金属物料及热量平衡计算公式

炼铁配料物料平衡及能量平衡计算炼铁是常用的冶金工艺之一，用于将铁矿石经过冶炼过程转化为纯净的铁金属。

在炼铁过程中，物料平衡和能量平衡是非常重要的计算，以确保工艺过程的稳定和效率。

物料平衡是指在炼铁过程中，对原料、中间产物和最终产品进行质量平衡的计算。

通常情况下，炼铁过程中的原料主要包括铁矿石、煤粉和石灰石。

铁矿石中的铁含量决定了最终产品的纯度，而煤粉提供燃料热量和还原剂，石灰石则用于炼渣和稳定炉渣的性质。

物料平衡的计算包括对原料和产物之间的质量流量进行跟踪和追踪，以确保没有任何成分丢失或浪费。

能量平衡是指在炼铁过程中，对热量输入和输出进行计算，以确保能量的有效利用。

在炼铁过程中，炉内的高温反应需要大量的热能供应。

将铁矿石和煤粉混合后，放入高炉内进行冶炼，燃烧过程产生的热量会将铁矿石还原为铁金属。

而石灰石的加入和炉渣的形成也会释放热量。

能量平衡的计算包括对燃料、冷却剂和其他热能输入与排出的热能流量进行计算和比较。

在进行物料平衡和能量平衡计算时，一般会采用质量流量法和能量流量法。

通过对所有物质的质量和能量输入与输出进行计算，可以得到物质和能量的平衡。

这些计算可以提供关于反应效率、煤粉和铁矿石投入比例以及能源利用效率的重要信息。

总之，物料平衡和能量平衡的计算在炼铁过程中起着至关重要的作用。

通过对原料、中间产物和最终产品的质量平衡和热量平衡进行追踪和计算，可以确保炼铁工艺的稳定和高效运行。

这些计算也对工厂的产量、效率和环保方面的改进提供了技术支持。

炼铁是一门具有悠久历史的工艺，旨在将铁矿石转化为纯净的铁金属。

在炼铁过程中，物料平衡和能量平衡的计算是确保工艺过程稳定和高效运行的关键。

物料平衡的计算是指对原料、中间产物和最终产品的质量流量进行追踪和计算，以确保原料和产物在工艺过程中没有丢失或浪费。

在炼铁过程中，主要原料包括铁矿石、煤粉和石灰石。

铁矿石是炼铁的主要原料，其中的铁含量决定了最终产品的纯度。

煤粉作为燃料和还原剂，提供炉内所需的热量和还原反应所需的碳。

炼钢过程的物料平衡与热平衡计算炼钢过程的物料平衡与热平衡计算是建立在物质与能量守恒的基础上。

其主要目的是比较整个冶炼过程中物料、能量的收入项和支出项，为改进操作工艺制度，确定合理的设计参数和提高炼钢技术经济指标提供某些定量依据。

应当指出，由于炼钢系复杂的高温物理化学过程，加上测试手段有限，目前尚难以做到精确取值和计算。

尽管如此，它对指导炼钢生产和设计仍有重要的意义。

本章主要结合实例阐述氧气顶吹转炉和电弧炉氧化法炼钢过程物料平衡和热平衡计算的基本步骤和方法，同时列出一些供计算用的原始参考数据。

1.1 物料平衡计算（1）计算所需原始数据。

基本原始数据有：冶炼钢种及其成分（表1）；金属料—铁水和废钢的成分（表1）；终点钢水成分（表1）；造渣用溶剂及炉衬等原材料的成分（表2）；脱氧和合金化用铁合金的成分及其回收率（表3）；其它工艺参数（表4）.①本计算设定的冶炼钢种为H15Mn。

②[C]和[Si]按实际生产情况选取；[Mn]、[P]和[S]分别按铁水中相应成分含量的30%、10%和60%留在钢水中设定。

表2 原材料成分①10%C与氧生产CO2表4 其它工艺参数设定值收入项有：铁水、废钢、溶剂(石灰、萤石、轻烧白云石)、氧气、炉衬蚀损、铁合金。

支出项有：钢水、炉渣、烟尘、渣中铁珠、炉气、喷溅。

（3）计算步骤。

以100kg铁水为基础进行计算。

第一步：计算脱氧和合金化前的总渣量及其成分。

总渣量包括铁水中元素氧化、炉衬蚀损和加入溶剂的成渣量。

其各项成渣量分别列于表5、6和7。

总渣量及其成分如表8所示。

第二步：计算氧气消耗量。

氧气实际消耗量系消耗项目与供入项目之差，详见表9。

①由CaO还原出的氧量，消耗的CaO量=0.013×56/32=0.023kg表7 加入溶剂的成渣量石灰加入量计算如下：由表5~7可知，渣中已含(CaO)= -0.455+0.004+0.002+0.910=0.461kg;渣中已含(SiO2)=0.857+0.009+0.028+0.022=0.914kg.因设定的终渣碱度R=3.5；故石灰加入量为:[R∑w(SiO2)－∑w(CaO)]/[w(CaO石灰)－R×w(SiO2石灰)]= 2.738/（88.00%－3.5×2.50%）=3.45kg②为(石灰中CaO含量)—（石灰中S→CaS自耗的CaO量）。

一、炼钢物料平衡与热平衡计算(一)物料平衡物料平衡是计算冶炼过程当中参与炼钢反应的全部物料如铁水、废钢、氧气、矿石、石灰、萤石、炉衬、钢液、炉渣、炉气、烟尘等之间的平衡关系。

