高碳铬铁物料平衡计算.docx
《高炉炼铁技术》项目11任务11.2物料平衡
04
物料平衡表的编制方法和计算过程 03
煤气成分及数量的计算方法和计算过程 02
根据碳平衡计算风量的计算方法和计算过程 01
.物料平衡计算的目的、方法和计算过程
一、原始条件
本例取大自然湿度为12克／米3(f=1.5％) 3.假定焦炭和喷吹物总碳量1.2％的碳与H2反响生 成CH4(纯焦炭冶炼时可取0.5％～1.0％)
[评价观测点]
1.能否正确的进行物料平衡计算，并编制物料 平衡表。
2.给定酒钢原料成分和冶炼焦比、配矿比、喷 煤比等条件，进行物料平衡计算。
谢谢！
重油分解出的H2量： 煤粉分解出H2量：
入炉总H2量： 在喷吹条件下一般有40％的H2参加复原，所以参加复原的H2量为：
生成CH4的H2量： 进人煤气的H2量：
3．C02
由Fe2O3复原FeO所生成的C02：
由FeO复原成Fe所生成的C02：
由MnO2复原成Байду номын сангаасnO生成的C02：
另外，H2参加复原反响，即相当于同体积的CO参加反响，所以C023。 总计间接复原生成C02量： 石灰石分解出C02量： 焦炭挥发分的C02量： 混合矿分解出C02量： 煤气中总C02量： 293.O2+3.90+0.76+10.59=308.27米3
C风 文字式：C风=∑C燃－[C]×103－∑C直－CCH4
C风占总人炉炭量： 330.40/475.78=69．46％
2．计算风量 3／米3 风口前燃烧碳素需要氧量：
三、计算煤气成分及数量
1．CH4 由燃料碳索生成CH43 焦炭挥发分含CH43 进人煤气的CH43
2．H2
由鼓风中水分分解出H2：3 焦炭挥发分及有机物的H2量：
炼铁配料物料平衡及能量平衡计算(PDF 67页)
Mn->MnO2，S->FeS2，天然矿石的烧损除CO2外，还可 能有结晶水
(3)成分平衡
补齐后矿石成分之和往往不是100% 平衡条件：
误差超过3%，表明矿石分析不够准确，偏差过大， 应重新分析。
误差小于3%，表明偏差较小，在允许的范围内可以 进行矿石平衡计算。
矿石成分分析误差，%
注：回收铁，即铁损(指生产高炉而言)，一般为1.0~1.5%
1 高炉配料计算
1 高炉配料计算
目的：为原料系统设计提供依据。（矿槽、焦 槽、熔剂仓的大小、数量，皮带运送能力的选 择等）
计算时需要用到完整的物料化学成分，但是现 场给出的成分往往是不全的；
例如：铁矿石给出的成分Fe,Mn,P,S等元素和 FeO,CaO,SiO2,Al2O3,MgO等几种化合物含量， 直接计算误差较大。
1.2配料计算
任务：在已知燃料用量的前提下，求出在满足 炉渣碱度要求条件下，冶炼规定成分生铁所需 要的矿石、熔剂数量。
已知：
焦比 煤比 碱度 生铁成分 元素分配比
1.2.1已知条件的确定
焦比、煤比
参考同类原料条件高炉确定。
碱度
炉渣碱度 R=CaO/SiO2 炉渣总碱度 R=(MgO+CaO)/SiO2 炉渣全碱度 R=(MgO+CaO)/(SiO2+Al2O3) 对于含氟矿石，氟在炉渣中以CaF2形态存在，炉渣分析时将CaF2
1.2.1已知条件的确定
比铁难还原的元素：Mn、V、Ti、Cr、Nb、Si、 P需要高温条件下用C直接还原；
Cr V Nb有70-80%被还原进入生铁，其余进入 炉渣；
Ti只有少部分被还原进入生铁，大部分进入炉 渣；
煤
高碳铬铁配料计算方法(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】高碳铬铁配料计算方法一、基本知识1、元素、分子式、分子量铬Cr —52 铁Fe —56 氧O —16 碳C —12硅Si —28 三氧化二铬Cr 2O 3—152 二氧化硅SiO 2—60氧化镁MgO 三氧化二铝Al 2O 32、基本反应与反应系数Cr 2O 3+3C=2Cr+3CO1公斤Cr 2O 3还原成Cr =）0.6842公斤 Cr 2O 3的还系数是还原1公斤Cr 用 =）0.3462公斤 FeO+C=Fe+CO还原1公斤Fe 用C =）0.2143公斤SiO 2+2C=Si+2CO还原1公斤Si 用C =）0.8571公斤3、Cr/Fe 与M/A（1）Cr/Fe 是矿石中的铬和铁的重量比，Cr/Fe 越高合金中Cr 含量越高。
（2）M/A 是矿石中的MgO 和Al 2O 3的重量比，M/A 表示矿石的难易熔化的程度，一般入炉矿石M/A 为1.2以上较好。
