4.1 计算的目的、内容及原则
• 4.1.1 目的 • （1）保证产品质量； (烧结矿化学成分：配料计算、水分、焦炭) (质量：R; 燃料—FeO—强度、还原性) • （2）合理选择设备（配料计算、物料平衡计算、热平衡 计算是设备选择的基础） • （3）了解和控制生产操作过程 • 热平衡：了解热量消耗，便于节能 配料计算：了解产品质量、成本等 • 物料平衡：原料需要量 • （4）核算经济效益：烧结矿成本
Fex ⋅ x + Fey ⋅ y + Fez ⋅ z = 100 ⋅ Fe烧 − m ⋅ Fem − n ⋅ Fen
b. 碱度平衡方程
(CaO x − R ⋅ SiO 2 x ) ⋅ x + (CaO y − R ⋅ SiO 2 y ) ⋅ y + (CaO Z − R ⋅ SiO 2 Z ) ⋅ Z = (R ⋅ SiO 2 m − CaO m ) ⋅ m + (R ⋅ SiO 2 n − CaO n ) ⋅ n c. 氧平衡方程 失氧： Δ FeO = (Q 烧 FeO 烧 − Σ Q i ⋅ FeO i ) / 100
Si铁 28
x 60
x=
60 Si铁 = 2.14 Si铁, kg 28
③ 混合矿及焦炭带入高炉炉渣中CaO量 ，kg
CaO = G矿 ⋅ CaO 矿 100 + K ⋅ CaO 焦 100
R' = CaO G矿 ⋅ CaO矿 100 + K ⋅ CaO焦 100 = SiO2 G矿 ⋅ SiO2 矿 100 + K ⋅ SiO2 焦 100 − 2.14Si铁
（2）简单理论配料计算 1） 特点 ① 准确 ② 快 ③ 适用于少量原料种类（≤3） 2）步骤 ① 假设生产100kg烧结矿需要的各种原料用量 铁矿：x kg 铁矿；y kg 石灰石；z kg 高炉灰；m kg生石灰； n kg焦炭 ② 原料的烧残率，% ③ 列平衡方程 a. 铁平衡方程
Fe烧 = (Fex ⋅ x + Fey ⋅ y + Fez ⋅ z + Fem ⋅ m + Fen ⋅ n ) / 100
• 4.1.3 原则 • （1）热平衡计算时，基准温度为0℃； • （2）以单位质量成品矿需要的物料和热量为单 位，如kg/t·s，KJ/t·s • （3）固体或气体燃料发热值，使用低位发热值； • ① 固体或点火用气体、液体燃料：应用基低位发 热值； • ② 煤气：湿煤气低位发热量 （应用什么样的燃 料，就采用它的值） • （4）国际统一单位（质量：kg、t；力：N；压力： Pa；热量：J KJ NJ GJ）
CaO x ⋅ x + CaO y ⋅ y + CaO z ⋅ z + CaO m ⋅ m + CaO n ⋅ n R= SiO 2 X ⋅ x + SiO 2 y ⋅ y + SiO 2 m ⋅ m + SiO 2 n ⋅ n
ΔO2 = 1 ΔFeO 9
得氧： Δ O 2 = Σ Q i ⋅ a i 100 − Q 烧 ∴
SiO2 5.20
CaO 0.2 0.12 0.25 0.25 11.72 88.71 34.78 2.11
MgO 2.23
MgO 0.4 0.056 0.4 0.4 2.34 1.83 21.45 0.69
S
R
0.015 1.88（倍）
Ig 3.5 2.39 -1.8 -1.8 1 2 44 82.84 S 0.031 0.02 0.125 0.25 0.015 0 0 0.7 P 0.048 0.033 0.05 0.03 0.035 0.21 0.003 0.061 H2O 7.98 8.14 8.92 8.62 2 0 1 5.2
4.2 配料计算
• • • • • • • • • • • 4.2.1 依据和原则 （1）依据 ① 原料化学成分 ② 烧结矿质量要求（TFe、R、P、S……） ③ 原料供应情况或试验结果 经济效益（成本最低） （2）原则 ① 原料除烧损、90%S（脱S率为90%）外，其余全部进入 烧结矿； ② 燃料的灰分进入烧结矿； ③ TFe、CaO、SiO2、MgO、Al2O3 在烧结过程中不变化 （质量）； ④ 不考虑机械损失； （FeO氧化，MnO发生反应）
* 不考虑生铁带走Si ① 生产100kg生铁所需矿石量G矿 kg
100 Fe = G矿 ⋅ Fe × 铁 矿
G矿 =
Fe 铁 × 100 Fe 矿
② 混合矿和焦炭带入高炉炉渣中的SiO2量，kg
SiO2 = G矿 ⋅ SiO2 矿 / 100 + K ⋅ SiO2 焦 / 100
③ 混合矿和焦炭带入高炉炉渣的CaO量，kg
CaO矿 =
R '⋅SiO2 矿 ⋅ G矿 + R'⋅K ⋅ SiO2 焦 − R'⋅214 ⋅ Si铁 − K ⋅ CaO焦 G矿
R '⋅SiO 2 矿 ⋅ G矿 + R'⋅K ⋅ SiO 2 焦 − R'⋅214 ⋅ Si铁 − K ⋅ CaO焦 R= G矿 ⋅ SiO2 矿