热平衡则是计算炼钢过程当中的热量收益(铁水的物理热和化学热)与热量支出(钢、渣、气的物理热、冷却剂吸热及热量损失)之间的平衡关系。

物料平衡计算和热平衡计算有两种方案,一种是为了预设新转炉车间选用有关设备而举行的平衡计算;另一种则是为了改进已投产转炉工艺参数对实测数据举行平衡计算和分析,以指导生产。

基本思路:根据本地的资源环境(铁水成分和温度、石灰等材料的成分)确定计算的基本数据,结合已投产转炉的实际生产环境假定一些数据(喷溅损失、烟尘损失等),然后依据这些原始数据举行平衡计算.(二)热平衡计算为方便计算,以冷料的温度—25℃为基准(起点温度不影响热量收益和热量支出的平衡即相对关系)。

1)热量收益热量收益Q收:一般环境下,转炉炼钢的热收益为铁水的物理热和化学热即元素氧化放热。

(1)铁水的物理热:铁水的熔点t熔=1539-∑△t×X-7=1092 ℃Q铁=M[C固(t熔-25)+λ+C液(t铁-t熔)]=114469.7 kJ(2)铁中元素氧化放热和成渣热:Q放=∑qi×i的氧化量=94148.1 kJ(3)烟尘生成热Q烟尘:Q烟尘=1.6×(77%×56/72×5020+20%×112/160×6670)=6304.4 kJ(4)炉衬中碳氧化放热Q衬:Q衬=0.5×5%×(90%×10950+10%×34520)=332.7 kJ以是,Q收=114469.7+94148.1+6304.4+332.7=215254.9 kJ2)热量支出钢液物理热:(1)钢液的熔点t熔=1539-∑△t×X-7=1520℃Q铁=M[C固(t熔-25)+λ+C液(t终-t熔)]=130277.0 kJ2)熔渣物理热Q渣= M[ C液(t液-25)+λ]=31074.6kJ(炉渣温度比钢水低20℃)3)矿石分化吸热Q矿=1×(29.4%×56/72×5020+61.8%×112/160×6670+209.20)=4242.5kJ4)烟尘带走热Q尘=烟尘量1.6×[1.0(1450-25)+209.20]=2614.7 kJ5)炉气物理热Q气=10.71×1.136(1450-25)=17337.3 kJ6)渣中铁珠带走热量Q和=1.112[0.745(1520-25)+217.568+0.8368(1650-1520)=1601.4 kJ7)喷溅金属带走热量Q和=1.0[0.745(1520-25)+217.568+0.8368(1650-1520)=1440.1 kJ8)热损失吹炼过程当中的热量损失包括炉口和炉体的热辐射及冷却水带走的热量等,因炉容及炉口巨细、耐材厚度等不同而异,一般为热收益的3～8%,取5%。

