【文章內(nèi)容簡介】 每晝夜消耗焦炭量，kg/dQ焦比可根據(jù)設(shè)計(jì)采用的原燃料、風(fēng)溫、設(shè)備、操作等條件與實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行全面分析比較和計(jì)算確定。當(dāng)高爐采用噴吹燃料時(shí)，計(jì)算焦比必須考慮噴吹物的焦炭置換量。本設(shè)計(jì)中取 K=450kg/t（3） 煤比（ ）Y冶煉每噸生鐵消耗的煤粉為煤比。本設(shè)計(jì)煤比為 90 。kg/t（4） 冶煉強(qiáng)度（ ）和燃燒強(qiáng)度（ ）Ii高爐冶煉強(qiáng)度是每晝夜 有效容積燃燒的焦炭量,即高爐每晝夜焦炭消耗31m量與 的比值 ,有V本設(shè)計(jì) = t/m3?d。I燃燒強(qiáng)度 既每小時(shí)每平方米爐缸截面積所燃燒的焦炭量。i本設(shè)計(jì) i=?d。（5） 生鐵合格率 化學(xué)成分符合國家標(biāo)準(zhǔn)的生鐵稱為合格生鐵，合格生鐵占總產(chǎn)生鐵量的百分?jǐn)?shù)為生鐵合格率。它是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的指標(biāo)。（6） 生鐵成本生產(chǎn)一噸合格生鐵所消耗的所有原料、燃料、材料、水電、人工等一切費(fèi)用的總和，單位為元/t。 （7） 休風(fēng)率休風(fēng)率是指高爐休風(fēng)時(shí)間占高爐規(guī)定作業(yè)時(shí)間的百分?jǐn)?shù)。先進(jìn)高爐休風(fēng)率小于 1％。（8） 高爐一代壽命高爐一代壽命是從點(diǎn)火開爐到停爐大修之間的冶煉時(shí)間，或是指高爐相鄰有VQIK?15兩次大修之間的冶煉時(shí)間。大型高爐一代壽命為 10～15 年。 第四章 高爐煉鐵綜合計(jì)算高爐煉鐵需要的礦石、熔劑和燃料(焦炭及噴吹燃料)的量是有一定規(guī)律的，根據(jù)原料成分、產(chǎn)品質(zhì)量要求和冶煉條件不同可以設(shè)計(jì)出所需的工藝條件。對(duì)于煉鐵設(shè)計(jì)的工藝計(jì)算，燃料的用量是預(yù)先確定的，是已知的量，配料計(jì)算的主要任務(wù)，就是計(jì)算在滿足爐渣堿度要求條件下，冶煉預(yù)定成分生鐵所需要的礦石、熔劑數(shù)量。對(duì)于生產(chǎn)高爐的工藝計(jì)算，各種原料的用量都是已知的，從整體上說不存在配料計(jì)算的問題，但有時(shí)需通過配料計(jì)算求解礦石的理論出鐵量、理論渣量等，有時(shí)因冶煉條件變化需要作變料計(jì)算 [1]。 高爐配料計(jì)算配料計(jì)算的目的，在于根據(jù)已知的原料條件和冶煉要求來決定礦石和熔劑的用量，以配制合適的爐渣成分和獲得合格的生鐵。16 已知條件 原始數(shù)據(jù)整理生產(chǎn)中原始資料分析常常不完全，或元素分析和化合物分析不相吻合，加之分析方法不同存在分析誤差，以致各種化學(xué)組成之和不等于 100%。因此，應(yīng)該先確定元素在原料存在的形態(tài)，然后進(jìn)行核算，使總和為 100%。換算為 100%方法，可以均衡地?cái)U(kuò)大或縮小各成分的百分比，調(diào)整為100%，或者按照分析誤差允許的范圍，人為的調(diào)整為 100%。調(diào)整幅度不大時(shí)，以調(diào)整 Al2O3 或 MgO 為宜。在各種原料中化合物存在的形態(tài)和有關(guān)換算，按照下述方法處理。燒結(jié)礦分析的 S，P，Mn 分別以 FeS， P2O5，MnO 形態(tài)存在。它們的換算為：S 存在形式為 FeS，換算關(guān)系為： w(FeS)=w(S) %328P 存在形式為 P2O5，換算關(guān)系為： w(P2O5) =w(P) %614Mn 存在形式為 MnO，換算關(guān)系為： w(MnO)=w(Mn) %57式中的 S，P，Mn 等元素皆為分析值（百分含量） ，當(dāng)要計(jì)算 Fe2O3 時(shí)，需要從生鐵（TFe）中扣除 FeO 和 FeS 中的 Fe，再進(jìn)行換算。