2000m 3高炉炼铁物料平衡计算
1
摘
要
物料平衡计算是炼铁工艺计算中重要组成部分，它是在配料计算的基础上进行的。整个物料平衡计算有配料计算和物料衡算两部分构成。在配料计算过程中，进行了原料和燃料的全分析，渣铁成分及含量分析；在物料衡算过程中计算了包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算，并制作物料平衡表。物料衡算有助于对高炉过程进行全面定量的分析和深入研究，并为热平衡计算作准备。[1]
关键词：物料平衡
配料计算
物料衡算
物料平衡表
2物料平衡的计算
2.1配料计算
由于物料平衡计算是在配料计算的基础上进行的，故欲进行物料平衡的计算，就得先进行配料计算。而配料计算的基本原则是要满足质量守恒定律，即加入炉内的炉料中的各种元素和化合物的总和应等于高炉产品中各元素和化合物的总和。为进行配料计算，需收集和整理一些资料，包括：1、需要原料和燃料的全分析数据，并折算成100%；2、生铁品种及其成分；3、确定矿石配比；4、确定焦比；5、各种元素在生铁、炉渣和煤气间的分配率；6、炉渣成分，即选定
【2】
合适的炉渣碱度。
2.1．1确定原始条件
原始条件包括
（1）原料的主要成分见表1。
表1原料主要成分（%）
TFe
FeO
CaO
SiO 2
MgO
Al 2O 3
MnO
[3]
成分原料
S P Fe 2O 3烧损
烧结矿球团矿天然矿混合矿石灰石
53.4662.5259.4055.870.63
9.690.507.137.600.814
11.860.491.918.5954.02
8.613.547.127.451.38
2.020.120.521.490.37
1.700.431.181.390.27
0.622.391.051.02
0.0230.0100.2100.0390.01
0.0410.0350.0230.0380.004
66.20
1.1545.43
（2）焦炭成分及焦炭灰分、挥发分和有机物见表2至表4。
表2
灰分13.50
水分4.00
挥发分0.9
焦炭成分(%)
有机物0.7
S 0.50
固定碳84.0
TFe 0.9
焦炭中的水分是在打水熄焦时渗入得，通常为2%~6%.[4]
表3
Fe 2O 39.30
SiO 254.00
CaO 4.34
焦炭灰分（%）
MgO 1.10
Al 2O 325.64
MnO 0.39
P 2O 53.68
表4
成
分
CO 20.34
焦炭挥发分和有机物含量（%）
CO 0.34
CH 40.02
H 20.050.3
N 20.150.3
0.1S
挥发物有机物
(3)煤粉成分见表5
表5
煤粉成分（%）
C H 2
4.21
N 2
0.42
O 2
3.37
H 2O
0.8
S
SiO 2
AL 2O 34.06
灰分16.23
CaO 0.62
MgO 0.35
FeO 2.44
74.470.58.76
（4）炼钢生铁成分见表6。
表6
Si 0.30
Mn 0.67
S 0.03
炼钢生铁成分（%）
P 0.16
C 4.07
Fe 94.77
（5）配矿比：烧结矿70%，球团矿20%，天然矿10%。（6）元素分配率见表7。
表7
Fe
生铁炉渣煤气
99.50.50
各种元素的分配率（%）
Mn 50500
P 10000
S 38215
（7）炉渣碱度R =CaO/SiO2=1.04。（8）焦比为450㎏/t，煤比为90㎏/t。[5]
2.1.2计算
以1000Kg 生铁作为计算单位，进行计算：(1)根据铁平衡求矿石需求量：
焦炭带入的铁量：450×0.009=4.05㎏
煤粉带入的铁量：90×0.0244×（56÷72）=1.708㎏
进入炉渣的铁量：947.7×（0.005÷0.995）=4.76Kg
需要混合矿量：（947.7-4.05-1.708+4.76）÷0.5587=1694.47Kg （2）根据碱度平衡求石灰石用量：
混合矿带入的CaO 量：1694.47×0.0859=145.55㎏焦炭带入的CaO 量：450×0.1350×0.0434=2.64㎏煤粉带入的CaO 量：90×0.0062=0.57㎏共带入的CaO 量：145.55+2.64+0.57=148.76㎏混合矿带入的SiO 2量：1694.47×0.0745=126.24㎏焦炭带入的SiO 2量：450×0.1350×0.5400=32.81㎏煤粉带入的SiO 2量:90×0.0876=7.88㎏
共带入的SiO 2量：126.24+32.81+7.88=166.93㎏还原Si 消耗的SiO 2量：3×(60÷28)=6.43㎏
