高碳鉻鐵物料平衡計(jì)算模板

1、一、物料平衡計(jì)算1、基本原始數(shù)據(jù)：直接還原鐵成分、燃料成分見(jiàn)表一、表二(1)直接還原鐵名稱FeCrSiQAl2O3CaOMgOSPOC%17.2240.185.5913.182.3613.790.090.006.051.54(2)焦炭成分固定碳(C固)揮發(fā)分(V)灰分(A)SP>84%<2.0%<15%<0.6%<0.02%(3)白云石白云石化學(xué)成分MgOCaOSiO2AI2O3SP>40%一<5%一<0.05<0.02入爐白云石粒度2080mm(4)硅石入爐硅石的化學(xué)成分應(yīng)符合表4.2-10的規(guī)定表4.210硅石化學(xué)成分SiO2AI2O3

2、SP熱穩(wěn)定性>97%<1.0%<0.01%<0.01%不爆裂粉化入爐硅石粒度2080mm。2、直接還原鐵耗碳量計(jì)算(以100kg計(jì)算)假設(shè)Cr以CrzQ、Cr形態(tài)存在,Fe以Fe?O?,Fe形態(tài)存在，其中CmQ全部還原，F(xiàn)e?O?98%3S原為Fe,45啜原為FeO,SiO22%3S原，成品中含C量為2%加入焦炭全部用于還原氧化物，則耗碳量為：名稱反應(yīng)方程式耗C量/kgC2QC2Q+3C=2Cr+3CO40.18X20%X152/104X36/152=2.78Fe?O?Fe?O?+3C=2Fe+3CO17.22*80%*36/112=4.44SiO2SiO2+2C=Si

3、+2CO4.18/(28.1+16*2)*12*2=1.67銘鐵水含C量由鐵水量求得6x40.18/62=3.9合計(jì)12.7912.79-1.54=11.25冶煉100kg鐵礦消耗焦炭量為Mc=耗C量/(Wc固*(1-W水)=11.25/(84%*(1-8%)*(1+10%=16kg冶煉1噸高碳銘鐵合金需要直接還原鐵量為M礦=1*w(Cr高碳銘鐵水中質(zhì)量比)/W(Cr礦中質(zhì)量比)*還原率=1*62%/(40.18%)*98%=1.575噸3、冶煉1噸高碳銘鐵合金需要焦炭量為M焦炭=16kg*1.575*10=252kg4、渣鐵比計(jì)算以100kg直接還原鐵配16kg焦炭，假設(shè)元素分配按下表所示成

4、份CrFeO/FeMgOSiO2/SiALQCaO入渣率0210098100100入合金率100980200物料平衡中未計(jì)算P和S的平衡量，按高碳銘鐵合金生產(chǎn)狀況設(shè)定P和S的含量直接還原鐵成渣量和成合金量見(jiàn)下表名稱進(jìn)入渣中量/kg質(zhì)里分比/%進(jìn)入合金中量/kg質(zhì)量分比/%Cr40.18*100%=40.1864Fe?O?/Fe17.22*2%*160/112=0.491.4917.22*98%=16.8827Al2O313.18*100%=13.1840.15MgO13.79*100%=13.7942SiO2/Si5.59-4.18=1.414.2940.18*3/62=1.953CaO2.3

5、6*100%=2.367.2C62.78*6%=3.776灰分16*10%=1.64.87合計(jì)32.83100(40.18+16.88+1.95)/(1-6%)=62.78100渣鐵比按局做銘鐵冶煉要求MgO:Al2O3=1.2,原料中還應(yīng)加入白右石29.4kg(MgOt量5.6kg),加入硅石21.24kg(SQX20.6kg)按渣中SiO2含量35%考慮渣鐵比計(jì)算：(32.83+5.6+20.6)/62.78=59.03/62.78=0.94由上述計(jì)算得知所生產(chǎn)的鍥鐵合金成分鍥合金水成份(Wt%成份CrFeCSiSP%64276300由于Cr/Fe=64/27=2.37,符合高碳銘鐵生產(chǎn)的

