高爐煉鐵工藝計(jì)算

第八篇

高爐煉鐵工藝計(jì)算

第一章原料成分的整理計(jì)算

第一章原料成分的整理計(jì)算

在進(jìn)行煉鐵工藝計(jì)算時(shí)，需要用到完整的物料化學(xué)成分，但是現(xiàn)場(chǎng)給出的成分往往

是不全的。比如鐵礦石（天然礦或者燒結(jié)礦）給出的成分常常只有Fe、Mn、P、S等元素含

量和FeO、CaO、SiO2、A12O3、MgO等幾種化合物含量，直接用它們計(jì)算會(huì)造成較大的誤

差。因此，要進(jìn)行準(zhǔn)確的工藝計(jì)算，必須對(duì)給出的原料成分進(jìn)行再加工計(jì)算，把原料成分

補(bǔ)齊并平衡成100%。

第一節(jié)元素存在的形態(tài)

進(jìn)行原料成分的補(bǔ)齊和平衡計(jì)算，首先要明確物料中各種元素存在的形態(tài)，只有將

它們存在的形態(tài)確定后，才可能根據(jù)化學(xué)式作定量計(jì)算。

要確定元素存在的形態(tài),應(yīng)該了解掌握礦物學(xué)的有關(guān)知識(shí)。在補(bǔ)齊成分時(shí)，將復(fù)雜

化合物按其組成分解為簡(jiǎn)單化合物，按簡(jiǎn)單化合物進(jìn)行計(jì)算。

一、鐵礦石

一般的天然礦中硫多以硫化物（FeS,黃鐵礦）存在，有時(shí)也有硫酸鹽（如CaS04）?

磷是以磷酸鹽（如CaJP（）4）2）形態(tài)存在。對(duì)于含有硫酸鹽、磷酸鹽的礦石,在其成分表中

應(yīng)有SO3>P2O5項(xiàng)。

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第八篇高爐煉鐵工藝計(jì)算

天然礦中的鎰可能以軟鎰礦（MnO?）、硬鎰礦（kROiMnO2nH2O,其中R0可能以

CaO、MgO、BaO或MnO）形態(tài)存在，填寫成分表時(shí)以MnO,形式出現(xiàn)，其它的像褐鎰礦

（Mn20.,）、黑錦礦（Mn,0』）較少。

對(duì)于人造富礦，因燒結(jié)或焙燒過程有脫硫作用，礦石中的硫以FeS形態(tài)存在,燒結(jié)礦

或球團(tuán)礦中不存在FeS2。在人造富礦中鎰僅以MnO形態(tài)存在。

對(duì)于含銅的礦石，天然礦中銅可能以黃銅礦（FeCuS?）形態(tài)存在，填寫成分表時(shí)分別

寫成FeSxCuS兩項(xiàng)。

對(duì)于含磯鈦的礦石，鈦可能以鈦鐵礦（FeTi（）3）、金紅石（TiO?）形態(tài)存在，而鈕則以

V205存在。

對(duì)于某些生礦的燒損項(xiàng)，如果未指明是結(jié)晶水（如褐鐵礦）而且數(shù)量不多時(shí)，可按

C（）2（碳酸鹽）處理;如果較多，可按先滿足與其中的CaO及MgO結(jié)合的C02,其余為結(jié)

晶水這樣處理。

對(duì)于燒結(jié)礦,如果燒結(jié)時(shí)配碳較多，可能有殘?zhí)即嬖冢诶鋮s過程中少量殘?zhí)寄軌?/p>

燒掉，計(jì)算時(shí)可不考慮有燒損。若未指明是殘?zhí)?亦可按CO?處理,特別是燒結(jié)礦堿度較

高時(shí)，因熔劑配量較多，石灰石分解不完全，有CO?存在是可能的。

二、焦炭

按以往的煉鐵工藝計(jì)算，要求給出焦炭全分析成分，它們是：

（1）固定碳（C）；

（2）灰分（A）,其中有SiO,>AL03>CaO>MgO>FeO>FeS>P203等；

（3）揮發(fā)分（V）,其中有CO2>CO>H2,N2>CH4等；

（4）有機(jī)物（0）,其中有有機(jī)氫、氮、硫等；

（5）游離水（也0）。

前面四項(xiàng)為焦炭的干基分析含量，它們應(yīng)滿足

C+A+V+O=100%

濕法熄焦焦炭含有的游離水是外算的,它不包含在干基成分之內(nèi)。

焦炭中的硫絕大部分以有機(jī)硫形態(tài)存在，少量硫以FeS形態(tài)存在。硫是焦炭的有害

雜質(zhì),為表明焦炭質(zhì)量的好壞及計(jì)算方便，焦炭的全硫含量常常單獨(dú)給出。

S金=S有機(jī)+FeSx32/88（%）

要對(duì)焦炭做上述成分的全分析是比較麻煩而困難的，也并非十分必要?，F(xiàn)在焦炭生

產(chǎn)廠家定期提供的分析成分包含以下項(xiàng)目：

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第一章原料成分的整理計(jì)算

（1）固定碳（C）;