石灰石用量：[(166.93-6.43)×1.04-148.76]/(0.5402-0.0138×1.04)=34.53㎏
考虑到机械损失及水分，则每吨生铁的原料实际用量列于表8
表8
名称混合料石灰石焦炭合计
干料用量/㎏1694.4734.534502179.36
每吨生铁的实际用量
机械损失/%
312
4水分/%
实际用量/㎏1745.3034.88477.002257.18
（3）终渣成分：1）终渣S 量:炉料全部含S 量:
1694.47×0.00039+450×0.005+90×0.005+34.53×0.0001=3.36Kg 进入生铁S 量：0.3Kg
进入煤气S 量:3.36×0.15=0.504Kg 进入炉渣S 量：3.36-0.3-0.504=2.556Kg
由于分析得到的二价钙离子都折算成CaO ，而其中一部分钙离子以CaS 形
式存在，CaS 与CaO 之重量差为S/2，为了重量平衡钙离子仍以CaO 存在计算，而S 则只算S/2。
2) 终渣FeO 量：4.76×(72/56)=6.12Kg 3)终渣MnO 量：1694.47×0.0102×0.5=8.64Kg 4)终渣SiO 2量：166.93-6.43=160.50Kg
5)终渣CaO 量：148.76+34.53×0.5402=167.41Kg 6)终渣Al 2O 3量：
1694.47×0.0139+450×0.135×0.2564+90×0.0406+34.53×0.0027=44.88Kg
7)终渣MgO 量：1694.47×0.0149+450×0.135×0.0111+90×0.0035+34.53×0.0037=26.38Kg
终渣成分见表9。
表9
成分㎏%
SiO 2160.5038.66
Al 2O 344.8810.81
CaO 167.4140.32
MgO 26.386.35
终渣成分
MnO 8.642.08
FeO 6.121.47
S/21.2780.31
∑415.21
1.04R
（4）生铁成分校核：1）生铁含量：
1694.47×0.00038+450×0.135×0.0368×62/142+34.53×0.00004=1.62Kg
1.62/1000=0.16%2)生铁含S 量：0.03%3）生铁含Si 量：0.3%
4）生铁含Mn 量：8.64×0.5/0.5×55/71×100/1000=0.67%5）生铁含Fe 量：94.77%
6）生铁含C 量：100%-0.03%-0.3%-94.77%-0.67%-0.16%=4.07%最终生铁成分列于表10
表10
Si 0.30
Mn 0.67
S 0.03
最终生铁成分（%）
P 0.16
C 4.07
Fe 94.77
∑100.00
校验结果与原设生铁成分相符合。
2.2. 物料平衡
高炉物料衡算分两种情况，一是生产高炉的，另一种是设计高炉的，它们计算的内容、方法和程序有所不同。但计算原理是一样的。[6]本课题做的是炼铁设计时的物料衡算方法。是在前面配料计算的基础上进行的。
2.2.1原始条件的确定
原始条件为：[7]
（1）选择确定直接还原度：可根据煤气成分来计算，但较复杂，故这里直接选定直接还原度r d =0.45。
（2）鼓风湿度f：这里取大自然湿度为0.012Kg/m 3,f =1.5%。
（3）假定入炉碳量0.5%的碳与H 2反应生成CH 4（纯焦冶炼可取0.5%~1.0%,喷吹燃料时可取1.2%）。
2.2.2物料衡算
物料平衡计算步骤为：（1）风口前燃烧的碳量：
焦炭带入固定碳量：450×0.84=378.00Kg 煤粉带入固定碳量：90×0.7447=67.02Kg 共计燃烧碳量:378.00+67.02=445.02Kg 生成CH 4的碳量：445.02×0.012=5.34Kg 熔于生铁的碳量：0.0407×1000=40.70Kg
还原Mn 消耗的碳量：0.0067×1000×12/55=1.46Kg 还原Si 消耗的碳量：0.003×1000×24/28=2.57Kg 还原P 消耗的碳量：0.0016×1000×60/62=1.55Kg 还原Fe 消耗的碳量：0.9477×1000×0.45×12/56=91.39Kg 直接还原消耗的碳量：1.46+2.57+1.55+91.39=96.97Kg 风口前燃烧碳量：C风=445.02–5.34-40.07–96.97=302.64Kg C 风占入炉总碳量的百分数：302.64/445.02×100%=68.01%
（2）根据碳平衡计算风量：