二、计算条件1、焦炭利用率90%2、铬矿中Cr 还原率95%3、铬矿中Fe 还原率98%4、合金中C9%，Si0.5%三、原料成份举例说明：铬矿含水4.5%焦炭固定碳83.7%，灰份14.8%，挥发分1.5%，含水8.2%主要成分表按100公斤干铬矿（104.5公斤铬矿）计算（1）合金重量和成份100公斤干铬矿中含Cr ，100×0.2826=28.26公斤进入合金的Cr 为28.26×0.95=26.85公斤进入合金中的Fe 为100×0.1013×0.98=9.93公斤合金中铬和铁占总重量的百分比是（100-9-0.5）%=90.5%合金重量为（26.85-9.93）÷0.905=40.64公斤合金成分为：还原26.85公斤Cr 用C ：26.85 =)0.3462=9.30公斤还原9.93公斤Fe 用C ：9.93 =）0.2143=2.13公斤还原0.2公斤Si 用C ：0.2 =）0.8571=0.17公斤60合金增C ： 3.66公斤 总用C 量是：9.30+2.13+0.17+3.66=15.26公斤入炉C ：15.26÷0.9=16.96公斤入炉干焦炭：16.96÷0.837=20.26公斤入炉焦炭：20.26÷(1-0.082)=22.07公斤（3）硅石配入量计算加硅石前的炉渣成分SiO 2：来自矿石：100×0.1145=11.45公斤来自焦炭20.26×0.148×0.458=1.37公斤进入合金：0.2 =0.43公斤SiO 2含量是公斤Al 2O 3：来自矿石：100×0.1218=12.18公斤来自焦炭：20.26×0.148×0.309=0.93公斤Al 2O 3含量是12.18+0.93=13.11公斤MgO ：来自矿石：100×0.1932=19.32公斤来自焦炭：20.26×0.148×0.0172=0.05公斤MgO 含量是19.32+0.05=19.37公斤这样，Al 2O 3与MgO 含量的和是13.11+19.37=32.48公斤A-M 二元系中Al 2O 3 =40%MgO =60%在A-M-S 的点自顶点作连线交1700℃温度线，再作平行线与右边相交于SiO 2=34%的点。
高碳铬铁配料计算方法
咼碳铬铁配料计算方法、基本知识1、 元素、分子式、分子量铬 Cr — 52 铁 Fe — 56 硅 Si — 28镁一24三氧化二铬Cr 2O 3 —152氧化镁MgO — 402、 基本反应与反应系数 Cr 2O 3+3C=2Cr+3CO 氧 0 —16 碳 C —12铝一27二氧化硅Si02 — 60三氧化二铝Al 2O 3 — 102Cr 2O 3的还原系数是0.6842FeO+C=Fe+CO3、Cr/Fe 与 M/A(1)Cr/Fe 是矿石中的铬和铁的重量比，Cr/Fe 越高合金中Cr含量越高（2） M/A 是矿石中的MgO 和AI 2O 3的重量比，M/A 表示矿石的难易熔化的程度，一般入炉矿石 M/A 为1.2以上较好。
1公斤Cr 2O 3还原成Cr 2 52 2 523 160.6842公斤还原1公斤Cr 用C3 12 2 520.3462公斤还原1公斤Fe 用C12 560.2143公斤SiO 2+2C=Si+2CO还原1公斤Si 用C2 12 280.8571 公斤二、计算条件1、焦炭利用率90%2、铬矿中Cr还原率95%3、铬矿中Fe还原率98%4、合金中C9%，Si0.5%三、原料成份举例说明：铬矿含水4.5%焦炭固定碳83.7%，灰份14.8%，挥发分1.5%，含水8.2% 主要成分表四、配料计算按100公斤干铬矿（104.5公斤铬矿）计算（1 ）合金重量和成份100公斤干铬矿中含Cr, 100 X0.2826=28.26 公斤进入合金的Cr为28.26 X0.95=26.85 公斤进入合金中的Fe 为100 X0.1013 X0.98=9.93 公斤 合金中铬和铁占总重量的百分比是(100-9-0.5 ) %=90.5%合金重量为(26.85-9.93 )+0.905=40.64 公斤合金成分为:(2)焦炭需要量的计算3.66公斤总用 C 量是：9.30+2.13+0.17+3.66=15.26 公斤 入炉 C : 15.26 -^0.9=16.96 公斤 入炉干焦炭：16.96 -0.837=20.26 公斤 入炉焦炭：20.26 +(1-0.082)=22.07 公斤 (3 )硅石配入量计算还原26.85公斤Cr 用C ： 26.85 3 