（2）灰分（A）,其中有SiO2^Al,O3>CaO>MgO

（3）揮發(fā)分（V）;

（4）全硫（SQ;

（5）游離水（旦0）。

以及焦炭的氫、氮元素分析（H'、M）。

作為焦炭的干基分析應(yīng)有如下關(guān)系

固定碳C=100-{A+V+S1

此式雖非十分準(zhǔn)確，但能簡(jiǎn)化焦炭分析程序，適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際需要，對(duì)煉鐵工藝計(jì)算無

大的影響,這也是煉鐵能源測(cè)定工作規(guī)定和允許的。

焦炭灰分中的鐵應(yīng)以FeO形態(tài)存在（實(shí)際上是Fe2si（）4硅酸鐵），但往往給出的是

Fe2（%，這是在做焦炭分析時(shí).，由于加熱碳素燃燒而將其氧化成Fe2因此在整理焦炭成

分時(shí)需將Fe,03折算回FeO。

三、煤粉

高爐噴吹燃料的煤粉是種復(fù)雜的碳?xì)浠衔?一般給出的工業(yè)分析（干基）有含碳量

（有的亦稱固定碳）及灰分、揮發(fā)分、硫、水分含量,有時(shí)也用到煤粉的碳、氫、氧、氮、硫的

元素分析。這里應(yīng)該提及的是煤粉工業(yè)分析的含碳量與元素分析的碳素含量?jī)烧呤遣?/p>

同的，要注意它們的使用。

由于噴煤數(shù)量不多，而且煤粉制備時(shí)又將其加熱烘干，煤粉的含水量至多1%左右，

為簡(jiǎn)化計(jì)算,可將煤粉中的出0按化合水處理。

第二節(jié)礦石成分的補(bǔ)齊和平衡計(jì)算

為便于應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝計(jì)算，有必要將使用原料的化學(xué)成分列成規(guī)范的表格。

表8-1-1列出普通鐵礦石可能含有的成分。

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第八篇高爐煉鐵工藝計(jì)算

表8-1-1礦石成分表（樣表）

項(xiàng)目12345678910

成分

TFeMnPSFeMFeOCaOMgOSiO2AI2O3

項(xiàng)目11121314151617181920

成分P2O5游離水

MnOMnO2FeSFeS2SO3CO2H2O

-、礦石成分的補(bǔ)齊計(jì)算

以燒結(jié)礦為例，給出的成分是TFe、Mn、P、S四種元素的含量及FeO、CaO、MgO、

SiOz'Al）。一等五種化合物的含量。補(bǔ)齊成分的計(jì)算如下：

（l）由Mn計(jì)算MnOMnO=Mnx71/55

（2）由P計(jì)算P2O5P2O5=Px142/62

（3）由S計(jì)算FeSFeS=Sx88/32

如果礦石中含SO3則應(yīng)預(yù)先給出，這時(shí)要計(jì)算SO,中的硫量，再?gòu)目偭蛄恐锌鄢?，?/p>

后計(jì)算FeS含量。

（4）由FeO、FeS及TFe計(jì)算Fe,03

Fe（w））=FeOx56/72

Fe（FeS）=FeSx56/88

FeO3中的鐵量為

=TFe-（Fe<F,<））+Fe<F,.s））

F%。；含量則為

Fe203=F&Fe^）x160/112

經(jīng)過以上計(jì)算，燒結(jié)礦（或者球團(tuán)礦）的成分就補(bǔ)齊了。如果是天然礦應(yīng)由Mn計(jì)算

MnO”由S計(jì)算FeS2，計(jì)算方法是類似的。對(duì)于天然礦石的燒損項(xiàng)（第17,18兩項(xiàng)），應(yīng)

注意礦石的種類,可能同時(shí)含有CO。和結(jié)晶水。

二、礦石成分的平衡計(jì)算

礦石成分補(bǔ)齊后要求和。表8-1-1中第1~4項(xiàng)為元素含量，第5~18項(xiàng)為化合物

含量（元素含量寓于化合物之中），第19項(xiàng)為組成礦石的各種物質(zhì)之和，因此它應(yīng)為

18

“19=211i

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第一章原料成分的整理計(jì)算

?般說來，補(bǔ)齊后的礦石成分之和（川9）常常是不等于100%的。如果用這樣的成分

作后面的工藝計(jì)算,會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。因此，要對(duì)礦石成分進(jìn)一步加工，把它們平衡成