鼓风中氧的浓度：0.21×0.985+0.5×0.015=0.2144m 3/m 3
风口前燃烧碳素需要氧量：（302.64×22.4）/（2×12）=282.46m 3煤粉可供给：90×（0.0337/32+0.008/36）×22.4=2.57m 3则每吨生铁鼓风量：V风=（282.46-2.57）/0.2144=1305.46m 3（3）计算煤气各组分的体积和成分：1）CH4的体积:
由燃烧碳素生成CH 4：5.34×22.4/12=9.97m 3焦炭挥发分含CH 4：450×0.0002×22.4/16=0.13m 3进入煤气的CH 4：9.97+0.13=10.10m 32）H 2体积：
由鼓风中水分分解出的H 2：1305.46×0.015=19.58m 3
焦炭挥发分及有机物的H 2量：450×(0.0005+0.003)×22.4/2=17.64m 3煤粉分解出得H 2量：90×(0.0421+0.008/18)×22.4/2=42.89m 3入炉总H 2量：19.58+17.64+42.89=80.11m 3
在喷吹条件下参加还原反应的H 2量为入炉总H 2量40%，即：80.11×0.4=32.04m 3
生成CH 4的H 2量：9.97×2=19.94m 3
进入煤气的H 2量:80.11-32.04-19.94=28.13m 33) CO 2体积：
由Fe 2O 3还原FeO 所生成的CO 2：1694.47×0.662×22.4/160=157.04m 3由FeO 还原Fe 所生成的CO 2：947.70×(1-0.45)×22.4/87=208.49m 3由MnO 2还原MnO 所生成的CO 2：
1694.47×(0.0102×87/103)×22.4/87=3.76m 3
另外，H 2还参加还原反应，即相当于同体积的CO 参加反应，所以CO 2生成量中应减去32.04m 3
总计间接还原生成CO 2量：157.04+208.49+3.76-32.04=337.25m 3石灰石分解出的CO 2量：34.53×0.4543×22.4/44=7.99m 3焦炭挥发分的CO 2量：450×0.0034×22.4/44=0.78m 3
混合矿分解出的CO 2量：1694.47×0.0115×22.4/44=9.92m 3煤气中总CO 2量：337.25+7.99+0.78+9.92=355.94m 3
[8]
4)CO 体积：
风口前碳素燃烧生成的CO 量：302.64×22.4/12=564.93m 3各种元素直接还原生成的CO 量：96.97×22.4/12=181.01m 3焦炭挥发分中的CO 量：450×0.0034×22.4/12=2.86m 3间接还原消耗CO 量为337.25kg。
则煤气中总CO 量：564.93+181.01+2.86-337.25=411.55m 35）N2体积：
鼓风中带入的N 2量：1305.46×(1-0.015)×0.79=1015.84m 3焦炭带人的N 2量：450×0.0045×22.4/28=1.62m 3煤粉带入的N 2量：90×0.0042×22.4/28=0.31m 3煤气中总N 2量：1015.84+1.62+0.31=1017.77m 3根据计算，列出煤气成分表11。
表11
成分体积/m
%
3
煤气成分
N 2
H 228.131.54
CH 410.100.55
总计1823.49100
CO 2355.9419.52
CO 411.5522.57
1017.7755.81
（4）计算物料重量和编制平衡表：1）计算鼓风重量：1m 3鼓风重量：
（0.21×0.985×32+0.79×0.985×28+0.015×18）/22.4=1.28Kg/m 3全部鼓风重量：
1305.46×1.28=1670.99Kg 2)计算煤气的重量：1m 3的重量：
（0.1952×44+0.2257×28+0.5526×28+0.0154×2+0.0055×16）/22.4=1.36Kg/m 3
全部煤气重量：1823.49×1.36=2479.95Kg 3）计算水分重量：
炉料带入的水分：450×0.04=18.00Kg
H 2还原生成的水分：32.04×18/22.4=25.75Kg 总计水分重量：18.00+25.75=43.75Kg 4)计算炉料机械损失：
2257.18-2179.36-18.00=59.82Kg 根据上述计算，列出物料平衡表12。
表12
物料平衡
序号12345合计
原料鼓风煤粉
收入项/Kg
2257.181670.9990.00
支出项/Kg生铁炉渣煤气水分炉料机械损失