w(Fe2O3)= ( w(Fe)w(FeO) w(FeS) )%1672568式中的 Fe，F(xiàn)eO 為分析所得燒結(jié)礦的全鐵和氧化亞鐵的百分含量， FeS 為換算所得的硫化亞鐵量。天然礦石中的 S 以 FeS2 形態(tài)存在，換算式如下：w(FeS2)=w(S) %，式中 S 為分析所得的百分含量。6410 礦石選配在使用混合礦石冶煉時(shí)，應(yīng)根據(jù)礦石供應(yīng)量及爐渣成分適當(dāng)配比選取。此時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：（1） 礦石含 P 量不應(yīng)該超過生鐵允許含 P 量，因考慮 P 全部進(jìn)入生鐵，故需要依據(jù)礦石含量事先預(yù)算，若某種礦石冶煉含 P 超標(biāo)，此種情況下，只能搭配含 P 更低的礦石冶煉。17（2） 冶煉鑄造鐵時(shí)，應(yīng)該核算生鐵含錳量是否滿足要求。w[Mn]= w(Mn)礦 m(Fe)鐵 /w(Fe)礦Mn?式中： w[Mn]—生鐵含錳量，%； w(Mn)礦—— 混合礦含錳量，%；—錳的回收率，一般為 ～；nm(Fe)鐵 —礦石帶入的生鐵的鐵量，kg/t 鐵；w(Fe)礦 —混合礦含鐵量，%。（3） 冶煉錳鐵時(shí)，為保證其含錳量，須檢查礦石含鐵量是否大于允許范圍。w(Fe) 礦 =(100w[Mn]w[C]w[Si]w[P])/100(w[Mn]/wMn 礦 )Mn?式中：w [Mn],w[Si],w[C],w[P]表示錳鐵中該元素含量，%；w(Mn)礦 —錳礦含錳量，%；w(Fe)礦 —錳礦允許含鐵量，%；—錳回收率，通常為 ～。Mn?（4）適當(dāng)控制堿金屬 [2]。 冶煉條件確定（1）根據(jù)原料條件，國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等確定生鐵成分。C，P 元素一般操作不能控制，而 Si,Mn,S 等元素可以改變操作條件加以控制。（2）各種元素在鐵，渣和煤氣中的分配比例。按照經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)選取。一般可參考表 41 選。表 41 常見元素分配率（%）原料 Fe Mn P S V生鐵 爐渣 － 煤氣 － － － －（3）爐渣堿度選擇，堿度主要是取決于爐渣脫硫的要求，此外若冶煉低硅生鐵釩鈦磁鐵時(shí)，還應(yīng)該考慮爐渣抑制硅鈦還原和利于礬的回收能力，在正常爐鋼溫度下，要保證流動(dòng)性和穩(wěn)定性，因此除了考慮二元堿度外，還需要有適宜的MgO 含量，若爐料含堿金屬還應(yīng)該兼顧爐渣排堿要求。本設(shè)計(jì)中取堿度R=。（4）燃料比確定。確定燃料比應(yīng)該依據(jù)冶煉鐵種，原料條件，風(fēng)溫水平和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等全面衡定，在有噴吹條件下，力爭多噴燃料。18（5）原燃料成分分析，入爐原料成分見表 42。表 42 入爐原料成分（%）物料 TFe Mn P S Fe2O3 FeO MnO MnO2 CaO燒結(jié)礦 0 球團(tuán)礦 0 進(jìn)口礦 0．09 0 混合礦 0 爐塵 0 石灰石 0 0 0 0 0 0 焦炭灰 0 0 0 0 0 0 煤灰 0 0 0 0 0 0 續(xù)表 42物料 MgO SiO2 Al2O3 P2O5 FeS2 FeS 其他 燒損 合計(jì)燒結(jié)礦 0 0 0 球團(tuán)礦 0 0 0 0 進(jìn)口礦 0 0 混合礦 0 0 爐塵 0 0 石灰石 0 0 0 焦炭灰 0 0 0 0 0 煤灰 0 0 0 0 0 （6）焦炭成分分析見表 43。