【鋼鐵冶煉】-高爐冶煉物料平衡計(jì)算

高爐冶煉物料平衡計(jì)算高爐冶煉物料平衡計(jì)算 高爐冶煉綜合計(jì)算概述（廠計(jì)算之前，首先必須確定主要工藝技術(shù)參數(shù)。對(duì)于一種新的工業(yè)生產(chǎn)裝置，200余年的歷史，技術(shù)基本成熟，計(jì)算用基本將依據(jù)確定的工藝技術(shù)參數(shù)、原燃料成分計(jì)算出單位產(chǎn)品的原料、燃料以及輔助材料的消耗量，以及主、副產(chǎn)品成分和產(chǎn)量等，供車(chē)間設(shè)計(jì)使用。配料計(jì)算也是物料平衡和熱平衡計(jì)算的基礎(chǔ)。第二種是區(qū)域熱平衡法。這種方法以高爐局部區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象，常將高爐下部直接還配料計(jì)算一.設(shè)定原料條件1、礦石成分：原FeOFe Mn P原FeOFe Mn P SFeO2AlOSiO2MgMn燒損CaO PO料225FeSΣ22燒結(jié)礦球團(tuán)礦33OOHOCO58.30.0350.03112.50.03469.35.8251.542.018.5480.0390.070.083100.0064.5 0.033 30.0370.006.24385.25.1341.370.521.3660.0420.0840.008100.00混59.50.030.030.0211.272.5100.0合礦9125835.681.517.101.720.040.070.070石0.000.0351.00.070.00100.0灰石1.800.06161.101.261.960.0930.8980.1021.0642.430爐塵42.210.220.0260.08315.6042.7615.801.338.731.2960.280.060.2271.967C=11.95100.0080：202、焦炭成分：

表1-2焦炭成分，灰分（灰分（12.64）C固 SiO Al2O34.26CaO0.51MgO0.12FeO0.43CO揮發(fā)份（0.58）CO有機(jī)物（1.42）游CH4H2NΣ2H2N2S85.3627.320.2120.190.0250.0370.1180.360.270.79100.00離水4.173、噴吹燃料成分：

燃料煤粉CHNS燃料煤粉CHNSOH2O灰分Σ223SiOAlOCaOMgOFeO77.75 2.280.520.302.320.857.316.700.730.320.92100.004預(yù)定生鐵成分：

表1-4預(yù)定Th鐵成分，F(xiàn)eFe95.23Si0.55Mn0.03P0.034S0.026C4.13SiSP參照下式定，其余為Fe。C=4.3-0.27Si-0.329P-0.032S+0.3Mn某元素在生鐵、爐渣、爐氣中的分配率（%）見(jiàn)表1-5表1-5元素分配率分，F(xiàn)eMnSP生鐵99.750—100爐渣0.350—0爐氣50二.冶煉參數(shù)參考：燃料消耗量（kg/t生鐵：焦炭 360（干） 375（濕）煤粉 150kg/t生鐵鼓風(fēng)濕度 12g/m3相對(duì)濕度 φ=

12 22.4×

=1.493%1000 18風(fēng)溫 爐塵量 20kg/t生鐵入爐熟料溫度 80℃爐頂煤氣溫度 200℃焦炭冶煉強(qiáng)度 0.98t/（m3·d）高爐有效容積利用系數(shù)2.7t/（m3·d）爐渣堿度 R=1.10（1）燃料帶入的鐵量GFe燃首先計(jì)算20kg爐塵中的焦粉量：G =G焦粉 塵

