提钒物料平衡、热平衡及钒平衡研究

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2011-9-7
冷却剂的冷却效应研究方案
冷却剂冷却效应的研究方法主要有以下几种， 冷却剂冷却效应的研究方法主要有以下几种，先 用化学分析法测得各冷却剂的成分， 用化学分析法测得各冷却剂的成分，再分别用以下方 法研究各冷却剂的冷却效应。 法研究各冷却剂的冷却效应。 实验研究 研究方法 理论计算 加权平均法计算
Q 冷固球团 = (1134.3 + 1757 + 209.2 )kJ/kg = 3100.5kJ/kg
Q 生铁块 = (980.4 + 217.6 )kJ/kg = 1198 kJ/kg
Q 绝废渣 = (2076.9ω渣 + 1198ω铁 )kJ/kg
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铁水及半钢
成分 C Si 0.145 0.037 Mn 0.196 0.032 P S V Ti Fe 温度℃ 温度℃ 1290.63 1387.25 重量/t 重量/t 137.09 134.34
铁水样 4.411 半钢样 3.813
0.06 0.043 0.274 0.116 94.755 0.06 0.031 0.036 0.01 96.013
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钒渣
渣样 CaO% SiO2% MnO% MgO% Al2O3% P% 平均 1.914 16.176 9.344 2.321 3.12 0.035 S% V2O3% 温度℃ 重量 温度℃ 重量/t 4.5
0.052 14.376 1387.25
渣样 TiO2% TFe% MFe% FeO% Fe2O3% 平均 12. 371 30.941 0.009 38.937 0.382
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小结
冷却能力 冷却剂 吸热值， 吸热值， kJ/kg 1198 2077 1502 每吨铁水加1kg的冷却 的冷却 每吨铁水加 剂的冷却温度， 剂的冷却温度，℃ 1.5 2.6 1.9
冷却 当量 1.00 0.58 0.80
备注
生铁块 钒渣 绝废渣 冷固 球团
按含铁量 65.39％计 ％
结果分析
4500 4000 3500 3741.3 3100.5 实验值 理论值
5
4.7 3.9
实验值 理论值
4
温降/℃
ΔH/(kJ/kg)
3000 2500 2000
2215.6
1502.2
2076.9
3
2.8
2.6
1500 1000 500 0 冷固球
1198
2
1.9
1.5
1
0 生铁块 绝废渣 钒渣 冷固球 生铁块 绝废渣 钒渣
炉体测温点的温度
位置点 平均 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
331.3 217.6 152.8 154 129.2 91.6 87 253.5 198 206.3 226.5 164.5 150
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34.765 37.715
生铁块成分/wt% 生铁块成分
成分 生铁 C 4.37 Si 0.245 Mn 0.235 P 0.063 S 0.046 V 0.296 Ti 0.193 Fe 94.598
绝废渣熔分渣样成分/wt% 绝废渣熔分渣样成分
成分 熔渣 V2O5 12.94 TiO2 11.75 CaO 2.51 SiO2 16.82 MnO 5.78 P2O5 0.085 FeO 34.8 Fe2O3 Cr2O3 MgO Al2O3 <0.50 2.11 2.98 5.54
冷却剂对应的温降：每吨铁水每加1kg的冷却剂的 冷却剂对应的温降：每吨铁水每加1kg的冷却剂的 降温度数（用℃/（kg•t）表示）。 kg•t）表示）。 降温度数（
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1.2 1
2500
1
2000
0.8
绝废渣
冷却效应/(kJ/kg)
0.8 冷却当量
1500
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4#提钒转炉炉口冷却水温度及流量 提钒转炉炉口冷却水温度及流量
时期 编号 1 2 平均 温差 兑铁 吹氧前期 吹氧中期 吹氧后期 出半钢 进水温 出水温 进水温 出水温 进水温 出水温 进水温 出水温 进水温 出水温 度/℃ 度/℃ 度/℃ 度/℃ 度/℃ 度/℃ 度/℃ 度/℃ 度/℃ 度/℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 39.4 39.5 39.45 45.3 45.8 45.55 39.5 39.6 39.55 45 45.5 45.25 39.5 39.7 39.6 45 45.7 45.35 39.5 39.7 39.6 45.8 46.1 45.95 39.5 39.7 39.6 45.9 46.2 46.05
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3）烟尘成分 ）
烟尘
干料 平均 湿料 平均 烟尘 成分 TFe 70.03 TFe 75.85 MFe 9.04 MFe 25.55 Fe2O3 55.15 Fe2O3 31.86 FeO 29.01 FeO 36.05 SiO2 2.07 SiO2 1.41 1.74 CaO 0.54 CaO 0.5 0.52 MgO 0.52 MgO 0.503 0.5115 H2O 8.23 H2O 9.13 8.68 总重/g 总重 34.25 总重/g 总重 35 34.625 筛上 物/g 0.25 筛上 物/g 3.53 1.89
为提钒控制模型研究提供指导 为工艺操作提供理论依据
物料平衡、 物料平衡、热平衡及钒平衡的计算原理
物质守恒 能量守恒
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物料平衡
铁水 冷固球团 绝废渣 生铁块 空气 氮气 氧气 炉衬损失
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半钢
钒渣
炉气
烟气
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热平衡
铁水物理热 半钢物理热 钒渣物理热 烟气氧化热 炉气物理热 铁水元素 氧化热 烟气物理热 炉体散热 炉衬元素 氧化热
在吹氧时间内，氮封量为 底吹氮量29.29m3 在吹氧时间内，氮封量为166.953m3 ,底吹氮量 底吹氮量
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5）冷却水的温降 ）
氧枪的冷却水流量及温度
氧枪进出水温度/℃ 氧枪进出水温度 ℃ 熔炼号 进 平均 25.65 出 33.5875 7.93 131.88 进出水温差/℃ 进出水温差 ℃ 氧枪水流量/t/h 氧枪水流量
