北京科技大學(xué)——煉鐵學(xué)大作業(yè)

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北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院 煉鐵學(xué)大作業(yè) 姓名： 班級(jí)：冶金1006班 學(xué)號(hào)： 1、確定生鐵成分： 1）初定礦石消耗量： a. 混合礦成分：初選燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦的比例為7:2:1，混合礦成分見(jiàn)excel表格（注：在excel表格中已經(jīng)是迭代過(guò)的數(shù)據(jù)，只需將礦石比例改成7:2:1即可看到混合礦成分），計(jì)算得混合礦TFe=0.56807。焦比：330kg/thm；煤比：160kg/thm； b. 計(jì)算礦比：初定生鐵成分含F(xiàn)e為94.50%， 計(jì)算混合礦消耗量： 非礦石帶入的Fe量（即焦炭和煤粉帶入的Fe量）： 進(jìn)入爐渣的Fe量 ：（） 需由礦石帶入的Fe量 礦石消耗量= 2）預(yù)定生鐵成分： a. [Si]：按低硅生鐵冶煉要求，初定為0.3-0.5%；本例可取0.35% b. [S]：按一級(jí)品生鐵考慮，定為0.03%； c. [Mn]： 由于Mn的μ=0.4，η=0.6，所以進(jìn)入生鐵的Mn= ，[Mn]%=0.2031。 d.[P]：入爐P總量= 所以[P]%=0.09。 e.[C]：按教材P138（3-162）式計(jì)算 f.[Fe]：。 由于，需要將新的94.32%重算一遍，得出94.31%，將94.31%作為[Fe]% ，誤差為0.003%0.01%，符合要求。 2、計(jì)算熔劑消耗量或校核爐渣堿度是否在預(yù)定范圍內(nèi)：根據(jù)爐渣中， 所有入爐原料帶入的CaO= 所有入爐原料帶入的SiO2-還原進(jìn)入生鐵的SiO2= 二元堿度題目中要求R2在1.15~1.20之間，所以這樣的配礦偏堿性，需要多配酸性礦，則調(diào)整配礦比例如下：燒結(jié)礦：球團(tuán)礦：塊礦=0.67:0.23:0.1 調(diào)整后重算,得 M（CaO）= 重算②式得 M（SiO2）= 重算二元堿度得 滿足要求 因此可得高爐配料結(jié)果表如下： 高爐配料結(jié)果表 名稱 kg/t鐵 % 燒結(jié)礦 1105.58 67.000 球團(tuán)礦 379.53 23.000 塊礦 165.01 10.000 混合礦 1650.11 100.000 M(Al2O3)= M(MgO)= M(FeO)= M(MnO)= M(S/2)= M（CaO）=142.89Kg/t M（SiO2）=120.66Kg/t 爐渣數(shù)量和成分表 組分 CaO SiO2 MgO Al2O3 MnO FeO S/2 Σ CaO/SiO2 kg/t 142.89 120.66 36.65 51.27 1.81 3.03 1.58 357.89 1.18 wt% 39.93 33.71 10.24 14.33 0.50 0.85 0.44 100.00 合計(jì)M= M（CaO）+ M（SiO2）+ M(MgO)+ M(Al2O3)+ M(FeO)+ M(S/2)+ M(MnO)=357.89 Kg/t 再分別計(jì)算各組員的百分比： 如CaO： 爐渣脫硫性能和脫硫能力驗(yàn)算：結(jié)果如下表 將爐渣中CaO，SiO2，MgO，Al2O3四元換算成100% 組分 kg/t % SiO2 120.66 34.33 CaO 142.89 40.66 MgO 36.65 10.43 Al2O3 51.27 14.59 Σ 351.47 100.00 因?yàn)椴椤陡郀t煉鐵工藝及計(jì)算19頁(yè)》等黏度曲線圖，1500℃時(shí)為0.3PaS，1400℃時(shí)為0.7PaS.