C% /C%塵 焦

=20×11.95/85.36=2.80kg高爐參加反應(yīng)的焦炭量為：G =360-G焦 焦粉

=360-2.80=357.2kg故 G =GFe燃 焦

FeO%焦

56+G72 煤

FeO% 56煤72=357.2×0.43%×56+150×0.92%×5672 72=2.27kg（2）進(jìn)入爐渣中的鐵量GFe渣

=1000Fe%生鐵

×0.3%99.7%=952.3×

0.399.7

=2.865kg式中 0.3%、99.7%——分別為鐵在爐渣和生鐵中的分配比（3）需要由鐵礦石帶入的鐵量為：GFe礦

=1000Fe%生鐵

+G

-GFe燃=952.9kg（4）冶煉1t生鐵的鐵礦石需要量：G =G礦

/Fe% =礦

952.959.59%

=1599.09kg考慮到爐塵吹出量，入爐鐵礦石量為：G/ =G +G礦 礦 塵

-G =1599.09+20-2.80=1616.29kg焦粉（1）設(shè)定爐渣堿度 R=CaO/SiO2=1.10（2）石灰石的有效溶劑性CaOCaO%-RSiO2熔劑=(51.03-1.10×1.96)%=48.87%(3)原料、燃料帶有的CaO量GCaO鐵礦石帶入的CaO量為：G =GCaO礦 礦

CaO%礦

=1599.09×7.10%=113.54kg焦炭帶入的CaO量為：G =GCaO焦 焦

CaO%焦

=357.2×0.51%=1.82kg煤粉帶入的CaO量為：GCaO煤

=G CaO%煤 煤

=150×0.73%=1.10kg故 G =G +G +GCaO CaO礦 CaO焦 CaO煤=113.54+1.82+1.10=116.46kg2（4）SiOG2SiO2鐵礦石帶入的SiO2量為：2G =G SiO% =1599.09×5.68%=90.83kg2SiO2礦 礦 礦焦炭帶入的SiO2量為：2G =G SiO% =357.2×7.32%=26.15kg2SiO2焦 焦 焦煤粉帶入的SiO2量為：2G =G SiO% =150×7.31%=10.97kg2SiO2煤 煤 煤硅素還原消耗的SiO2量為：GSiO2還

=1000Si%生鐵

60=11.79kg28故 GSiO2=GSiO2礦+GSiO2焦+GSiO2煤-GSiO2還90.83+26.15+10.97-11.79=116.16kg熔劑（石灰石）需要量為：G熔（RGSiO2-GCaO）/CaO有效=（）/48.87%=23.16kg原料、燃料帶入的成分見(jiàn)下表1-6原燃料混合礦焦炭石灰數(shù)量kg%原燃料混合礦焦炭石灰數(shù)量kg%SiO2kgCaOAl2O3MgOMnOS%kg%kg%kg%kg%kg1599.0 5.6 113.5 1.5 24.1 1.7 27.5 0.690.83 7.10 0.049 8 4 1 5 2 0 40.0250.40357.223.167.321.9626.150.511.820.4511.824.260.0915.220.020.120.890.430.79 2.8251.030.210.0780.020.0360.0087.3 6.710.00.31052128.4128.249.428.60.63.13084268石煤粉15010.97 0.731.100.480.30 0.45石煤粉15010.97 0.731.100.480.30 0.45Σ

CaO渣由上表： G

CaO渣

=128.28kg2（2）SiOG2SiO2渣由上表： G =128.40-G =128.40-11.79=116.61kgSiO2渣 SiO2還2 3（3）AlO2 3Al2O3渣由上表： G

Al2O3渣

=49.44kg（4）MgOG

MgO渣由上表： G

MgO渣

=28.62kg（5）MnOG

MnO渣GMnO渣

=0.66×50%=0.33kg50%——錳元素在爐渣中的分配率（6）爐渣中FeO的量GFeO渣進(jìn)入渣中的鐵量為：Fe渣

=2.865kgFeO形式存在故 GFeO渣

=2.865×72=3.68kg56（7）爐渣中S的量GS渣原燃料帶入的總S量為：GS=3.138kg （見(jiàn)表3-6）S量為：GS=1000S%=1000×0.026%=0.26kgS量為：GSGS5%=3.138×0.05=0.157kg故 GS渣=GS-GS生鐵-GS煤氣=2.72kg爐渣成分見(jiàn)下表1-7

CaO/SiO2CaO/SiO21.10組元CaOSiO2Al2O3MgOMnOFeOS/2Σkg128.28116.6149.4428.620.333.681.36328.32%39.0735.5215.068.720.11.120.41100.00（1）生鐵含[P] 按原料帶入的磷全部進(jìn)入生鐵計(jì)算鐵礦石帶入的P量為：G =GP礦 礦