化工中物料衡算和热量衡算公式一、物料衡算公式1.物料总量计算公式物料总量计算公式可以根据物质的密度（ρ）和体积（V）来计算。

公式如下：物料总量=密度×体积2.物料质量计算公式物料质量计算公式可以根据物质的密度（ρ）、体积（V）和物质的质量（m）之间的关系得出。

公式如下：质量=密度×体积3.物料浓度计算公式物料浓度计算公式可以根据溶质的质量（m）和溶液的体积（V）来计算。

公式如下：浓度=质量/体积4.溶液的重量和体积之间的关系溶液的重量可以根据溶液的密度（ρ）和溶液的体积（V）相乘得到。

公式如下：重量=密度×体积1.热量传递计算公式热量传递计算公式可以用于计算传热功率（Q）和传热面积（A）之间的关系。

公式如下：Q=h×A×ΔT其中，h为传热系数，ΔT为温差。

2.物料的热量计算公式物料的热量计算公式可以根据物料的质量（m）、比热容（Cp）和温度变化（ΔT）来计算。

公式如下：热量=质量×比热容×温度变化3.水的蒸发热计算公式水的蒸发热计算公式可以根据水的质量（m）和蒸发热（ΔHvap）来计算。

热量=质量×蒸发热三、补充说明1. 密度（ρ）是物质单位体积的质量，常用的单位有千克/立方米（kg/m^3）或克/立方厘米（g/cm^3）。

2. 比热容（Cp）是物质单位质量的热容量，表示单位质量物质温度升高1℃所需的热量，常用的单位是千焦/千克·℃（kJ/kg·°C）或焦/克·℃（J/g·°C）。

3.传热系数（h）是衡量热传导性能的参数，表示单位面积上的热量流入或流出的速率，常用的单位是瓦特/平方米·℃（W/m^2·°C）。

4.温度变化（ΔT）是物质的温度差，常用的单位是摄氏度（℃）或开尔文（K）。

5. 蒸发热（ΔHvap）是物质从液态转变为气态所需的热量，常用的单位是焦耳/克（J/g）或千焦/千克（kJ/kg）。

改好的物料平衡及热平衡计算第二篇物料平衡及热平衡计算一.物料平衡计算1.1原始条件⑵燃料成分，％种类 FCd AdVd Std H 2O 焦碳 85.85 12.76 1.39 0.69 4.12 煤粉 76.63 10.93 12.44 0.47 挥发分品种 CO 2 CO CH 4 H 2 N 2 O 2 V 焦 23.02 22.45 3.88 20.29 29.36V 煤43.1714.748.09⑶确定冶炼条件 Rd=0.45 风温：1100度炉尘 20kg/t铁水：1500度炉渣：1500度炉顶煤气温度：200度一配料计算1 矿石和溶剂的用量计算设矿石为X ，溶剂为Y由Fe 平衡：945.16+945.16×0.003/0.997+20×0.415=0.5897X+0.0138Y+320×0.1276×0.0425+160×0.1093×0.024由碱度R0.06030.52363200.12760.03541600.10930.04200.06091.14.80.061140.01863200.12760.51691600.10930.6023200.0643602.8X Y X Y ++??+??-?=++??+??-?-?由以上两式解，得 X=1617,Y=63.853 1.4.炉渣成分的计算⑴炉渣中CaO 的量: G CaO 渣=131.866kg/t ⑵炉渣中SiO 2的量:G SiO2=119.878kg/t ⑶炉渣中FeO 的量: G FeO 渣=945.16×0.00372* 3.66/0.99756kg t=⑷炉渣中MgO 的量:G MgO 渣=0.0235×1617+0.0086×63.853+320×0.1276×0.0157+160×0.10 93×0.0135-20×0.0421=38.584 kg/t ⑸炉渣中MnO 的量:G MnO 渣=0.0017×1617×71/55×50%=1.07kg/t式中: 50%—锰元素在炉渣中的分配率⑹炉渣中Al 2O 3的量:故G Al2O3渣=0.0154×1617+0.0087×563.853+320×0.1276×0.3773+160×0.1 093×0.3133-20×0.0019=45.714kg/t ⑺炉渣中S 的量: G S 渣原料﹑燃料带入的S 总量:S 1 =0.0033×1617+320×0.0069+160×0.0047=3.493 kg/t 进入生铁的S 量: S 2 =1000S%=1000×0.026%=0.26kg/t 进入煤气的S 量: S 3 = G S 5%=3.493×0.05=0.175kg/t 进入炉尘的S: S 4=20×0.0013=0.026kg/t进入炉渣的S:S= 3.493-0.175-0.26-0.026=3.032kg/t⑴生铁含磷[P]:[P]=(0.0056×1617-0.0013×20) ?1000100=0.088⑵生铁含锰[Mn]: 故[Mn]=1.07×7155×1000100=0.080⑶生铁含碳[C]:[C]= 100-94.516-0.48-0.08-0.026-0.088＝4.81 2..物料平衡计算 2.1.风量的计算 C 直=2824×4.8+5512×2.16+6260×0.88+5612×0.45×948.74=96.57kg3200.85851600.766396.580.7%3200.85851600.7663200.214 446.74245.94.C K g =?+?--?+?-?-=燃（）V O2=3245.94*22.4229.5424m=.2104.0015.05.0)015.01(21.02=?+-?=O2321071O V V mO ==风1386.75G V r K g=?=风风空气2.2炉顶煤气成分及数量的计算⑴甲烷的体积V CH4① 由燃料碳素生成的甲烷的量为：V CH4碳=2.78×322.4 5.1912m=② 焦炭挥发分中的甲烷的量为：V CH4焦=320×0.0139×0.0388×22.4/16=0.24 ③ 故V CH4=5.19+0.24=5.43m 3 ⑵氢的体积V H2① 风口燃烧生成：V H2=V 风×0.015=16.073m② 焦碳和煤粉中带入的：V H2=(320×0.0139×0.2029+160×0.1244×0.4317)×22.4/2=106.35 3m ③ 生成CH 4的H 2V H2=2.78×22.4/12×2=10.383m ④ 参加还原的H 2 V H2=(a+b)40%=48.973m 故V H2=①+②-③-④=63.073m⑶二氧化碳的体积V CO2 ①间接还原生成a:Fe 2O 3+CO →2FeO+CO 2V CO2 =（0.786×1617+0.0197×63.853-20×0.2144）=177.60m 3 ② FeO + H 2 → Fe + H 2O72 22.4γH ×945.16*725648.99 所以γH =0.1295V CO2=945.16×22.4/56×（1-0.45-γH 2）=158.98③石灰石分解产生的CO 2量为：V CO2分=G 熔CO 2%熔22.4/44=0.4208Y ×22.4/44=13.68 m 3④焦炭挥发分中CO 2的量为：V CO2挥= 380×0.0139×0.2302×22.4/44=0.62 m 3故V CO2=①+②+③+④=350.016 m 3⑷一氧化碳的体积V CO① 分口前碳素燃烧生成的CO 量为：V CO 燃=G C 燃22.4/12=245.94×22.4/12=459.09m 3② 间接还原消耗的CO 量为：V=336.58m 3③ 焦炭挥发分中的CO 量为：V CO 挥=320×0.0139×0.2245×24/28=0.799m 3 ④ 直接还原生成CO 量为：V CO 间=96.57×22.4/12=180.26m 3 故V CO = ①+④+③-②=303.35m 3 ⑸氮气体积V N2①鼓风带入的N 2量为：V N2风=1071×(1-0.015)×79%=833.4 m 3②焦炭和煤粉带入的N 2量为：V N2焦+煤=（320×0.0139×0.2936+160×0.1244×0.1474）×22.4/28=3.39 m 3故V N2= V N2风+ V N2焦+煤=836.79m 330.2246440.1946280.5369280.040520.0035161.36/22.4kg mρ?+?+?+?+?==煤气 1.361558.6562119.77G kg=?=煤气二.热平衡计算1热量收入Q 收⑴碳素氧化放热Q C① 碳素氧化为放出的热量Q CO2+COQ CO2+CO =(303.35-0.799)×5241.72+（177.60+158.98）×17869.5=7601347.45kJ式中 17869.5—C 氧化CO 2为放热,kJ/m 3 式中 5241.72—C 氧化CO 为放热,kJ/ m 3 ⑵鼓风带入的热量Q 风Q=(1071×98%×98.5%×1.4233+1071×98%×1.5%×1.7393)×1100=1648727.32kJ式中Q 空气—在11000C 下空气的热容量，其值为1.4233kJ/(m 3×0C) Q 水汽—在11000C 下水汽的热容量，其值为1.7393kJ/(m 3×0C)⑶氢氧化放出热：Q H2=(48.97+2.78×22.4/12)×10788.58=640302.22 kJ式中10788.58氢氧化水为放热,kJ/ m 3 ⑷成渣热Q 渣：石灰石分解产生的CaO 和MgO 与SiO 2反应热。

