高爐冶煉綜合計算

1、表1-1成分（）原料TFeMnPSFeOCaOMgOSiO2燒結(jié)礦59.170.030.0320.0310.107.321.945.64球團(tuán)礦65.720.10.0420.0030.304.550.650.41天然礦430.1650.0210.1349.29.02.116.34綜合礦58.960.060.0330.0358.056.931.705.66石灰石1.80.060.0010.0031.1040.44212.151.38爐塵43.390.240.0240.0915.3013.461.318.30續(xù)上原料Al2 O3MnOP 05FeSFeO燒損H2OCO 2燒結(jié)礦1.510.0390.

2、0560.08373.22球團(tuán)礦0.1530.1330.1050.00893.546天然礦2.320.2440.0480.39851.030.5748.426綜合礦1.320.0780.0650.05975.060.0570.843石灰石0.340.0780.0090.0080.9391.0642.43爐塵1.990.310.060.24344.771.960C=11.95表1-2焦炭成分（）C一固定碳灰分（13.51）有機物（1.32）揮發(fā)分（0.43）Z水” SiO 月2Al2OcCaOMgOFeOHN2SCOCO2CH4H2N284.747.6134.560.520.140.680.30

3、.250.7 70.150.0260.160.0170.07 7100.0 04.00表1-3噴吹燃料成分（%）品 種CH2O2H2ON2S灰分SiO2CaOMgOFeOZ煤粉67.844.854.050.790.420.6611.487.420.60.31.45100表1-4生鐵成分（%）FeSiMnPSC94.760.50.40.10.044.2其中Si、S由生鐵質(zhì)量要求定；Mn、P由原料條件定Fe =100 Si Mn P S C %某元素在生鐵，爐渣，爐氣中的分配率（）見表1-5FeMnSP生鐵99.7500100爐渣0.35000爐氣0050焦比370kg/t鐵、煤比190kg/t鐵

4、、堿度R=1.20、利用系數(shù)2.1t(d.m3)、置換比0.7、 鼓風(fēng)濕度13g鐵m3、相對濕度鐵.617%、風(fēng)溫1200、爐塵量20kg/t、入爐熟料溫度80C、爐頂煤氣溫度190C、焦炭冶煉強度0.78t (d/m3)、綜合冶煉強度1.06t(d/m3)根據(jù)堿度平衡求鐵礦石配比根據(jù)原料條件，假設(shè)天然礦的配比為a,燒結(jié)礦的配比為b,球團(tuán)礦的配比為c。 在按照生產(chǎn)經(jīng)驗確定爐渣堿度R,然后根據(jù)堿度平衡求出a,b,c。其中 a+b + c=1n =aCaO 冷 + bCaO& + cCaO 憑 + QK-CaO 屆 + QK*aO 出R | 礦 | 燒 | 球 之 焦 | 焦 之 煤 煤aSiO

5、2礦十隔0 2燒十cSiO之球十QKqiO2焦十QK/2之煤一 ZMQ S如果假設(shè)焦、煤帶入的鐵和進(jìn)入爐渣和爐塵的鐵相等，既有Q = aFe生+ bFe燒+血球Fe本設(shè)計選定R=1.20,計算得天然礦，燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的配比為8:76:16，按比例得到 混合礦的成分，見表1-1。天然礦、燒結(jié)礦和球團(tuán)礦的質(zhì)量分別為：128.41kg、1219.88kg和256.81kg。11.22一、計算礦石需要量先計算 20kg 爐塵中的焦粉量:G . =G C%小/C%、=20X11.95/84.74=2.82kg。焦粉塵塵焦高爐內(nèi)參加反應(yīng)的焦炭量G隹=370-2.82=367.18kg。Gf =367.18

6、 X 0.68% X 56/72+190 X 1.45% X 56/72=4.08kg.進(jìn)入爐渣中的鐵量G =1000XFe% X0.3%/99.7%=947.6X0.3%/99.7%=2.851kg。式中 0.3%和99.7%分別為鐵在爐渣中和生鐵中的分配率。需要由鐵礦石帶入的鐵量G =1000X94.76%+2.581-4.08=946.371kg。冶煉一噸生鐵的鐵礦石需要量G =G /Fe% =946.371/58.96%=1605.11kg.塵 焦粉入爐鐵礦石量：Gr= G 礦+G 塵-G 隹粉=1605.11+20-2.82=1622.29kg.11.2.3計算熔劑需要量爐渣堿度R=

