【钢铁冶炼】-高炉冶炼物料平衡计算

高炉冶炼物料平衡计算高炉冶炼物料平衡计算 高炉冶炼综合计算概述（厂计算之前，首先必须确定主要工艺技术参数。对于一种新的工业生产装置，200余年的历史，技术基本成熟，计算用基本将依据确定的工艺技术参数、原燃料成分计算出单位产品的原料、燃料以及辅助材料的消耗量，以及主、副产品成分和产量等，供车间设计使用。配料计算也是物料平衡和热平衡计算的基础。第二种是区域热平衡法。这种方法以高炉局部区域为研究对象，常将高炉下部直接还配料计算一.设定原料条件1、矿石成分：原FeOFe Mn P原FeOFe Mn P SFeO2AlOSiO2MgMn烧损CaO PO料225FeSΣ22烧结矿球团矿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合矿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炉尘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挥发份（0.58）CO有机物（1.42）游CH4H2NΣ2H2N2S85.3627.320.2120.190.0250.0370.1180.360.270.79100.00离水4.173、喷吹燃料成分：

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预定生铁成分：

表1-4预定Th铁成分，FeFe95.23Si0.55Mn0.03P0.034S0.026C4.13SiSP参照下式定，其余为Fe。C=4.3-0.27Si-0.329P-0.032S+0.3Mn某元素在生铁、炉渣、炉气中的分配率（%）见表1-5表1-5元素分配率分，FeMnSP生铁99.750—100炉渣0.350—0炉气50二.冶炼参数参考：燃料消耗量（kg/t生铁：焦炭 360（干） 375（湿）煤粉 150kg/t生铁鼓风湿度 12g/m3相对湿度 φ=

12 22.4×

=1.493%1000 18风温 炉尘量 20kg/t生铁入炉熟料温度 80℃炉顶煤气温度 200℃焦炭冶炼强度 0.98t/（m3·d）高炉有效容积利用系数2.7t/（m3·d）炉渣碱度 R=1.10（1）燃料带入的铁量GFe燃首先计算20kg炉尘中的焦粉量：G =G焦粉 尘

C% /C%尘 焦

=20×11.95/85.36=2.80kg高炉参加反应的焦炭量为：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）进入炉渣中的铁量GFe渣

=1000Fe%生铁

×0.3%99.7%=952.3×

0.399.7

=2.865kg式中 0.3%、99.7%——分别为铁在炉渣和生铁中的分配比（3）需要由铁矿石带入的铁量为：GFe矿

=1000Fe%生铁

+G

-GFe燃=952.9kg（4）冶炼1t生铁的铁矿石需要量：G =G矿

/Fe% =矿

952.959.59%

=1599.09kg考虑到炉尘吹出量，入炉铁矿石量为：G/ =G +G矿 矿 尘

-G =1599.09+20-2.80=1616.29kg焦粉（1）设定炉渣碱度 R=CaO/SiO2=1.10（2）石灰石的有效溶剂性CaOCaO%-RSiO2熔剂=(51.03-1.10×1.96)%=48.87%(3)原料、燃料带有的CaO量GCaO铁矿石带入的CaO量为：G =GCaO矿 矿

CaO%矿

=1599.09×7.10%=113.54kg焦炭带入的CaO量为：G =GCaO焦 焦

CaO%焦

=357.2×0.51%=1.82kg煤粉带入的CaO量为：GCaO煤

=G CaO%煤 煤

=150×0.73%=1.10kg故 G =G +G +GCaO CaO矿 CaO焦 CaO煤=113.54+1.82+1.10=116.46kg2（4）SiOG2SiO2铁矿石带入的SiO2量为：2G =G SiO% =1599.09×5.68%=90.83kg2SiO2矿 矿 矿焦炭带入的SiO2量为：2G =G SiO% =357.2×7.32%=26.15kg2SiO2焦 焦 焦煤粉带入的SiO2量为：2G =G SiO% =150×7.31%=10.97kg2SiO2煤 煤 煤硅素还原消耗的SiO2量为：GSiO2还