物料及热量平衡计算(一)、工艺条件及工艺要求1、铁水条件：化学成分：碳：4.5% 硅：0.5% 锰：0.20% 硫：0.045% 磷：0.110%，铁水温度：1350℃2、炉渣成分：碱度3.0，氧化镁10%，3、各辅料成分：石灰（CaO）85% ，二氧化硅1.50%；轻烧白云石：氧化镁28%，氧化钙48%；镁球：氧化镁：65%4、总装入量115吨5、出钢温度：1680℃（二）废钢比计算：1、设上述条件下：铁水x吨废钢y吨X+Y==115设冶炼钢种HRB335，成分：【C】0.21% [Si]0.35% [Mn]1.35% [S]0.030% [P]0.035%2、热收入2.1、铁水物理热：按常温下25℃计算铁的熔点Tf=1539-（100*4.5+8*0.5+5*0.2+30*0.15+25*0.045+7)=1080℃铁的物理热=X*1000[0.744*(1080-25)+217.486+0.8368*（1350-1080）]=1228342X Kj2.2、元素放热：钢水终点【C】0.1%，锰按氧化40%计算，碳氧化成90%CO,10%CO2计算C—CO（4.5-0.1）%*90%*10940*X*1000=433220X KjC—CO2（4.5-0.1）%*10%*34220*X*1000=150570X KjSi—SiO2 0.5%*28314*X*1000=141570*XMn—MnO (0.2-40%*0.2)%*7020*X*1000=8424X KjP—P2O5 0.11*75%*18923*X*1000=15610X Kj实际生产中【P】按氧化75%计算3、热支出3.1、钢熔点Tf=1539—(65*0.21+5*0.35+5*1.35+30*0.035+25*0.030+7)=1508℃装入量115T按实际出钢量108T计算3.2、钢水的物理热=108*1000【0.699*（1508-25）+271.96+0.8368（1680-1508）】=156870756 Kj3.3、钢渣的物理热=115*1000*11%【1.247（1680-25）+209.2】=28753260Kj (渣量按装入量的11%计算)3.4、炉气的的物理热：主要按炉气生成CO和CO2计算，炉气温度1450℃【C】+1/2O2=CO (4.5-0.1)%*90%*28/12=0.0924Kg【C】+1/2O2=CO2 (4.5-0.1)%*90%*44/12=0.0161Kg 则炉气物理热=（0.0924+0.0161）*1.136*（1450-25）*X*1000=175639.8X Kj4、热收入=热支出则得出1977736X=156870756+287532260.25+175639.8X解得铁水=103废钢y==12t(二) (1)铁水【Si】波动0.1%，调整废钢量【Si】波动0.1%则放热波动如下：103*1000*0.1%*28314=2916342K j 根据资料这部分热量的70%用于熔池有效升温每公斤废钢的冷却效应（按出钢温度1680℃，废钢熔点1500℃）Q 废=1*【0.699（1500-25）+271.96+0.8368（1680-1500）】=1453.609Kj/Kg 则得出铁水【Si】波动0.1%，调整废钢量为：2916342*70%/1453.609=1400Kg=1.4t(2) 每吨废钢的降温值（出钢量108t）1453.609*1000=108*1000*0.8368*△t △t=16.1℃.根据经验与资料取△t=14.5℃（3）铁水温度波动10℃调整废钢量，铁水温度波动10℃，则带入的物理热波动为103*1000*0.8367*10=861801Kj 70%用于有效升温则调整废钢量为861801*70%/1453.609=415Kg(4)增加1t铁水，则带入的物理热为1000*【0.744（1080-25）+217.486+0.8368（1350-1080）】=1228342(Kj)元素放热增加如下：C—CO 433220Kj C—CO2 150570Kj Si—SiO2 141570Kj Mn—MnO 8424Kj P—P2O5 15610Kj 总计 621974Kj增加1t铁水总计增加的热量1228342+621974Kj=1850316Kj 70%用于有效升温，则能使钢水升温△t℃则得出：1228342*70%+621947*70=108*1000*0.8368*△t △t=20℃(三)(1)如果每炉烧结矿定为3吨，则需减废钢Xt,增加铁水y吨（103+y）+(12-x)=115,14.5x+20y=3*43 得出x=y=3.74吨即铁水调整为103+3.74=106.74t 废钢调整为12—3.74=8.26t(2)如果烧结矿定位4t 需减废钢Xt增加铁水y吨（103+ y）+(12-X)=115 ,14.5x+20y=4*43 得出x=4.98≈5t,y=4.98≈5t 即铁水调整为103+5=108t 废钢调整为12-5=7t.附表：各冷却剂降温值。