7、1.20CaO有效=CaO%熔劑-RXCa。熔劑石灰的有效熔劑性：=40.442%-1.20X 1.38%=38.786%原料、燃料帶有的CaO量GCaO鐵礦石帶入的 CaO 量：GCaO =G，XCaO% =1605.11X6.93%=111.23kg。焦炭帶入的 CaO 量：G 七礦) XCaO% = 礦67.18X0.52%=1.91kg。CaO焦 焦焦胃煤粉帶入的 CaO 量：GC0 =G XCaO% =190X0.6%=1.14kg。GCaO=GCaO r+GCaO 隹+GCaO 煤11 煤.MTMZkg。(4)原料、燃料帶有的SiO2量GSi02鐵礦石帶入的 SiO2量:GSi02

8、 =G 乂SiO2% =1605.11 X5.66%=90.85kg。焦炭帶入的 SiO2 量：GSi02 J=G 隹XSiO2%隹=367.18X7.61%=27.94kg。煤粉帶入的 SiO2量：GSi02；=G 焦XSiO2%煤=190X11.48%=21.85kg。硅還原消耗的 SiO2量：GSi02還=1000XSi%生鐵X60/28=10.71kg。GSiO2=GSiO2 r+GSiO2 +GSiO2 煤-GSiO2 還=129.93kg。11.2.4爐渣成分計算（1）（2）（3）（4）（5）（6）故而GCaO 渣=157.4陽Gs.O2=142.07-10.71=131.36kg

9、。GA12(渣3 渣=52.37蛤GMg。渣=41.33蛤GMnO 渣=1.333 X 50%=0.667kg.進(jìn)入渣中的Fe量Fe渣=2.851kg，以FeO形式存在，熔劑需要量為：G 熔=(RXGSi02-GCa0)/CaO 有效=106.76kg。每噸生鐵帶入的有關(guān)物質(zhì)的量見表1-6原燃料數(shù)量KgSiO2CaOAIQ%kg%kg%kg混合礦1605.115.6690.856.93111.231.3221.18焦炭367.187.6127.940.521.914.5616.74石灰石106.761.381.4740.4443.170.340.36煤粉19011.4821.810.61.14

10、7.4214.09Z142.07157.4552.37續(xù)上原燃料數(shù)量KgMgOMnOS%kg%kg%kg混合礦1605.111.7027.280.0781.250.0350.56焦炭367.180.140.510.772.83石灰石106.7612.1512.970.0780.0830.0030.003煤粉1900.30.570.661.25Z41.331.3334.643爐渣中CaO量Gr nCaO渣爐渣中Si。量Gs.o2渣爐渣中A0,量Gw。爐渣中MgO量GMgo渣爐渣中MnO量Gm MnO渣爐渣中FeO量GFn -FeO渣GFe0 渣 =2.851 X72/56=3.665kg.爐渣中

11、? S量G,S渣GS=4.643kg，進(jìn)入生鐵的硫量：GS =1000X 0.04%=0.4kg.進(jìn)入煤氣中的硫量：GS煤=GS X 5%=0.232kg.故Gs GGsGs生鐵-GS煤氣二膈1%爐渣成分見表1-7組元CaOSiO2Al2O3MgOMnOFeOS/2ZCaO/SiO2kg157.45131.3652.3741.330.6673.6654.011390.85 3%40.2833.6113.3910.570.170.931.03100.001.20表1-8CaOSiO2Al2O3MgOZ40.2833.6113.3910.5797.8541.1634.3413.9910.81100

12、.0011.2.5校核生鐵成分生鐵含磷量：Gp =G、XP% =1605.11 X0.033%=0.529kg.石灰中含磷量：Gp =G Xp% =106.76X0.001%=0.001kg.故P= (0.529+0.001熔)/1000=0.053%生鐵含錳量：Mn=1.333 X 50% X 55/71/1000=0.052%生鐵含碳量：(1)風(fēng)口前燃燒的碳GC 1、燃料帶入的總碳量：67.84%=440.04kgC= (100-94.76-0.04-0.052-0.053-0.5) %=4.59%校核后的生鐵成分表1-9FeSiMnPSC94.760.50.0520.0530.044.5