[K (SiO = R'+
大石河矿 地方铁矿 除尘灰 生石灰 白云石 无烟煤
3）计算思路 含铁：Fe矿，% 混合矿 CaO：CaO矿，% SiO2：SiO2矿，% 焦炭灰分 CaO：CaO焦，% SiO2：SiO2焦，% 生 铁 铁：Fe铁，% Si：Si铁，% 高炉炉渣R’=1.2 焦比K--Kg/100kg生铁 计算：高炉炉料R （100%自熔性烧结矿） 不考虑生铁带走Si （从炉渣中带走） 考虑生铁带走Si
中和焦炭灰分中的酸性造渣物需补充的CaO
* 考虑生铁带走Si ① 生产100kg生铁需混合矿量G矿，kg
Fe生 ×100 G矿 = Fe矿
② 混合矿、焦炭带入；高炉炉渣及生铁带走中的SiO2量，kg SiO2 = G矿 ⋅ SiO2 矿 100 + K ⋅ SiO2 焦 100 − 100 × 2.14Si铁 100 Si——SiO2
4.2.3 计算方法 （1）经验配料法——现场 1）特点 ①快 ② 误差大（经验） 2）思路 ①设置配料比（根据原料种类和化学成分、烧结 矿化学成分指标） 例：铁矿72%，生石灰 1.5% 石灰石10% 白云石7% 焦粉5.7% ② 验证（烧结矿化学成分化验结果） ③调整 (上一个班的生产情况、现在的生产情况、 再估计一个配料比进行验算,调整） ④ 确准（当验算结果与烧结矿质量指标相符合， 确定为最终的配料比）
= 1.2 +
= 1.2 + 0.2 = 1.4
0.8 ⋅ CaO烧 + 0.2 ⋅ CaO球 R混 = 0.8 ⋅ SiO 2烧 + 0.2 ⋅ SiO 2球
CaO烧 =
R=
R混 (0.8 × SiO2 烧 + 0.2 × SiO2 球 ) − 0.2 × CaO球 0.8
= 1.63
CaO烧 SiO2 烧
1 9
(Q烧 ⋅ FeO烧 − ΣQi ⋅ FeOi )/ 100 = ΣQi ⋅ ai
100 − Q烧
第 四 章
烧结（球团）生产过程计算
4、烧结（球团）生产过程计算
• • • • • • • 概述 4.1 计算的目的、内容及原则 4.2 配料计算 4.3 烧结物料平衡与热平衡 4.4 竖炉球团物料平衡与热平衡 4.5 链篦机－回转窑球团物料平衡与热平衡 思考题
概述
• 重点：（1）掌握配料计算方法； • （2）掌握物料平衡计算方法； • （3）掌握热平衡计算方法。 • 难点：热平衡计算 • 目的和要求：掌握各种配料计算方法和物料平衡、热平衡 计算方法，为课程设计、毕业设计的生产过程计算以及毕 业论文的烧结配料计算奠定基础。 • 授课特点：以生产数据为基础，进行配料计算、物料平衡 计算和热平衡计算，介绍各种参数选取方法，同时介绍课 程设计、毕业设计以及烧结试验过程（配料计算）中经常 出现的问题，从而帮助学生掌握各种计算方法。
2焦
⋅ R'−CaO焦 ) − 214Si铁 ⋅ R']⋅ Fe矿 100 ⋅ Fe生 ⋅ SiO 2 矿
例：高炉炉渣R’=1.2，焦比K=57.5kg/100kg生铁
焦炭灰分11.38%，CaO=5.32%，SiO2=45.12% 生铁：Fe生=94%，Si铁=0.7% 高炉炉料：烧结矿80%，TFe 53%， SiO2 9.47% 球团矿20%，TFe 60%， SiO2 6.54%，CaO 0.85%
• 4.1.2内容： • 配料计算 • 物料平衡计算 • 热平衡计算 • （1）配料计算：以原料化学成分、年供应量及产 品质量的要求为依据进行原料配比计算。 • 作用： • ① 保证产品化学成分稳定（R、TFe、SiO2、CaO、 MgO、Al2O3等）； • ② 管理生产的需要（原料供应量、原料成本 等）； • ③ 其它计算的基础；（物料平衡、热平衡、设备 选择计算等）
CaO = G矿 ⋅ CaO 矿 / 100 + K ⋅ CaO 焦 / 100
炉渣碱度：
CaO G矿 ⋅ CaO矿 + K ⋅ CaO焦 R' = = SiO2 G矿 ⋅ SiO2 矿 + K ⋅ SiO2 焦
R '⋅SiO2 矿 ⋅ G矿 + R'⋅K ⋅ SiO2 焦 − K ⋅ CaO焦 CaO矿 = G矿
• • • • • • • • • • • • • •
4.2.2 计算的项目及公式 （1）碱度的确定与计算 1） 碱度的确定 烧结矿碱度是根据高炉冶炼时规定的炉渣碱度来确定的。 ① 高碱度烧结矿+块矿 高炉炉料结构 ② 高碱度烧结矿+酸性球团矿* ③ 自熔性烧结矿（100%） ④ 酸性球团矿+石灰石 注：a. 块矿还原性不如酸性球团矿（R=0.8~0.9） b. 自熔性烧结矿（R=1.2~1.3）强度差 2）表示方法 二元碱度：R=CaO/SiO2 三元碱度：R=(CaO+MgO)/ SiO2 四元碱度： R=(CaO+MgO)/(SiO2 +Al2O3) 因为我国烧结厂原料中MgO、Al2O3含量较稳定，一般考虑二元碱度。