表 43 焦炭成分（%）灰分 固定碳SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO FeS P2O5 0續(xù)表 43揮發(fā)分 有 機(jī) 物 其他 總 計(jì) 全 S游 離水CO2 CO CH4 O2 H2 N2 S MeO 100 注：混合礦組成：燒結(jié)礦﹕球團(tuán)礦﹕進(jìn)口礦=70﹕15﹕1519 0 （7）噴吹物成分見表 44。表 44 噴吹物成分（%）灰分成分 C H2 O2 H2O N2 S SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO總計(jì)煤粉 0 100 計(jì)算方法與過程為精確配料，現(xiàn)根據(jù)設(shè)計(jì)的生產(chǎn)要求，先根據(jù)生鐵成分，然后用理論方法進(jìn)行配料比計(jì)算，然后以配出的礦石為基礎(chǔ)對(duì)礦石用量、生鐵中鐵量、渣量及爐渣進(jìn)行計(jì)算，最后進(jìn)行爐渣性能、生鐵成分進(jìn)行校核。 生鐵成分根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，生鐵成分如表 45。表 45 生鐵成分（％）成分Si Mn S P C Fe Σ% 計(jì)算混合礦量根 據(jù) 以 上 已 知 條 件 ， 先 以 1t 生 鐵 作 為 計(jì) 算 單 位 進(jìn) 行 計(jì) 算 ， 確 定 礦 石 配 比 。在 計(jì) 算 時(shí) 設(shè) 定 焦 炭 灰 加 入 量 為 20kg/t， 煤 灰 為 10kg/t， 爐 塵 加 入 量 為 。則 ：焦炭帶入 Fe 量： ??????????煤粉帶入 Fe 量： kg；?爐塵帶入 Fe 量： kg；513461進(jìn)入渣中 Fe 量： kg；.?需要混合礦量： ??? 根據(jù)堿度平衡計(jì)算石灰石用量20假設(shè)石灰石加入量為 X kg /t，則：混合礦帶入 CaO 量：%= kg焦炭帶入 CaO 量：450%= kg煤粉帶入 CaO 量 ：90%= kg焦炭灰?guī)?CaO 量：20%= kg煤灰?guī)?CaO 量 ：10%= kg爐塵帶入 CaO 量 ：%= kg石灰石帶入 CaO 量 ：X %= kg共帶入 CaO 量：++++++ kg混合礦帶入 SiO2 量：%= kg焦炭帶入 SiO2 量：450%= kg煤粉帶入 SiO2 量：90%= kg焦炭灰?guī)?SiO2 量：20%= kg煤灰?guī)?SiO2 量 ：10%= kg爐塵帶入 SiO2 量 ：%= kg石灰石帶入 SiO2 量 ：X %= kg共帶入 SiO2 量：++++++ kg由于設(shè)計(jì)的爐渣堿度： ，則解得石灰石加入量為 。 Ca2?CaO 量為 kg/t，總 SiO2 量為 kg/t。原料消耗總表如表 46。表 46 冶煉每噸煉鋼生鐵原料消耗表（kg）種類 焦炭 混合礦 石灰石 爐塵 焦炭灰 煤灰 煤粉數(shù)量 450 20 10 90 終渣成分及渣量計(jì)算（1） 終渣 S 含量爐料全部含 S 量：%+450%+90%+%=進(jìn)入生鐵的 S 量： 1000進(jìn)入爐渣的 S 量： =進(jìn)入煤氣的 S 量：= kg（2） 終渣的 FeO 量： = kg5672?（3） 終渣的 MnO 量：(－) =21（4） 終渣的 SiO2 量： kg（5） 終渣的 CaO 量：（6） 終渣的 Al2O3 量：%+450%+90%+ %+%+20%+10%= kg（7） 終渣的 MgO 量：%+450%+90%+3%+%+20%+10%= kg 終渣成分見表 47。表 47 終渣成分含量 SiO2 Al2O3 CaO MgO MnO FeO S/2① 合計(jì) Rkg % ① 由于分析所得 Ca2+都折算成 CaO，但其中一部分 Ca2+卻以 CaS 形式存在，CaS 和 CaO 之質(zhì)量差為S/2，為了質(zhì)量平衡，Ca 2+仍以 CaO 存在，而 S 則只算 S/2。