1000.00415.212479.9553.7559.824008.73
绝对误差/Kg相对误差/%
9.440.23
4018.17
一般平衡相对误差允许在0.3%以下，所以计算是正确的。
3结语
高炉冶炼过程是在一个密闭的竖炉内进行的。其全过程可概括为：在尽量低能量消耗的条件下，通过受控的炉料及煤气流的逆向运动，高效率地完成还原、造渣、传热及渣铁反应等过程，得到化学成分与温度较为理想的液态金属产品。余以为通过精确地对高炉物料平衡的计算是实现高炉冶炼的基础。通过有关物料平衡各个环节的计算，包括原料的成分及重量、鼓风质量、煤气量和渣铁成分和质量的详细计算，并所得之结果在允许误差范围之内。我了解到高炉各物相的收入与支出特点；并在查阅各种资料和演算的同时，自己也颇受教益。
[9]
参考文献
［1］那树人.炼铁工艺计算［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，1999：63.［2］卢宇飞.炼铁工艺［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2006：139.［3］卢宇飞.炼铁工艺［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2006：139-140.［4］卢宇飞.炼铁工艺［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2006：34.
［5］王筱留.钢铁冶金学（炼铁部分）［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2011：29-30［6］那树人.炼铁计算［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2005：102.［7］解广安.炼铁工艺［Ｍ］.北京：中国工人出版社，2005:186. ［8］卢宇飞.炼铁工艺［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2006：144.
［9］王筱留.钢铁冶金学（炼铁部分）［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2011：4.
攀枝花学院本科课程设计（论文）参考文献
10
2000m 3高炉炼铁物料平衡计算
1
摘
要
物料平衡计算是炼铁工艺计算中重要组成部分，它是在配料计算的基础上进行的。整个物料平衡计算有配料计算和物料衡算两部分构成。在配料计算过程中，进行了原料和燃料的全分析，渣铁成分及含量分析；在物料衡算过程中计算了包括鼓风量、煤气量以及物料收支总量等项内容的计算，并制作物料平衡表。物料衡算有助于对高炉过程进行全面定量的分析和深入研究，并为热平衡计算作准备。[1]
关键词：物料平衡
配料计算
物料衡算
物料平衡表
2物料平衡的计算
2.1配料计算
由于物料平衡计算是在配料计算的基础上进行的，故欲进行物料平衡的计算，就得先进行配料计算。而配料计算的基本原则是要满足质量守恒定律，即加入炉内的炉料中的各种元素和化合物的总和应等于高炉产品中各元素和化合物的总和。为进行配料计算，需收集和整理一些资料，包括：1、需要原料和燃料的全分析数据，并折算成100%；2、生铁品种及其成分；3、确定矿石配比；4、确定焦比；5、各种元素在生铁、炉渣和煤气间的分配率；6、炉渣成分，即选定
【2】
合适的炉渣碱度。
2.1．1确定原始条件
原始条件包括
（1）原料的主要成分见表1。
表1原料主要成分（%）
TFe
FeO
CaO
SiO 2
MgO
Al 2O 3
MnO
[3]
成分原料
S P Fe 2O 3烧损
烧结矿球团矿天然矿混合矿石灰石
53.4662.5259.4055.870.63
9.690.507.137.600.814
11.860.491.918.5954.02
8.613.547.127.451.38
2.020.120.521.490.37
1.700.431.181.390.27
0.622.391.051.02
0.0230.0100.2100.0390.01
0.0410.0350.0230.0380.004
66.20
1.1545.43
（2）焦炭成分及焦炭灰分、挥发分和有机物见表2至表4。
表2
灰分13.50
水分4.00
挥发分0.9
焦炭成分(%)
有机物0.7
S 0.50
固定碳84.0
TFe 0.9
焦炭中的水分是在打水熄焦时渗入得，通常为2%~6%.[4]
表3
Fe 2O 39.30
