1高爐配料計(jì)算

1、高爐煉鐵主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo) 選定（1） 高爐有效容積利用系數(shù)()高爐有效容積利用系數(shù)即每晝夜生鐵的產(chǎn)量與高爐有效容積之比，即每晝夜1m有效容積的生鐵產(chǎn)量?？捎孟率奖硎荆菏街校?高爐有效容積利用系數(shù)，t /(m3d) 高爐每晝夜的生鐵產(chǎn)量，t /d高爐有效容積，m3 是高爐冶煉的一個(gè)重要指標(biāo)，有效容積利用系數(shù)愈大，高爐生產(chǎn)率愈高。目前，一般大型高爐超過2.3，一些先進(jìn)高爐可達(dá)到2.9。小型高爐的更高。本設(shè)計(jì)中取2.7。（2） 焦比（）焦比即 每晝夜焦炭消耗量與每晝夜生鐵產(chǎn)量之比，即冶煉每噸生鐵消耗焦炭量?？捎孟率奖硎荆菏街?高爐焦比，kg/t 高爐每晝夜的生鐵產(chǎn)量，t /d高爐每晝夜消耗焦炭量，k

2、g/d焦比可根據(jù)設(shè)計(jì)采用的原燃料、風(fēng)溫、設(shè)備、操作等條件與實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行全面分析比較和計(jì)算確定。當(dāng)高爐采用噴吹燃料時(shí)，計(jì)算焦比必須考慮噴吹物的焦炭置換量。本設(shè)計(jì)中取K= 330 kg/t（3） 煤比（）冶煉每噸生鐵消耗的煤粉為煤比。本設(shè)計(jì)中取煤比為180 .（4） 冶煉強(qiáng)度（）和燃燒強(qiáng)度（）高爐冶煉強(qiáng)度是每晝夜有效容積燃燒的焦炭量,即高爐每晝夜焦炭消耗量與的比值, 本設(shè)計(jì)=1.1 t/m3d。燃燒強(qiáng)度既每小時(shí)每平方米爐缸截面積所燃燒的焦炭量。本設(shè)計(jì)i= 30 t/m2d。（5） 生鐵合格率 化學(xué)成分符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的生鐵稱為合格生鐵，合格生鐵占總產(chǎn)生鐵量的百分?jǐn)?shù)為生鐵合格率。它是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的指

3、標(biāo)。（6） 生鐵成本生產(chǎn)一噸合格生鐵所消耗的所有原料、燃料、材料、水電、人工等一切費(fèi)用的總和，單位為 元/t。（7） 休風(fēng)率休風(fēng)率是指高爐休風(fēng)時(shí)間占高爐規(guī)定作業(yè)時(shí)間的百分?jǐn)?shù)。先進(jìn)高爐休風(fēng)率小于1。（8） 高爐一代壽命高爐一代壽命是從點(diǎn)火開爐到停爐大修之間的冶煉時(shí)間，或是指高爐相鄰兩次大修之間的冶煉時(shí)間。大型高爐一代壽命為1015年。燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦用礦比例（爐料結(jié)構(gòu)）：63:27:10 高爐煉鐵綜合計(jì)算高爐煉鐵需要的礦石、熔劑和燃料(焦炭及噴吹燃料)的量是有一定規(guī)律的，根據(jù)原料成分、產(chǎn)品質(zhì)量要求和冶煉條件不同可以設(shè)計(jì)出所需的工藝條件。對(duì)于煉鐵設(shè)計(jì)的工藝計(jì)算，燃料的用量是預(yù)先確定的，是已知的

4、量，配料計(jì)算的主要任務(wù)，就是計(jì)算在滿足爐渣堿度要求條件下，冶煉預(yù)定成分生鐵所需要的礦石、熔劑數(shù)量。對(duì)于生產(chǎn)高爐的工藝計(jì)算，各種原料的用量都是已知的，從整體上說不存在配料計(jì)算的問題，但有時(shí)需通過配料計(jì)算求解礦石的理論出鐵量、理論渣量等，有時(shí)因冶煉條件變化需要作變料計(jì)算 1。4.1 高爐配料計(jì)算配料計(jì)算的目的，在于根據(jù)已知的原料條件和冶煉要求來(lái)決定礦石和熔劑的用量，以配制合適的爐渣成分和獲得合格的生鐵。4.1.1已知條件.1 原始數(shù)據(jù)整理生產(chǎn)中原始資料分析常常不完全，或元素分析和化合物分析不相吻合，加之分析方法不同存在分析誤差，以致各種化學(xué)組成之和不等于100%。因此，應(yīng)該先確定元素在原料存在的形