P% =1599.09×0.032%=0.51kg礦石灰石帶入的P量為：G =GP熔 熔

P% =23.16×0.001%=0.0002kg熔故 [P]=（0.51+0.0002）×

11000

=0.051%（2）生鐵含[Mn] 按原料帶入的錳有50%進(jìn)入生鐵計(jì)算故 [Mn]=0.66×50%×55× 1 =0.026%71 1000（3）生鐵含[C][C]=[100-(95.23+0.55+0.026+0.051+0.026)]%=4.117%校核后的生鐵成分（%）見(jiàn)下表1-8[Fe]95.23[Si]0.55[Mn]0.026[P]0.051[S]0.026[C][Fe]95.23[Si]0.55[Mn]0.026[P]0.051[S]0.026[C]4.117物料平衡計(jì)算（1）風(fēng)口前燃燒的碳量GC燃1）G =G C% +G C%C總 焦 焦 煤 煤=357.2×85.36%+150×77.75%=421.53kg2）溶入生鐵中的碳量為：G =1000[C]%=1000×4.117%=41.17kgC生鐵3）生成甲烷的碳量為：燃料帶入的總碳量有1%~1.5%與氫化合生成甲烷，本例去1%。G =1%G =0.01×421.53=4.22kgC甲烷 C總4）直接還原消耗的碳量GC直錳還原消耗的碳量：GC錳

=1000[Mn]%12=1000×0.026%×12=0.06kg55 55硅還原消耗的碳量：GC硅

1000[Si]%24=1000×0.55%×24=4.71kg28 28磷還原消耗的碳量：G

1000[P]%60=1000×0.051%×60

=0.49kg-C磷鐵直接還原消耗的碳量：12

62 62G =1000[Fe]%C鐵直rd/=rd-rH2

56 rd/rd一般為0.4~0.5，本計(jì)算取0.45。56 2 18r = [ GH2 2 焦

( H2%

焦揮發(fā)

+ H2%

焦有機(jī)

)+ G煤

H%2煤2

+ (V/18 風(fēng)

φ + G H222.4 煤2煤O% )]×ηH2α/(1000[Fe]%)煤= 56[ 357.2(0.037%+ 0.36%)+ 150×2.28%+ 2 (1200×1.493%× 18 +2 18 22.4150×0.85%)]×0.35×0.9/(100095.23%)=0.06式中 ηH2——?dú)湓诟郀t的利用率，一般為0.3~0.5，本計(jì)算取0.35；α——FeO0.85~1.0，取0.9；

V/ ——1200m3。風(fēng)GC鐵直

=1000×95.23%×12×0.39=79.59kg56故 G =G +G +G +GC直 C錳 C硅 C磷 C鐵直=0.06+4.71+0.49+79.59=84.85kg風(fēng)口前燃燒的碳量為：G =G -G -G -GC燃 C總 C生鐵 C甲烷 C直=291.29kg（2）計(jì)算鼓風(fēng)量V風(fēng)1）鼓風(fēng)中氧的濃度：N=21%(1-φ)+0.5φ=21%(1-1.493%)+0.5×1.493%=21.43%2)G 燃燒需要氧的體積為：C燃V =GO2 C燃

22.42 12=291.29×

22.42 12=271.87m33）煤粉帶入氧的體積為：V =GO2煤 煤

（O% +H O%煤 2 煤

16 22.4）18 32=150（2.32%+0.85%16）×22.418 32=3.23m34）需鼓風(fēng)供給氧的體積為：V =V -VO2風(fēng) O2

271.87-3.23=268.64m3O2煤268.64故 V =V風(fēng)

/N=O2風(fēng)