6、銘鐵比大于2.2的要求，MgO/Al203=(5.6+13.79)/13.18=1.47,符合高彈銘鐵生產(chǎn)的鎂鋁比大于1.2的要求。鐵水成分符合高碳銘鐵FeCr67C6的標(biāo)準(zhǔn)。表1高碳銘鐵牌號(hào)的化學(xué)成分(GB/T5683-2008)牌號(hào)化學(xué)成份CrCSiSP范圍InInInIn>FeCr67C6.062.072.06.03.00.030.040.06FeCr55C60060.052.06.03.05.00.040.060.040.06FeCr67C9.562.072.09.53.00.030.040.06FeCr55C100060.052.010.03.05.00.040.060.040

7、.065、爐氣生成量計(jì)算假設(shè)冶煉過(guò)程產(chǎn)生的爐氣含CO量為100%則100kg直接還原鐵生成的CO量見(jiàn)下表，即100kg的直接還原鐵產(chǎn)生740.1mol的爐氣。M氣=740.1*28/1000=20.72kg名稱反應(yīng)方程式生成COM/molCr2O3Cr2O3+3C=2Cr+3CO40.18*20%*1.5*1000/52=231.8Fe?O?Fe?O?+3C=2Fe+3CO17.22*80%*1.5*1000/56=369SiO2SiO2+2C=Si+2CO4.18*2*1000/60=139.3合計(jì)740.1mol、熱平衡計(jì)算1、各種物質(zhì)熱比容在舁廳P名稱比熱容（KJ/Kg.K）1Cr0.4

8、52C2Q0.173Fe0.464Fe?O?0.675SiO20.9666MgO0.8747Al2Q0.68CaO0.728C1.552、根據(jù)蓋斯定律，把礦熱爐冶煉高碳銘鐵合金的過(guò)程作為絕熱過(guò)程考慮,并作如下假設(shè)：1）所有反應(yīng)物和生成物均按純物質(zhì)考慮2）100kg直接還原鐵從25c上升到700c自帶熱量在舁廳p名稱吸收熱量（KJ）1Cr40.18*80%*0.45*(700-25)=9763.742C2Q40.18*20%*0.17*(700-25)=922.313Fe17.22*20%*0.46*(700-25)=1069.364Fe?O?17.22*80%*0.67*(700-25)=62

9、30.25SiO25.59*0.966*(700-25)=3644.966MgO13.79*0.874*(700-25)=8135.47Ag13.18*0.6*(700-25)=5337.98CaO2.36*0.728*(700-25)=1159.79C1.54*1.55*(700-25)=1611.23合計(jì)37874.8KJ礦熱爐冶煉過(guò)程是電熱過(guò)程可認(rèn)為所用的能量均由電能提供，焦炭只作為加熱體和還原劑。電能提供的一部分能量用于加熱爐料，一部分用于直接還原反應(yīng)的吸熱。計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)有：原料及產(chǎn)物溫度、主要元素和化合物的熱力學(xué)數(shù)據(jù)等見(jiàn)下表入爐物料產(chǎn)物直接還原鐵焦炭硅石白云石爐渣爐氣局碳銘鐵鐵水

10、700c25C25C25C1700c1700c1700c假設(shè)礦熱爐為絕緣體系，熱平衡項(xiàng)目有：1）熱支出：元素還原熱、高碳銘鐵物理熱、爐渣物理熱、爐氣物理熱2）熱收入：電能、成渣反應(yīng)放熱、金屬元素熔解熱熱平衡計(jì)算過(guò)程如下（100kg直接還原鐵需要16kg焦炭、硅石（SiO2）20.6kg、白云石（MgCO11.8kg為基礎(chǔ)計(jì)算）2、計(jì)算熱支出1）元素還原熱：各元素的還原熱及總量見(jiàn)下表名稱反應(yīng)方程式KJ/molQ/KJCrCr2c3+3C=2Cr+3CO27040.18*1000/52/2*270=104313.46FeFe?O?+3C=2Fe+3CO494.017.22*80%*1000/56/