10（）%。

這里首先要對(duì)補(bǔ)齊后的礦石成分作判斷，看看原始數(shù)據(jù)是否可靠。如果I100-叫9I

>3%,這表明該種礦石的化驗(yàn)分析是不夠準(zhǔn)確的，偏差過大，應(yīng)該重新分析；如果

ll00-n191w3%，則表明偏差較小，在允許的范圍內(nèi)，可以進(jìn)行礦石成分的平衡計(jì)算。

礦石成分的平衡計(jì)算通常有兩種方法：

（一）按各組分的分析誤差進(jìn)行調(diào)整

采用這種方法時(shí)，盡量用造渣各組分的分析誤差來調(diào)整，因?yàn)榉治鲋懈髟煸M分的

相對(duì)誤差（表8-1-2）比TFe的大，同時(shí)它們對(duì)物料平衡中礦石用量及熱平衡中鐵氧化

物分解（或還原）耗熱影響較小。

表8-1-2礦石成分的分析誤差范圍（％）

成分P

TFeSiO2Ab。3CaOMgOMnOS

誤差±0.50±0.30±0.25±0.40±0.25±0.05±0.005±0.005

當(dāng)各組分之和小于1（）0%時(shí)，按正偏差調(diào)整，調(diào)整后仍不足100%,可把偏差歸為燒

損項(xiàng);如果各組分之和大于100%,則按負(fù)偏差調(diào)整。

對(duì)焦炭灰分分析亦可采用此法調(diào)整。

用這種方法調(diào)整成分是比較合理的，但只適用手算，人為湊成的因素較重。

（二）按礦石各組分均衡擴(kuò)大或縮小

這種方法就是把誤差均衡地分?jǐn)傇诟黜?xiàng)組分上，其計(jì)算式是

n'i=n/n9x100%

式中n,——平衡前的各項(xiàng)成分含量，％;

11\---平衡后相應(yīng)項(xiàng)成分含量，%o

采用這種方法調(diào)整礦石成分，看起來計(jì)算量較大，但若采用計(jì)算機(jī)計(jì)算還是很方

便實(shí)用的，計(jì)算結(jié)果也十分精確。當(dāng)采用前一種方法，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤差大于分析誤差

的情況，這時(shí)還需用這種方法予以調(diào)整。此外還需注意，無論采用哪種方法，當(dāng)?shù)V石中

化合物項(xiàng)含量變動(dòng)后，相應(yīng)的元素含量亦要隨之變動(dòng)，只有這樣礦石的成分才是正確

的。

三、煤氣成分的調(diào)整

現(xiàn)場(chǎng)的工藝計(jì)算中要用到高爐煤氣成分，而煤氣分析中常常含有0.2%~0.4%的

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第八篇高爐煉鐵工藝計(jì)算

(%，有時(shí)高達(dá)().8%。這部分02不是高爐煤氣本身含有的，而是由取樣或分析時(shí)帶入的,

同時(shí)也帶入了一部分N?，因此需要把它們扣除，然后再調(diào)整成100%。

［例題門取樣分析后煤氣成分為(％)

CO,COH2CH4N202￡

14.928.91.20.654.20.2100

煤氣成分的調(diào)整計(jì)算：

().2%的02帶入的N2量為().2%x79/21=0.75%

扣除帶入的后剩余成分為100-0.2-0.75=99.05(%)

因此：CO?含量=14.9/0.9905=15.0(%)

CO含量=28.9/0.9905=29.2(%)

N2含量=(54.2-0.75)/0.9905=54.0(%)

調(diào)整后煤氣成分為(H2、CH”含量少，無大變化),(％)

C02COH,CH4N22

15.029.21.20.654.0100

第三節(jié)計(jì)算程序設(shè)計(jì)

包括原料成分整理計(jì)算在內(nèi)的煉鐵工藝計(jì)算，計(jì)算數(shù)據(jù)量龐大,計(jì)算項(xiàng)目眾多，計(jì)算

過程繁雜，而且前后互相聯(lián)系相互影響。采用人工手算的方法既花時(shí)間，耗費(fèi)精力，又不

容易正確無誤。如果某些數(shù)據(jù)選取不夠合理，或因中間發(fā)生錯(cuò)誤，需要返工重新計(jì)算。

因此,煉鐵工藝計(jì)算使用計(jì)算機(jī)就十分必要而迫切了。

一、計(jì)算程序包含的內(nèi)容

一般說來,高爐冶煉使用礦石種類較多，礦石成分需要整理計(jì)算。而高爐使用的燃

料(焦炭和煤粉)單一，其成分又較簡(jiǎn)單，在程序里可不安排它的計(jì)算。

礦石成分整理計(jì)算程序應(yīng)該包含：

(1)根據(jù)礦石種類的不同，進(jìn)行不同的成分補(bǔ)齊計(jì)算；

(2)礦石成分累加求和，并對(duì)原始數(shù)據(jù)的合理性進(jìn)行判斷，把可以調(diào)整的礦石成分平

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第一章原料成分的整理計(jì)算

衡成100%;