SiO 254.00
CaO 4.34
焦炭灰分（%）
MgO 1.10
Al 2O 325.64
MnO 0.39
P 2O 53.68
表4
成
分
CO 20.34
焦炭挥发分和有机物含量（%）
CO 0.34
CH 40.02
H 20.050.3
N 20.150.3
0.1S
挥发物有机物
(3)煤粉成分见表5
表5
煤粉成分（%）
C H 2
4.21
N 2
0.42
O 2
3.37
H 2O
0.8
S
SiO 2
AL 2O 34.06
灰分16.23
CaO 0.62
MgO 0.35
FeO 2.44
74.470.58.76
（4）炼钢生铁成分见表6。
表6
Si 0.30
Mn 0.67
S 0.03
炼钢生铁成分（%）
P 0.16
C 4.07
Fe 94.77
（5）配矿比：烧结矿70%，球团矿20%，天然矿10%。（6）元素分配率见表7。
表7
Fe
生铁炉渣煤气
99.50.50
各种元素的分配率（%）
Mn 50500
P 10000
S 38215
（7）炉渣碱度R =CaO/SiO2=1.04。（8）焦比为450㎏/t，煤比为90㎏/t。[5]
2.1.2计算
以1000Kg 生铁作为计算单位，进行计算：(1)根据铁平衡求矿石需求量：
焦炭带入的铁量：450×0.009=4.05㎏
煤粉带入的铁量：90×0.0244×（56÷72）=1.708㎏
进入炉渣的铁量：947.7×（0.005÷0.995）=4.76Kg
需要混合矿量：（947.7-4.05-1.708+4.76）÷0.5587=1694.47Kg （2）根据碱度平衡求石灰石用量：
混合矿带入的CaO 量：1694.47×0.0859=145.55㎏焦炭带入的CaO 量：450×0.1350×0.0434=2.64㎏煤粉带入的CaO 量：90×0.0062=0.57㎏共带入的CaO 量：145.55+2.64+0.57=148.76㎏混合矿带入的SiO 2量：1694.47×0.0745=126.24㎏焦炭带入的SiO 2量：450×0.1350×0.5400=32.81㎏煤粉带入的SiO 2量:90×0.0876=7.88㎏
共带入的SiO 2量：126.24+32.81+7.88=166.93㎏还原Si 消耗的SiO 2量：3×(60÷28)=6.43㎏
石灰石用量：[(166.93-6.43)×1.04-148.76]/(0.5402-0.0138×1.04)=34.53㎏
考虑到机械损失及水分，则每吨生铁的原料实际用量列于表8
表8
名称混合料石灰石焦炭合计
干料用量/㎏1694.4734.534502179.36
每吨生铁的实际用量
机械损失/%
312
4水分/%
实际用量/㎏1745.3034.88477.002257.18
（3）终渣成分：1）终渣S 量:炉料全部含S 量:
1694.47×0.00039+450×0.005+90×0.005+34.53×0.0001=3.36Kg 进入生铁S 量：0.3Kg
进入煤气S 量:3.36×0.15=0.504Kg 进入炉渣S 量：3.36-0.3-0.504=2.556Kg
由于分析得到的二价钙离子都折算成CaO ，而其中一部分钙离子以CaS 形
式存在，CaS 与CaO 之重量差为S/2，为了重量平衡钙离子仍以CaO 存在计算，而S 则只算S/2。
2) 终渣FeO 量：4.76×(72/56)=6.12Kg 3)终渣MnO 量：1694.47×0.0102×0.5=8.64Kg 4)终渣SiO 2量：166.93-6.43=160.50Kg
5)终渣CaO 量：148.76+34.53×0.5402=167.41Kg 6)终渣Al 2O 3量：
1694.47×0.0139+450×0.135×0.2564+90×0.0406+34.53×0.0027=44.88Kg
7)终渣MgO 量：1694.47×0.0149+450×0.135×0.0111+90×0.0035+34.53×0.0037=26.38Kg
终渣成分见表9。
表9
成分㎏%
SiO 2160.5038.66
Al 2O 344.8810.81
CaO 167.4140.32
MgO 26.386.35
终渣成分
MnO 8.642.08
FeO 6.121.47
S/21.2780.31
∑415.21
1.04R
（4）生铁成分校核：1）生铁含量：
1694.47×0.00038+450×0.135×0.0368×62/142+34.53×0.00004=1.62Kg
