高炉冶炼物料平衡计算Word文档格式.docx
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8.54
8
9
0.07
矿
球
64.5
0.00
85.2
0.52
0.04
团
7
6.24
5.13
1.37
1.36
6
2
混
合
59.5
0.02
11.2
72.5
5.68
1.51
7.10
1.72
石
灰
51.0
1.80
0.06
1.10
1.26
1.96
0.09
0.89
0.10
1.06
42.43
炉
42.2
0.22
15.6
42.7
15.8
1.33
8.73
1.29
0.28
C=11.9
尘
烧结与球团的比例为80：
20
2、焦炭成分：
表1-2焦炭成分，%
C固
灰分（12.64）
挥发份（0.58）
有机物（1.42）
游离水
SiO
CaO
CO
CH4
H2
N2
85.3
7.3
4.26
0.5
0.12
0.4
0.2
0.1
0.11
0.3
0.7
4.1
3、喷吹燃料成分：
表1-3煤粉成分，%
燃料
C
H
N
灰分
Al2O3
MgO
煤粉
77.75
2.28
0.30
2.32
0.85
7.31
6.70
0.73
0.32
0.92
100.00
4预定生铁成分：
表1-4预定生铁成分，%
Si
95.23
0.55
0.034
0.026
4.13
其中Si、S由生铁质量要求定，Mn、P由原料条件定，C参照下式定，其余为Fe。
C=4.3-0.27Si-0.329P-0.032S+0.3Mn
某元素在生铁、炉渣、炉气中的分配率（%）见表1-5
表1-5元素分配率分，%
生铁
99.7
50
—
100
炉渣
炉气
.冶炼参数参考：
燃料消耗量
（kg/t生铁）：
焦炭
360（干）
375（湿）
煤粉
150kg/t生铁
鼓风湿度
12g/m3
相对湿度
1222.4φ=×
=1.493%
100018
风温
1100℃
炉尘量
20kg/t生铁
入炉熟料温度80℃
炉顶煤气温度200℃
焦炭冶炼强度0.98t/（m3·
d）高炉有效容积利用系数2.7t/（m3·
d）炉渣碱度R=1.10
首先计算20kg炉尘中的焦粉量：
G焦粉=G尘C%尘/C%焦=20×
11.95/85.36=2.80kg
高炉内参加反应的焦炭量为：
G焦=360-G焦粉=360-2.80=357.2kg
=（51.03-1.101.×
96）%
=48.87%
（3）原料、燃料带有的CaO量G
铁矿石带入的CaO量为：
GCaO矿=G矿CaO%矿=1599.09×
7.10%=113.54kg焦炭带入的CaO量为：
GCaO焦=G焦CaO%焦=357.2×
0.51%=1.82kg煤粉带入的CaO量为：
GCaO煤=G煤CaO%煤=150×
0.73%=1.10kg
=113.54+1.82+1.10=116.46kg
（4）原料、燃料带入的SiO2量GSiO2
铁矿石带入的SiO2量为：
GSiO2矿=G矿SiO2%矿=1599.09×
5.68%=90.83kg焦炭带入的SiO2量为：
GSiO2焦=G焦SiO2%焦=357.2×
7.32%=26.15kg煤粉带入的SiO2量为：
GSiO2煤=G煤SiO2%煤=150×
7.31%=10.97kg硅素还原消耗的SiO2量为：
60
GSiO2还=1000Si%生铁60=11.79kg
28
故GSiO2=GSiO2矿+GSiO2焦+GSiO2煤-GSiO2还90.83+26.15+10.97-11.79=116.16kg
熔剂（石灰石）需要量为：
=（1.10×
116.16-116.46）/48.87%
=23.16kg
原料、燃料带入的成分见下表1-6
表1-6每吨生铁带入的有关物质的量
原燃料
数量kg
MnO
%
kg
1599.0
5.6
90.83
113.5
1.5
24.1
1.7
27.5
0.6
0.40
焦
4.2
15.2
炭
357.2
26.15
0.51
1.82
0.43
0.79
2.82
1.9
0.0
0.8
23.16
0.45
11.82
0.21
150
10.97
6.7
10.0
0.48
128.4
128.2
49.4
28.6
3.13
1）炉渣中
CaO的量GCaO渣
由上表：
GCaO渣=128.28kg
（2）炉渣中
SiO2的量GSiO2渣
GSiO2渣=128.40-GSiO2还=128.40-11.79=116.61kg
（3）炉渣中
Al2O3的量GAl2O3渣
GAl2O3渣=49.44kg
（4）炉渣中
MgO的量GMgO渣
GMgO渣=28.62kg
