高碳铬铁物料平衡计算

一、物料平衡计算

1、基本原始数据：直接还原铁成分、燃料成分见表一、表二（1）直接还原铁

（2）焦炭成分

（3）白云石

白云石化学成分

（4）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

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

2O

3

、Cr形态存在,Fe以Fe₂O₃,Fe形态存在，其中Cr

2

O

3

全部还原，Fe₂O₃98%还原为Fe，45%还原为FeO, SiO

2

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：

冶炼100kg铁矿消耗焦炭量为

Mc=耗C量/(Wc固*（1-W水）)=11.25/(84%*(1-8%))*（1+10%）=16kg

冶炼1吨高碳铬铁合金需要直接还原铁量为

M矿=1*w（Cr高碳铬铁水中质量比）/W（Cr矿中质量比）*还原率=1*62%/（40.18%）*98%=1.575吨

3、冶炼1吨高碳铬铁合金需要焦炭量为

M焦炭=16kg*1.575*10=252kg

4、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

物料平衡中未计算P和S的平衡量，按高碳铬铁合金生产状况设定P和S的含量。

由上述计算得知所生产的镍铁合金成分镍合金水成份（Wt%）

由于Cr /Fe=64/27 =2.37，符合高碳铬铁生产的铬铁比大于2.2的

要求，MgO/ Al 2O 3=(5.6+13.79)/13.18=1.47,符合高弹铬铁生产的镁铝比大于1.2的要求。铁水成分符合高碳铬铁FeCr67C6的标准。

表 1 高碳铬铁牌号的化学成分 （GB/T 5683-2008）

5、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CO 量见下表，即100kg 的直接还原铁产生740.1mol 的炉气。

二、热平衡计算

2、根据盖斯定律，把矿热炉冶炼高碳铬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

矿热炉冶炼过程是电热过程可认为所用的能量均由电能提供，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

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、高碳铬铁物理热、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

）20.6kg、热平衡计算过程如下（100kg直接还原铁需要16kg焦炭、硅石（SiO

2

白云石（MgCO

）11.8kg为基础计算）

3

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

2)铬铁水物理热

100kg直接还原铁生成的铬铁水物理热

（0.745*（1500-25）+218+0.837*（1700-1500））*62.78=93182.78KJ

3）炉渣物理热

100kg直接还原铁生成的炉渣物理热

4)炉气物理热

100kg直接还原铁生成CO的物理热

5)碳酸镁分解热

29.4*40%*26.47*4.184*1000/84=15505.07KJ 3、计算热收入

1）成渣反应热

2)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，Ni、Si元素放热，假设3

4、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铬铁合金的热平衡表如下:

5、镍铁合金吨产品理论电耗计算

已知1KW/KJ=3600,因此冶炼1吨700℃的直接还原铁理论电耗为

496119.25*10/3600=1378.1KWh.

则生产1吨高碳铬铁合金理论电耗为

1378.1KWh*1.54=2122.3KWh

考虑各种电能损失为10%，则生产1吨高碳铬铁合金实际电耗为 2122.3KWh*（1+10%）=2334.53KWh 三、电炉产量计算

单台电炉年生产高碳铬铁合金计算如下： 12324cos P dK K K Q W

φ

=

P －变压器额定容量 （KVA ） 42000 Cos φ－电炉功率因数 0.90 K 1－功率利用系数 0.76 K 2－时间利用系数 0.97

K 3－电压波动系数 0.98

d －电炉年作业天数 330 W －单位重量产品冶炼耗电量 2334.53kWh/t Q ＝92646.5吨/年，日产量280.75吨