#爐底的耐火材料內(nèi)襯采用工作層和導(dǎo)熱性永久層型式的內(nèi)襯。爐底下部的永久層由高度為261mm的高鋁質(zhì)澆注料、高度為121mm的碳化硅質(zhì)自流澆注料和高度300mm的A層石墨碳磚與高度600mm的B層鎂碳磚構(gòu)成。A層石墨質(zhì)碳磚與爐底鋼板之間設(shè)置有冷拔無(wú)縫鋼管、工字鋼組成的爐底冷卻裝置。為有利于爐底磚襯的壽命，將熔融金屬的侵蝕程度控制在合理的位置，設(shè)計(jì)方案中同時(shí)提出了在爐底鋼板和爐底A層石墨磚之間設(shè)置爐底冷卻裝置的方案。爐底冷卻裝置包括：冷拔無(wú)縫鋼管、工字鋼和扁鋼網(wǎng)。工藝技術(shù)參數(shù)為：冷卻水管：①65x5.5mm，共52根水管，兩兩串聯(lián)為26條冷卻回路，管內(nèi)水流速1.2?1.6m/s；水管間距：300mm；冷卻水量：380m3/h；供水壓力：0.3?0.4MPa（地面接點(diǎn)）；進(jìn)出水溫升高?2℃；水質(zhì)：軟水或工業(yè)清水。爐底上部的工作層由一層高度為600mm的C層鎂鋁磚、一層高度為800mm的D層鎂鉻磚構(gòu)成。在工作層和永久層之間設(shè)置有不銹鋼板與電熔鎂砂組成的滑移隔層，以消除烘爐和冶煉過(guò)程中工作層磚襯受熱微量位移時(shí)對(duì)下部永久層施加的影響，同時(shí)也有利于工作層修理或者重砌。爐底的A層石墨碳磚采用1500mmx400mmx300mm的大塊碳磚砌筑，B、C、D層均采用具有雙向錯(cuò)臺(tái)外形特征的特異型大塊磚砌筑，以獲得持續(xù)的穩(wěn)定、密封效果。爐底C、D層工作層的外周砌筑具有較好導(dǎo)熱性和微孔特征的小塊微孔碳磚，小塊微孔碳磚頂緊外側(cè)的立式冷卻水套砌筑，小塊微孔碳磚與鎂鉻磚之間設(shè)60~80mm寬度的填料縫，縫中填充高性能碳素?fù)v打料。在烘爐和開爐裝料時(shí)，為了盡可能地降低這些操作對(duì)工作層的負(fù)面影響，設(shè)計(jì)在爐底和側(cè)壁根部設(shè)置了標(biāo)普型粘土磚砌筑的保護(hù)層。礦熱爐爐墻結(jié)構(gòu)爐子側(cè)壁仍然采用永久層和工作層的砌體結(jié)構(gòu)方式。側(cè)壁中下部的反應(yīng)區(qū)、熔池區(qū)的工作層由具有凹凸鑲嵌形狀的鎂鉻大塊制品構(gòu)成，側(cè)壁上部砌筑標(biāo)普型鎂磚。工作層鎂鉻磚與立式冷卻水套之間，頂緊冷卻水套砌筑小塊微孔碳磚。小塊微孔碳磚與鎂鉻磚設(shè)60mm寬度的填料縫，縫中填充高性能碳素?fù)v打料。各層磚襯理化性能鎂鉻磚以氧化鎂（MgO）和三氧化二鉻（0203）為主要成分，方鎂石和尖晶石為主要礦物組分的耐火材料制品。這類磚耐火度高，高溫強(qiáng)度大，抗堿性渣侵蝕性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性優(yōu)良，對(duì)酸性渣也有一定的適應(yīng)性。鎂鉻磚主要用于冶金工業(yè)，如構(gòu)筑平爐爐頂、電爐爐頂、爐外精煉爐以及各種有色金屬冶煉爐。超高功率電爐爐壁的高溫部位采用熔鑄鎂鉻磚，爐外精煉爐高侵蝕區(qū)采用合成料制成的鎂鉻磚，有色金屬閃速熔煉爐高侵蝕區(qū)采用熔鑄鎂鉻磚、合成料制成的鎂鉻磚。鎂鉻磚理化性能指標(biāo)見表6-2。表6-2鎂鉻磚理化性能指標(biāo)項(xiàng)目MGe-20MGe-16MGe-12MGe-8化學(xué)成分（％）MgO,不小于40456660Cr2O3,不小于20161280.2MPa荷重軟化溫度（開始點(diǎn)℃）不低于1550155015501530顯氣孔率（％），不大于23232324常溫耐壓強(qiáng)度（MPa），不小于24.524.524.524.56.4.2鎂鋁磚用鎂砂和少量工業(yè)氧化鋁或礬土為原料燒制而成的一種堿性耐火材料。熱穩(wěn)定性比鎂磚好，耐火度在1580℃以上，能耐堿性熔渣的侵蝕。制品中氧化鎂含量為85%左右，氧化鋁含量為5%?10%,以方鎂石為主晶相、鎂鋁尖晶石為次晶相（作為主要結(jié)合相）的堿性耐火材料，顯氣孔率一般為15?18%,熱膨脹系數(shù)為10.6義10-6/℃,抗熱震性比相應(yīng)的鎂磚好。由于基質(zhì)中分布有熔點(diǎn)較高的鎂鋁尖晶石，其高溫強(qiáng)度較高，荷重軟化開始溫度在1580℃以上?？乖砸草^好。一般以優(yōu)質(zhì)燒結(jié)鎂砂為粒狀料,加入按一定比例配合的鎂砂同生礬土或輕燒礬土熟料或工業(yè)氧化鋁組成的細(xì)粉,經(jīng)混煉、成型和燒成而制得。主要用于煉鋼平爐和電爐的爐頂、高溫隧道窯、大型水泥回轉(zhuǎn)窯和有色金屬冶煉爐等。鎂鋁磚理化性能指標(biāo)見表6-3。表6-3鎂鋁磚理化性能指標(biāo)項(xiàng)目ML-80AML-80BMgO(%),不小于8080A12O3(%)5?105?100.2MPa荷重軟化溫度（開始點(diǎn)℃）不低于16001580顯氣孔率（％）,不大于1820常溫耐壓強(qiáng)度（MPa）,不小于39.229.4熱震穩(wěn)定性（次）不小于33鎂碳磚以氧化鎂和碳為主要成分的耐火材料，含氧化鎂60%?90%,碳10%?40%,由于碳的存在,使鎂碳磚具有優(yōu)良的抗渣侵蝕性、熔渣滲透性；導(dǎo)熱性好,熱膨脹率低,彈性模量小因而具有良好的耐熱剝落性,高溫蠕變率低,有良好的高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性?？寡趸阅鼙忍妓刂破泛?。采用高純鎂砂粉粒、碳素材料（包括石墨）和焦油瀝青或樹脂等為原料，經(jīng)配料、熱混、成型后，再經(jīng)300℃左右或1000℃以上焙燒而成。為抑制磚中的碳的氧化，常添加鋁、硅、鎂等金屬或氮化硼，加入量不超過(guò)5%。主要用于煉鋼氧化轉(zhuǎn)爐的爐襯、出鋼口，高功率電爐爐墻熱點(diǎn)部位，以及爐外精煉爐內(nèi)襯、盛鋼桶渣線部位等。鎂碳磚理化性能指標(biāo)見表6-4。表6-4鎂碳磚理化性能指標(biāo)項(xiàng)目MT-10AMT-10BMT-10CMT-14AMT-14BMT-14CMT-18AMT-18BMT-18CMgO(%),不小于807876767474727270C（%）,不小于101010141414181818體積密度（g/cm3）,不小于2.902.852.802.902.822.772.902.822.77顯氣孔率（%）,不大于456456345常溫耐壓強(qiáng)度（MPa），不小于403530403525403525高溫抗折強(qiáng)度（1400℃，0.5h）（MPa），不小于654141051275石墨碳磚采用優(yōu)質(zhì)低灰份高溫電煅燒無(wú)煙煤、石墨為主要原材料，摻入超細(xì)粉添加劑，煤系油類為粘結(jié)劑，模壓成型、高溫?zé)?、精磨加工的炭塊制品，做為高爐采用復(fù)合爐襯技術(shù)砌筑爐底時(shí)，主要用于冷卻裝置上部的導(dǎo)熱砌體或爐底、爐缸炭質(zhì)爐襯砌體。石墨碳磚理化性能指標(biāo)見表6-5。表6-5石墨碳磚理化性能指標(biāo)項(xiàng)目ML-80A真密度（g/cm3），不小于1.9體積密度（g/cm3），不小于1.50真氣孔率（％），不大于22耐壓強(qiáng)度（MPa），不小于30抗折強(qiáng)度（MPa），不小于7.8灰分（％），不大于10耐堿性C級(jí)爐底鎳鐵水凝固等溫線位置穩(wěn)定態(tài)平壁導(dǎo)熱量的計(jì)算根據(jù)傅立葉導(dǎo)熱微分公式Q二九dtF（W）的解可得到平壁導(dǎo)熱量的計(jì)算dx公式：Q="（11-12）F ⑴式中11—平壁內(nèi)側(cè)表面溫度，℃；12—平壁外側(cè)表面溫度，℃；S—平壁厚度，m；入一導(dǎo)熱系數(shù)，W（m?℃）；F—傳熱面積，m2令R=上（℃/W）F入R稱為熱阻，從公式（1）可知，熱阻與壁厚S成正比，與熱導(dǎo)系數(shù)九和傳熱面積F成反比。導(dǎo)熱系數(shù)九表示了物體導(dǎo)熱能力的大小，其數(shù)值取決于物體的種類，成