12 2 52 9.30公斤还原9.93公斤Fe 用C ：9.9312 56 2.13 公斤还原0.2公斤Si 用C ：0.22 12 280.17公斤合金增C ：加硅石前的炉渣成分SiO2:来自矿石：100 X0.1145=11.45 公斤来自焦炭20.26 X0.148 X0.458=1.37 公斤进入合金：0.2 600.43公斤28SiO2 含量是11.45+1.37-0.43=12.39 公斤Al 2O3:来自矿石：100 X0.1218=12.18公斤来自焦炭：20.26 X0.148 X0.309=0.93 公斤Al 2O 3 含量是12.18+0.93=13.11 公斤MgO :来自矿石：100 X0.1932=19.32 公斤来自焦炭：20.26 X0.148 X0.0172=0.05 公斤MgO 含量是19.32+0.05=19.37 公斤这样，AI2O3与MgO 含量的和是13.11 + 19.37=32.48 公斤13 11A-M 二元系中AI2O3: ―.— = 40%32.48MgO 髦=6°%在A-M-S 三元相图找出AI2O340%的点自顶点作连线交1700 C温度线，再作平行线与右边相交于SiO2=34%的点。
新高碳铬铁物料平衡计算
新高碳铬铁物料平衡计算高碳铬铁是一种重要的铁合金材料，通常用于不锈钢的生产。
在高碳铬铁的生产过程中，为了保证生产稳定和产品质量，需要进行物料平衡计算。
物料平衡计算是一种应用化学原理和计算方法的技术，可以帮助生产工艺的优化和物料的合理利用。
首先，需要了解高碳铬铁的生产工艺。
生产高碳铬铁的主要原料是铬矿石和铁矿石。
铬矿石中含有铬的化合物，而铁矿石中主要含有铁的氧化物。
在生产过程中，还需要添加一些辅助材料，如石灰石和焦炭。
石灰石主要用于调节炉渣的性质，而焦炭则用于提供还原剂。
在物料平衡计算中，首先需要确定高碳铬铁的化学式。
高碳铬铁的化学式为Fe(Cr,C)。
同时，需要了解铬矿石和铁矿石中铬和铁的含量。
假设铬矿石中含有的铬的质量分数为a，而铁矿石中含有的铁的质量分数为b。
根据化学反应的原子守恒的原理，可以得到以下的物料平衡方程：aaa+aaa+a⨉(a/a)=a⨉(aa+aaaa)其中，M为铬矿石的质量，M为铁矿石的质量，C为焦炭的质量，T为石灰石的质量，M为高碳铬铁的质量，Mo为生成高碳铬铁所需要的铁的质量，x为所需铬的摩尔比。
通过这个方程，可以计算出所需的原料质量和产物质量。
接下来，需要确定焦炭和石灰石的用量。
焦炭的用量可以通过计算所需还原剂C的质量得到。
石灰石的用量则需要根据炉渣的成分进行调节。
炉渣的成分可以通过实验室测试得到，或者通过历史数据进行估算。
根据炉渣的成分，可以计算出石灰石的用量。
最后，需要计算出副产物的质量和化学成分。
高碳铬铁的生产过程中，会有一部分铬在炉渣中除去。
通过炉渣的质量和成分，可以计算出除铬的副产物的质量。
同时，炉渣中还可能含有其他化合物，需要进一步分析。
总之，物料平衡计算是高碳铬铁生产过程中的一项重要工作。
通过化学原理和计算方法，可以帮助生产工艺的优化和物料的合理利用。
物料平衡计算需要考虑原料的质量和化学成分，反应方程的平衡，以及副产物的生成和质量。
通过这些计算，可以实现高碳铬铁生产过程的稳定和产品质量的提高。
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Cr2O3、Cr形态存在,Fe以Fe₂O₃,Fe形态存在，其中Cr2O3全部还原，Fe₂O₃98%还原为Fe，45%还原为FeO, SiO22%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=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。
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Cr2O3、Cr形态存在,Fe以Fe₂O₃,Fe形态存在，其中Cr2O3全部还原，Fe₂O₃98%还原为Fe，45%还原为FeO, SiO22%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=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。
不锈钢物料平衡计算(实用版)