13、911.3物料平衡計算11.31風(fēng)量的計算燃Gc ,=G 焦C%焦+G 菖 煤=367.18X 84.74%+190 X、需鼓風(fēng)供給氧氣的體積：VO2風(fēng)=VO2-VO2煤=286.296m3. 故 V 風(fēng)邳02 風(fēng)/N=286.296/21.46%=1334.09m3.木11.3.2爐頂煤氣成分及數(shù)量的計算（1）甲烷的體積VrH4CH4由燃料碳素生成的甲烷量勰焦炭揮甲發(fā)制的甲STVch4G 隹 C%隹 X22.4/16=0.822m3.故 Vg/t=9：856+0.822=10.678m3.CH4（2）氫的體積VH9H2鼓風(fēng)中水分分解產(chǎn)生的氫量VH2 =V=21.57m3.=G 5%+H&焦有

14、機）X22.4/2T3.04m3.焦炭揮發(fā)產(chǎn)生的氫量VH2G 隹（H2%焦二2煤粉分解產(chǎn)生的食量VH2、煤=紡（H%煤+H：O%煤 X 2/18） X 22.4/2=105.07m3.VH2 總%2/Vh2 焦+VH2 煤=139.6沁生成甲烷消耗的氫量VH=2VCH4=21.356m3人兀間接還原消耗的氫量VH2 間=VH2 總 X h 2=139.68 X0.35=48.88m3.故號衣；總斗2烷-Vh2間=69.44m3.（3）二氧化碳的體積VC02還XFe2O3% =1605.11 X由CO還原Fe2O3為FeO生成的CO2由礦石帶入的Fe2O3的質(zhì)量為：GFe2O3=G礦75.06%

15、=1204.79kg. 礦參加還原 Fe2O3 為 FeO 的 H2 量為：GH2 T=VH2 總 X hH2（ 1- a ）X 2/22.4=0.44kg.由 H2 還原 Fe2O3 的質(zhì)量為：G F2O3=gH2 X 160/2=34.92kg.由 C0 還原 03 的質(zhì)量為：G Fe2O3=GFe2o3-G FeZOT204.79-34.92169.87故 V CO2 ,=G Fe2O3X22.4/160=163.78m3.由CO還原FeO生成的CO2V C02還=204.68m3.石灰石分解產(chǎn)生的CO2 VC02尸G熔XCO2%熔X22.4/44=23.06m3.焦炭揮發(fā)分中CO2的量

16、VC02車=界 XCO* X22.4/44=0.048m3.故 VCO2=V CO2還+V CO2還+VCO2分+VCo2揮=391.56m3.（4） 一氧化碳的體積VC0Vco /GEX22.4/12=585.01m3.Vco 直=Gc 直X22.4/12=140.86m3.VC0 =G xCO% x22.4/28=0.44m3.Vco間=V C02還+V揮 co2還=368.46m3. =357.85m3.風(fēng)口前碳素燃燒生成的CO量直接還原生成的CO量焦炭揮發(fā)分中CO量間接還原消耗的CO量揮-VCO間;故 VCO= VCO 燃+VCO 直+VCO（5）氮氣的體積VN2鼓風(fēng)帶入的氮氣量焦炭帶

17、入的氮氣量煤粉帶入的氮氣量 故 VN2= VN2 風(fēng)+ Vn2 隹+VVN2x=1334.09x (1-1.617%) x79%=1036.89m3.VN2 風(fēng)=G 隹 x (噸隹揮發(fā)+N2%隹有機)X 22.4/28=0.96m3.VN2 %G 煤xN2%煤 ?22.4/28=0j638m3.r =風(fēng)0.21(1 -1.617%)x32 + 0.79(1 -1.617%)x 28 +18x 1.617% ,=1.09kg/m3.n2 煤=1038.49m3.煤成分CO，CO2_HCH4Z體積m3391.56357.851038.4969.4410.6781868.018%20.9619.16

18、55.593.710.57100.00煤氣成分見表1-1011.3.3編制物料平衡表(1)鼓風(fēng)質(zhì)量計算。1m3鼓風(fēng)的質(zhì)量為22.4鼓風(fēng)質(zhì)量為：G =V r =1334.09 1.09=1459.88m3.（2）煤氣質(zhì)量俏計算風(fēng)。福3煤氣的質(zhì)量R =氣=1.35kg/m3.44 x 20.96% + 28 x 19.16% + 28 x 55.59% +16 x 0.57%224煤氣質(zhì)量為：G ：V 氣r 氣=1868.018 1.35=2521.82kg.焦炭帶入的水分：GH2O=G 隹H2O%隹=367.18 4%=14.69kg.石灰石帶入的水分：Gh2o熔=&熔XH2O%熔=106.76

