高碳铬铁物料平衡计算

，、物料平衡计算1、基木原始数据：直接还原铁成分、燃料成分见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 一、表二直接还原铁名称FeCrSiQAI2O3CaOMgOSP0C%17.2240.185.5913.182.3613.790.090.006.051.54焦炭成分固定碳(C固)挥发分(V)灰分(A)sP>84%<2.0%<15%<0.6%<0.02%白云石白云石化学成分MgOCaOSiO2A12O3sP$40%W5%<0.05<0.02入炉口云石粒度20〜80mm硅石入炉硅石的化学成分应符合表4.2-10的规定表4.2—10硅石化学成分SiO2AhO..sP热稳定性事97%w1.0%w0.01%w0.01%不爆裂粉化入炉硅石粒度20〜80mm。2、直接还原铁耗碳量计算(以100kg计算)假设Cr以Cr:03.Cr形态存在,Fe以Fe203,Fe形态存在，其中CrQ全部还原，尸良。398%还原为Fe,45%还原为FeO,Si0:2%还原，成品中含C量为2%,加入焦炭全部用于还原氧化物，则耗碳量为：名称反应方程式耗C量/kgCrzOsCr:()3+3C二2Cr+3C040.18X20%X152/104X36/152=2.78Fe2()3Fe2O3+3C=2Fe+3C017.22*80%*36/112=4.44SiO：SiO=+2C=Si+2CO4.18/(28.1+16*2)*12*2=1.67珞铁水含C量由铁水量求得6x40.18/62二3.9合计12.7912.79-1.54=11.25冶炼100kg铁矿消耗焦炭量为Me二耗C量/(肌固*(1-W水))=11.25/(84%*(1-8%))*(1+10%)16kg冶炼1吨高碳锯铁合金需要直接还原铁量为M矿二1*w(Cr高碳辂铁水中质量比)/W(Cr矿中质量比)*还原率=1*62%/(40.18%)*98%=1.575吨3、冶炼1吨高碳辂铁合金需要焦炭量为M焦炭=16kg*1.575*10=252kg4、渣铁比计算以100kg直接还原铁配16kg焦炭，假设元素分配按下表所示成份CrFeO/FeMgOSiOc/SiA1ACaO入渣率00入合金率1009S0200物料平衡中未计算P和S的平衡量，按高碳鎔铁合金生产状况设定P和S的含量直接还原铁成渣量和成合金量见下表名称进入渣中M/kg质量分比/%进入合金中量/kg质量分比/%Cr40.18*100%=40.1864FezOa/Fe17.22*2%*160/112=0.491.4917.22*98%=16.8827Al2。313.18*100%=13.1840.15——MgO13.79*100%=13.7942——SiO:/Si5.59-4.18=1.414.2940.18*3/62=1.953CaO2.36*100X2.367.2——C——62.78*6%=3?776灰分16*10%=1.64.87—合计32.83100(40.18+16.88+1.95)/(1-6%)=62.78100渣铁比按髙碳馅铁冶炼要求MgO:ALO3二1.2，原料中还应加入口云石29.4kg(MgO含量5.6kg)，加入硅石21.24kg(SiQ净量20.6kg)按渣中SiO:含量35%考虑渣铁比计算:(32.83+5.6+20.6)/62?78=59.03/62.78=0.94山上述计算得知所生产的银铁合金成分線合金水成份(毗％)成份CrFecSisp%64276300由于Cr/Fe二64/27=2.37,符合高碳珞铁生产的客铁比大于2.2的要求，MgO/A1Q(5.6+13.79)/13.18二1.47,符合高弹锯铁生产的镁铝比大于2的要求。铁水成分符合高碳钻铁FeCr67C6的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。表1高碳珞铁牌号的化学成分(GB/T5683-2008)牌号化学成份CrCSiSP范围IIIIIIIIIIII><FeCr67C6.062.0-72.06.03.00.030.040.06FeCr55C6OO60.052.06.03.05.00.040.060.040.06FeCr67C9.562.0-72.09.53.00.030.040.06FeCr55C100060.052.010.03.05.00.040.060.040.065、炉气生成量计算假设冶炼过程产生的炉气含CO量为100%,则100kg直接还原铁生成的C0量见下表，即100kg的直接还原铁产生740.1mol的炉气M^=740.1*28/1000=20.72kg名称反应方程式生成CO量/molCr：03Cr：03+3C=26+3C040.18*20%*l.5*1000/52=231.8Fe2（）3Fe2O3+3C=2Fe+3C017.22*80%*1.5*1000/56二369SiO：SiO=+2C=Si+2CO4.18*2*1000/60=139.3合计740.Imol二、热平衡计算1、各种物质热比容序号名称比热容（KJ/Kg.K）1Cr0.452CrzOs0.173Fe0.464FezOa0.675SiO:0.9666MgO0.8747A1A0.68CaO0.728C1.552、根据盖斯定律，把矿热炉冶炼高碳钻铁合金的过程作为绝热过程考虑，并作如下假设：1）所有反应物和生成物均按纯物质考虑2）100kg直接还原铁从25°C上升到7001自带热量序号名称吸收热量（KJ）1Cr40.18*80%*0,45*(700-25)=9763.742CrcOs40.18*20%*0.17*(700-25)=922.31317.22*20%*0.46*(700-25)=1069.364CM(DLL17.22*80齡0.67*(700-25)=6230.253"SiO:5.59*0.966*(700-25)=3644.966MgO13.79*0.874*(700-25)=8135.47A1A13.18*0.6*(700-25)=5337.98CaO2.36*0.728*(700-25)=1159.79C1,54*1.55*(700-25)=1611,23合计37874.8KJ矿热炉冶炼过程是电热过程可认为所用的能量均山电能提供，焦炭只作为加热体和还原剂。