分，結(jié)構(gòu)和溫度。一般而言，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)最小，固體的導(dǎo)熱系數(shù)比較大，其中有以金屬的導(dǎo)熱系數(shù)為最大。物體的導(dǎo)熱系數(shù)可根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定，一般情況下可先測(cè)定某物體在0℃時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)九0，然后再測(cè)定不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)乙。工程計(jì)算中，為方便起見，可把一定范圍內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系近似的表示成如式（2）所示的直線的關(guān)系：九t=10+bt （2）式中：仆九0—分別為,℃與0℃時(shí)的導(dǎo)熱系數(shù)，Wm?℃）；b—試驗(yàn)常數(shù)；t—物體的溫度，℃。但是在實(shí)際計(jì)算中，導(dǎo)熱系數(shù)是取物體平均溫度下的數(shù)值，即九均二九0+bt均 （3）式中： /—物體的平均溫度，℃，%=空℃。均 均2對(duì)于多層平壁導(dǎo)熱量由單層平壁導(dǎo)熱量計(jì)算公式推導(dǎo)可得：Q= t1一乙+1 （4）（4）式中t式中t，t—平壁內(nèi)外表面溫度，℃；1n+1S.，S,……S—各層壁厚，m；12 n…屋……屋—各層壁的平均導(dǎo)熱系數(shù)，Wm?℃）；均1均2 均n 'F—傳熱面積，m2；S1 SS1 S2+R=——+—2—+

n入％F為％F均1 均2S+院F均n（5）即多層平壁導(dǎo)熱的熱阻為各層熱阻之和。利用式（5）計(jì)算多層平壁得到熱量，要確定各層壁的平均導(dǎo)熱系數(shù)，因而要求知道各接觸面的溫度。一般采用反復(fù)假設(shè)試算逼近法（迭代法）進(jìn)行計(jì)算。6.5.2爐底鎳鐵水凝固線位置確定鎳鐵水溫度1500℃。所以根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)假設(shè)鎂鉻磚頂部的溫度為10=1500℃。此礦熱爐設(shè)計(jì)要求爐底碳化硅質(zhì)自流澆注料層上表面的溫度為t=90℃，這兩個(gè)溫度為兩個(gè)確定不變的數(shù)值。假設(shè)爐底各層耐火磚的厚度4分別為S1，S2，S3，S4各層接觸面的溫度相同。要確定礦熱爐爐底鎳鐵水凝固線位置?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的礦熱爐爐底磚型如圖6-2為：圖6-2礦熱爐爐底耐火材料內(nèi)襯設(shè)計(jì)圖