（3）根據(jù)高爐冶煉的要求進(jìn)行配礦，求出綜合（或混合）礦石成分，以備后續(xù)工藝計(jì)算

使用。

二、計(jì)算程序編制原則

使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝計(jì)算，重要的問題是計(jì)算模型和計(jì)算框圖的編制。計(jì)算所用

的數(shù)學(xué)模型是計(jì)算的根本，它關(guān)系到計(jì)算是否正確合理，這要求計(jì)算者對(duì)煉鐵工藝計(jì)

算有清楚透徹的了解，并能很好掌握計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。計(jì)算框圖是計(jì)算程序的骨架，它表

明計(jì)算機(jī)運(yùn)行的順序和計(jì)算的內(nèi)容。計(jì)算框圖的合理性關(guān)系到計(jì)算程序的合理性。

因此，在編制計(jì)算程序之前，要根據(jù)計(jì)算內(nèi)容設(shè)計(jì)出正確的計(jì)算框圖，再根據(jù)框圖編制

計(jì)算程序。

礦石成分計(jì)算程序可設(shè)立礦石成分?jǐn)?shù)組，采用循環(huán)語(yǔ)句編制。礦石成分?jǐn)?shù)組的容量

依據(jù)所用原料的種類和所含成分的數(shù)目確定。通常用數(shù)組的行表示礦石的種類，數(shù)組的

列表示礦石的成分。高爐冶煉若使用熔劑，熔劑亦應(yīng)占據(jù)相應(yīng)的行列。為滿足配礦的需

要,礦石成分?jǐn)?shù)組要多設(shè)一行。

由于人造富礦與天然礦所含成分是不完全相同的，計(jì)算程序要有判斷礦石種類（是

生礦還是熟礦）的功能，以便施行不同的計(jì)算。一個(gè)比較簡(jiǎn)便的方法就是用結(jié)晶水含量

項(xiàng)（如表8-1-1第18項(xiàng)）作判別項(xiàng)，對(duì)于熟礦該項(xiàng)等于零，而對(duì)于生礦可先賦予較大的

數(shù)值（注意:生礦的真實(shí)燒損項(xiàng)含量先寫入CO2含量項(xiàng)中）。

三、計(jì)算框圖

假定高爐使用普通礦石冶煉，礦石中不含有特殊元素。所用的礦石有燒結(jié)礦、球團(tuán)

礦、天然富礦及石灰石，它們的成分按表8-1-1形式排列。這種情況下,礦石成分整理

的計(jì)算程序可參考圖8-1-1編制。

四、計(jì)算實(shí)例

這里以某廠高爐冶煉所使用的礦石為例，進(jìn)行礦石成分的整理計(jì)算。表8-1-3中

的這兩種礦石成分已經(jīng)過人工整理，這里的計(jì)算帶有校驗(yàn)性質(zhì)，能夠看出經(jīng)計(jì)算機(jī)整理

的原料成分是更為準(zhǔn)確可靠的。

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第八篇高爐煉鐵工藝計(jì)算

打印：整理后原料成分?jǐn)?shù)組

圖8-1-1礦石成分整理計(jì)算框圖

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第一章原料成分的整理計(jì)算

表8-1-3鐵礦石成分整理計(jì)算例表，％

序號(hào)12345678

成分TFeMnPSF/O3FeOCaOMgO

原始成分

燒50.4580.0200.0400.05121.09614.4932.329

結(jié)

礦補(bǔ)齊成分48.514

平衡成分50.1640.0200.0400.05148.21520.96514.4032.315

原始成分

天44.2700.2090.0860.0809.7406.1602.790

然補(bǔ)齊成分52.321

礦

一平衡成分44.2600.2090.0860.08052.3099.7386.1592.789

序號(hào)910111213141516171819

成分總

SiO2AI2O3MnOMnO2FeSFeS2S03P2O5C02H20il-

原始成分12.5401.39200

燒

結(jié)補(bǔ)齊成分0.02600.14000.0920100.621

礦

平衡成分12.4621.3830.02600.139000.09100100.000

原始成分16.5203.8700.25008

天

然補(bǔ)充成分0.02400.1510.1977.7200.274100.028

礦

平衡成分16.5163.8690.2500.02400.15100.1977.7240.274100.000

注：表中第17、18兩項(xiàng)為燒損項(xiàng)，第18項(xiàng)為結(jié)晶水.