21.43%

=1253.57m3（1）V

CH41）由燃料碳素生成的甲烷量為：22.4 22.4VCH4碳

=GC甲烷

=4.22× =7.88m312 122）焦炭揮發(fā)分中的甲烷量為：V =GCH4焦 焦

CH %4

22.4焦 16=357.2×0.025%×22.416=0.125m3故 V =V +V

7.88+0.125=8.01m3CH4

CH4碳

CH4焦（2）氫氣的體積VH21）由鼓風(fēng)中水分分解產(chǎn)生的氫量為：V =VH2分 風(fēng)

=1253.571.493%=18.72m32）焦炭揮發(fā)分及有機(jī)物中的氫量為：V =GH2焦 焦

H%（2（焦揮發(fā)

+H%2

焦有機(jī)

22.4） 2=357.2（0.037%+0.36%）=15.88m33）煤粉分解產(chǎn)生的氫量為：O

22.42V =G

（H% +H O%

2 22.4）H2煤 煤

2 煤 2

煤18 22 22.4=150（2.28%+0.85%× ）18 2=39.89m34）爐缸煤氣中氫的總產(chǎn)量為：V =VH2總

H2分

+VH2焦

+VH2煤=18.72+15.88+39.89=74.04m35）生成甲烷消耗的氫量為：V =2V =2×8.10=16.02m3H2烷 CH46）參加間接反應(yīng)消耗的氫量為：H2V =V ηH2間 H2總=74.04×0.35=25.91m3故 V =V -V -VH2 H2總 H2烷 間=32.11m3（3）二氧化碳的體積VCO21）COFe2O3FeOCO2GFe2O3=G礦Fe2O3%礦=1599.09×72.53%=1159.82kgFe2O3FeO的氫氣量為：

V/CO2還GH2還

=VH2總

ηH2

（1-α） 222.4=74.04×0.35×（1-0.9）× 222.4=0.23kg由氫氣還原Fe2O3的質(zhì)量為：160G/Fe2O3

=GH2還 2=0.23×160=18.4kg2由CO還原Fe2O3的質(zhì)量為：G//Fe2O3

=GFe2O3

-G/Fe2O3=1141.42kg故 V/

=G//

22.4CO2還

Fe2O3160=1141.42×22.4160=159.80m32）由CO還原FeO為Fe生成的CO2量為：22.4V//CO2還

=1000[Fe]%[1-rd/-r

]H2 56=1000×95.23%(1-0.39-0.06)=209.51m33）CO2量為：

22.456V =GCO2分 熔

CO2%

22.4熔 44=23.16×42.43%×22.444=5.00m34）焦炭揮發(fā)分中的CO2量為：V =GCO2揮 焦

CO2%

22.4焦 44=357.2×0.91%×22.444=0.35m3故 V =V/

+V// +V +VCO2

CO2還

CO2還

CO2分

CO2揮=159.80+209.51+5.00+0.35374.66m3（4）一氧化碳的體積VCO1）風(fēng)口前碳素燃燒生成的CO量為：22.4 22.4V =GCO燃 C燃

=291.29× =543.74m312 122）直接還原生成的CO量為：22.4 22.4V =GCO直 C直

=84.85× =158.39m312 123）焦炭揮發(fā)分中的CO量為：22.4 22.4V =GCO揮 焦

CO%焦

=357.2×0.21%× =0.60m328 284）間接還原消耗的CO量為：V =V/ +V//

=159.80+209.51=369.31m3CO間 CO2還 CO2還故 VCO=VCO燃+VCO直+VCO揮-VCO間=334.42m3（5）VN21）鼓風(fēng)帶入的氮?dú)饬繛椋篤N2風(fēng)=V風(fēng)（1）2%風(fēng)=1253.57（1-1.493%）79%=975.53m32）焦炭帶入的氮?dú)饬繛椋篤 =GN2焦 焦

（N2%

焦揮發(fā)

+N2%

焦有機(jī)