從最底層算起，第一層為石墨質(zhì)碳磚，高300mm。傳熱系數(shù)為TOC\o"1-5"\h\z九二23.26+3.49-L-；第二層磚為鎂碳磚，高600mm,傳熱系數(shù)為石墨 1000九=4.65-1.745-L；第三層600mm鎂鋁磚，高600mm，傳熱系數(shù)為鎂碳 1000九鎂鉻=4.3一0-48W00；四層為鎂鉻磚雙向錯(cuò)臺(tái)砌筑，高800mm，傳熱系數(shù)為九=1.28+0.407-L_鎂銘 1000先假設(shè)第四層鎂鉻磚底部的溫度為t1=645.15℃,由公式（3）便可求出:九二1.28+0.4072均1_=1.28+0.4071500+645.15=1.716539(W/m?℃)均1 1000 2x1000Qt-t1500-645.15故q=一=0?1= =1834.222(W/m2)FS1九均10.81.716539假設(shè)各層均為穩(wěn)定傳熱，各層的傳熱量Q相等。那么Q=Q=t1-t2

q FS2九均2 -.21. =1834.222(W/m2)0.6(4.3-0.48645.15+t2)2x1000Q.t2T3q——— Q.t2T3q——— F S3九均337378t —cc 二1834.222(W/m2)0.6(4.65-1.745373.78+t3)2x1000n13=113.30爐底各磚冷熱面溫度如表6-6所示。表6-6爐底各磚冷熱面溫度表t0/℃t1/℃t2/℃t3/℃t4/℃1500645.15373.78113.3090鎳鐵水碳含量比高爐生鐵低，且含鎳10%左右，使得其凝固溫度比高爐生鐵的凝固溫度1150℃略高，約為1220℃。由表6-6可以看出，爐底1220℃鐵水凝固等溫線位于第四層磚（即最上層鎂鉻磚），上表面以下：7 t1-1220co1500—1220h=x0.8=x0.8=0.262m=262mmt1-12 1500-645.156.6該技術(shù)方案的特點(diǎn)本技術(shù)方案的特點(diǎn)主要在于：工作層采用了具有較好使用性能的鎂鉻磚，在內(nèi)襯的結(jié)構(gòu)區(qū)域，配合爐底冷卻裝置、立式冷卻水套等工藝設(shè)施，設(shè)置了具有一定導(dǎo)熱性的永久層磚襯。同時(shí)，工作層和永久層磚襯的單磚采用了具有錯(cuò)臺(tái)特征的雙向錯(cuò)臺(tái)與密封帶的大塊制品，使得內(nèi)襯具備了持續(xù)的穩(wěn)定、密封功能。鑒于設(shè)計(jì)方案中采用了優(yōu)質(zhì)耐材和具有明顯有益效果的砌體結(jié)構(gòu)，預(yù)計(jì)本電爐投產(chǎn)后可獲得較長(zhǎng)的使用壽命。7鎳鐵電爐物料與能量平衡分析鎳具有抗腐蝕、耐氧化、機(jī)械強(qiáng)度高、延展性好等特點(diǎn)，是不銹鋼生產(chǎn)中重要的添加劑，尤其是300系列不銹鋼不可缺少的重要原料。近年來(lái)不銹鋼領(lǐng)域的高速發(fā)展，帶動(dòng)了鎳鐵企業(yè)的發(fā)展。而鎳鐵作為鎳的替代品，可解決鎳資源短缺問(wèn)題，降低不銹鋼的生產(chǎn)成本。隨著硫化鎳礦資源的不斷減少，有效開發(fā)利用占世界鎳資源總量60%的低品位紅土礦具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了以紅土礦為原料冶煉生成鎳鐵的火法工藝，并進(jìn)行了工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。為了充分了解回轉(zhuǎn)窯-電爐冶煉-鎳鐵合金這一工藝噸產(chǎn)品理論電耗、生產(chǎn)成本及節(jié)能空間，下面分別對(duì)拉茲紅土礦（簡(jiǎn)稱紅土礦A）和ZHEHAAIS21紅土礦（簡(jiǎn)稱紅土礦B）進(jìn)行物料平衡計(jì)算、能量平衡計(jì)算等相關(guān)分析，為工程建設(shè)及生產(chǎn)操作提供參考數(shù)據(jù)。物料平衡計(jì)算紅土礦A紅土礦A焙砂化學(xué)成分計(jì)算基本原始數(shù)據(jù)：紅土礦A干礦成分，焦炭成分，分別見表7-1和表7-2。表7-1紅土礦A干礦的化學(xué)成分（％）紅土礦主要元素及化合物的百分比含量/%Ni/NiOTFe/Fe2O3/FeOSi/SiO2CaOMg/MgOCo/Co2O3Al/Al2O3Cr/CrO23Mn/MnO2.21/2.8122.8/32.26/0.2820.13/43.140.459.96/16.60.06/0.081.93/3.640.18/0.260.37/0.48表7-2焦炭成分（%）CPS揮發(fā)分灰分水分800.0250.804.016.08.0紅土礦在回轉(zhuǎn)窯中還原焙燒過(guò)程有以下理論假設(shè)：①紅土礦在回轉(zhuǎn)窯中鐵氧化物中40%還原成金屬Fe、鎳氧化物80%還原為金屬Ni，而剩余鐵、鎳元素分別以FeO、NiO形式存在;

②加入的焦炭中C全部參與反應(yīng)，生成CO氣體;③還原焙燒溫度在1100℃。根據(jù)以上假設(shè)及表7-1、表7-2數(shù)據(jù)可計(jì)算出100kg紅土礦A干礦還原焙燒過(guò)程所需焦炭量，計(jì)算過(guò)程如下：（1）100kg紅土礦A干礦中Fe2+、FeO含量m=100義0.28%=0.28kgFeO100x0.28%%m=x56=0.22kgFe2+ 72（2）100kg紅土礦A干礦中Fe3+、Fe2O3量m=100x32.26%=32.26kgFe2O3100x32.26%m= x56=22.58kgFe3+ 80（3）100kg紅土礦A干礦中Ni2+、NiO量mNi2+mNi2+mNiO=100x2.21%=2.21kg2.21587x74.7=2.81kg（4）100kg紅土礦A干礦還原焙燒過(guò)程所需C含量FeO+3C=2Fe+3COT23FeO+C=2FeO+COT23NiO+C=Ni+COT22.8x40%3FeO-Fe耗碳量為： x_x12=2.93kg23 56 222.58-22.8x40%1.FeO-FeO耗碳量為: x_x12=1.44kg23 56 22.21x80%NiO耗碳量為: x12=0.36kg58.7則共需C量為：2.93+1.44+0.36=4.73kgCO生成量為:（22.8xCO生成量為:（22.8x40%