按拉姆教授渣中氧化物總和和檢查爐渣脫硫能力，為達(dá)到要求，爐渣中W（RO）必須達(dá)到 W（RO）=50-0.25W （Al2O3）+3W（S）- 而爐渣中實(shí)際W（RO）=W（CaO）+ W(MgO)+ W(FeO) + W(MnO) =39.93+10.24+0.85+0.5=51.52 實(shí)際大于要求的，所以能保證脫硫 按沃斯柯博伊尼科夫經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算Ls： = 在本例中， 代入得=40.61 按爐渣和鐵水含S量計(jì)算要求的 至此可以給出生鐵成分核算表，如下： 生鐵成分核算表 組分 Fe Si Mn P S C Σ wt% 94.31 0.35 0.21 0.09 0.03 5.00 100.00 風(fēng)量計(jì)算 焦炭和煤粉帶入的碳量 Kg 少量元素還原耗碳量= Kg 脫S耗碳量 Kg 鐵直接還原耗碳量 Kg 其中0.43是直接還原Rd 風(fēng)口前燃燒的C量 Kg 風(fēng)中含氧 風(fēng)量：V風(fēng)m3 其中，干風(fēng)量 水分為 鼓風(fēng)比重 鼓風(fēng)重量 Kg 爐頂煤氣及其成分 H2 風(fēng)中水解分解15.29m3 焦炭帶入 煤粉帶入 礦石帶入 ∴入爐H2總量 還原消耗的H2量 ∴進(jìn)入爐頂煤氣的H2量 Kg 同時(shí)，可得H2間接還原率 CO2 間接還原生成 焦炭揮發(fā)分放出 ∴進(jìn)入爐頂煤氣CO2量Kg CO 風(fēng)口前碳燃燒生成 直接還原生成 焦炭揮發(fā)分放出 間接還原消耗 進(jìn)入爐頂煤氣的CO量 Kg N2 鼓風(fēng)帶入 焦炭帶入 煤粉帶入 進(jìn)入爐頂煤氣的N2量 Kg 綜上，煤氣總體積 根據(jù)成蘭柏主編的《高爐煉鐵工藝及計(jì)算》P520，表11-22可得200℃和1200℃時(shí)各氣體的比熱容，至此可以得出“煤氣成分與數(shù)量表”和“物料平衡表” 煤氣成分與數(shù)量表 成分 Nm3/t vol.% kg/t CO 327.93 21.78 409.91 CO2 343.18 22.79 674.11 H2 69.60 4.62 6.21 N2 765.27 50.82 956.59 Σ 1505.98 100.00 2046.82 煤氣含水 46.40 —— 37.29 生產(chǎn)高爐物料平衡表 收入項(xiàng) 支出項(xiàng) 名稱 kg/t鐵 名稱 kg/t鐵 混合礦 1650.11 生鐵 1000.00 焦炭（干） 330.00 爐渣 357.89 煤粉 160.00 煤氣(干) 2046.82 鼓風(fēng) 1310.74 煤氣中水分 37.29 總計(jì) 3450.85 總計(jì) 3442.00 絕對(duì)誤差 8.86 相對(duì)誤差 0.26% 熱平衡計(jì)算 熱收入項(xiàng)：風(fēng)口前碳素燃燒 直接還原中C氧化成CO： 直接還原中CO氧化成CO2： 間接還原H2氧化成H2O： 熱風(fēng)帶入的熱量： 總熱收入： 熱支出項(xiàng) 氧化物分解耗熱 鐵氧化物 碳氧化物 錳氧化物 磷氧化物 合計(jì) 脫硫耗熱 爐渣的焓 鐵水的焓 煤氣的焓 爐料水、冷卻水以及散熱損失 至此可以給出“全爐熱平衡表” 全爐熱平衡表 項(xiàng)目 GJ/t % 熱收入項(xiàng) 風(fēng)口前碳素燃燒 2.43 24.80 直接還原C氧化成CO 0.91 9.26 間接還原CO氧化成CO2 4.34 44.29 間接還原H2氧化成H2O 0.50 5.12 熱風(fēng)帶入的熱量 1.62 16.53 總熱收入 9.79 100.00 熱支出項(xiàng) 氧化物分解耗熱 6.93 70.80 脫硫耗熱 0.03 0.27 爐渣的焓 0.68 6.95 鐵水的焓 1.30 13.28 煤氣的焓 0.44 4.52 爐料水、冷卻水、散熱 0.41 4.19 總熱支出 9.79 100.00 有效能量支出 能量利用系數(shù) CO的利用率 碳素利用系數(shù) Rist操作線 ① 鐵氧化物還原奪取的氧量 ② 少量元素還原奪取的氧量 ③ 風(fēng)口前C氧化奪取的氧量 ④ 煤氣中的 所以A點(diǎn)坐標(biāo)為（1.511,1.462） E點(diǎn)坐標(biāo)為（0.000，-1.340）