas rising upward and simultaneously reduction of wustile to Fe  occurs.The CO  so produced quickly reacts with C and produces CO   CO C 2CO  Further reaction between CO and higher oxides of iron will produce CO  which accumulates in the  ascending gases. The content of CO  increases with the decomposition of CaCO                                                    CaCO CaO CO .  at about 950 . The exit gas may contain CO CO⁄  ratio close to one and leaves the furnace at about  500‐600K.  It may also be noted that the reduction of FeO to Fe occurs both by carbon (called direct reduction) and  CO (called indirect reduction)      Illustration  Let me illustrate material balance through a problem  Consider a blast furnace which is charged with iron ore coke and flux of the following composition:  Iron ore (weight %):  Fe2 O3 =78, SiO2 ‐8.4, MnO = 0.6, Al2O3=5.0, P2O5 = 1.7MgO = 1.2 and H2O=5.1  Coke (weight %):  C=88, SiO2 =9, Al2O3 =1 and H2O = 2   Flue :  Ca CO3=96 %, Mg CO3 =2% and SiO2 =2%             Pig iron analyses  weigh percent % Fe 92.7, C 4 Si 2, P 0.9 and Mn 0.4    The coke rate is 900kg/ton of pig iron. (Modern blast furnace operates with much lower coke rate)  During smelting 99.5% of Fe is reduced and 0.5% is slagged. The CO/CO2 ratio in the top gas is 2/1  Calculate   a) Weight of iron ore  b) Weight and composition of slag  c) Volume of air required  d) Volume and% composition of exit gas.  Solution:  Fe balance:  (0.995).(Fein iron ore) =Fe in pig iron   Let x kg iron ore    0.995 0.78 927         (a)        Weight of slag:  Slag consists of FeO, SiO , Al O , MgO, P O , CaO  Si in slag Si in ore Si in coke Si in limestone Si in pig iron                   88.65kg 3.166 kg moes  SiO in slag 189.97 kg     Al O in slag 0.05 1706 900 0.01  
Docsity logo



Copyright © 2024 Ladybird Srl - Via Leonardo da Vinci 16, 10126, Torino, Italy - VAT 10816460017 - All rights reserved