第四節(jié)關(guān)于礦石氧化度的計(jì)算

-、礦石氧化度的概念

礦石氧化度系指礦石中鐵元素氧化的程度，亦即礦石中三價(jià)鐵所占的比例。氧化度

是表明鐵礦石性質(zhì)（主要是還原性）的一項(xiàng)指標(biāo)，礦石氧化度高，表明礦石中的三價(jià)鐵多,

還原性好。

礦石氧化度指標(biāo)有兩種表示，一是通常所說的氧化度D（或。）,它的計(jì)算是

￡）=（1-x100%（8-1-1）

\31re/

式中Fe2+——礦石中二價(jià)鐵含量，％;

（F3+含量需由礦石中FeO含量折算）

TFe---礦石全鐵含量，％o

981

第八篇高爐煉鐵工藝計(jì)算

在鐵礦石還原性能檢驗(yàn)中，有時(shí)需要計(jì)算經(jīng)過一段時(shí)間的還原后其氧化度情況，這

時(shí)需改用下式計(jì)算

一儲(chǔ)-需）xl0°%（8-1-2）

這里Fe°表示金屬鐵含量。式中的第三項(xiàng)是不能遺漏的，否則會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)論。

礦石氧化度指標(biāo)的另一種表示，就是Rist操作線圖中A點(diǎn)的縱坐標(biāo)（YQ的值，常以

y0表示，其計(jì)算是

Fe2O3x(3/160)+FeOx(1/72)

y°=TFe/56rnoK0)/mol(Fe)(8-1-3)

式中的TFe'kdOcFeO分別為礦石中相應(yīng)成分的含量。這種氧化度表示與一個(gè)鐵

原子相結(jié)合的氧原子數(shù)。如果礦石由純赤鐵礦組成，其氧化度y。=1.50,這是最高的氧

化度值;如果礦石為純磁鐵礦，則氧化度y0=1.33。一般鐵礦石的氧化度值介于這兩者

之間。

二、關(guān)于氧化度的討論

（1）礦石氧化度指標(biāo)的兩種表示，是從不同方面來評(píng)價(jià)礦石氧化程度的，兩者之間既

有區(qū)別又有聯(lián)系。D可稱為“相對(duì)氧化度”，它表示接近三價(jià)鐵的程度，如果礦石中全部

為三價(jià)鐵，則D=100%。y?？煞Q為“絕對(duì)氧化度”，它表示與Imol鐵結(jié)合的氧的數(shù)量有

多少，至多達(dá)到兩種氧化度之間的關(guān)系就是

y0=1.50x79/100

（2）礦石氧化度具有瞬時(shí)值的意義，即某一時(shí)刻礦石的氧化度必須由該時(shí)刻的礦石

成分去計(jì)算。礦石在還原過程中，由于氧的失去，礦石的總量在變化，礦石的成分（TFe、

FeO等）也都在變化。因此，不能用礦石的初始成分去計(jì)算還原進(jìn)程中某一時(shí)刻的氧化

度值。

（3）用礦石氧化度的變化去計(jì)算還原度時(shí)，下面的算式是正確的。

式中Do----礦石初始氧化度；

D----還原過程中礦石的氧化度。

作為特例，僅當(dāng)?shù)V石初始氧化度Do=1,也就是礦石的初始成分中不含F(xiàn)eO,全部Fe

都為FQO,，這時(shí)礦石還原度R可表示成R=1-D。

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第一章原料成分的整理計(jì)算

三、礦石含氧量及還原度的計(jì)算

礦石含氧量是指礦石鐵氧化物中所結(jié)合的氧量。相對(duì)說來，礦石氧化度高,礦石鐵

氧化物中的氧量亦多。礦石中與鐵結(jié)合的氧.在高爐冶煉過程中幾乎全部被還原劑奪

取進(jìn)入煤氣。當(dāng)知道礦石成分(TFe,FeO含量)后，即可直接算出礦石含氧量。

0B=0.428TFe-0.111FeO(8-1-5)

該式推導(dǎo)如下：

0夕=Fe203x+FeOx(TFe-FeFe0)xx+FeOx

48TT?4856八16八

于TFe-京x72rFleO+琵1Fre°

=0.428TFe-0.333FeO+0.222FeO

=0.428TFe-O.lllFeO

通常采用熱天平減重法作鐵礦石還原性能檢測(cè)，將一定數(shù)量經(jīng)干燥過的試樣裝入吊

在天平一端的還原反應(yīng)管內(nèi)，在9()0七下通入。030%、$70%的還原性氣體(流量為

15mL/min)?經(jīng)過一定時(shí)間測(cè)定試樣并計(jì)算失去的質(zhì)量，這失去的質(zhì)量也就是礦石中與

鐵結(jié)合的氧。失去的氧量與礦石原來含有的氧量之比R稱為礦石的還原度。

人=嗎x(0.428TFe-0.111EeO)8-1-0

式中叫——還原開始前試樣質(zhì)量,g;

m2---還原結(jié)束時(shí)試樣質(zhì)量,g;

m?---裝入還原反應(yīng)管試樣質(zhì)量(一般取500g).go

還原時(shí)間通常為180min,如果R<60%,認(rèn)為礦石原性差；R>80%，還原性好。這

里需要注意公式中叫與根。是有區(qū)別的，某些礦樣含有碳酸鹽或結(jié)晶水,在試樣加熱升

溫過程中會(huì)析出以致質(zhì)量減少,而到達(dá)900七后通入還原性氣體開始還原試驗(yàn)，之后再減

少的質(zhì)量才是礦石中與鐵結(jié)合的氧。

［例題2］某鐵礦石含F(xiàn)e54.60%,Fe07.20%,計(jì)算礦石氧化度D及y0?