5622.58-22.8x40%1 x-+56 22.21x80%587）x28=11.04kg（5）100kg紅土礦A干礦還原焙燒過(guò)程所需濕焦炭含量耗C量 4.73m= = =6.43kg ⑴焦炭(C)x(1-(HO))80%x(1-8%)固2式(1)中，(C)-焦炭中固定碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)，即百分含量，下同；固(〃0)-焦炭含水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)。2從以上計(jì)算可知，以100kg紅土礦A干礦為基準(zhǔn)于回轉(zhuǎn)窯還原焙燒反應(yīng)后，其總量為：m=m—m=100+6.43-(6.43x92%x4%+6.43x8%+11.04)=94.64kg總收支m可根據(jù)3,=1x100%計(jì)算出經(jīng)1100℃還原焙燒后的紅土礦A焙砂，Zm總其化學(xué)成分的質(zhì)量及質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如表7-3所示。表7-3紅土礦八焙砂名稱質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)(％)Ni1.7681.87NiO0.560.59Fe9.129.64Fe2+/FeO13.68/17.5914.45/18.58CaO0.450.48Mg/MgO9.96/16.610.52/17.54Si/SiO220.13/43.1421.27/45.58Mn/MnO0.37/0.480.39/0.51Cr/Cr2O30.18/0.280.19/0.30Al/Al2O31.93/3.642.04/3.85Co/Co2O30.06/0.080.06/0.08灰分0.9461.00合計(jì)59.154/94.654100%注：計(jì)算誤差為(94.654-94.64)/94.654x100%=0.015%7.1.1.2以紅土礦A焙砂為原料冶煉鎳鐵根據(jù)表7-3可知紅土礦A焙砂主要元素及化合物百分比，見表6-4所示。表7-4紅土礦八焙砂化學(xué)成分(％)NiNiOFeFeOMg/MgOSi/SiO2A1/A12O3灰分其他1.870.599.6418.5810.52/17.5421.27/45.582.04/3.851.001.357.1.1.2.1紅土礦A焙砂理論耗碳量的計(jì)算

假設(shè)紅土礦A焙砂中NiO100%還原Ni、FeO50%還原成Fe,SiO7%還原成Si,加入的焦炭全部用于還原氧化物，則耗碳量見表7-5。表7-5100kg紅土礦八焙砂耗C量名稱反應(yīng)方程式耗C量/kgNiONiO+C=Ni+CO個(gè)0.59/74.7x12=0.09FeOFeO+C=Fe+CO個(gè)18.58x50%/72x12=1.55SiO2SiO2+2C=Si+2CO個(gè)0.43/28x2x12=0.36鎳鐵水中含C量由鐵水量求得20.07x3%=0.60合計(jì)2.60100kg紅土礦A焙砂m= 焦炭（C可知冶煉100kg紅土燒結(jié)礦量：，消耗焦炭量耗C量 2.60 20 、、= =3.53kg）x（1-（HO））80%x（1-8%）2二礦A焙砂需焦炭量為3.53kg。冶煉1t鎳鐵所需銀1xco（Fe ）M= 鎳鐵水 （2）焙（Fe ）+（Fe2+ ）x還原率紅土礦A焙砂 紅土礦A焙砂 Fe2+式（2）中，（Fe ）-紅土礦A焙砂中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù);紅土礦A焙砂（Fe2+ ”紅土礦A焙砂中Fe2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；還原率Fe2+-設(shè)為70%；紅土礦A焙砂（F0至林J—鎳鐵水中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則：鎳鐵水=4.99t1=4.99t9.64%+18.58%x56x50%72即冶煉1t鎳鐵水需4.99t紅土礦A焙砂。相應(yīng)的，冶煉1t鎳鐵水消耗焦炭量M焦=3.53x4.99x10=176.15kg7.1.1.2.2CO生成量計(jì)算100kg紅土礦A焙砂生成CO量見表7-6。即每100kg紅土礦A焙砂會(huì)產(chǎn)生167.5molCO，m氣=4.69kg。

表7-6100kg紅土礦八焙砂生成CO量名稱反應(yīng)方程式生成CO量/kgNiONiO+C=Ni+CO個(gè)0.59/74.7x28=0.22FeOFeO+C=Fe+CO個(gè)18.58x50%/72x28=3.61SiO2SiO2+2C=Si+2CO個(gè)0.43/28x2x28=0.86合計(jì)4.697.1.1.2.3渣鐵比計(jì)算以100kg紅土礦A焙砂配3.53kg焦炭為基礎(chǔ)計(jì)算，假設(shè)元素分配按表7-7所示。紅土礦A焙砂成渣量與成合金量見表7-8所示。表7-7元素分配平衡表元素或成分（％）NiFeSiO2CaOMgOC02O3Al2O3Cr2O3MnOP入渣率730981001001001001001000入合金率93702000000100其中焦炭灰分為3.53x16%+100x1.0%=1.56kg，主要所含化學(xué)成分為:SiO2（69.53%）、A12O3（28.33%）、MgO（1.50%）、CaO（0.64%）。則：m =1.56x69.53%=1.08kgm=1.56x28.33%=0.44kgSiO2 Al2O3m=1.56x1.50%=0.023kg m=1.56x0.64%=0.01kgMgO CaO由于冶煉鎳鐵時(shí)，(MgO+CaO)/SiO2=0.55?0.65,考慮到渣的流動(dòng)性和節(jié)能，最佳值取0.6。則以100kg紅土礦A焙砂冶煉鎳鐵時(shí)，由于(MgO+CaO)/SiO2=0.39,則需力口入的CaO(石灰)量為：45.73x0.21=9.60kgo則冶煉1t鎳鐵所需添加CaO(石灰)量為：9.60x4.99x10=479.04kg。表7-8紅土礦八焙砂成渣量和成合金量名稱進(jìn)入渣中量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%進(jìn)入合金量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%Ni1.87/(1-20%)x7%=0.160.181.87/(1-20%)x93%=2.1710.81FeO/Fe18.58x50%=9.2910.569.64+18.58x50%/72x56=16.8784.05SiO2/Si(45.58+1.08)x98%=45.7351.96(45.58+1.08)x2%/60x28=0.432.14C20.07x3%=0.63.0CaO0.48%x100+0.01+9.60kg=10.0911.46MgO17.54%x100+0.023=17.5619.95MnO0.51%x100=0.510.58CrO.230.30%x100=0.300.34Al2O33.85%x100+0.44=4.294.87C02O30.08%x100=0.080.10合計(jì)88.01(2.17+16.87+0.43)/(1-3%)=20.07100渣鐵比4.4