爐渣堿度 R =,滿足規(guī)定值范圍。 w (MgO)=%，符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)爐渣百分組成，校驗(yàn)爐渣物理性質(zhì)得：熔化溫度 1360℃，粘度 2PaS(1450℃)。該爐渣適合于煉鋼鐵生產(chǎn)。高爐冶煉物料流程圖如圖 41。 生鐵成分校核（1)含 P 量： %.%4182風(fēng) 03 ????（2)含 S 量： ，..?sL（3)含 Si 量： 混合礦 焦炭 石灰石 焦炭灰 煤灰 爐塵 煤粉高爐冶煉爐渣 鐵水 煙塵 kgFe: %450 kgFeO：% kgFe2O3：%20 kgFe2O3: %10 kgFe2O3: % kgFeO: %Fe2O3: %90 kgFeO: %FeO: %1000 kgFe: %圖 41 物料流程圖22（4)含 Mn 量： %??（5)含 Fe 量： % （6)含 C 量： =%生鐵成分見表 48。表 48 實(shí)際生鐵成分（%）元素 Fe Si Mn P S C 合計(jì)含量 校核結(jié)果與生鐵預(yù)定成分的誤差很小，表明原定生鐵成分合適。 高爐物料平衡計(jì)算通過高爐配料計(jì)算確定單位產(chǎn)量生鐵所需要的礦石、焦炭、石灰石和噴吹物等數(shù)量，這是制定高爐操作制度和生產(chǎn)經(jīng)營所不可缺少的參數(shù)。而在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的高爐物料平衡計(jì)算，則要確定單位生鐵的全部物質(zhì)收入與支出，即計(jì)算單位生鐵鼓風(fēng)數(shù)量與全部產(chǎn)品的數(shù)量，使物質(zhì)收入與支出平衡。這種計(jì)算為工廠的總體設(shè)計(jì)、設(shè)備容量與運(yùn)輸力的確定及制定生產(chǎn)管理與經(jīng)營制度提供科學(xué)依據(jù)，是高爐與各種附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)及高爐正常運(yùn)轉(zhuǎn)的各種工作所不可缺少的參數(shù)。 初始條件物料平衡是建立在質(zhì)量守恒定律的基礎(chǔ)上，以配料計(jì)算為依據(jù)計(jì)算的。計(jì)算內(nèi)容包括：風(fēng)量、煤氣量，并列出收支平衡表。物料平衡有助于檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，深入了解冶煉過程的物理化學(xué)反應(yīng)，檢查配料計(jì)算的正確性。校驗(yàn)高爐冷風(fēng)流量，核定煤氣成分和煤氣數(shù)量，并能檢查現(xiàn)場(chǎng)爐料稱量的準(zhǔn)確性，為熱平衡及燃料消耗計(jì)算打基礎(chǔ)。計(jì)算前準(zhǔn)備包括：(1) 原料全分析并校正為 100%（ 表 41~表 43） ；(2) 生鐵全分析；（表 48） ；(3) 各種原料消耗量（表 46） ；(4) 鼓風(fēng)濕度， f =%；(5) 本次計(jì)算選擇直接還原度 rd =；(6) 設(shè)定焦炭和噴吹物含 C 總量的 %與 H2 反應(yīng)生成 CH4。上述 1，2，3 原數(shù)據(jù)已經(jīng)由配料計(jì)算給出，這里假定其余各項(xiàng)未知條件，分別為鼓風(fēng)濕度 f =%（ 12g/m3 ） ，富氧率 %，氧氣濃度 98%。23 風(fēng)量計(jì)算(1) 風(fēng)口前燃燒的碳量 根據(jù)碳平衡得：風(fēng)C =∑C 燃 －（C）10 3－∑C 直 －風(fēng) 4CH式中 —風(fēng)口前燃燒碳量，kg；風(fēng)C(C)—生鐵含碳量，% ；∑C 燃 ，∑C 直 ， —分別為