11、2*494=60762SiSiO2+2C=Si+2CO654.934.18*1000/60*654.93=45626.79合計(jì)210702.252)銘鐵水物理熱100kg直接還原鐵生成的銘鐵水物理熱(0.745*(1500-25)+218+0.837*(1700-1500)*62.78=93182.78KJ名稱KJ/molQ/KJCr67.21.65*1000/58.7*67.2=2289.6Fe72.925*55%*1000/55.85*72.9=18273.9Si88.230*2%*1000/60.1/2*88.2=880.5C29.80.32*1000/12*29.8=795合計(jì)2223

12、93)爐渣物理熱100kg直接還原鐵生成的爐渣物理熱59.03*(1.247*(1700-25)+209.2)=135646.5KJ各稱1KJQ/KJSiO2100.630*98%*1000/60.1*100.6=49212MgO72.215*1000/40.3*72.2=26873.4CaO77.110*1000/56.1*77.1=16492FeO84.625*45%*1000/55.85*84.6=17041合計(jì)109618.44）爐氣物理熱100kg直接還原鐵生成CO的物理熱20.72*1.137*（1700-25）=39460.72KJ名稱反應(yīng)方程式CO的生成量/molNiONiO+

13、C=Ni+CO1.65*1000/58.7=28.1Fe?O?Fe?O?+3C=2Fe+3CO1.5*25*55%*1000/55.85=369.3Fe?O?+C=2FeO+CO0.5*25*45%*1000/55.85=100.7SiSiO2+2C=Si+2CO2*30*2%*1000/60.1=20合計(jì)518.1Qco=48KJ/molQco總=518.1*48=24868.8KJ5)碳酸鎂分解熱29.4*40%*26.47*4.184*1000/84=15505.07KJ3、計(jì)算熱收入1）成謂反應(yīng)熱名稱反應(yīng)方程式KJ/molQ/KJCaOSiO2+2CaO=2CaOSiO2-97.12.

14、36*1000/56/2*97.1=2039.1MgOSiO2+2MgO=2MgO.SiO-5.619.39*1000/40/2*5.6=1357.3合計(jì)3396.42）金屬元素溶解熱金屬溶于鐵液中會(huì)有溶解熱，其中C元素吸熱，Ni、Si元素放熱，假設(shè)3重元素溶于鐵液中成為w(i)=1麻液，則鍥鐵水中金屬元素溶解熱見(jiàn)下表：名稱KJ/molQ/KJC-22590-3.77/12*22590=-7097Cr1925040.18/52*19250=14874.3Si1315001.95/60.1*131500=4273.75合計(jì)12051.054、編制熱平衡表上述計(jì)算中假設(shè)礦熱爐為絕緣體系，實(shí)際礦熱爐

15、熱損失約10%則上述熱支出占總熱支出的90%則冶煉100kg的直接還原鐵生產(chǎn)高碳銘鐵合金的熱平衡表如下：熱收入熱支出項(xiàng)目熱量/KJ比例/%項(xiàng)目熱量/KJ比例/%電能496119.2590.3元素還原熱210702.2538.35成謂反應(yīng)放熱3396.40.61銘鐵水物理熱93182.7816.96金屬元素溶解熱12051.052.2爐渣物理熱135646.524.69直接還原鐵700c37874.86.89爐氣物理熱39460.727.18碳酸鎂分解熱15505.072.82熱損失54944.1510合計(jì)549441.5100合計(jì)494497.32/(1-10%)=549441.51005、鍥鐵合金噸產(chǎn)品理論電耗計(jì)算已知1KW/KJ=3600因此冶煉1噸700c的直接還原鐵理論電耗為496119.25*10/3600=1378.1KWh.則生產(chǎn)1噸高碳銘鐵合金理論電耗為1378.1KWh*1.54=2122.3KWh考慮各種電能損失為10%則生產(chǎn)1噸高碳銘鐵合金實(shí)際電耗為2122.3KWh*(1+10%=2334.53KWh三、電爐產(chǎn)量計(jì)算單臺(tái)電爐年生產(chǎn)高碳銘鐵合金計(jì)算如下：P24dK1K2K3cosQ二WP-變壓器額定容量（KVA42000Cos小一電爐功率因數(shù)0.90Ki功率利用系數(shù)0.76K2