物料平衡中未計(jì)算P、S的物料平衡，按國(guó)內(nèi)鎳鐵合金生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)情況，設(shè)定P和S的含量。則冶煉所得鎳鐵水成分見表7-9。表7-9鎳鐵水成分（%）名稱NiFeSiCP（設(shè)定值）S（設(shè)定值）鎳鐵水10.8184.052.1430.045?0.0700.030?0.035根據(jù)表7-8可計(jì)算出爐渣成分，見表7-10。表7-10爐渣成分名稱NiFeOSiO2CaOMgOMnOC「2O3Al2O3CO2O3合計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%0.1810.5651.9611.4619.950.580.344.870.101007.1.1.2.4配料計(jì)算根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知100kg紅土礦A焙砂的配料情況，見表7-11。表7-11100kg紅土礦人焙砂配料情況表名稱紅土礦A焙砂焦炭CaO質(zhì)量/kg1003.539.60則冶煉1t鎳鐵的配料計(jì)算為:①所需紅土礦A焙砂M=4990kg焙②所需紅土礦A干礦假設(shè)紅土礦A干礦-紅土礦A焙砂這一過(guò)程N(yùn)i元素沒(méi)損失，則冶煉1t鎳鐵所需紅土礦A干礦為：M干礦1.87/0.8M干礦1.87/0.82.21%義4.99義10=5277.92kg③所需紅土礦A濕礦因紅土礦A含水為16.9%，則冶煉1t鎳鐵所需紅土礦A濕礦為:5277.92M= =6351.29kg濕礦1-16.9%冶煉1t鎳鐵的配料計(jì)算見表7-12。表7-12冶煉1t鎳鐵配料情況名稱質(zhì)量/kg紅土礦A濕礦/紅土礦A干礦/紅土礦A焙砂6351/5278/4990焦炭176.15CaO479.047.1.1.2.5爐氣成分計(jì)算根據(jù)表7-6可知100kg紅土礦A焙砂冶煉生成鎳鐵會(huì)產(chǎn)生CO167.5mol；根據(jù)表7-11可知，100kg紅土礦A焙砂冶煉生成鎳鐵會(huì)產(chǎn)生H2O（氣）為：3.53x8%=0.2824kg,即15.69mol。由于礦熱爐冶煉鎳鐵按微負(fù)壓操作，有部分空氣進(jìn)入爐內(nèi)，假設(shè)有15%的空氣進(jìn)入爐內(nèi)，則有：①冶煉100kg紅土礦A焙砂所產(chǎn)爐氣量=167.5x22.4/1000=3.75Nm3CO'=15.69x22.4/1000=0.35Nm3H2O=（V+V）x15%=0.62Nm3空氣 CO'H2O'=Vx21%=0.13Nm3=5.80molO2 空氣=Vx79%=0.49Nm3N2 空氣考慮到漏入的空氣中有氧氣，則CO與O發(fā)生反應(yīng)：CO+10=CO2 22 2則生成CO量為：V=5.80/2x22.4/1000=0.06Nm32 CO2V=3.75—0.06=3.69Nm3CO則冶煉100kg紅土礦人焙砂所產(chǎn)爐氣量為：+V+V+V=4.59Nm3COCO2 H2O N2②冶煉1t鎳鐵所產(chǎn)爐氣量（煙氣）有=4.59x4.99x10=229.04Nm3/1爐氣③按1臺(tái)25500kV-A鎳鐵電爐年工作日為330d，年產(chǎn)量為50000t/a，則每小時(shí)所產(chǎn)爐氣量有：1臺(tái)25500kV-A鎳鐵電爐每小時(shí)鎳鐵的產(chǎn)量為：50000/330/24=6.31t/h

則每小時(shí)所產(chǎn)爐氣量：6.31x229.04=1445.24Nm3/h；根據(jù)計(jì)算①和②可知爐氣的成分組成，分別見表7-13。表7-13爐氣成分組成名稱COCO2H2ON2合計(jì)體積分?jǐn)?shù)80.391.317.6310.671007.1.1.2.6物料平衡表編制冶煉100kg紅土礦A焙砂生產(chǎn)鎳鐵水的物料平衡見表7-14。表7-14物料平衡表收入支出項(xiàng)目質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%項(xiàng)目質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%紅土礦焙砂100.088.39鎳鐵水20.0719.70爐渣88.0176.21焦炭3.533.12揮發(fā)分3.53x4%=0.140.12CaO9.608.49爐氣（含水分）4.69+3.53x8%=4.973.97113.13100113.19100計(jì)算誤差為：(113.19-113.13)/113.19*100%=0.05%7.1.2紅土礦B紅土礦B焙砂化學(xué)成分計(jì)算基本原始數(shù)據(jù)：紅土礦B干礦成分，焦炭成分，分別見表7-15和表7-16。表7-15紅土礦B干礦的化學(xué)成分（％）主要元素及化合物的百分比含量/%Ni/NiOTFe/Fe2O3/FeOSi/SiO2Mg/MgOAl/Al2O3其它2.24/2.8517.0/24.08/0.1814.27/30.5812.53/20.890.28/0.5320.89表7-16焦炭成分（%）CPS揮發(fā)分灰分水分800.0250.804.016.08.0紅土礦在回轉(zhuǎn)窯中還原焙燒過(guò)程有以下理論假設(shè)：①紅土礦在回轉(zhuǎn)窯中鐵氧化物中40%還原成金屬Fe、鎳氧化物80%還原為金屬Ni，而剩余鐵、鎳元素分別以FeO、NiO形式存在；②加入的焦炭中C全部參與反應(yīng)，生成CO氣體；③還原焙燒溫度在1100℃。根據(jù)以上假設(shè)及表7-15、表7-16數(shù)據(jù)可計(jì)算出100kg紅土礦B干礦還