）22.428=357.2（0.118%+0.27%）22.428=1.11m33）煤粉帶入的氮?dú)饬繛椋篤 =GN2煤 煤

N2%

22.4煤 28=150×0.52%×22.428=0.62m3故 V =V +V +VN2 N2風(fēng) N2焦 N2煤=975.53+1.11+0.62=977.26m3煤氣成分見(jiàn)下表1-9表1-9煤氣量及成分成分成分%CO2374.6621.70CO334.4219.37N2977.2656.60H232.111.86CH48.010.47Σ1726.46100.00（1）鼓風(fēng)質(zhì)量的計(jì)算1m3鼓風(fēng)的質(zhì)量為：r =[0.21（1-φ）32+0.79（1-φ）28+18φ]/22.4風(fēng)=[0.21×0.985×32+0.79×0.985×28+18×0.01493]/22.4=1.28kg/m3鼓風(fēng)的質(zhì)量為：G =V r =1253.57×1.28=1604.57kg風(fēng) 風(fēng) 風(fēng)（2）煤氣質(zhì)量的計(jì)算1m3煤氣的質(zhì)量為：氣r =（44CO2%+28CO%+28N2%+2H2%+16CH4%）/22.4氣=（44×0.217+28×0.1937+28×0.566+2×0.0186+16×0.0047）/22.41.381kg/m3煤氣的質(zhì)量為：G =V氣 氣

r =1726.46×1.381=2384.24kg氣（3）煤氣中的水分1）焦炭帶入的水分GH2O=GH2O%=357.2×4.17%=14.90kg2）石灰石帶入的水分2G =G HO% 23.16×1.06%=0.25kg2H2O熔 熔 熔3）氫氣參加還原生成的水分為：G =V