5、態(tài)，然后進(jìn)行核算，使總和為100%。換算為100%方法，可以均衡地?cái)U(kuò)大或縮小各成分的百分比，調(diào)整為100%，或者按照分析誤差允許的范圍，人為的調(diào)整為100%。調(diào)整幅度不大時(shí)，以調(diào)整Al2O3或MgO為宜。在各種原料中化合物存在的形態(tài)和有關(guān)換算，按照下述方法處理。燒結(jié)礦分析的S，P，Mn 分別以FeS， P2O5，MnO形態(tài)存在。它們的換算為：S存在形式為FeS，換算關(guān)系為： w(FeS)=w(S)%P存在形式為P2O5，換算關(guān)系為： w(P2O5) =w(P)%Mn存在形式為MnO，換算關(guān)系為： w(MnO)=w(Mn)%式中的S，P，Mn等元素皆為分析值（百分含量），當(dāng)要計(jì)算Fe2O3時(shí)，需

6、要從生鐵（TFe）中扣除FeO和FeS中的Fe，再進(jìn)行換算。w(Fe2O3)= 160/112*(w(Fe)-w(FeO)-w(FeS)%式中的Fe，F(xiàn)eO為分析所得燒結(jié)礦的全鐵和氧化亞鐵的百分含量，F(xiàn)eS為換算所得的硫化亞鐵量。若天然礦石中的S以FeS2形態(tài)存在，換算式如下：w(FeS2)=w(S)%，式中S為分析所得的百分含量。.2 礦石選配在使用混合礦石冶煉時(shí)，應(yīng)根據(jù)礦石供應(yīng)量及爐渣成分適當(dāng)配比選取。此時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：（1） 礦石含P量不應(yīng)該超過生鐵允許含P量，因考慮P全部進(jìn)入生鐵，故需要依據(jù)礦石含量事先預(yù)算，若某種礦石冶煉含P超標(biāo)，此種情況下，只能搭配含P更低的礦石冶煉。（2）

7、冶煉鑄造鐵時(shí)，應(yīng)該核算生鐵含錳量是否滿足要求。wMn=w(Mn)礦m(Fe)鐵/w(Fe)礦式中： wMn生鐵含錳量，%； w(Mn)礦混合礦含錳量，%；錳的回收率，一般為0.50.6；m(Fe)鐵礦石帶入的生鐵的鐵量，kg/t鐵；w(Fe)礦混合礦含鐵量，%。（3） 冶煉錳鐵時(shí)，為保證其含錳量，須檢查礦石含鐵量是否大于允許范圍。w(Fe) 礦=(100-wMn-wC-wSi-wP)/100(wMn/wMn礦)式中：wMn,wSi,wC,wP表示錳鐵中該元素含量，%；w(Mn)礦錳礦含錳量，%；w(Fe)礦錳礦允許含鐵量，%；錳回收率，通常為0.70.82。（4）適當(dāng)控制堿金屬2。.3 冶煉條

8、件確定（1）根據(jù)原料條件，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等確定生鐵成分。C，P元素一般操作不能控制，而Si,Mn,S等元素可以改變操作條件加以控制。（2）各種元素在鐵，渣和煤氣中的分配比例。按照經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)選取。一般可參考表4-1選。表4-1 常見元素分配率原料FeMnPS生鐵0.9970.51.000爐渣0.0030.5煤氣0.05（3）爐渣堿度選擇，堿度主要是取決于爐渣脫硫的要求，此外若冶煉低硅生鐵釩鈦磁鐵時(shí)，還應(yīng)該考慮爐渣抑制硅鈦還原和利于礬的回收能力，在正常爐鋼溫度下，要保證流動(dòng)性和穩(wěn)定性，因此除了考慮二元堿度外，還需要有適宜的MgO含量，若爐料含堿金屬還應(yīng)該兼顧爐渣排堿要求。本設(shè)計(jì)中取爐渣