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出平衡”。
在金属冶炼过程中，物料平 衡控制是确保冶炼过程高效 、稳定、安全的重要手段。
通过物料平衡控制，可以精确 控制原料和产品的数量和质量 ，提高冶炼效率和产品质量。
物料平衡计算方法
物料平衡计算主要包括质量守 恒和元素守恒两个原则。
质量守恒是指在一个化学反应 过程中，反应前后物质的质量
是相等的。
01
智能化控制
随着人工智能和大数据技术的应用，金属冶炼过程中的物料平衡与能量
平衡控制正朝着智能化方向发展，通过实时数据采集和智能算法优化，
实现精准控制和高效生产。
02
绿色环保
随着环保意识的提高，金属冶炼过程中的物料平衡与能量平衡控制将更
加注重环保和资源循环利用，降低能耗和减少废弃物排放，实现可持续
发展。
案例二
总结词
在有色金属冶炼中，物料平衡与能量平衡控制对于环境保护和资源利用具有重要 意义。
详细描述
在处理铜、铝、锌等有色金属时，需合理配置原料和燃料，以减少废料产生和能 源消耗。通过精确控制，实现高效、清洁的生产过程，降低对环境的影响。
案例三
总结词
贵金属冶炼中，物料平衡与能量平衡控制对于提高贵金属回收率和降低生产成本至关重 要。
详细描述
在提取金、银等贵金属的过程中，需要精确计算原料中贵金属的含量，以及各种添加剂 的作用，确保物料平衡。同时，优化工艺参数和能源利用，以实现节能减排和经济效益
的最大化。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y

0.410× =1.503
0.850× = 1.821
0.406× = 0.524
0.135× = 0.309
0.005× = 0.010
0.010× = 0.023﹡
1.358
0.679
假定气化硫率占总去硫率的 。-0.005表示复原出的氧量，消耗CaO量为0.010× =0.018
见表2-2-8
5．氧气成分为98.5%O2，1.5%N2。
6．炉衬侵蚀量为铁水量的0.5%。
1.2物料平衡计算
根据铁水成份，渣料质量以及冶炼钢种，采用单渣不留渣操作，通常首先以100公斤铁水为计算根底，然后再折算成100公斤金属料。
1.2.1炉渣量及其成份的计算
炉渣来自金属中元素的氧化产物，渣料以及炉衬侵蚀等。
1．铁水中各元素氧化量(见表2-2-1)
%
4.300
0.650
0.560
0.150
0.038
1300
转炉冶炼钢种常为普通碳素钢和低合金钢，在此以要求冶炼BD3钢考虑，其成分见表2-1-3
成分〔中限〕
C
Si
Mn
P
S
%
0.16～0.24
0.16～0.28
0.35～0.65
0.045
0.045
1.1.4平均比热
表1-1-4
工程
固态平均比热
千卡/公斤·度
28.8
61.8
0.50
100.00
萤石
6.00
0.58
1.78
0.09
0.55
89.00
2.00
100.00
轻烧
白云石
30.84
0.46
20.16

资料来源：热动09-2班作业联盟转炉炼钢物料平衡与热平衡1.物料平衡：加入转炉的生铁成分含量:（选取100kg生铁）C:4.00% Si:1.30% Mn:1.00% P:0.06% S:0.05% 加入转炉铁水的温度1270°C，转炉炼钢必须练成含0.10%C的钢温度为1625°C。

（1）加入物料的损失计算：由转炉中金属含炭量与炉渣中FeO含量的关系曲线可知当金属中含0.10%C时炉渣中FeO含量为18.5%有炉渣中FeO与Mn总计50%，所以的含量为：50%-18.5%=31.5% 在金属池中温度为1625°C进行吹炼Si和Mn参加氧化还原反应。

Mn+FeO= MnO+Fe 反应的平衡常数K s Mn=[Mn][FeO]/[MnO] t=1625°C。

查表得K s Mn=0.097∴[ Mn]= [ MnO] K s Mn/[ FeO]=0.097*31.5/18.5=0.165%Si+2FeO=SiO2+2Fe 反应的平衡常数K s Si= [Si][FeO]2t=1625°C。

查表得K s Si=11.5∴[Si] =K s Si/[FeO]2=11.5/18.52=0.034%吹炼结果所得金属中下列成分含量：C:0.10% Mn:0.165% Si:0.034%由于炼钢液体钢的收得率为93%，（浸出物收得率E(%) ＝浸出物(kg)/ 投料总量（kg）×100%）各成分的损失：C：4.00-0.93×0.1=3.97kgMn：1.00-0.93×0.165=0.85kgSi：1.3-0.93×0.034=1.27kg由锰与氧化铁的还原反应铁的损失：Fe：Mn损×[ FeO]/[ MnO]=0.85×18.5/31.5=0.5 kg∴总的损失量为：M损=3.97+0.85+1.27+0.5=6.59（2）氧化还原反应消耗氧气量和产物的量：在不加入废钢和矿石时，约有1/9的C燃烧生成CO2氧的利用率为99%。