1.62/1000=0.16%2)生铁含S 量：0.03%3）生铁含Si 量：0.3%
4）生铁含Mn 量：8.64×0.5/0.5×55/71×100/1000=0.67%5）生铁含Fe 量：94.77%
6）生铁含C 量：100%-0.03%-0.3%-94.77%-0.67%-0.16%=4.07%最终生铁成分列于表10
表10
Si 0.30
Mn 0.67
S 0.03
最终生铁成分（%）
P 0.16
C 4.07
Fe 94.77
∑100.00
校验结果与原设生铁成分相符合。
2.2. 物料平衡
高炉物料衡算分两种情况，一是生产高炉的，另一种是设计高炉的，它们计算的内容、方法和程序有所不同。但计算原理是一样的。[6]本课题做的是炼铁设计时的物料衡算方法。是在前面配料计算的基础上进行的。
2.2.1原始条件的确定
原始条件为：[7]
（1）选择确定直接还原度：可根据煤气成分来计算，但较复杂，故这里直接选定直接还原度r d =0.45。
（2）鼓风湿度f：这里取大自然湿度为0.012Kg/m 3,f =1.5%。
（3）假定入炉碳量0.5%的碳与H 2反应生成CH 4（纯焦冶炼可取0.5%~1.0%,喷吹燃料时可取1.2%）。
2.2.2物料衡算
物料平衡计算步骤为：（1）风口前燃烧的碳量：
焦炭带入固定碳量：450×0.84=378.00Kg 煤粉带入固定碳量：90×0.7447=67.02Kg 共计燃烧碳量:378.00+67.02=445.02Kg 生成CH 4的碳量：445.02×0.012=5.34Kg 熔于生铁的碳量：0.0407×1000=40.70Kg
还原Mn 消耗的碳量：0.0067×1000×12/55=1.46Kg 还原Si 消耗的碳量：0.003×1000×24/28=2.57Kg 还原P 消耗的碳量：0.0016×1000×60/62=1.55Kg 还原Fe 消耗的碳量：0.9477×1000×0.45×12/56=91.39Kg 直接还原消耗的碳量：1.46+2.57+1.55+91.39=96.97Kg 风口前燃烧碳量：C风=445.02–5.34-40.07–96.97=302.64Kg C 风占入炉总碳量的百分数：302.64/445.02×100%=68.01%
（2）根据碳平衡计算风量：
鼓风中氧的浓度：0.21×0.985+0.5×0.015=0.2144m 3/m 3
风口前燃烧碳素需要氧量：（302.64×22.4）/（2×12）=282.46m 3煤粉可供给：90×（0.0337/32+0.008/36）×22.4=2.57m 3则每吨生铁鼓风量：V风=（282.46-2.57）/0.2144=1305.46m 3（3）计算煤气各组分的体积和成分：1）CH4的体积:
由燃烧碳素生成CH 4：5.34×22.4/12=9.97m 3焦炭挥发分含CH 4：450×0.0002×22.4/16=0.13m 3进入煤气的CH 4：9.97+0.13=10.10m 32）H 2体积：
由鼓风中水分分解出的H 2：1305.46×0.015=19.58m 3
焦炭挥发分及有机物的H 2量：450×(0.0005+0.003)×22.4/2=17.64m 3煤粉分解出得H 2量：90×(0.0421+0.008/18)×22.4/2=42.89m 3入炉总H 2量：19.58+17.64+42.89=80.11m 3
在喷吹条件下参加还原反应的H 2量为入炉总H 2量40%，即：80.11×0.4=32.04m 3
生成CH 4的H 2量：9.97×2=19.94m 3
进入煤气的H 2量:80.11-32.04-19.94=28.13m 33) CO 2体积：
由Fe 2O 3还原FeO 所生成的CO 2：1694.47×0.662×22.4/160=157.04m 3由FeO 还原Fe 所生成的CO 2：947.70×(1-0.45)×22.4/87=208.49m 3由MnO 2还原MnO 所生成的CO 2：
1694.47×(0.0102×87/103)×22.4/87=3.76m 3
另外，H 2还参加还原反应，即相当于同体积的CO 参加反应，所以CO 2生成量中应减去32.04m 3
总计间接还原生成CO 2量：157.04+208.49+3.76-32.04=337.25m 3石灰石分解出的CO 2量：34.53×0.4543×22.4/44=7.99m 3焦炭挥发分的CO 2量：450×0.0034×22.4/44=0.78m 3
混合矿分解出的CO 2量：1694.47×0.0115×22.4/44=9.92m 3煤气中总CO 2量：337.25+7.99+0.78+9.92=355.94m 3