=1000Si%生铁

60=11.79kg28故 GSiO2=GSiO2矿+GSiO2焦+GSiO2煤-GSiO2还90.83+26.15+10.97-11.79=116.16kg熔剂（石灰石）需要量为：G熔（RGSiO2-GCaO）/CaO有效=（）/48.87%=23.16kg原料、燃料带入的成分见下表1-6原燃料混合矿焦炭石灰数量kg%原燃料混合矿焦炭石灰数量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还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%——锰元素在炉渣中的分配率（6）炉渣中FeO的量GFeO渣进入渣中的铁量为：Fe渣

=2.865kgFeO形式存在故 GFeO渣

=2.865×72=3.68kg56（7）炉渣中S的量GS渣原燃料带入的总S量为：GS=3.138kg （见表3-6）S量为：GS=1000S%=1000×0.026%=0.26kgS量为：GSGS5%=3.138×0.05=0.157kg故 GS渣=GS-GS生铁-GS煤气=2.72kg炉渣成分见下表1-7

CaO/SiO2CaO/SiO21.10组元CaOSiO2Al2O3MgOMnOFeOS/2Σkg128.28116.6149.4428.620.333.681.36328.32%39.0735.5215.068.720.11.120.41100.00（1）生铁含[P] 按原料带入的磷全部进入生铁计算铁矿石带入的P量为：G =GP矿 矿

P% =1599.09×0.032%=0.51kg矿石灰石带入的P量为：G =GP熔 熔

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

11000

=0.051%（2）生铁含[Mn] 按原料带入的锰有50%进入生铁计算故 [Mn]=0.66×50%×55× 1 =0.026%71 1000（3）生铁含[C][C]=[100-(95.23+0.55+0.026+0.051+0.026)]%=4.117%校核后的生铁成分（%）见下表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物料平衡计算（1）风口前燃烧的碳量GC燃1）G =G C% +G C%C总 焦 焦 煤 煤=357.2×85.36%+150×77.75%=421.53kg2）溶入生铁中的碳量为：G =1000[C]%=1000×4.117%=41.17kgC生铁3）生成甲烷的碳量为：燃料带入的总碳量有1%~1.5%与氢化合生成甲烷，本例去1%。G =1%G =0.01×421.53=4.22kgC甲烷 C总4）直接还原消耗的碳量GC直锰还原消耗的碳量：GC锰

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

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

1000[P]%60=1000×0.051%×60

=0.49kg-C磷铁直接还原消耗的碳量：12

62 62G =1000[Fe]%C铁直rd/=rd-rH2

56 rd/rd一般为0.4~0.5，本计算取0.45。56 2 18r = [ GH2 2 焦

( H2%

焦挥发

+ H2%

焦有机

)+ G煤

H%2煤2

+ (V/18 风

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——氢在高炉的利用率，一般为0.3~0.5，本计算取0.35；α——FeO0.85~1.0，取0.9；

V/ ——1200m3。风GC铁直

=1000×95.23%×12×0.39=79.59kg56故 G =G +G +G +GC直 C锰 C硅 C磷 C铁直=0.06+4.71+0.49+79.59=84.85kg风口前燃烧的碳量为：G =G -G -G -GC燃 C总 C生铁 C甲烷 C直=291.29kg（2）计算鼓风量V风1）鼓风中氧的浓度：N=21%(1-φ)+0.5φ=21%(1-1.493%)+0.5×1.493%=21.43%2)G 燃烧需要氧的体积为：C燃V =GO2 C燃

22.42 12=291.29×

22.42 12=271.87m33）煤粉带入氧的体积为：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）需鼓风供给氧的体积为：V =V -VO2风 O2

271.87-3.23=268.64m3O2煤268.64故 V =V风

/N=O2风

21.43%

=1253.57m3（1）V

CH41）由燃料碳素生成的甲烷量为：22.4 22.4VCH4碳

=GC甲烷

=4.22× =7.88m312 122）焦炭挥发分中的甲烷量为：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）氢气的体积VH21）由鼓风中水分分解产生的氢量为：V =VH2分 风