炼钢过程中的物料平衡与热平衡计算炼钢是一种重要的冶金工艺，通过加热和处理铁矿石和其他原料，从而将其转化为钢铁。

在炼钢过程中，物料平衡和热平衡的计算是保证炼钢过程顺利进行的关键。

1.物料平衡计算物料平衡计算是指在炼钢过程中，对原料和产物之间的质量变化进行控制和监测。

物料平衡计算的基本原理是质量守恒定律，即物质在任何化学反应和过程中，质量不能被创造或破坏。

在炼钢过程中，主要的原料包括铁矿石、废钢和其他合金。

物料平衡计算的目的是确定原料和产物之间的质量变化以及原料的流量。

以基本的炼钢炉为例，物料平衡计算可以分为三个主要步骤：1)原料质量和流量测量：测量并记录原料的质量和流量，包括铁矿石、废钢和其他合金的输入。

2)化学反应和质量变化计算：根据炼钢过程中的化学反应，计算原料和产物之间的质量变化。

这包括原料的表面吸附、化学反应和挥发物的产生。

3)产物质量和流量测量：测量并记录产物的质量和流量，包括钢铁和炉渣的输出。

通过这些步骤，可以得到原料和产物之间的质量平衡关系。

通过不断调整原料的输入和产物的输出，可以确保炼钢过程中的物料平衡。

热平衡计算是指在炼钢过程中，通过计算热量的吸收和释放，以确保炉内的温度可以达到所需的炼钢温度。

在炼钢过程中，有几种主要的热量转移方式，包括辐射、传导、对流和蒸发。

热平衡计算的基本原理是能量守恒定律，即能量不能被创造或破坏。

热平衡计算可以分为以下几个步骤：1)炉内温度测量：通过在炉内安装温度传感器，可以测量和记录炉内的温度分布。

2)热量输入和输出计算：通过测量原料的热量输入和产物的热量输出，可以计算总的热量平衡。

热量输入包括燃料燃烧生成的热量和化学反应产生的热量。

热量输出包括炉渣的热量、废气的热量以及钢铁的热量。

3)热量转移计算：通过计算炉内热量的传导、辐射、对流和蒸发，可以确定炉内的热量分布。

这可以通过数学模型和计算方法进行计算。

通过热平衡计算，可以确定炉内的温度分布，并根据需要进行调整。

钢铁冶金专业设计资料（炼铁、炼钢）本钢工学院冶化教研室二00三年八月第一章物料平衡与热平衡计算物料平衡和热平衡计算是氧气顶吹转炉冶炼工艺设计的一项基本的计算，它是建立在物质和能量不灭定律的基础上的。

它以转炉作为考察对象，根据装入转炉内或参与炼钢过程的全部物料数据和炼钢过程的全部产物数据，如图1—1-1所示的收入项数据和支出项数据，来进行物料的重量和热平衡计算.通过计算,可以定量地掌握冶炼工重要参数,做到“胸中有数”.对指导生产和分析研究改进冶炼工艺，设计转炉炼钢车间等均有其重要意义.由于转炉炼钢过程是一个十分复杂的物理化学过程，很显然，要求进行精确的计算较为困难，特别是热平衡，只能是近似计算,但它仍然有十分重要的指导意义。

物料平衡和热平衡计算,一般可分为两面种方案.第一种方案是为了设计转炉及其氧枪设备以及相应的转炉炼钢车间而进行的计算，通常侧重于理论计算，特别是新设计转炉而无实际炉型可以参考的情况下；另一种方案是为了校核和改善已投产的转炉冶炼工艺参数及其设备参数或者采用新工艺新技术等，而由实测数据进行的计算，后者侧重于实测.本计算是采用第一种方案。

目前，我国顶吹转炉所采用的生铁基本上为低磷的（0.10～0。

40％）和中磷的(0.40～1。

00%）两种，对这两种不同含磷量生铁的冶炼工艺制度也不相同。

因此，下面以50吨转炉为例，分别就低磷生铁和高磷生铁两种情况，进行物料平衡和热平衡计算.1.1原始数据1。

1.1铁水成分及温度表1—1—11.1.2原材料成分表1-1—2原材料成分2 / 563 / 563 / 56表2—1-1铁水成分与温度转炉冶炼钢种常为普通碳素钢和低合金钢，在此以要求冶炼BD 3钢考虑，其成分见表2—1—31。

1。

4平均比热表1-1-41.1。

5冷却剂用废钢作冷却剂，其成份与冶炼钢种成份的中限相同。

(见表1-1-3)1。

1。

6反应热效应虽然炉内化学反应，实际上是在炉料温度和炉内上部气相温度之间的任一温度发生的，但反应热效应通常仍采用25℃作为参考温度，值得指出的是，反应热还与组分在铁水中存在形态有关，至今对参与化学反应有关的实际组成物还有不同的看法.但是，比较常用的反应热数据见表1-1—5。

=1.182[㎏]
烟尘中：FeO=77%；Fe2O3=20%
（做课程设计时可改为：烟尘为铁水量的1.16%）
O2（烟尘中）=1.6×(77%× ＋20%× )
=0.37[㎏]
三、炉气成分及重量的计算
表1－14
炉气成分
重量，㎏
体积（Nm3）
%
CO
8.663
8.663× =6.925
79.4
CO2
3.235
0.15
—
0.17
0.015
0.025
实测
氧化量
4.19
0.37
0.41
0.135
0.012
转入表1-7
说明：
[Si]——碱性渣操作时终点[Si]量为痕迹；
[P]——单渣发去磷约90%（±5%）；
[Mn]——终点余锰量约30~40%，这里实测为30%；
[S]——转炉去硫约30~50%，这里取40%；
烧碱**
1.0×10%=0.2
S
1.0×0.03%=0.0003
1.0×0.03%=0.0003
Al2O3
1.0×0.4%=0.004
共计
3.0
*加入生白云石后经经炉渣成分计算，应满足MgO=6～8%范围（见表1—13），目的是可以提高炉衬抗熔渣的侵蚀能力，提高炉龄。
* *烧碱是指生白云石或石灰中未分解的CO2及其重量。
0.445
3.28
CaS
0.018
0.0045
0.002
0.025
0.22
FeO
0.757
0.757
10.00
Fe2O3
0.378
0.378
5.00

物料衡算和热量衡算物料衡算根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，称为物料衡算。

通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，以及计算各种原料的消耗量，各种中间产品、副产品的产量、损耗量及组成。