[8]
4)CO 体积：
风口前碳素燃烧生成的CO 量：302.64×22.4/12=564.93m 3各种元素直接还原生成的CO 量：96.97×22.4/12=181.01m 3焦炭挥发分中的CO 量：450×0.0034×22.4/12=2.86m 3间接还原消耗CO 量为337.25kg。
则煤气中总CO 量：564.93+181.01+2.86-337.25=411.55m 35）N2体积：
鼓风中带入的N 2量：1305.46×(1-0.015)×0.79=1015.84m 3焦炭带人的N 2量：450×0.0045×22.4/28=1.62m 3煤粉带入的N 2量：90×0.0042×22.4/28=0.31m 3煤气中总N 2量：1015.84+1.62+0.31=1017.77m 3根据计算，列出煤气成分表11。
表11
成分体积/m
%
3
煤气成分
N 2
H 228.131.54
CH 410.100.55
总计1823.49100
CO 2355.9419.52
CO 411.5522.57
1017.7755.81
（4）计算物料重量和编制平衡表：1）计算鼓风重量：1m 3鼓风重量：
（0.21×0.985×32+0.79×0.985×28+0.015×18）/22.4=1.28Kg/m 3全部鼓风重量：
1305.46×1.28=1670.99Kg 2)计算煤气的重量：1m 3的重量：
（0.1952×44+0.2257×28+0.5526×28+0.0154×2+0.0055×16）/22.4=1.36Kg/m 3
全部煤气重量：1823.49×1.36=2479.95Kg 3）计算水分重量：
炉料带入的水分：450×0.04=18.00Kg
H 2还原生成的水分：32.04×18/22.4=25.75Kg 总计水分重量：18.00+25.75=43.75Kg 4)计算炉料机械损失：
2257.18-2179.36-18.00=59.82Kg 根据上述计算，列出物料平衡表12。
表12
物料平衡
序号12345合计
原料鼓风煤粉
收入项/Kg
2257.181670.9990.00
支出项/Kg生铁炉渣煤气水分炉料机械损失
1000.00415.212479.9553.7559.824008.73
绝对误差/Kg相对误差/%
9.440.23
4018.17
一般平衡相对误差允许在0.3%以下，所以计算是正确的。
3结语
高炉冶炼过程是在一个密闭的竖炉内进行的。其全过程可概括为：在尽量低能量消耗的条件下，通过受控的炉料及煤气流的逆向运动，高效率地完成还原、造渣、传热及渣铁反应等过程，得到化学成分与温度较为理想的液态金属产品。余以为通过精确地对高炉物料平衡的计算是实现高炉冶炼的基础。通过有关物料平衡各个环节的计算，包括原料的成分及重量、鼓风质量、煤气量和渣铁成分和质量的详细计算，并所得之结果在允许误差范围之内。我了解到高炉各物相的收入与支出特点；并在查阅各种资料和演算的同时，自己也颇受教益。
[9]
参考文献
［1］那树人.炼铁工艺计算［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，1999：63.［2］卢宇飞.炼铁工艺［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2006：139.［3］卢宇飞.炼铁工艺［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2006：139-140.［4］卢宇飞.炼铁工艺［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2006：34.
［5］王筱留.钢铁冶金学（炼铁部分）［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2011：29-30［6］那树人.炼铁计算［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2005：102.［7］解广安.炼铁工艺［Ｍ］.北京：中国工人出版社，2005:186. ［8］卢宇飞.炼铁工艺［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2006：144.
［9］王筱留.钢铁冶金学（炼铁部分）［Ｍ］.北京：冶金工业出版社，2011：4.
攀枝花学院本科课程设计（论文）参考文献
10