炼铁物料平衡及能量平衡计算

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1、炼铁配料、物料平衡及能量平衡计算(回顾)问题的提出生产高炉的节能潜力在哪里？高炉的直接还原度是多少合适？高炉的理论焦比？已知原料条件和产品种类，炉料结构是什么样？炉渣是否满足冶炼要求？煤气组成什么样？送风系统怎么设计？……改变冶炼参数对能量利用产生什么样的影响？……设计高炉计算所需条件给定原燃料条件和冶炼参数(1)原、燃料和炉尘的化学成分全分析(2)冶炼生铁品种、成分(3)鼓风参数(4)冶炼工艺参数选择：元素在铁、渣和煤气中的分配率焦比、喷吹燃料比、炉渣碱度和rd计算内容(1)单位生铁的原燃料消耗量配料计算(2)冶炼产品的成分和数量(3)鼓风

2、量(4)煤气量及其成分(5)通过热平衡联立求解焦比实际计算中，先根据经验选定r和焦比d、喷吹燃料比计算物料平衡，然后计算热平衡以检查r和焦比选定的合理性。d高炉的投入与产出煤气：CO、CO、H、N(干)、222铁矿石：烧结矿HO2球团矿炉尘：生块矿熔剂：石灰石废铁(碎铁)焦炭热风(、)生铁喷吹物(煤粉、重油、天回收铁然气)炉渣注：回收铁，即铁损(指生产高炉而言)，一般为1.0~1.5%1高炉配料计算1高炉配料计算目的：为原料系统设计提供依据。（矿槽、焦槽、熔剂仓的大小、数量，皮带运送能力的选择等）计算时需要用到完整的物料化学成分，但是现场给出的成

3、分往往是不全的；例如：铁矿石给出的成分Fe,Mn,P,S等元素和FeO,CaO,SiO2,Al2O3,MgO等几种化合物含量，直接计算误差较大。1.1原料成分的整理(1)元素和化合物的存在状态S：FeSFeS2SO3（硫酸盐）Fe、S：烧结矿、球团矿：Fe2O3、FeO、FeS(CaS)生块矿：FeO、FeO、FeS232熔剂：Fe2O3、FeO、FeS2、SO3废铁：Fe、FeO、FeO、S(单质)23焦炭：FeO、FeS、S(有机)煤粉：FeO、FeO、FeS、S(有机)23元素和化合物的存在状态Mn：烧结矿、球团矿：MnO生块矿：MnO2T

4、i、V:TiO2和V2O5CaO、SiO2、MgO、Al2O3、P2O5、CO、CO2H2O：H2O化：结晶水HO：物理水(Moist)2物(设计高炉不计Moist，只计算干基数量!)Rest：(为整理合理，而人为设计的“组分MeXOY”，假设全进入炉渣)元素和化合物的存在状态焦炭：工业分析：CF、S(有机硫为主)、灰分、挥发分、Moist以FeO给出，需折算化学分析：23灰分：CaO、SiO2、MgO、Al2O3、P2O5、FeO、FeS挥发分：CO、CO2、CH4、H2、N2煤粉：工业分析：CF、S、灰分、挥发分、H2O化学分析：

5、灰分：CaO、SiO2、MgO、Al2O3、P2O5、挥发分：C、H、N、O(2)成分补齐一般给出TFe、Mn、P、S以及FeO、CaO、SiO2、Al2O3、MgO五种化合物烧结矿为例：由Mn计算MnO；由P计算P2O5；由S计算FeS；(去掉SO3中的S)由FeS、FeO、TFe计算Fe2O3。块矿计算类似Mn->MnO2，S->FeS2，天然矿石的烧损除CO2外，还可能有结晶水(3)成分平衡补齐后矿石成分之和往往不是100%平衡条件：误差超过3%，表明矿石分析不够准确，偏差过大，应重新分析。误差小于3%，表明偏差较小，在

6、允许的范围内可以进行矿石平衡计算。矿石成分分析误差，%成分TFeSiO2Al2O3CaOMgOMnOPS误差0.500.300.250.400.250.050.0050.005成分平衡计算IFSum=99.5~100.0，THEN余下的加入到CO、HO中，其它不变；22或以MeO形式存在，加入到Rest中。XYIF100.0Sum2.0，THENFe、CaO、SiO不变；2根据数量按顺序酌情变更CO、HO、Rest、MgO、AlO量。2223(当用MgO、AlO平衡方程时，最好不要变动MgO、AlO成分)2323IF100.0Sum

7、2.0，THEN整体调整：(MeO)100%Xi或要求重新给定成分。1.2配料计算任务：在已知燃料用量的前提下，求出在满足炉渣碱度要求条件下，冶炼规定成分生铁所需要的矿石、熔剂数量。已知：焦比煤比碱度生铁成分元素分配比1.2.1已知条件的确定焦比、煤比参考同类原料条件高炉确定。碱度炉渣碱度R=CaO/SiO2炉渣总碱度R=(MgO+CaO)/SiO2炉渣全碱度R=(MgO+CaO)/(SiO2+Al2O3)对于含氟矿石，氟在炉渣中以CaF2形态存在，炉渣分析时将CaF2中的Ca算成CaO了，因此考虑炉渣碱度时采用了“自由

8、碱度”的概念:R=(CaO-1.473F)/SiO0