原焙燒過(guò)程所需焦炭量，計(jì)算過(guò)程如下：100kg紅土礦B干礦中Fe2+、FeO含量mFeOmFemFeOmFe2+二100義0.18%;0.18kg100義0.18%72義56=0.14kg=100x24.08%=24.08kgmFeO

2mFe3+=100x24.08%=24.08kgmFeO

2mFe3+3100x24.08%=x56=16.86kg80100kg紅土礦B干礦中Ni2+、NiO含量m=100x2.24%=2.24kgNi2+m=100x2.85%=2.85kgNiO100kg紅土礦B干礦還原焙燒過(guò)程所需C含量FeO+3C=2Fe+3COT23FeO+C=2FeO+COT23NiO+C=Ni+COT17.0x40%3FeO-Fe耗碳量為: x_x12=2.18kg23 56 216.86-17x40%1?FeO-FeO耗碳量為: x—x12=1.08kg23 56 2NiO耗碳量為:2.24NiO耗碳量為:2.24x80%

~~587~~x12=0.37kg則共需C量為：2.18+1.08+0.37=3.63kgCO生成量為:17.0xCO生成量為:17.0x40%316.86-17x40%1x_+x_+56 2 56 22.24x80%

~~587~~)x28=8.47kg（5）100kg紅土礦B干礦還原焙燒過(guò)程所需濕焦炭含量m焦炭耗C量m焦炭耗C量（C）x（1-（HO））固23.6380%x(1-8%)=4.93kg(1)式（1）中，（CJ—焦炭中固定碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%），即百分含量，下同；w（〃。）-焦炭含水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（％）。2從以上計(jì)算可知，以100kg紅土礦B干礦為基準(zhǔn)于回轉(zhuǎn)窯還原焙燒反應(yīng)后，其總量為：m=m—m=100+4.93—（4.93義92%義4%+4.93義8%+8.47）=95.88kg總收支m可根據(jù)3=」X100%計(jì)算出經(jīng)1100℃還原焙燒后的紅土礦B焙砂，其Zm總化學(xué)成分的質(zhì)量及質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如表7-17所示。表7-17紅土礦8焙砂名稱質(zhì)量質(zhì)量分?jǐn)?shù)（％）Ni1.7921.87NiO0.570.59Fe6.87.09Fe2+/FeO10.2/13.1110.63/13.66Mg/MgO12.53/20.8913.06/21.77Si/SiO214.27/30.5814.87/31.87Al/Al2O30.28/0.530.29/0.55其他20.8921.77灰分0.7890.82合計(jì)68.121/95.951100%注：計(jì)算誤差為（95.951-95.88)/95.951x100%=0.074%7.1.2.2以紅土礦B焙砂為原料冶煉鎳鐵根據(jù)表7-17可知紅土礦B焙砂主要元素及化合物百分比，見表7-18所示。表7-18紅土礦以焙砂化學(xué)成分（％）NiNiOFeFeOMg/MgOSi/SiO2A1/A12O3灰分其他1.870.597.0913.6613.06/21.7714.87/31.870.29/0.550.8221.777.1.2.2.1紅土礦B焙砂理論耗碳量的計(jì)算假設(shè)紅土礦B焙砂中NiO100%還原Ni、FeO50%還原成Fe，SiO22%還原成Si，加入的焦炭全部用于還原氧化物，則耗碳量見表7-19。表7-19100kg紅土礦8焙砂耗C量名稱反應(yīng)方程式耗C量/kgNiONiO+C=Ni+CO個(gè)0.59/74.7x12=0.09FeOFeO+C=Fe+CO個(gè)13.66x50%/72x12=1.14SiO2SiO2+2C=Si+2CO個(gè)0.3/28x2x12=0.26鎳鐵水中含C量由鐵水量求得15.32x3%=0.46合計(jì)1.95

100kg紅土礦B焙砂消耗焦炭量1.9580%x(1-8%)1.9580%x(1-8%)=2.65kgm二 焦炭3(C)x(1-3(HO))固2可知冶煉100kg紅土礦B焙砂需焦炭量為2.65kg。冶煉1t鎳鐵所需銀燒結(jié)礦量：1x3（Fe ）M= 鎳鐵水 、 （2）焙3（Fe ）+3（Fe2+ ）x還原率紅土礦B焙砂 紅土礦B焙砂 Fe2+式（2）中，3（Fe紅土礦b焙砂）—紅土礦B焙砂中單質(zhì)鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù);3（Fe2+ ）—紅土礦B焙砂中Fe2+的質(zhì)量分?jǐn)?shù);還原率Fe2一設(shè)為70%；紅土^B焙砂3（Fe ）—鎳鐵水中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，則：鎳鐵水=6.5211=6.5217.09%+13.66%x56x50%72即冶煉1t鎳鐵水需6.52t紅土礦B焙砂。相應(yīng)的，冶煉1t鎳鐵水消耗焦炭量M焦=6.52x2.65x10=172.78kg7.1.2.2.2CO生成量計(jì)算冶煉100kg紅土礦B焙砂生成CO量見表7-20。即每100kg紅土礦B焙砂會(huì)產(chǎn)生124.29molCO（g），mCO=3.48kgo表7-20100kg紅土礦8焙砂生成CO量名稱反應(yīng)方程式生成CO量/kgNiONiO+C=Ni+CO個(gè)0.59/74.7x28=0.22FeOFeO+C=Fe+CO個(gè)13.66x50%/72x28=2.66SiO2SiO2+2C=Si+2CO個(gè)0.30/28x2x28=0.60合計(jì)3.487.1.2.2.3渣鐵比計(jì)算以100kg紅土礦B焙砂配2.64kg焦炭為基礎(chǔ)計(jì)算，假設(shè)元素分配按表7-21所示。紅土礦B焙砂成渣量與成合金量見表7-22所示。