(解)礦石中Fe?+的含量

Fe2+=7.20x56/72=5.60(%)

礦石中Fe3+的含量

Fe<r,.20?=54.60-5.60=49.00(%)

礦石中FejO,的含量

983

第八篇高爐煉鐵工藝計(jì)算

FejO,=49.00x160/112=70.00(%)

礦石氧化度

D=(1-5x100%=96.58%

\3ax5弁4.61/

70x(3/160)+7,20x(1/72)

1.4487

54.60/56

（驗(yàn)算）

1.50x0.9658=1.4487（與計(jì)算加值相符）

［例題3］按上題條件，當(dāng)還原試驗(yàn)進(jìn)行60min、還原度為30%時(shí)，試求該時(shí)刻的氧

化度及礦石成分。

（解）為計(jì)算方便,設(shè)礦樣100g（已經(jīng)干燥，礦石不含其他揮發(fā)物質(zhì)）

礦石含氧量

0r=0.428TFe-0.IHFeO

=0.428x54.60-0.111x7.20=22.57(%)

100g礦樣初始含氧=100x0.2257=22.57(g)

當(dāng)還原度R=30%時(shí),礦樣失去氧量=22.57x0.3=6.77(g)

礦樣尚余氧量=22.57-6.77=15.80(g)

礦樣剩余質(zhì)量=100-6.77=93.23(g)

按礦石初階段的還原均為高級(jí)氧化鐵(FqOQ向浮士體的轉(zhuǎn)變,假定礦樣失去6.77g

氧是Fe,O,中的氧，設(shè)由FejO,轉(zhuǎn)變成FeO的鐵量為x,這時(shí)可列出下面方程：

(49-*)x48/112+xx16/56=15.80-7.2x16/72

0.428x(49-x)+0.286%=14.2

x=47.69

則新增FeO=47.69x72/56=61.31(g)

此時(shí)共有FeO=61.31+7.20=68.51(g)

尚余Fe^O,=(49-47.69)x160/112=1.87(g)