=1253.571.493%=18.72m32）焦炭挥发分及有机物中的氢量为：V =GH2焦 焦

H%（2（焦挥发

+H%2

焦有机

22.4） 2=357.2（0.037%+0.36%）=15.88m33）煤粉分解产生的氢量为：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）炉缸煤气中氢的总产量为：V =VH2总

H2分

+VH2焦

+VH2煤=18.72+15.88+39.89=74.04m35）生成甲烷消耗的氢量为：V =2V =2×8.10=16.02m3H2烷 CH46）参加间接反应消耗的氢量为：H2V =V ηH2间 H2总=74.04×0.35=25.91m3故 V =V -V -VH2 H2总 H2烷 间=32.11m3（3）二氧化碳的体积VCO21）COFe2O3FeOCO2GFe2O3=G矿Fe2O3%矿=1599.09×72.53%=1159.82kgFe2O3FeO的氢气量为：

V/CO2还GH2还

=VH2总

ηH2

（1-α） 222.4=74.04×0.35×（1-0.9）× 222.4=0.23kg由氢气还原Fe2O3的质量为：160G/Fe2O3

=GH2还 2=0.23×160=18.4kg2由CO还原Fe2O3的质量为：G//Fe2O3

=GFe2O3

-G/Fe2O3=1141.42kg故 V/

=G//

22.4CO2还

Fe2O3160=1141.42×22.4160=159.80m32）由CO还原FeO为Fe生成的CO2量为：22.4V//CO2还

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

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

22.456V =GCO2分 熔

CO2%

22.4熔 44=23.16×42.43%×22.444=5.00m34）焦炭挥发分中的CO2量为：V =GCO2挥 焦

CO2%

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

+V// +V +VCO2

CO2还

CO2还

CO2分

CO2挥=159.80+209.51+5.00+0.35374.66m3（4）一氧化碳的体积VCO1）风口前碳素燃烧生成的CO量为：22.4 22.4V =GCO燃 C燃

=291.29× =543.74m312 122）直接还原生成的CO量为：22.4 22.4V =GCO直 C直

=84.85× =158.39m312 123）焦炭挥发分中的CO量为：22.4 22.4V =GCO挥 焦

CO%焦

=357.2×0.21%× =0.60m328 284）间接还原消耗的CO量为：V =V/ +V//

=159.80+209.51=369.31m3CO间 CO2还 CO2还故 VCO=VCO燃+VCO直+VCO挥-VCO间=334.42m3（5）VN21）鼓风带入的氮气量为：VN2风=V风（1）2%风=1253.57（1-1.493%）79%=975.53m32）焦炭带入的氮气量为：V =GN2焦 焦

（N2%

焦挥发

+N2%

焦有机

）22.428=357.2（0.118%+0.27%）22.428=1.11m33）煤粉带入的氮气量为：V =GN2煤 煤

N2%

22.4煤 28=150×0.52%×22.428=0.62m3故 V =V +V +VN2 N2风 N2焦 N2煤=975.53+1.11+0.62=977.26m3煤气成分见下表1-9表1-9煤气量及成分成分成分%CO2374.6621.70CO334.4219.37N2977.2656.60H232.111.86CH48.010.47Σ1726.46100.00（1）鼓风质量的计算1m3鼓风的质量为：r =[0.21（1-φ）32+0.79（1-φ）28+18φ]/22.4风=[0.21×0.985×32+0.79×0.985×28+18×0.01493]/22.4=1.28kg/m3鼓风的质量为：G =V r =1253.57×1.28=1604.57kg风 风 风（2）煤气质量的计算1m3煤气的质量为：气r =（44CO2%+28CO%+28N2%+2H2%+16CH4%）/22.4气=（44×0.217+28×0.1937+28×0.566+2×0.0186+16×0.0047）/22.41.381kg/m3煤气的质量为：G =V气 气

r =1726.46×1.381=2384.24kg气（3）煤气中的水分1）焦炭带入的水分GH2O=GH2O%=357.2×4.17%=14.90kg2）石灰石带入的水分2G =G HO% 23.16×1.06%=0.25kg2H2O熔 熔 熔3）氢气参加还原生成的水分为：G =V