9、堿度R=1.1。（4）燃料使用量確定。確定燃料比應(yīng)該依據(jù)冶煉鐵種，原料條件，風(fēng)溫水平和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等全面衡定，在有噴吹條件下，力爭(zhēng)多噴燃料。本設(shè)計(jì)假定（1）焦比為330 kg/t，（2）煤粉噴吹量為180 kg/t，（3）爐渣堿度，（4）冶煉強(qiáng)度=1.1 t/m3d，（5）熱風(fēng)溫度為1250，鼓風(fēng)相對(duì)濕度為1% ，（6）爐頂煤氣溫度為400，（7）爐塵吹出量為8 kg/t，（8）直接還原度為 0.45，（9）焦炭與噴吹燃料中總碳量的1.2% 與生成CH。（5）原燃料成分分析，入爐原料成分見表4-2。表 4-2 入爐原料成分（%）物料TFeMnPSCuFe2O3FeOMnOCaO燒結(jié)礦55.040.

10、1160.0510.2290.09469.1777.9910.15010.62球團(tuán)礦65.670.0120.0220.1840.05592.2550.9940.0150.757進(jìn)口礦56.3730.0530.0270.5310.70378.200.9030.0680.51混合礦58.050.0820.0410.2470.14476.315.3930.1056.946續(xù)表4-2物料MgOSiO2Al2O3P2O5Cu2OFeS燒損合計(jì)燒結(jié)礦2.4055.4011.9980.1160.1060.6291.407100.00球團(tuán)礦0.1732.5841.2960.0490.0620.5051.311

11、00.00進(jìn)口礦0.16713.2091.5290.5840.7911.4592.58100.00混合礦1.5795.4211.7620.1450.1630.6791.497100.00其中，燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦的比例（爐料結(jié)構(gòu)）：63:27:10。石灰石成分如下表。CaOMgOSiO2AL2O3CO2合計(jì)52.572.211.701.8541.67100爐塵成分如下表。TFeMnPSCaOFe2O3FeOMnO43.20.240.0260.4858.344.7715.30.31MgOSiO2Al2O3P2O5FeS H2OC合計(jì)1.9913.81.310.060.2431.96711.951

12、00（6）焦炭成分分析見表4-3。表4-3 焦炭成分（%）C揮發(fā)份0.927灰份12.632S合計(jì)H2COCO2N2CH4SiO2AL2OCaOMgO85.810.0610.3260.3560.1530.0316.3115.2420.8550.2240.631100（7）噴吹物 煤粉的成分見表4-4。 表4-4 噴吹物成分（%）C揮發(fā)份 7.142灰份 15.828S水分H2COCH4N2O2SiO2AL2OCaOMgO73.5813.537-0.0780.0493.4789.4385.6860.5670.1370.3033.1464.1.2 計(jì)算方法與過程為精確配料，現(xiàn)根據(jù)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)要求，先

13、根據(jù)生鐵成分，然后用理論方法進(jìn)行配料比計(jì)算，然后以配出的礦石為基礎(chǔ)對(duì)礦石用量、生鐵中鐵量、渣量及爐渣進(jìn)行計(jì)算，最后進(jìn)行爐渣性能、生鐵成分進(jìn)行校核。4.1.2.1 生鐵成分本計(jì)算假定為煉鋼生鐵，其含硅量為0.4，含硫量根據(jù)生鐵規(guī)格和冶煉條件假定為0.03%。 預(yù)定的生鐵成分如表4-5。表4-5 生鐵成分（）成分SiMnSPCFe%0.40.270.030.084.5994.63100.004.1.2.2 計(jì)算混合礦量根據(jù)以上已知條件，先以1t生鐵作為計(jì)算單位進(jìn)行計(jì)算，確定礦石配比。則：焦炭帶入Fe量：0 kg；煤粉帶入Fe量：0kg ；進(jìn)入生鐵中Fe量：946.3 kg；進(jìn)入渣中Fe量： kg；

14、進(jìn)入爐塵中Fe量： 8 0.432=3.456 kg； 故需要混合礦量： kg。 .3 根據(jù)堿度平衡計(jì)算石灰石用量：假設(shè)石灰石加入量為X kg /t，則：混合礦帶入CaO量：16416.946%=113.98 kg焦炭帶入CaO 量：3300.855%=2.82 kg煤粉帶入CaO量 ：1800.567%=1.02 kg石灰石帶入CaO量 ：X52.57%=0.5257X kg爐塵帶走的CaO量：8*8.3%=0.664 kg共帶入CaO 量：113.98+2.82+1.02+0.5257X-0.664=117.82+0.5257X kg混合礦帶入SiO2 量：16415.421%=88.96