物料衡算的基础物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。

∑G1=∑G2+∑G3+∑G4∑G2：——输人物料量总和；∑G3：——输出物料量总和；∑G4：——物料损失量总和；∑G5：——物料积累量总和。

当系统内物料积累量为零时，上式可以写成：∑G1=∑G2+∑G3物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。

物料衡算的基准(1)对于间歇式操作的过程，常采用一批原料为基准进行计算。

(2)对于连续式操作的过程，可以采用单位时间产品数量或原料量为基准进行计算。

物料衡算的结果应列成原材料消耗定额及消耗量表。

消耗定额是指每吨产品或以一定量的产品(如每千克针剂、每万片药片等)所消耗的原材料量；而消耗量是指以每年或每日等时间所消耗的原材料量。

制剂车间的消耗定额及消耗量计算时应把原料、辅料及主要包装材料一起算入。

热量衡算制药生产过程中包含有化学过程和物理过程，往往伴随着能量变化，因此必须进行能量衡算。

又因生产中一般无轴功存在或轴功相对来讲影响较小，因此能量衡算实质上是热量衡算。

生产过程中产生的热量或冷量会使物料温度上升或下降，为了保证生产过程在一定温度下进行，则外界须对生产系统有热量的加入或排除。

通过热量衡算，对需加热或冷却设备进行热量计算，可以确定加热或冷却介质的用量，以及设备所需传递的热量。

热量衡算的基础热量衡算按能量守恒定律“在无轴功条件下，进入系统的热量与离开热量应该平衡”，在实际中对传热设备的衡算可由下式表示Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6（1—1）式中： Q1—所处理的物料带入设备总的热量，KJ;Q2—加热剂或冷却剂与设备和物料传递的热量（符号规定加热剂加入热量为“+”，冷却剂吸收热量为“-”），KJ;Q3—过程的热效率，（符号规定过程放热为“+”；过程吸热为“-”）Q4—反应终了时物料的焓（输出反应器的物料的焓）Q5—设备部件所消耗的热量，KJ;Q6—设备向四周散失的热量，又称热损失,KJ;热量衡算的基准可与物料衡算相同，即对间歇生产可以以每日或每批处理物料基准。

冶炼计算基础公式冶炼是将金属矿石或废料经过一系列物理和化学过程，分离出金属元素的过程。

在冶炼过程中，计算基础公式是非常重要的，它们帮助工程师和冶金专家准确地计算和预测冶炼的效率和结果。

一、矿石计算基础公式：1.矿石含量计算公式：矿石含量=（矿石中目标金属的质量）/（总矿石的质量）×100%2.累计恢复率计算公式：累计恢复率=（目标金属的产量）/（原材料中目标金属的理论含量）×100%二、反应热力学计算基础公式：1.热力学平衡常数计算公式：Kp=（反应物各组分的活度的乘积）/（生成物各组分的活度的乘积）2.热力学平衡常数与反应热计算公式：ΔH = - RT ln(Kp)三、物料平衡计算基础公式：1.物料平衡方程式：总输入=总输出+总累积2.物料平衡计算公式：物料输入=物料输出+物料累积四、能量平衡计算基础公式：1.能量平衡方程式：总输入能量=总输出能量+能量转化+能量累积2.能量平衡计算公式：能量输入=能量输出+能量转化+能量累积五、热力学计算基础公式：1.热力学平衡常数计算公式：Kp=（生成物各组分的浓度的乘积）/（反应物各组分的浓度的乘积）2.热力学平衡常数与反应热计算公式：ΔH = - RT ln(Kp)以上只是一些基础的计算公式。