（5）炉渣中
MnO的量GMnO渣
GMnO渣=0.66×
50%=0.33kg
50%——锰元素在炉渣中的分配率
进入渣中的铁量为：
Fe渣=2.865kg，并以FeO形式存在故GFeO渣=2.865×
72=3.68kg
56
7）炉渣中S的量GS渣
原燃料带入的总S量为：
GS=3.138kg（见表3-6）
=1000×
0.026%=0.26kg
进入生铁的S量为：
GS生铁=1000S%生铁
进入煤气中的S量为：
GS煤气=GS5%=3.138×
0.05=0.157kg
=3.138-0.26-0.157
=2.72kg
炉渣成分见下表1-7
表1-7
组元
S/2
CaO/
128.28
116.61
49.44
28.62
0.33
3.68
328.32
39.07
35.52
15.06
8.72
1.12
0.41
（1）生铁含[P]按原料带入的磷全部进入生铁计算铁矿石带入的P量为：
GP矿=G矿P%矿=1599.09×
0.032%=0.51kg石灰石带入的P量为：
GP熔=G熔P%熔=23.16×
0.001%=0.0002kg
故[P]=（0.51+0.0002）×
=0.051%
1000
（2）生铁含[Mn]按原料带入的锰有50%进入生铁计算
551
故[Mn]=0.66×
50%×
×
=0.026%
711000
（3）生铁含[C][C]=[100-（95.23+0.55+0.026+0.051+0.026）]%=4.117%
校核后的生铁成分（%）见下表1-8
表1-8校核后的生铁成分，%
[Fe]
[Si]
[Mn]
[P]
[S]
[C]
0.051
4.117
1.3物料平衡计算
（1）风口前燃烧的碳量GC燃
1）GC总=G焦C%焦+G煤C%煤
=357.2×
85.36%+150×
77.75%
=421.53kg
2）溶入生铁中的碳量为：
GC生铁=1000[C]%=1000×
4.117%=41.17kg
3）生成甲烷的碳量为：
燃料带入的总碳量有1%~1.5%与氢化合生成甲烷，本例去1%。
GC甲烷=1%GC总=0.01×
421.53=4.22kg
4）直接还原消耗的碳量GC直
1212
锰还原消耗的碳量：
GC锰=1000[Mn]%12=1000×
0.026%×
12=0.06kg
5555
2424硅还原消耗的碳量：
GC硅1000[Si]%=1000×
0.55%×
=4.71kg
2828
磷还原消耗的碳量：
GC磷1000[P]%60=1000×
0.051%×
60=0.49kg-
6262
铁直接还原消耗的碳量：
12/
GC铁直=1000[Fe]%rd/
rd=rd-rH2
O%煤）]×
ηH2α/（1000[Fe]%）
[357.2（0.037%+0.36%）+150×
2.28%+218
150×
0.85%）]0×
.35×
0.9/（100095.23%）
=0.06
式中ηH2——氢在高炉内的利用率，一般为0.3~0.5，本计算取0.35；
α——被利用氢气量中，参加还原FeO的百分量，一般为0.85~1.0，取
0.9；
V风/——设定的每吨生铁耗风量，本计算取1200m3。
GC铁直=1000×
95.23%×
0.39=79.59kg
=0.06+4.71+0.49+79.59
=84.85kg
风口前燃烧的碳量为：
=421.53-41.17-4.22-84.85
=291.29kg
（2）计算鼓风量V风
1）鼓风中氧的浓度：
N=21%（1-φ）+0.5φ=21%（1-1.493%）+0.51×
.493%=21.43%
2）GC燃燃烧需要氧的体积为：
O2
22.4
212
22.4=291.29×
3=271.87m3
3）煤粉带入氧的体积为：
O2煤
=G煤
16
O%煤+H2O%煤16）
18
32
1622.4=150（2.32%+0.85%16）×
18323=3.23m3
4）需鼓风供给氧的体积为：
VO2风=VO2-VO2煤271.87-3.23=268.64m3
故V风=VO2风/N=268.64=1253.57m3
21.43%
1）由燃料碳素生成的甲烷量为：
2）焦炭挥发分中的甲烷量为：
0.025%×
3=0.125m3
故VCH4=VCH4碳+VCH4焦7.88+0.125=8.01m3
1）由鼓风中水分分解产生的氢量为：
V=V风φ=1253.57×
1.493%=18.72m3
2）焦炭挥发分及有机物中的氢量为：
=357.2（0.037%+0.36%）
=15.88m3
3）煤粉分解产生的氢量为：
O
222.4
VH2煤=G煤（H2%煤+H2O%煤）
182
