化學(xué)熱計算
加熱過程中物料自身的反應(yīng)熱,并非一概計人理論熱能單耗。計人的反應(yīng)熱,是工藝必 需的有效益的反應(yīng)熱。例如在加熱爐加熱金屬,金屬氧化造成損失,所放的熱不計人。
根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程計算反應(yīng)熱,它的數(shù)量等于理論值。例如硅鋼片退火電爐,為提高質(zhì) 量,通氫脫碳,生成乙炔,化學(xué)反應(yīng)為
式中,A為脫碳需熱單位物料中指定反應(yīng)物的含量,kg/kg。
[例1_4]求電熔鎂石的理論熱能單耗。 .
電熔鎂石是結(jié)晶的氧化鎂,是制造髙級耐火材料的原料。電熔鎂石的生產(chǎn)是將菱鎂礦 (含MgC03約98%)或其他含MgO的礦石放在礦熱電爐中熔煉,得到結(jié)晶氧化鎂。現(xiàn)討論 用菱鎂礦生產(chǎn)電熔鎂石的理論單耗。
稱為煅燒。進(jìn)一步加熱把MgO熔化。由于MgO的熔點(diǎn)高達(dá)28251:,只能使位于電極下方
菱鎂礦入爐后,大約在1000K完成反應(yīng)
的物料局部熔化。隨著電極上升,熔池上升,而熔池下面早先形成的熔體結(jié)晶凝固。爐子周 期生產(chǎn),產(chǎn)出一個凝坨,含結(jié)晶氧化鎂97%〜99%,破碎成一定的粒度出售。
為簡化問題,認(rèn)為MgC〇3和MgO都是純凈的,按上列反應(yīng)式計算理論熱能單耗。由 文獻(xiàn)查出的有關(guān)數(shù)據(jù)列人表1-1。
表1-1用菱鎂礦生產(chǎn)電熔鎂石的熱化學(xué)數(shù)據(jù)
電熔鎂石的化學(xué)變化過程如圖1-1所示。實際沿實線箭 頭所示的途徑進(jìn)行。但是,文獻(xiàn)只給出了標(biāo)準(zhǔn)生成熱Hf98, 只好認(rèn)為反應(yīng)沿虛線箭頭所示的途徑進(jìn)行。根據(jù)蓋斯定律, 兩種途徑的熱效應(yīng)相等。于是,認(rèn)為熔煉過程是MgC〇3在 298K時分解,產(chǎn)生的C〇2加熱到1000K,而MgO加熱熔化 并且過熱到3150K。
(3)加熱MgO的熱
為了簡化問題,認(rèn)為加熱到熔點(diǎn)和過熱到3150K的比熱容相同,即把兩個加熱階段合并計算。
電熔鎂石的耗電量很大,生產(chǎn)實際達(dá)3800kW.h/t左右。如果把分解過程改在另一燃 料爐中完成,所得的鍛后料(叫輕燒粉)投人電爐中熔煉,可以大幅度節(jié)電,并提高產(chǎn)品質(zhì)量。 熔煉輕燒粉,理論熱能單耗