在实际冶炼过程中，还涉及更复杂的计算，包括流体力学、传热学、迭代计算等。

这些公式和计算方法在冶炼工程中发挥着重要的作用，帮助工程师和冶金专家分析和解决冶炼过程中的问题，提高生产效率和产出质量。

冶炼计算是一个复杂的过程，需要结合实际情况进行合理的选择和应用。

因此，深入理解这些基础计算公式的原理和应用场景，并在实际操作中灵活运用，才能取得更好的冶炼效果。

炼铁配料物料平衡及能量平衡计算在炼铁过程中，炼铁配料的物料平衡和能量平衡计算起着至关重要的作用。

物料平衡和能量平衡是确保炼铁过程稳定和高效运行的基础。

下面将对炼铁配料的物料平衡和能量平衡进行详细的介绍。

首先，物料平衡是指在炼铁过程中，通过对原料、废料、中间产品等物料的输入、输出进行分析和计算，以保证炼铁过程中各物料的平衡。

在炼铁过程中，原料主要有铁矿石、焦炭和废杂铁等，而中间产品包括铁水、渣、煤气等。

物料平衡的计算主要涉及到原料的输入量、产量的计算以及中间产品的产量等。

通过物料平衡计算，可以实时了解炼铁过程中原料和中间产品的流量和组成，为炼铁生产过程提供准确的物料管理。

其次，能量平衡是指在炼铁过程中，通过对能源的输入、输出进行分析和计算，以保证炼铁过程中能量的平衡。

在炼铁过程中，能源主要有焦炭的燃烧产生的热能、电能等。

能量平衡的计算主要涉及到各能源的输入量、输出量以及能源转化的效率等。

通过能量平衡计算，可以了解炼铁过程中各能源的利用情况，为炼铁过程提供节能优化的依据。

在炼铁配料的物料平衡和能量平衡计算中，需要考虑到各种因素的影响，如原料成分的变化、反应热的变化等。

同时，还需要进行精确的测量和分析，以保证计算的准确性。

在实际炼铁过程中，物料平衡和能量平衡的计算是一个复杂的过程，需要配备合适的仪器设备和专业的技术人员进行操作。

总之，炼铁配料的物料平衡和能量平衡计算是确保炼铁过程稳定和高效运行的关键环节。

通过物料平衡和能量平衡的计算，可以实现原料的合理利用和能源的高效利用，为炼铁过程提供技术支持和指导，同时也为炼铁工艺的改进和优化提供了重要的依据。

在炼铁过程中，炼铁配料的物料平衡和能量平衡计算是确保生产过程稳定运行和高效能源利用的关键因素。

炼铁配料的物料平衡是通过对原料、废料和中间产品等物料的输入和输出进行分析和计算，以确保炼铁过程中各物料的平衡和合理利用。

而能量平衡则是通过对能源的输入和输出进行分析和计算，以保证炼铁过程中能源的平衡和高效利用。

炼钢过程物料平衡和热平衡计算炼钢过程是将生铁或者其他铁合金通过熔炼等一系列工艺操作得到所需成分和性能的钢的过程。

在炼钢过程中，物料平衡和热平衡计算是非常重要的。

物料平衡计算是炼钢过程中的一项重要工作，其目的是通过计算物料的进出量，确定每个工序中原料和产物的平衡情况，以便控制和优化炼钢过程。

炼钢过程中常用的物料平衡计算方法有材料平衡和元素平衡两种。

材料平衡计算主要是根据原料的进出量和成分，以及每个工序中材料的变化情况，来计算各种物料的平衡情况。

以炼钢高炉为例，其主要原料是铁矿石、焦炭和空气，通过冶金反应得到生铁和炉渣。

在材料平衡计算中，需要考虑到进料的质量和数量，以及冶金反应中矿石的还原程度、焦炭的燃烧程度等因素。

通过对每个工序中原料和产物的物料平衡计算，可以确定炉内各种物料的流动情况和变化规律，以便优化炼钢过程，提高钢的质量和产量。

元素平衡计算是针对炼钢过程中的元素进行的平衡计算。

炼钢过程中，除了铁、碳、硅、锰等主要元素外，还有许多杂质元素，如磷、硫、氧等。

元素平衡计算需要考虑每个工序中元素的进出量，以及元素在冶金反应中的分配情况。

通过元素平衡计算，可以确定炼钢过程中每个工序的杂质元素的分布情况，以便进行相应的处理和控制，保证钢的质量符合要求。

热平衡计算是炼钢过程中的另一个重要工作，其目的是通过计算炼钢过程中的热量进出量，了解各个工序的热平衡情况，以便合理利用热能，优化炼钢过程。

炼钢过程中产生的热量主要有焦炭燃烧产生的热量、冶金反应放热产生的热量、热风和燃料的预热热量等。

热平衡计算中需要考虑的因素有炉内热量的进出量、热量的耗散和损失等。

通过热平衡计算，可以确定每个工序中热量的平衡情况，以便根据热量的分布和变化，进行相应的热能利用优化。

在炼钢过程中进行物料平衡和热平衡计算，可以帮助把握炼钢过程中材料和热量的变化规律，从而更好地控制和优化整个过程。

这对于提高炼钢质量、降低成本具有重要意义。

同时，物料平衡和热平衡计算也为炼钢过程的模拟和仿真提供了基础数据，为炼钢工艺的改进和创新提供了理论依据。

炼钢过程中地物料平衡与热平衡计算在炼钢过程中，地物料平衡和热平衡计算是非常重要的。

地物料平衡计算主要涉及到原料的投入和产物的产出，在炼钢过程中需要控制和调节各种原料的投入，以保证炼钢过程的稳定和高效。

而热平衡计算则是指在炼钢过程中需要对能量的输入和输出进行平衡计算，以确保炼钢过程的能量利用效率和炼钢产能的提高。

下面将分别对地物料平衡和热平衡计算进行详细介绍。

一、地物料平衡计算地物料平衡计算是指在炼钢过程中需要对原料的投入和产物的产出进行平衡计算，以确保炼钢过程中各种物料的投入和产出的平衡。

在炼钢过程中常用的原料包括铁矿石、焦炭、石灰石和废钢等。

这些原料在炼钢过程中通过高炉或电炉进行加热和冶炼，产生的产物包括生铁、钢水和炉渣等。

地物料平衡计算的基本原理是根据材料的质量守恒定律，即投入材料的质量等于产出材料和废料的质量之和。

在炼钢过程中，根据各种原料的成分和投入量，可以推算出产物的产出量，以及产物的成分和质量。

通过地物料平衡计算，可以及时发现炼钢过程中的材料流失和材料的不平衡现象，从而及时调整和控制原料的投入，保持炼钢过程的平衡和高效。

对地物料平衡进行计算时，需要考虑各种原料的成分和质量，以及炼钢过程中的各种反应和转化。

另外，还需要引入炉渣和炉气等因素进行计算，以确保炼钢过程中各种物料的平衡和流通。

地物料平衡计算通常采用质量平衡和物质平衡两种方法进行计算，以保证计算结果的准确性和可靠性。

热平衡计算是指在炼钢过程中需要对能量的输入和输出进行平衡计算，以确保炼钢过程的能量利用效率和炼钢产能的提高。

在炼钢过程中，需要对原料的加热、熔化和冷却等过程进行能量的输入和输出的计算。

通过热平衡计算，可以评估炼钢过程中的能量损失和能量利用效率，从而寻找能源的优化和节约的途径。

热平衡计算的基本原理是根据能量守恒定律和热力学原理对炼钢过程中的能量流动进行计算和分析。

在炼钢过程中，能量的输入主要包括燃烧炉料和化学反应的放热等，能量的输出主要包括炉气的排放和产物的冷却等。