19、1.06%=1.13kg.氫氣參加還原生成的水分：Gh” =V X 三 X 18 =39.28kg.H2O 還 H2 間 22 42故 Gh代Gh*+Gh，o JGh，o *5.1kg.入相kg%混合礦1622.2943.11焦炭（濕）384.810.22石灰石106.762.84鼓風(fēng)（濕）1459.8838.78煤粉1905.05總計3783.73100.00出相生鐵100025.07爐渣390.859.81煤氣（十）2521.8263.24煤氣中水55.11.38爐塵200.50總計3787.77100.00相對誤差3783.73 - 3787-77 x 100% =0.106% Fe2O

20、3 的分解熱，kJ/kg。q =qFO +q +q =6733362.92kJ錳氧化物分解吸熱:：q =Mn%X 1000 X 7366.02=0.052% X 1000 X7366.02=3830.33kJ 錳氧分7366.02是由MnO分解產(chǎn)生1kg錳吸收的熱量，kJ。硅氧化物分解吸熱：q硅氧八=Si% X 1000X31102.37=0.5% X 1000 X31102.37=155511.85kJ31102.37是由SiO2分解產(chǎn)生1kg硅吸收的熱量，kJ。磷酸鹽：q *=P%X 1000X 35782.6=0.053% X 1000X35782.6=18964.78kJ35782.6

21、是由C鹽分 (PO4)2分解產(chǎn)生1kg磷吸收的熱量，kJ。故膈化物分解=q鐵氧化利錳氧分+q硅氧分+q磷鹽分=6911669.88kJ脫硫吸熱 q、=Gs , X 8359.05=4.011 X8359.05=33528.15kJ8359.05，假定燒結(jié)礦中硫以FeS形式存在，脫除1kg硫吸熱量值，kJ。碳酸鹽分解吸熱q1碳酸鹽分解VCO2 =G 熔XCaO% 熔X22.4/56=17.27kJ、=VCO2 分-VCO2 鈣=23.06-17.27=5.79m3.4444q 碳酸鹽分解=VCO2 鈣乂 224 X4048+VCO2 弟五 X2489=165629.10kJ4048、2489分別

22、為由CaCO3、MgCO3分解為1kg的CO2吸熱，kJ。水分解耗熱18q 水分=(V 風(fēng)X X -2-+G 煤H2O%煤)X13454.118=(1334.09 X 1.617% X +190 X 0.79%) X 13454.1=253419.16kJ22.4式中13454.1為水分分解吸熱，kJ/kg。爐料游離水q =G 隹 X H2O% 隹 X 2682=367.18 X 4% X 2682=39391.07kJ 式中2682為1kg水由0笆變?yōu)?00。水汽吸熱，kJ。(6)鐵水帶走的熱量qr鐵水q =1000X1173=1173000kJ(鐵水)爐渣帶走的熱量q1渣q =G X 17

23、60=390.853 X 1760=687901.28kJ(8)噴渣吹煤粉吸熱q,噴吹q =G 煤 X 1048=190 X 1048=199120kJ(噴吹)爐頂煤氣帶走的熱量q煤氣十煤氣帶走的熱量q_ = (1.284 X 1038.49+1.777 X 391.56+1.284 X 357.85+1.278 X 69.44+1.610X1(煤678)X200=518927.71kJ煤氣中水氣帶走的熱量q =1.065x55.1x22.4/18x100=7302.59kJ故水q =518927.71+7302.59=526230.3kJ煤氣(10)爐塵帶走的熱量q 尸Q 塵 X 0.754

24、2 X 200=20 X 0.7542 X 200=3016.8kJ0.塵542塵為爐塵的比熱容，kJ/(kg 。故q=q /q煤氣+q噴吹+q渣+q鐵水+q汽+q水分+q碳酸鹽分解+q脫硫+q氧化物分解=3016.8+526230.3+ 199120+687901.28+1173000+39391.07+253419.16+165629.10+33528.15+6911669.88=9992905.74kJ(11)冷卻水帶走及爐殼散發(fā)熱損失q =q 收-q 支=11476778.09-9992905.74=1483873.01kJ熱收入kJ%熱支出kJ%碳素氧化放熱8477051.7773.86氧化物分解6911669.8860.22熱風(fēng)帶的熱2288489.8119.94脫硫33528.150.29氫氧化放熱528476.654.62碳酸鹽分解165629.101.44甲烷生成熱33155.300.28水分分解253419.162.21成渣熱63519.30.55游離水蒸發(fā)39391.070.34物料物理熱86085.250.75鐵水帶熱