电能提供的一部分能量用于加热炉料，一部分用于直接还原反应的吸热。计算所需原始数据有：原料及产物温度、主要元素和化合物的热力学数据等见下表入炉物料产物直接还原铁焦炭硅石白云石炉渣炉气高碳锯铁铁水700C25°C25C25C1700°C1700°C1700°C假设矿热炉为绝缘体系，热平衡项目有：1）热支出：元素还原热、高碳辂铁物理热、炉渣物理热、炉气物理热2）热收入：电能、成渣反应放热、金属元素熔解热热平衡讣算过程如下（100血直接还原铁需要16kg焦炭、硅石（SiOJ20.6kg＞白云石（MgCO3）11.8kg为基础计算）2、计算热支出1）元素还原热：各元素的还原热及总量见下表名称反应方程式KJ/molQ/KJCrCr：0s+3C=2Cr+3CO27040.18*1000/52/2*270=104313.46FeFe2Os+3C=2Fe+3CO494.017.22*80齡1000/56/2*494二60762SiSiO：+2C=Si+2CO654.934.18*1000/60*654.93二45626.79合计210702.252)珞铁水物理热100kg直接还原铁生成的珞铁水物理热(0.745*(1500-25)+218+0.837*(1700-1300))*62.78=93182.78KJ名称KJ/molQ/KJCr67.21.65*1000/58.7*67.2=2289.6Fe72.925*55%*1000/55.85*72.9二18273.9Si88.230*2%*1000/60.1/2*88.2二880.5c29.80.32*1000/12*29.8=795合计22239炉渣物理热100kg直接还原铁生成的炉渣物理热59.03*(1.247*(1700-25)+209.2)二135646.5KJ名称KJQ/KJSiO：100.630*98%*1000/60.1*100.6=49212MgO72.215*1000/40.3*72.2二26873.4CaO77.110*1000/56.1*77.1=16492FeO84.625*45%*1000/55.85*84.6二17041合计109618.4炉气物理热100kg直接还原铁生成CO的物理热20.72*1.137*(1700-25)二39460.72KJ名称反应方程式CO的生成量/molNiONiO+C二Ni+CO1.65*1000/58.7=28.1FezOaFe2Os+3C=2Fe+3C01.5*25*55%*1000/55.85二369.3Fe203+C=2Fe0+C00.5*25*45%*1000/55.85二100.7SiSiO：+2C=Si+2CO2*30*2%*1000/60.仁20合计518.1Qco=48KJ/molQco总二518.1*48=24868.8KJ5）碳酸镁分解热29.4*40%*26.47*4.184*1000/84=15505.07KJ3、计算热收入1)成渣反应热名称反应方程式KJ/molQ/KJCaOSiO：+2CaO=2CaO.SiO：-97.12.36*1000/56/2*97.1=2039.1MgOSiO：+2MgO=2MgO.SiO:-5.619.39*1000/40/2*5.6=1357.3合计3396.42）金属元素溶解热金属溶于铁液中会有溶解热，其中C元素吸热，Xi.Si元素放热，假设3重元素溶于铁液中成为W（1）二1%溶液，则傑铁水中金属元素溶解热见下表：名称KJ/molQ/KJC-22590-3.77/12*22590二-7097Cr1925040.18/52*19250=14874.3Si1315001.95/60.1*131500=4273.75合计12051.054、编制热平衡表上述计算中假设矿热炉为绝缘体系，实际矿热炉热损失约10%,则上述热支出占总热支出的90%,则冶炼100kg的直接还原铁生产高碳锯铁合金的热平衡表如下：热收入热支出项目热量/KJ比例/%项LI热量/KJ比例/%电能496119.2590.3元素还原热210702.2538.35成渣反应放热3396.40.61锯铁水物理热93182.7816.96金属元素溶解热12051.052.2炉渣物理热135646.524.69直接还原铁700°C37874.86.89炉气物理热39460.727.18碳酸镁分解热15505.072.82热损失54944.1510合计549441.5100合计494497.32/(1-10%)=549441.51005、線铁合金吨产品理论电耗计算已知1KW/KJ二3600,因此冶炼1吨700°C的直接还原铁理论电耗为496119.25*10/3600=1378.IKWh.则生产1吨高碳銘铁合金理论电耗为1378.1011*1.54=2122.3KWh考虑各种电能损失为10%,则生产1吨咼碳珞铁合金实际电耗为2122.3011*（1+10%）=2334.53011二、电炉产量计算单台电炉年生产高碳銘铁合金计算如下P24dK\KNcosOP—变丿去器额定容量（KVA）42000Cos少-电炉功率因数0.90Ki—功率利用系数0.76念一时间利用系数0.97念一电压波动系数0.98d—电炉年作业天数330W—单位重量产品冶炼耗电2334.53kWh/tQ=92646?5吨/年，日产量280.75吨5.山上述计算结果得岀42MVA高碳珞铁电炉物料平衡表如下（单台量）加入量产出量名称t/ht/a备注名称t/ht/a备注直接还原铁18142677咼碳銘铁合金水11.792646.5电极糊0.105831.6炉渣10.6384189.6电极壳除尘灰1.3510692烟气6.248770损失3.2425654.6合计49.94395109.2