222.4=150（2.28%+0.85%×
2）22.4
=39.89m3
4）炉缸煤气中氢的总产量为：
VH2总=VH2分+VH2焦+VH2煤
=18.72+15.88+39.89
3=74.04m3
5）生成甲烷消耗的氢量为：
3VH2烷=2VCH4=2×
8.10=16.02m3
6）参加间接反应消耗的氢量为：
VH2间=VH2总ηH2
=74.04×
0.35=25.91m3
=V
-V
H2烷
H2间
=74.04-16.02-25.91
=32.11m3
3）二氧化碳的体积VCO2
GFe2O3=G矿Fe2O3%矿
=1599.09×
72.53%
=1159.82kg
参加还原Fe2O3为FeO的氢气量为：
GH2还=VH2总ηH2（1-α）
=0.23kg
由氢气还原Fe2O3的质量为：
=0.23×
=18.4kg
由CO还原Fe2O3的质量为：
=1159.82-18.4=1141.42kg
VC/O
2还
//
Fe2O3
=1141.42×
=159.80m3
2）由CO还原FeO为Fe生成的CO2量为：
//CO2还
VC//O2还=1000[Fe]%[1-rd/-rH2]22.456
95.23%（1-0.39-0.06）
=209.51m3
3）石灰石分解产生的CO2量为：
44
22.4=23.16×
42.43%×
3=5.00m3
4）焦炭挥发分中的CO2量为：
=159.80+209.51+5.00+0.35
374.66m3（4）一氧化碳的体积VCO
1）风口前碳素燃烧生成的CO量为：
22.422.43
VCO燃=GC燃22.4=291.29×
22.4=543.74m3
2）直接还原生成的CO量为：
22.422.43VCO直=GC直22.4=84.85×
22.4=158.39m3
12123）焦炭挥发分中的CO量为：
VCO挥=G焦CO%焦=357.2×
0.21%×
=0.60m3
4）间接还原消耗的CO量为：
VCO间=V/CO2还+VC//O2还=159.80+209.51=369.31m3
1）鼓风带入的氮气量为：
VN2风=V风（1-φ）N2%风
=1253.57（1-1.493%）79%
=975.53m3
2）焦炭带入的氮气量为：
=G
N2%焦挥发+N2%焦有机）
22.4=357.2（0.118%+0.27%）
=1.11m3
3）煤粉带入的氮气量为：
VN2煤=G煤N2%煤
=150×
0.52%×
28=0.62m3
=975.53+1.11+0.62=977.26m3
煤气成分见下表1-9
表1-9煤气量及成分
成分
体积，m3
374.66
334.42
977.26
32.11
8.01
1726.46
21.70
19.37
56.60
1.86
0.47
（1）鼓风质量的计算
1m3鼓风的质量为：
r风=[0.21（1-φ）32+0.79（1-φ）28+18φ]/22.4
=[0.210×
.985×
32+0.79×
0.985×
28+18×
0.01493]/22.43
=1.28kg/m3
鼓风的质量为：
G风=V风r风=1253.57×
1.28=1604.57kg
（2）煤气质量的计算
1m3煤气的质量为：
r气=（44CO2%+28CO%+28N2%+2H2%+16CH4%）/22.4
=（44×
0.217+28×
0.1937+28×
0.566+2×
0.0186+16×
0.0047）/22.43
1.381kg/m3
煤气的质量为：
G气=V气r气=1726.46×
1.381=2384.24kg
（3）煤气中的水分
1）焦炭带入的水分
GH2O焦=G焦H2O%焦=357.2×
4.17%=14.90kg
2）石灰石带入的水分
GH2O熔=G熔H2O%熔23.16×
1.06%=0.25kg
3）氢气参加还原生成的水分为：
GH2O还=VH2间2×
22.42
=25.91×
2×
20.82kg
=14.90+0.25+20.82
=35.97kg
物料平衡列表1-10
表1-10物料平衡表
入相
混合矿
1616.29
42.88
焦炭（湿）
375
9.95
石灰石
0.62
鼓风（湿）
1604.57
42.57
3.98
总计
3769.02
出相
26.54
8.71
炉气（干）
2384.24
63.27
煤气中水
35.97
0.95
炉尘
0.53
3768.53
相对误差=（3769.02－3768.53）/3769.02=0.013%<
0.3%
所以计算结果符合要求。
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