物料平衡计算（一） 电炉冶炼平衡计算（1）钢种成分要求表1—1 冶炼钢炉号及其成分要求（2）原材料成分表1—2原材料成分（%）名称 C Si Mo Cu Mn PCrNi 其余元素配入量纯净度（%） 净重高碳铬铁 7.32.270.031 56.4余量6200 986076 304废钢 0.5 0.3 0.17 0.7 1 0.034 17.2 7.6余量12400 95 11780304废钢 0.1 0.1 0.12 0.5 0.7 0.035 17.8 8.35 余量 17100 98 16758 镍铁 2.5 2 0 0 0 0.03111.7 余量 12000 99.5 11940低镍刨花 0.20.20.250.30.012 11.2余量1600991584总计1．71 0.890.090.350.500.032 17.884930048138（3）物料平衡基本项目收入项有：不锈钢废钢、高碳铬铁、石灰、电极、镁碳砖炉衬、补炉镁砂、炉顶高铝捣打料、镍铁、低镍刨花、氧气、空气、上炉电炉剩余钢水。
支出项有：兑入钢包钢水、炉渣、炉气、挥发的镍铬铁、本炉出钢时电炉内剩余钢水、扒渣时流入渣包钢水。
（4）确定电炉钢水量表1-3 第YX1303-630炉 电炉出钢成分 YX1303-630炉电炉出钢时兑钢47000kg ，上炉出钢时电炉留钢水400kg ，本炉出钢时电炉留钢水350kg ，扒渣时渣包内流入钢水150kg ，则本炉冶炼过程中由配料得到的钢水量=47000+350+150-400=47100kg注：1、由于YX1303-629炉与 YX1303-630炉钢种相同，配料相近，出钢时钢水成分相近，且上炉出钢时电炉内留钢量为目测估计，存在误差，因而不将上炉电炉内剩余钢水的炉号钢种成分（%） CSiMnPSCrNi 其余元素 YX1303-630304L≤ 0.025 0.25～0.6 1.2～1.5 ≤0.030≤0.05 18.2～198.05～8.3余量名称 CSiMo Cu Mn PCrNi 其余元素电炉出钢钢水1.427 0.220.150.360.470.026 16.607.98余量成分与本炉钢水各元素成分差异考虑在内。
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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）直接还原铁名称Fe Cr223CaO MgO S P O CSiO Al O%17.2240.18 5.5913.18 2.3613.790.090.00 6.05 1.54（2）焦炭成分固定碳 (C 固)挥发分 (V)灰分 (A)S P ≥84%≤2.0 %≤15 %≤0.6 %≤0.02 %（3）白云石白云石化学成分MgO CaO SiO Al O3S P22≥ 40%－≤ 5%－＜ 0.05＜0.02入炉白云石粒度20~80mm。
（ 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SiO2Al 2O3S P热稳定性≥ 97%≤ 1.0%≤ 0.01%≤ 0.01%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 Cr2O3、Cr 形态存在 ,Fe 以 Fe?O?,Fe 形态存在，其中Cr2O3全部还原， Fe?O?98%还原为 Fe， 45%还原为 FeO, SiO 22%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 /kgCr2O3Cr2O3+3C= 2Cr+3CO40.18X20%X152/104X36/152=2.78Fe?O?Fe?O?+3C=2Fe+3CO17.22*80%*36/112 =4.44SiO2SiO2+2C=Si+2CO 4.18/(28.1+16*2)*12*2=1.67铬铁水含 C量由铁水量求得6x40.18/62=3.9合计12.7912.79-1.54=11.25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=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Cr FeO/ Fe MgO SiO2/Si Al 2O CaO3入渣率0210098100100入合金率100980200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。