2 ×18H2O还

间

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

H2O焦

H2O熔

H2O还=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%混合矿1616.2942.88焦炭（湿）3759.95石灰石23.160.62鼓风（湿）1604.5742.57煤粉1503.98总计3769.02100.00出相生铁100026.54炉渣328.328.71炉气（干）2384.2463.27煤气中水35.970.95炉尘200.53总计3768.53100.00相对误差=（3769.02－3768.53）/3769.02=0.013%＜0.3%所以计算结果符合要求。2005年度，冶炼厂武保科护卫大队在武保科直接领导下，在公司保卫部的指导下，紧紧围绕冶炼厂生产经营目标，为厂保架护航，维护治安，取得了较好的成绩，护卫队认真开展“四标准”活动，认真履行职责，充分发挥了作用，稳定了厂区内部治安秩序，确保2005年冶炼厂正常的生产运转。一年来，护卫大队做了如下几个方面的工作：一、从严治队，确保护卫队健康发展。根据有色公司保卫部冶色保(2005)1号文件《关于开展护卫队队伍纪律作风整顿的实施方案》的通知，文件下发后，厂领导，科领导高度重视。主管保卫工作的厂党委书记肖勇同志作了重要批示，科支部、行政对整顿工作严密部署，并及时召开整顿动员大会，大队领导深入各中队指导整顿工作，护卫大队从3月17日至31日进行为期半个多月的整顿，组织学习，主要对劳动纪律、以权谋私、服务意识差基础工作不扎实等几个方面进行了整顿，通过学习，全体队员对整顿工作有了新的认识，端正态度，统一思想，能认真开展批评与自我批评，自查自纠，对照检查，劳动纪律有了明显好转，服务意识得到提高，法治观念不断增强，全年护卫大队队员违法犯罪率为零。二、履行职责，发挥作用，出色完成任务。网-冶炼厂护卫大队担负着冶炼厂内部治安秩序稳定，要害部位重要目标的守卫，重要物资、产品的押运以及处理突发事件，完成公安机关、保卫部门交给的其他工作任务。护卫队严格按规章制度来完成每日的勤务工作，一年来，金银中队共接待外来人员2120xxxx次，进出物资400xxxx车次，未发生任何事故；渣冷中队共进出兰渣30000车次，冷料冰铜600车次；北门中队共进出1700xxxx车次，检查车辆近4800xxxx车次，均未发生物资流失现象；机动巡逻队押运冰铜冷料270车次，押运阳极泥184车次，押运现金1xxxx，金额达19xxxx余元,监控中队(指挥中心)全年接处警43xxxx，传达指令达90xxxx次；护卫大队共出动警力共109xxxx人次。广大护卫队员工作中认真负责，对每辆车、每张出厂证认真核对，并及时记录，做到无错票，无漏票，确保厂物资不流失。各岗位认真履行本岗职责，出色的完成了各项工作任务。三、发扬奉献精神，打防结合，维护生产经营成果。冶炼厂内部治安环境复杂，周边治安环境严峻，护卫队根据其特点，加大了厂区巡逻和守卫力度，针对易发案部位重点巡逻，认真检查，经常进行守侯捕捉。由于点多面广，人力时有不足，特别是渣冷中队远离厂区，邻近农村，渣冷现场多次发生偷盗现象，全体队员发扬无私奉献精神，经常加班加点。护卫队全年共义务加班67xxxx人次，部分队员一年奉献近9xxxx班。全年共组织守侯捕捉7xxxx次，参加人数达34xxxx次，监督废旧物资出厂1210车，在全体队员的共同努力下，护卫大队共抓获