表7-21元素分配平衡表元素或成分（%）NiFeSiO.2CaOMgOAl2O3P其它入渣率73098100100100100入合金率937020001000其中焦炭灰分為2.65x16%+100x0.82%=1.24kg,主要所含化學(xué)成分為:SiO2(69.53%)、A12O3(28.33%)、MgO(1.50%)、CaO(0.64%)。則：m =1.24x69.53%=0.86kg m =1.24x28.33%=0.35kgSiO2 Al2O3m =1.24x1.50%=0.02kg m=1.24x0.64%=0.01kgMgO CaO由于冶煉鎳鐵時(shí)，考慮到渣的流動(dòng)性和節(jié)能，(MgO+CaO)/SiO2=0.55?0.65,而以100kg紅土礦B焙砂冶煉鎳鐵時(shí)，由于(MgO+CaO)/SiO2=0.70，則達(dá)到冶煉所需要求。表7-22紅土礦8焙砂成渣量和成合金量名稱進(jìn)入渣中量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%進(jìn)入合金量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%Ni1.87/(1-20%)x7%=0.160.191.87/(1-20%)x93%=2.1714.15FeO/Fe13.66x50%=6.838.177.09+13.66x50%/72x56=12.4080.89SiO2/Si(31.87+0.86)x98%=32.0838.40(31.87+0.86)x2%/60x28=0.301.96C15.33x3%=0.463.00MgO21.77%x100+0.02=21.7926.08CaO0.01Al2O30.55%x100+0.35=0.901.08其它21.78%x100=21.7826.08合計(jì)83.55100(2.17+12.40+0.30)/(1-3%)=15.33100渣鐵比5.5物料平衡中未計(jì)算P、S的物料平衡，按國(guó)內(nèi)鎳鐵合金生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)情況，設(shè)定P和S的含量。則冶煉所得鎳鐵水成分見表7-23。表7-23鎳鐵水成分（%）名稱NiFeSiCP（設(shè)定值）S（設(shè)定值）鎳鐵水14.1580.891.9630.045?0.0700.030?0.035根據(jù)表7-8可計(jì)算出爐渣成分，見表7-24。表7-24爐渣成分名稱NiFeOSiO2MgOAl2O3其它合計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%0.198.1738.4026.081.0826.081007.1.2.2.4配料計(jì)算根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可知100kg紅土礦B焙砂的配料情況，見表7-25。表7-25100kg紅土礦8焙砂配料情況表名稱紅土礦B焙砂焦炭質(zhì)量/kg1002.65則冶煉1t鎳鐵的配料計(jì)算為:①所需紅土礦B焙砂M=6520kg焙②所需紅土礦B干礦假設(shè)紅土礦B干礦—紅土礦B焙砂這一過(guò)程N(yùn)i元素沒(méi)損失，則冶煉1t鎳鐵所需紅土礦B干礦為：M=L8"0.8x6.52x10=6803.79kg干礦2.24%③所需紅土礦B濕礦因紅土礦B含水為17.0%，則冶煉1t鎳鐵所需紅土礦B濕礦為：6803.79M==8197.34kg濕礦1-17.0%因冶煉1t鎳鐵需6.52t紅土礦B焙砂，則冶煉1t鎳鐵的配料計(jì)算見表7-26。表7-26冶煉1t鎳鐵配料情況名稱質(zhì)量/kg紅土礦B濕礦/紅土礦B干礦/紅土礦B焙砂8197/6804/6520焦炭172.787.1.2.2.5爐氣成分計(jì)算根據(jù)表7-20可知100kg紅土礦B焙砂冶煉生成鎳鐵會(huì)產(chǎn)生CO124.29mol；根據(jù)表6-25可知，100kg紅土礦B焙砂冶煉生成鎳鐵會(huì)產(chǎn)生H2O（氣）為：2.65義8%=0.212卜8，即11.78mol。由于礦熱爐冶煉鎳鐵按微負(fù)壓操作，有空氣進(jìn)入爐內(nèi)，假設(shè)有15%的空氣進(jìn)入爐內(nèi)，則有：①冶煉100kg紅土礦B焙砂所產(chǎn)爐氣量=124.29X22.4/1000=2.78Nm3CO'=11.78x22.4/1000=0.26Nm3H2O=(V+V)x15%=0.46Nm3空氣 CO' H2O'=Vx21%=0.10Nm3=4.46molO2 空氣=Vx79%=0.36Nm3N2 空氣1考慮到漏入的空氣中有氧氣，8與O發(fā)生反應(yīng)：CO+—O=CO2 22 2貝口生成CO量為：V=4.46/2X22.4/1000=0.05Nm32 CO2V=2.78—0.05=2.73Nm3CO則冶煉100kg紅土礦8焙砂所產(chǎn)爐氣量為：+V+V+V=3.40Nm3CO CO2 H2O N2②冶煉1t鎳鐵所產(chǎn)爐氣量=3.40x6.52x10=221.68Nm3/1爐氣③按1臺(tái)25500kV-A鎳鐵電爐年工作日為330d，年產(chǎn)量為50000t/a，則每小時(shí)所產(chǎn)爐氣量有：1臺(tái)25500kV-A鎳鐵電爐每小時(shí)鎳鐵的產(chǎn)量為:50000/330/24=6.31t/h則每小時(shí)所產(chǎn)爐氣量：6.31x221.68=1398.80Nm3/h；根據(jù)計(jì)算①和②可知爐氣的成分組成，分別見表7-27。表7-27爐氣成分組成名稱COC02H20N2合計(jì)體積分?jǐn)?shù)80.291.477.6510.591007.1.2.2.6物料平衡表編制冶煉100kg紅土礦B焙砂生產(chǎn)鎳鐵水的物料平衡見表7-28。表7-28物料平衡表收入支出項(xiàng)目質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%項(xiàng)目質(zhì)量/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%紅土礦焙砂100.097.42鎳鐵水15.3314.93爐渣83.5581.37焦炭2.652.58揮發(fā)分2.65x4%=0.110.11爐氣（含水分）3.48+2.65x8%=3.693.59102.65102.68100計(jì)算誤差為：(102.68-102.65)/102.68x100%=0.03%7.2熱平衡計(jì)算根據(jù)蓋斯定律，把礦熱爐冶煉鎳鐵合金的過(guò)程作為絕熱過(guò)程考慮，并作以下假設(shè)：①所以得反應(yīng)物和生成物均按純物質(zhì)考慮；②首先在25℃進(jìn)行還原反應(yīng)，生成純Ni、Fe、Si等，鐵水在熔點(diǎn)溫度下溶解，然后升溫到1500℃；③各氧化物100%直接還原，還原耗碳由焦炭提供；④焦炭焓變按純焦炭計(jì)算；⑤焦炭及燒結(jié)礦中的灰分、水分及揮發(fā)分忽略不計(jì)；⑥熔解熱按Ni、Fe、Si溶解計(jì)算。礦熱爐冶煉過(guò)程是電熱過(guò)程，可認(rèn)為所用的能量均由電能提供，焦炭只作為加熱體和還原劑。電能提供的能量一部分用于加熱爐料，另一部分用于直接還原的吸熱。爐料在25℃時(shí)發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)熱效應(yīng)為AH1，所有反應(yīng)產(chǎn)物和未反應(yīng)物從25℃升溫升溫到1500。其熱效應(yīng)為AH2，則AH=AH1+AH2。如圖7-1所示。圖7-1鎳鐵合金理論電耗計(jì)算示意圖其中，需考慮熱損失(爐壁等)和把持器、爐蓋、爐底等冷卻水，爐底、磚層帶走熱。計(jì)算所需原始數(shù)據(jù)有：原料及產(chǎn)物溫度、反應(yīng)熱效應(yīng)、主要元素和化合物的熱力學(xué)數(shù)據(jù)等，見表7-29和表7-30。表7-29原料及產(chǎn)物溫度/℃入爐物料產(chǎn)物紅土礦A焙砂焦炭石灰鎳鐵水爐渣爐氣252525150015001500表7-30溶入鐵中的元素對(duì)鐵熔點(diǎn)的降低值元素含1%時(shí)使鐵熔點(diǎn)的降低值/℃元素含1%時(shí)使鐵熔點(diǎn)的降低值/℃Ni2.9P28C90S40Si6.2假設(shè)礦熱爐為絕熱體系，熱平衡項(xiàng)目有：①熱支出元素還原熱、鎳鐵水物理熱、爐渣物理熱、爐氣物理熱、爐蓋冷卻水所帶走的熱量；②熱收入電能、成渣反應(yīng)放熱、金屬元素熔解熱;熱平衡的計(jì)算過(guò)程如下(以100kg紅土礦A焙砂為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算)。計(jì)算熱支出Q7Z元素還原熱QH各元素還原消耗熱及總量見表7-31。表7-31元素還原消耗熱量組元化學(xué)反應(yīng)AH?/（kJ/mol）298Q/kJNiONiO+C=Ni+CO個(gè)“138.080.59x1000/74.7x138.08=1090.6FeOFeO+C=Fe+CO個(gè)161.5218.58x50%x1000/72x161.5=20840.6SiO2SiO2+2C=Si+2CO個(gè)654.932.14%x20.07x1000/28x654.93=10046.1合計(jì)31977.37.2.1.2鎳鐵水物理熱Q根據(jù)鎳鐵水化學(xué)成分及表7-30,可計(jì)算鎳鐵水的熔點(diǎn)T0。T=1536-(3x90+2.14x6.2+10.81x2.9+0.06x28+0.03x40)=1218.5℃0設(shè)鎳鐵水熔點(diǎn)為1220℃，則Ni、Fe、Si等元素在1220℃熔化。