直接还原铁成渣量和成合金量见下表质量分比名称进入渣中量 /kg质量分比 /%进入合金中量 /kg/% Cr-----------40.18*100%=40.1864 Fe?O?17.22*2%*160/112/Fe1.4917.22*98%=16.8827=0.49Al O13.18*100%=13.1840.15--------2 3MgO13.79*100%=13.7942---------SiO /Si 5.59-4.18=1.41 4.2940.18*3/62=1.953 2CaO 2.36*100%=2.367.2--------C---------62.78*6%=3.776灰分16*10%=1.6 4.87-------（ 40.18+16.88+1.95）合计32.83100/(1-6%)=62.78100按高碳铬铁冶炼要求MgO: Al2O3=1.2，原料中还应加入白云石29.4kg（ MgO含量 5.6kg ），加入硅石 21.24kg（SiO2净量20.6kg）渣铁比按渣中 SiO2含量 35%考虑渣铁比计算：(32.83+5.6+20.6）/62.78=59.03/62.78=0.94由上述计算得知所生产的镍铁合金成分镍合金水成份（Wt%）成份Cr Fe C Si S P%64276300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 2O3=(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 ）化学成份牌号Cr C Si S P ⅠⅡⅠⅡⅠⅡⅠⅡ范围≥≤FeCr67C6.062.0~72.0 6.0 3.00.030.040.06 FeCr55C60060.052.0 6.0 3.05.00.040.060.040.06 FeCr67C9.562.0~72.09.5 3.00.030.040.06 FeCr55C100060.052.010.0 3.05.00.040.060.040.065、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名称反应方程式生成CO量/molCr2O3Cr2O3+3C= 2Cr+3CO40.18*20%*1.5*1000/52=231.8Fe?O?Fe?O?+3C=2Fe+3CO17.22*80%*1.5*1000/56 =369SiO2SiO2+2C=Si+2CO 4.18*2*1000/60=139.3合计740.1mol二、热平衡计算1、各种物质热比容序号名称比热容（ KJ/Kg.K ）1Cr0.452Cr2O30.173Fe0.464Fe?O?0.675SiO20.9666MgO0.8747Al 2O30.68CaO0.728C 1.552、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℃自带热量序号名称吸收热量（ KJ）1Cr40.18*80%*0.45* （700-25 ）=9763.742Cr2O340.18*20%*0.17* （700-25 ）=922.313Fe17.22*20%*0.46* （700-25 ）=1069.364Fe?O?17.22*80%*0.67* （700-25 ）=6230.25SiO2 5.59*0.966* （ 700-25） =3644.966MgO13.79*0.874* （700-25 ）=8135.47Al 2O313.18*0.6* （700-25 ）=5337.98CaO 2.36*0.728* （ 700-25） =1159.79C 1.54*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入炉物料产物直接还原铁700℃焦炭硅石25℃ 25℃白云石25℃炉渣1700℃炉气1700℃高碳铬铁铁水1700℃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、金属元素熔解热热平衡计算过程如下（100kg 直接还原铁需要16kg 焦炭、硅石（SiO2）20.6kg 、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/mol Q/KJCr Cr2O3+3C= 2Cr+3CO27040.18*1000/52/2*270=104313.46Fe Fe?O?