2 ×18H2O還

間

22.4 2=25.91× 2 ×1822.4 220.82kg故 G =G +G +GH2O

H2O焦

H2O熔

H2O還=14.90+0.25+20.82=35.97kg物料平衡列表1-10入相表1-10物料平衡表kg%混合礦1616.2942.88焦炭（濕）3759.95石灰石23.160.62鼓風(fēng)（濕）1604.5742.57煤粉1503.98總計(jì)3769.02100.00出相生鐵100026.54爐渣328.328.71爐氣（干）2384.2463.27煤氣中水35.970.95爐塵200.53總計(jì)3768.53100.00相對(duì)誤差=（3769.02－3768.53）/3769.02=0.013%＜0.3%所以計(jì)算結(jié)果符合要求。2005年度，冶煉廠武保科護(hù)衛(wèi)大隊(duì)在武?？浦苯宇I(lǐng)導(dǎo)下，在公司保衛(wèi)部的指導(dǎo)下，緊緊圍繞冶煉廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，為廠保架護(hù)航，維護(hù)治安，取得了較好的成績(jī)，護(hù)衛(wèi)隊(duì)認(rèn)真開(kāi)展“四標(biāo)準(zhǔn)”活動(dòng)，認(rèn)真履行職責(zé)，充分發(fā)揮了作用，穩(wěn)定了廠區(qū)內(nèi)部治安秩序，確保2005年冶煉廠正常的生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。一年來(lái)，護(hù)衛(wèi)大隊(duì)做了如下幾個(gè)方面的工作：一、從嚴(yán)治隊(duì)，確保護(hù)衛(wèi)隊(duì)健康發(fā)展。根據(jù)有色公司保衛(wèi)部冶色保(2005)1號(hào)文件《關(guān)于開(kāi)展護(hù)衛(wèi)隊(duì)隊(duì)伍紀(jì)律作風(fēng)整頓的實(shí)施方案》的通知，文件下發(fā)后，廠領(lǐng)導(dǎo)，科領(lǐng)導(dǎo)高度重視。主管保衛(wèi)工作的廠黨委書(shū)記肖勇同志作了重要批示，科支部、行政對(duì)整頓工作嚴(yán)密部署，并及時(shí)召開(kāi)整頓動(dòng)員大會(huì)，大隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)深入各中隊(duì)指導(dǎo)整頓工作，護(hù)衛(wèi)大隊(duì)從3月17日至31日進(jìn)行為期半個(gè)多月的整頓，組織學(xué)習(xí)，主要對(duì)勞動(dòng)紀(jì)律、以權(quán)謀私、服務(wù)意識(shí)差基礎(chǔ)工作不扎實(shí)等幾個(gè)方面進(jìn)行了整頓，通過(guò)學(xué)習(xí)，全體隊(duì)員對(duì)整頓工作有了新的認(rèn)識(shí)，端正態(tài)度，統(tǒng)一思想，能認(rèn)真開(kāi)展批評(píng)與自我批評(píng)，自查自糾，對(duì)照檢查，勞動(dòng)紀(jì)律有了明顯好轉(zhuǎn)，服務(wù)意識(shí)得到提高，法治觀念不斷增強(qiáng)，全年護(hù)衛(wèi)大隊(duì)隊(duì)員違法犯罪率為零。二、履行職責(zé)，發(fā)揮作用，出色完成任務(wù)。網(wǎng)-冶煉廠護(hù)衛(wèi)大隊(duì)擔(dān)負(fù)著冶煉廠內(nèi)部治安秩序穩(wěn)定，要害部位重要目標(biāo)的守衛(wèi)，重要物資、產(chǎn)品的押運(yùn)以及處理突發(fā)事件，完成公安機(jī)關(guān)、保衛(wèi)部門(mén)交給的其他工作任務(wù)。護(hù)衛(wèi)隊(duì)嚴(yán)格按規(guī)章制度來(lái)完成每日的勤務(wù)工作，一年來(lái)，金銀中隊(duì)共接待外來(lái)人員2120xxxx次，進(jìn)出物資400xxxx車(chē)次，未發(fā)生任何事故；渣冷中隊(duì)共進(jìn)出蘭渣30000車(chē)次，冷料冰銅600車(chē)次；北門(mén)中隊(duì)共進(jìn)出1700xxxx車(chē)次，檢查車(chē)輛近4800xxxx車(chē)次，均未發(fā)生物資流失現(xiàn)象；機(jī)動(dòng)巡邏隊(duì)押運(yùn)冰銅冷料270車(chē)次，押運(yùn)陽(yáng)極泥184車(chē)次，押運(yùn)現(xiàn)金1xxxx，金額達(dá)19xxxx余元,監(jiān)控中隊(duì)(指揮中心)全年接處警43xxxx，傳達(dá)指令達(dá)90xxxx次；護(hù)衛(wèi)大隊(duì)共出動(dòng)警力共109xxxx人次。廣大護(hù)衛(wèi)隊(duì)員工作中認(rèn)真負(fù)責(zé)，對(duì)每輛車(chē)、每張出廠證認(rèn)真核對(duì)，并及時(shí)記錄，做到無(wú)錯(cuò)票，無(wú)漏票，確保廠物資不流失。各崗位認(rèn)真履行本崗職責(zé)，出色的完成了各項(xiàng)工作任務(wù)。三、發(fā)揚(yáng)奉獻(xiàn)精神，打防結(jié)合，維護(hù)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成果。冶煉廠內(nèi)部治安環(huán)境復(fù)雜，周邊治安環(huán)境嚴(yán)峻，護(hù)衛(wèi)隊(duì)根據(jù)其特點(diǎn)，加大了廠區(qū)巡邏和守衛(wèi)力度，針對(duì)易發(fā)案部位重點(diǎn)巡邏，認(rèn)真檢查，經(jīng)常進(jìn)行守侯捕捉。由于點(diǎn)多面廣，人力時(shí)有不足，特別是渣冷中隊(duì)遠(yuǎn)離廠區(qū)，鄰近農(nóng)村，渣冷現(xiàn)場(chǎng)多次發(fā)生偷盜現(xiàn)象，全體隊(duì)員發(fā)揚(yáng)無(wú)私奉獻(xiàn)精神，經(jīng)常加班加點(diǎn)。護(hù)衛(wèi)隊(duì)全年共義務(wù)加班67xxxx人次，部分隊(duì)員一年奉獻(xiàn)近9xxxx班。全年共組織守侯捕捉7xxxx次，參加人數(shù)達(dá)34xxxx次，監(jiān)督廢舊物資出廠1210車(chē)，在全體隊(duì)員的共同努力下，護(hù)衛(wèi)大隊(duì)共抓獲