當(dāng)還原60min,R=0.3,此時(shí)礦樣成分

TFe=54.60/93.23=58.56%

FeO=68.51/93.23=73.48%

Fe2O3=1.87/93.23=2.01%

此時(shí)礦石氧化度

984

第一章原料成分的整理計(jì)算

73

八一^線嚓J67.47%

按公式(8-1-4)計(jì)算，還原60min時(shí)礦石還原度為

R=\-^-=\-67.47/96.58=30.1%

這與實(shí)際是相符的。如果按R=I-D計(jì)算，則R1-0.6747=0.3253,比實(shí)際還原度

(30.1%)多出2.43%,由此可以看出，按本文討論的氧化度及還原度的計(jì)算是正確的。

985

第八篇高爐煉鐵工藝計(jì)算

第二章配料計(jì)算

高爐配料是根據(jù)原燃料的化學(xué)成分和冶煉條件，通過計(jì)算確定各種爐料（礦石、燃料

和熔劑）的合理配比,煉出規(guī)定成分的生鐵，獲得最合適的爐渣成分。

第一節(jié)原始數(shù)據(jù)的處理與核查

將原料成分按實(shí)際存在的化合物形態(tài)換算為100%,并合理選擇冶煉指標(biāo)。

-、原料成分

如表8-2-1。

表8-2-1現(xiàn)場(chǎng)原料成分

品種FeMnPSFeOCaOMgOSiO2A12O3

燒結(jié)礦52.80.0930.0470.03118.1810.83.749.761.00

天然礦43.000.1650.0210.1349.29.02.1016.342.32

石灰石——0.0040.003—40.6812.151.380.34

現(xiàn)場(chǎng)提供的化驗(yàn)成分不全面，各種化合物百分比之和小于100%,必須將各化合物總

和換算成100%。

燒結(jié)礦中的硫是以FeS形態(tài)存在的，燒結(jié)礦硫的含量應(yīng)換算成FeS,即0.031x1|二

986

第二章配料計(jì)算

().085%FeSo

天然礦中的硫是以FeS2形態(tài)存在，因此，天然礦中應(yīng)有

0.134x磬120=0.25%FeS

642

石灰石中的硫是以so3形態(tài)存在(有些礦中有硫酸鹽時(shí)，也要算出S03,則石灰石

on

中應(yīng)當(dāng)有：0.003x合=0.0075%S()3。

燒結(jié)礦中的鎰是以MnO形態(tài)存在，燒結(jié)礦中應(yīng)當(dāng)有：

0.093x2=0.12%MnO

天然礦中的鎰常以MnO,形態(tài)存在，則天然礦中應(yīng)當(dāng)有

0.165x^=0.26%MnO2

天然礦.、燒結(jié)礦和石灰石中的磷均以P2O5形態(tài)存在，則

燒結(jié)礦中的P2O5=0.047x^=0.11%

天然礦中的PM%=0.021x詈=0.048%

~362

石灰石中的P,O5=0.004x^=0.01%

2362

燒結(jié)礦和天然礦中的鐵，一部分以FeO、FeS、FeS2形態(tài)存在，剩余部分以Fe,O.,形態(tài)

存在，則

燒結(jié)礦中Fez()3=(52.8-18.18X*0.085X潟)x*=55.3O%

天然礦中Fe2O,=(43.0-9.2-0.25=51.10%

石灰石和天然礦中的CaO和MgO是以CaCO.,和MgCO3形態(tài)存在，則

石灰石中的CO?=40.68x經(jīng)+12.15x^=45.33%

25640

天然礦中的CO,=9.0x經(jīng)+2.1x空=9.38%

25640

通過以上的補(bǔ)充計(jì)算，各化合物成分之和應(yīng)等于100%,但實(shí)際上燒結(jié)礦仍然不等

100%(燒結(jié)礦化驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生一部分燒損，說明燒結(jié)過程中碳酸鹽未完全分解,這是產(chǎn)生誤

差的原因)。故上述各項(xiàng)之和不足100%的部分確定為燒損量，即CO2含量。

計(jì)算結(jié)果：燒結(jié)礦燒損量=0.9%。

987

第八篇高爐煉鐵工藝計(jì)算

配料計(jì)算時(shí),燒結(jié)礦和天然礦之間的配比是根據(jù)它們的供應(yīng)條件確定的。本計(jì)算中,

假定燒結(jié)礦和天然礦以97：3混合使用，以此計(jì)算混合礦成分。例如，混合礦含鐵量為

52.8x0.97+43.0x0.03=52.49%

用同樣的方法計(jì)算出的混合礦及其它成分列于表8-2-2。

表8-2-2補(bǔ)充計(jì)算的原料成分（％）

戈分

FeMnPSF/O3FeOMnOMnOCaO

原及\2

燒結(jié)礦52.80.0930.0470.03155.3018.18—0.1210.80

天然礦43.00.1650.0210.13451.109.200.26——9.00

混合礦52.490.0950.0470.03455.1417.900.010.1210.76

石灰石——0.0040.003————40.68

7戈分

燒損

MgOSiOAl?。3FeSFeSS0

原能\2P2O523E

co2

燒結(jié)礦3.749.761.000.11—0.09—0.90100.00

天然礦2.1016.342.320.050.25一—9.38100.00

混合礦3.709.961.050.110.010.09一1.15100.00

石灰石12.151.380.340.01——0.0145.43100.00

二、焦炭成分

表8-2-3。

表8-2-3焦炭成分（％）

游

灰分（12.17%）揮發(fā)分（0.90%）有機(jī)物（1.3%）

全離

周中儲(chǔ)

s水

SiOCaOMgOFeOFeSCOCOHH硫

2AgP2O52CH42N22N2s

85.635.654.830.760.120.750.050.010.330.330.030.060.150.400.400.50100.000.524.8

三、噴吹物成分

見表8-2-4。

表8-2-4噴吹物成分（％）

戈分灰分

CHOH()N,S￡

品/222

SiO2AI2O3CaOMgOFeO

煤粉67.844.354.050.790.420.6611.487.420.600.301.45100.00

重油86.0011.001.50.750.560.19100.00

988

第二章配料計(jì)算

四、生鐵成分

根據(jù)生鐵規(guī)格確定：Si=0.7%,S=0.03%,按元素分配率估算，Mn=0.09%,P=

0.09%,用公式計(jì)算含C量：

C=43-0.27(Si)-0.32(P)+0.3(Mn)-0.032(S)=4.1%

Fe=100-(Si+S+Mn+P+C)=94.99%

見表8-2-5。

表8-2-5生鐵成分

成分SiMnsPCFe

%0.70.090.030.094.194.99100.00

五、元素分配率

根據(jù)冶煉條件選定元素分配率(表8-2-6)。

表8-2-6元素分配率

產(chǎn)品FeMnPs

生鐵0.9970.5100

爐渣0.0030.50

煤氣0000.06

六、燃料比

其中焦比450kg/t;油比46kg/t;煤比75kg/t?

