(新)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
冶炼100kg铁矿消耗焦炭量为
M c=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。

M 气=740.1*28/1000=20.72kg
二、热平衡计算
1、各种物质热比容
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
2）100kg直接还原铁从25℃上升到700℃自带热量
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
59.03*（1.247*（1700-25）+209.2）=135646.5KJ
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)=39460.72KJ
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
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。