15、 kg焦炭帶入SiO2 量：3306.311%=20.83 kg煤粉帶入SiO2 量：1809.438%=16.99 kg石灰石帶入SiO2量 ：X1.70%=0.017X kg爐塵帶走的SiO2量：8*13.8%=1.104 kg還原硅所消耗的SiO2量：4*60/28=8.571 kg共帶入SiO2 量：88.96+20.83+46.99+0.017X =117.105+0.017X kg由于設(shè)計(jì)的爐渣堿度：，則解得 石灰石加入量為23.00 kg/t。則總CaO量為129.91kg/t，總SiO2量為117.49kg/t。原料消耗總表如表4-6。表4-6 冶煉每噸煉鋼生鐵原料消耗表（kg

16、）種類焦炭混合礦石灰石煤粉公斤3301641.0023.00180.4 終渣成分及渣量計(jì)算（1） 終渣S含量爐料全部含S量：16410.247%+3300.631%+1800.303%=6.68kg進(jìn)入生鐵的S量： 10000.03%=0.3kg爐塵帶走的S量：80.485%=0.0388 kg煤氣帶走的S量：6.680.05=0.334 kg故進(jìn)入爐渣的S量： 6.68-0.3-0.0388-0.334=6.0072 kg（2） 終渣的FeO量：=3.66kg（3） 終渣的MnO量：16410.105%0.5=0.86kg（4） 終渣的SiO2量： =117.49kg（5） 終渣的CaO量：

17、 =129.91kg（6） 終渣的Al2O3量：16411.762%+3305.242%+1805.686%+23.00*1.85%-8*1.31%=56.77kg（7） 終渣的MgO量：16411.579%+3300.224%+1800.137%+23.002.21%-81.99%=27.25kg 終渣成分見表4-7。表4-7 終渣成分組元SiO2Al2O3CaOMgOMnOFeOS合計(jì)CaO/SiO2kg117.4956.77129.9127.250.863.666.0072341.951.1%34.3616.6037.997.970.251.071.76100.00跟據(jù)爐渣百分組成，校驗(yàn)

18、爐渣物理性質(zhì)得：熔化溫度為 1350-1450，粘度為0.7 PaS(1400)。該爐渣適合于煉鋼鐵生產(chǎn)。脫S能力的校核1 ， 計(jì)算實(shí)際溫度T = 80 Si 10 Si2 + 1400 = 1430.4 2 , 計(jì)算系數(shù) K = 2.7（1430.4/100） 0.067 ( 1430.4/100)2 24.063=0.849查表：S的理論分配系數(shù)（Ls）為：Ls= 1820 （1450條件下），Ls（實(shí)際） = K*Ls（理論分配系數(shù)）， S = （S (爐料帶入)S (揮發(fā))）/（1+（CaO+MgO+SiO+Al2O3重量和）Ls（實(shí)際）=（）/（1+(129.91+27.25+117

19、.49+56.77)*20）=0.00091，計(jì)算出的 S 生鐵成分中的S =0.03，說明爐渣有足夠的脫S能力，其中 S (揮發(fā)) = 爐料帶入總S量的10%=0.668。4.1.2.6 生鐵成分校核計(jì)算1) 含P量： （16410.041%-80.026%）/1000=0.067%2) 含S量： 0.03% 3) 含Si量： 0.4%4) 含Mn量：0.86/1000=0.067% 5) 含F(xiàn)e量： 94.63% 6) 含C量： 100-=4.806%生鐵成分見表4-8。表4-8 實(shí)際生鐵成分（%）元素FeSiMnPSC合計(jì)含量94.630.40.0670.0670.034.806100.