七、爐渣堿度

根據(jù)生鐵品種及冶煉條件選定爐渣堿度

R-CaO/SiO2=1.03

有了以上數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行配料計(jì)算。配料計(jì)算一般以It生鐵為計(jì)算單位，計(jì)算It

生鐵所需的礦石、焦炭、石灰石量。其中焦炭量是根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定，只計(jì)算鐵礦石和石

灰石需要量。

989

第八篇高爐煉鐵工藝計(jì)算

第二節(jié)根據(jù)鐵的平衡計(jì)算礦石需要量

焦炭帶入的Fe=450(0.0075x§+().()005x)=2.77(kg)

/Zoo

煤粉帶入的Fe=75x0.0145x||=0.85(kg)

進(jìn)入渣中的Fe=949.9x作喘=2.86(kg)

需混合礦供應(yīng)的Fe=949.9x2.77-0.85+2.86=949.14(kg)

礦石量=此里譽(yù)蟠上恒(8-2-1)

Fe?6

礦石需要量=泮端=1808.23(kg)

第三節(jié)根據(jù)堿度平衡計(jì)算石灰石用量

混合礦帶入Ca()=1808.23x0.1076=194.57(kg)

焦炭帶入CaO=450x0.0076=3.42(kg)

煤粉帶入CaO=75x0.006=0.45(kg)

共帶入CaO量=194.57+3.42+0.45=198.44(kg)

混合礦帶入SiO2=1808.23x0.0996=180.10(kg)

焦炭帶入SiO2=450x0.0565=25.43(kg)

煤粉帶入SiO2=75x0.1148=8.61(kg)

共帶入SiO,=180.10+25.43+8.61=214.14(kg)

還原Si消耗SiO2=7x||=15(kg)

(SSiOz科-2.14x103(Si)xR-SCaO

石灰石用量=H(8-2-2)

CaO有效

990

第二章配料計(jì)算

石灰石用量='」4-I5)x1.()3-198也99(kg)

n0.4068-0.0138x1.0316

考慮機(jī)械損失(包括爐塵)后的實(shí)際需要量如表8-2-7。

表8-2-7實(shí)際需要量

名稱干料，kg機(jī)械損失，％水分，%實(shí)際用量,kg

混合礦1808.233——1808.23x1.03=1862.48

石灰石16.99116.99x1.01=17.16

焦炭45024.8450x1.068=480.6

合計(jì)2275.222360.24

第四節(jié)終渣成分及數(shù)量的計(jì)算

礦石的脈石，焦炭的灰分及熔劑的大部分成分均進(jìn)入渣中。但注意原料中SiO?有一

部分進(jìn)入生鐵，應(yīng)予扣除。

(1)終渣的$量

爐料全部含S量=1808.23x0.00034+450x0.0052+75x0.0066+46x0.0019+

16.99x0.00003=3.54(kg)

其中進(jìn)入生鐵0.3kg

進(jìn)入煤氣為3.54x0.06=0.21(kg)

進(jìn)入爐渣的S量=3.54-().3-0.21=3.()3(kg)

(2)渣中FeO=2.86x2=3.68(kg)

565

(3)渣中MnO=1808.23x0.00095x0.5x7*1=l.ll(kg)

55、

(4)渣中SiO2=214.14-15+16.99x0.0138=199.37(kg)

(5)渣中CaO=198.44+16.99x0.4068=205.35(kg)

(6)渣中Al20.,=1808.23x0.0105+450x0.0483+75x0.0742+16.99x0.0034

=46.34(kg)

(7)渣中Mg0=1808.23x0.037+450x0.0012+75x0.003+16.99x0.1215

=69.73(kg)

991

第八篇高爐煉鐵工藝計(jì)算

列表8-2-8。

表8-2-8爐渣成分

xV

成分SiO2AI2O3CaOMgOMnOEeOS/2R(CaO/SiO)

kg199.3746.34205.3569.731.113.681.52527.10

%37.828.7938.9613.230.210.700.29100.001.03

*渣中S是以CaS形態(tài)存在，但分析時(shí)與S結(jié)合的Ca全部算成CaO,這就無形中多算了渣中并不存在的氧,因?yàn)檠?/p>

的原子量是S原子量的一半.所以多算進(jìn)去的這一部分氧恰好是S的一半，這一部分?jǐn)?shù)量應(yīng)從S中扣除，故計(jì)算百分

比及渣量時(shí)只算S/2.

從爐渣的熔化溫度和粘度的相圖中查得這種爐渣熔化溫度為1300七，1400七下的粘

度為0.2Pas,可滿足高爐冶煉要求。

第五節(jié)生鐵成分校核

(1)生鐵含P-(1808.23x0.00047+450x0.0001x+16.99x0.00004)x

=0.09%。

(2)生鐵含S=0.()3%,此時(shí)，”=0