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1. 冷却剂的冷却效应研究
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冷却剂的冷却效应研究
研究冷却剂冷却效应的目的及意义
为控制模型研究提供指导 是转炉提钒热平衡研究的基础
冷却剂的冷却效应的定义
固态冷却剂被铁水加热熔化至铁水温度所吸 收的热量。 表示。 收的热量。用Q(kJ/kg)表示 表示
72.94 17.295 43.505 32.53
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4）吹入氧气和氮气量 ）
氧气、 氧气、氮气总量和流量
氮封流量/m 氮封流量 3/h 1# 1026 氮封总量 2# 1026 671.00 1# 110 氮的总量 底吹氮气流量/m 底吹氮气流量 3/h 2# 70 117.72 3# 60 4# 120 耗氧量 /m3 1393.13 吹氧时 间/s 292.9
“高效自动提钒技术研究与应用”项目交流 高效自动提钒技术研究与应用” 高效自动提钒技术研究与应用
阶段报告
—攀钢转炉提钒物料平衡、热平衡及钒平衡的研究 攀钢转炉提钒物料平衡、
重庆大学自动提钒技术研究课题组 2010年 2010年8月
主要内容
冷却剂的冷却效应研究 物料平衡、 物料平衡、热平衡及钒平衡的研究
炉衬
成 分 镁碳砖 CaO 1.12 MgO 71.57 SiO2 5.84 FeO 1.03 Al2O3 5.32 固定碳 13.37 重量 0.0129
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2）炉气的成分 ） 据图 CO/CO2=1/3.35 采用 CO/CO2=9：1 ：
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热分析测算 Factsage计算 计算
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冷却剂的冷却效应包括以下内容： 冷却剂的冷却效应包括以下内容：
熔化潜热 成渣热 熔化显热
铁氧化物 分解热
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实验研究结果
冷固球成分/wt％ 冷固球成分 ％
成分 球团 V2O5 0.307 TiO2 2.775 CaO 0.5 SiO2 7.22 MnO 0.512 P2O5 Cr2O3 MgO Al2O3 0.125 0.5 2.215 3.04 FeO Fe2O3
6.1
5.7
5.75
6.35
6.45
5#转炉测试炉口温度无法读取，用的是4#炉的数据， 转炉测试炉口温度无法读取，用的是 炉的数据 炉的数据， 转炉测试炉口温度无法读取 流量为516t /h，平均温差 流量为 ，平均温差6.07℃。 ℃
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6）提钒转炉的炉体尺寸及表面温度 ）
1500
1000
500
0 0 200 400 600 800 Temp./℃ 1000 1200 1400 1600
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理论计算结果
用加权平均法计算了各冷却剂的冷却效应， 用加权平均法计算了各冷却剂的冷却效应，加权 平均法是用冷却剂中各成分的Cp加权再积分得到冷 平均法是用冷却剂中各成分的 加权再积分得到冷 却剂的热焓的方法。 却剂的热焓的方法。
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1kg冷固球团从 ℃至1400℃所吸收的热量为 冷固球团从30℃ 冷固球团从 ℃ 3741.3kJ/kg。 。
4500 4000 3500 3000 ΔH/(kJ/kg) 2500 2000 1500 1000 500 0 0 200 400 600 800 temp./℃ 1000 1200 1400 1600 Q1-2 Q2-2 Q2-3 Q2-4
3741
4.7
0.39
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2. 转炉提钒物料平衡、热平衡 转炉提钒物料平衡、 及钒平衡研究
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转炉提钒物料平衡、 转炉提钒物料平衡、热平衡及钒平衡研究
研究转炉提钒物料平衡、 研究转炉提钒物料平衡、热平衡及钒平衡的 目的及意义
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经熔分实验得绝废渣中含铁量为65.39%，则绝废渣 ， 经熔分实验得绝废渣中含铁量为 从30℃至140Байду номын сангаас℃的吸热量为渣样的吸热量和铁样的吸热 ℃ ℃ 量之和， 量之和，为2215.6kJ/kg。 。
3000 J1-2 2500 J1-4 J1-R1-1 2000 ΔH/(kJ/kg) J1-R1-2
• 以5＃提钒转炉为研究对象 ＃ • 炉衬侵蚀对提钒冶炼工艺的影响：分三个阶段测试 炉衬侵蚀对提钒冶炼工艺的影响： • 本次实验所测时期为炉役中期 • 留渣操作：分为一炉、两炉、三炉出渣 留渣操作：分为一炉、两炉、 • 共测 炉 共测8炉
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实验数据
1）物料的成分、温度及重量 ）物料的成分、
冷固球团
球团 V2O5 TiO2 CaO SiO2 FeO Fe2O3 MnO P Cr2O3 MgO Al2O3 重量 重量/t
平均 0.278 2.805 0.602 7.965 35.79 39.455 0.507 0.059 0.065 0.981 3.275 4.63
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冷却水热
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实验内容 • 实验需测数据
输入输出物料的重量、成分、 输入输出物料的重量、成分、温度 半钢带渣 炉体温度及冷却水温度
• 其他数据来源
各物质的热熔： 各物质的热熔：热效应研究 炉体尺寸： 炉体尺寸：炉体砌筑图
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0.6 0.39
0.58
1000
0.4
0.2
500
0 冷固球 生铁块 绝废渣 钒渣
0 0 20 40 60 含铁量/% 80 100 120
冷却当量：与加入1kg生铁块所吸收的热量相同 冷却当量：与加入1kg生铁块所吸收的热量相同 的其他冷却剂的量。 的其他冷却剂的量。
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