20、00校核結(jié)果與生鐵預(yù)定成分的誤差很小，表明原定生鐵成分合適。4.2 高爐物料平衡計(jì)算通過高爐配料計(jì)算確定單位產(chǎn)量生鐵所需要的礦石、焦炭、石灰石和噴吹物等數(shù)量，這是制定高爐操作制度和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)所不可缺少的參數(shù)。而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的高爐物料平衡計(jì)算，則要確定單位生鐵的全部物質(zhì)收入與支出，即計(jì)算單位生鐵鼓風(fēng)數(shù)量與全部產(chǎn)品的數(shù)量，使物質(zhì)收入與支出平衡。這種計(jì)算為工廠的總體設(shè)計(jì)、設(shè)備容量與運(yùn)輸力的確定及制定生產(chǎn)管理與經(jīng)營(yíng)制度提供科學(xué)依據(jù)，是高爐與各種附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)及高爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)的各種工作所不可缺少的參數(shù)。4.2.1初始條件物料平衡是建立在質(zhì)量守恒定律的基礎(chǔ)上，以配料計(jì)算為依據(jù)計(jì)算的。計(jì)算內(nèi)容包括：風(fēng)量、煤氣

21、量，并列出收支平衡表。物料平衡有助于檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，深入了解冶煉過程的物理化學(xué)反應(yīng)，檢查配料計(jì)算的正確性。校驗(yàn)高爐冷風(fēng)流量，核定煤氣成分和煤氣數(shù)量，并能檢查現(xiàn)場(chǎng)爐料稱量的準(zhǔn)確性，為熱平衡及燃料消耗計(jì)算打基礎(chǔ)。計(jì)算前準(zhǔn)備包括：(1) 原料全分析并校正為100%（表4-1表4-3）；(2) 生鐵全分析；（表4-8）；(3) 各種原料消耗量（表4-6）；(4) 鼓風(fēng)濕度，f =1%；(5) 本次計(jì)算選擇直接還原度rd =0.45；(6) 設(shè)定焦炭和噴吹物含C總量的1.2%與H2 反應(yīng)生成CH4。4.2.2風(fēng)量計(jì)算(1) 風(fēng)口前燃燒的碳量 ，根據(jù)碳平衡來(lái)求：1) 燃料帶入的碳量=焦炭帶入+煤粉帶入-

22、爐塵帶走=33085.81%+18073.581%-811.95%=487.13 kg；2) 生成 消耗的碳量=487.131.2%=5.85kg；3) 溶于生鐵的碳量=4.806%1000=48.06 kg；4) 直接還原消耗的碳量=還原錳消耗的+還原硅消耗的+還原鐵消耗的+還原磷消耗的=0.6712/55+424/28+946.312/560.45+0.6760/62=95.47 kg ；故風(fēng)口前燃燒的碳量 =487.13-95.47=337.75 kg。(2) 風(fēng)量的計(jì)算（），根據(jù)氧平衡來(lái)求： 鼓風(fēng)含氧濃度：0.21（1-f）+0.5f=0.21+0.29f=0.21+0.290.01=

23、0.2129風(fēng)口前碳燃燒所需氧量：337.75315.23m3其中煤粉帶入氧量：4.38m則每噸生鐵需要鼓風(fēng)量：=1460.08m34.2.3 爐頂煤氣成分及數(shù)量計(jì)算(1) 量的計(jì)算由燃料帶入的C生成的量=5.85=10.92 m3焦炭揮發(fā)分含量=3300.031%=0.143 m3故進(jìn)入煤氣的量=10.92+0.143=11.063 m3(2) 入爐總H2量的計(jì)算鼓風(fēng)帶入H2+焦炭帶入H2+煤粉帶入H2即入爐的總H2量：1460.080.01+3300.061%+1803.537%=88.161m3設(shè)噴吹條件下，一般有40%的H2參加還原，則參加還原的H2量88.1610.4=35.264m

24、3生成的H2量：10.922=21.84m3進(jìn)入煤氣的H2量：88.161-35.264-21.84=61.057 m3(3) 還原金屬氧化物生成的CO2 的量的計(jì)算由Fe2O3FeO生成CO2的量：164176.31%=175.31 m3由FeOFe生成CO2的量：946.3(1-0.45)=208.186 m3 另外H2參加還原反應(yīng)，相當(dāng)于同體積的CO2所參加的反應(yīng)，所以CO2的生成量中應(yīng)該減去35.264 m3，故總計(jì)間接還原生成的CO2量為：175.31+208.186-35.264=348.232m3各種爐料分解或者帶入的CO2量=焦炭揮發(fā)分的CO2量+混合礦分解的CO2量石灰石分解的CO2 量3300.356%+023.0041.67%=5.477m3因此，煤氣的總CO2量=348.232+5.477=353.709 m3(4) 煤氣中總CO的量的計(jì)算風(fēng)口前碳素燃燒生成的CO的量=337.75 m3直接還原生成CO的量=95.47 m3焦炭揮發(fā)分中