+3C=2Fe+3CO494.017.22*80%*1000/56/2*494=60762Si SiO2+2C=Si+2CO654.93 4.18*1000/60*654.93=45626.79合计210702.252)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名称KJ/mol Q/KJCr67.2 1.65*1000/58.7*67.2=2289.6Fe72.925*55%*1000/55.85*72.9=18273.9Si88.230*2%*1000/60.1/2*88.2=880.5C29.80.32*1000/12*29.8=795合计222393）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名称KJ Q/KJSiO2100.630*98%*1000/60.1*100.6=49212 MgO72.215*1000/40.3*72.2=26873.4CaO77.110*1000/56.1*77.1=16492FeO84.625*45%*1000/55.85*84.6=17041合计109618.44)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名称反应方程式CO的生成量 /molNiO NiO+C=Ni+CO 1.65*1000/58.7=28.1Fe?O?+3C=2Fe+3CO 1.5*25*55%*1000/55.85=369.3Fe?O?Fe?O?+C=2FeO+CO0.5*25*45%*1000/55.85=100.7 Si SiO2+2C=Si+2CO2*30*2%*1000/60. 1=20合计518.1Qco=48KJ/molQco总 =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/mol Q/KJCaO SiO2+2CaO=2 CaO. SiO 2-97.1 2.36*1000/56/2*97.1=2039.1 MgO SiO2+2MgO =2MgO. SiO2-5.619.39*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， Ni 、Si 元素放热，假设3重元素溶于铁液中成为w（ i ） =1%溶液，则镍铁水中金属元素溶解热见下表：名称KJ/mol Q/KJC-22590-3.77 /12*22590=-7097Cr1925040.18/52*19250=14874.3Si131500 1.95/60.1*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铬铁合金的热平衡表如下 :热收入热支出项目热量 /KJ比例 /%项目热量 /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铬铁水物理热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℃37874.8 6.89炉气物理热39460.727.18碳酸镁分解热15505.07 2.82热损失54944.1510合计549441.5100合计494497.32/(1-1100 0%)=549441.55、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：P24dK1K 2 K3 cosQ WP－变压器额定容量（KVA）42000Cos φ－电炉功率因数0.90K1－功率利用系数0.76K2－时间利用系数0.97K3－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量2334.53kWh/tQ＝92646.5吨 / 年，日产量 280.75 吨5、由上述计算结果得出 42MVA高碳铬铁电炉物料平衡表如下（单台量）加入量产出量名称t/h t/a备注名称t/h t/a备注直接还18142677高碳铬铁11.792646.5原铁合金水电极糊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。