鎳鐵水中主要成分為Ni、Fe、Si,被還原的Ni、Fe、Si元素從25℃上升到1500℃時(shí)所需熱量即鎳鐵水物理熱Qt。計(jì)算公式:Q'=fTQ'=fTCpdT+AH+f\CpdT+AH+T1 1lT2

2卜4CpdT3（3）式（3）中，Cp=a+bT+cT-2為不同溫度段的摩爾熱容，aH為相變熱，lAH為熔化熱，其中1cal=4.184J，則計(jì)算過(guò)程如下:f①Ni元素升溫?zé)酫'NiQ'=f633CpdT+AHQ'=f633CpdT+AH+卜3CpdT+AH+Ni298 1lT2T2633(4.06+7.04x10-3T)dT+0+298=16049.46cal/mol=67.2kJ/mol②Fe元素升溫?zé)醧’Fef

f1493633卜4CpdTT3T3(6.00+1.80x10-3T)dT+4210+f17739.20dT1493Q，=f1033(3.04+7.58x10-3T+0.60x105T-2)dT+326+f118311.13dT+215Fe 1033(5.80+1.98x10-3T)dT+f177(39.77+0.40x10-3T)dT+36701183 1493二17423.52cal/mol=72.9kJ/mol③Si元素升溫?zé)酫’SiQ'=f1493(5.70+0.70x10-3T-1.04x105T-2)dT+12100+f17736.10dTSi298 1493=21080.31cal/mol=88.2kJ/mol④C元素升溫?zé)酫，CQ=f1773(4.03+1.14x10-3T-2.04x105T-)dT=7122.37cal/mol=29.8kJ/molCC298則鎳鐵水的物理熱見表7-32。表7-32鎳鐵水物理熱元素Q(kJ/mol)Q（kJ）Ni67.21.87/(1-20%)x93%x1000/58.7x67.2=2488.66Fe72.9(9.64+18.58/72x56x50%)x1000/56x72.9=21955.34Si88.22.14%x20.07x1000/28x88.2=1352.92C29.80.6x1000/12x29.8=1490合計(jì)27286.927.2.1.3爐渣物理熱QZ①FeO升溫?zé)?FeOQ，=11650(11.66+2.00x10.3T—0.68x105T.2)dT+f177316.30dTFeO298 1650二20219.89cal/mol=84.6kJ/mol②SiO2升溫?zé)酫iOQ，二卜3(4.28+21.06x10-3T)dT+200+J1773(14.40+2.04x10-3T)dTSiO2 298 523=24043.98cal/mol=100.6kJ/mol③CaO升溫?zé)醧，CaOQ，=J1773(11.67+1.08x10-3T-1.56x105T-2)dTCaO298二18427.34cal/mol=77.1kJ/mol④MgO升溫?zé)醧MgOQ ，=J1773(10.18+1.74x10-3T-1.48x105T-2)dTMgO298=17256.21cal/mol=72.2kJ/mol⑤MnO升溫?zé)醧MnOQ '=J1773(11.10+1.94x10-3T-0.88x105T-2)dTMnO298=19096.56cal/mol=79.9kJ/mol⑥CrO升溫?zé)醧TOC\o"1-5"\h\z23 Cr2OQ '=J1773(28.53+2.20x10-3T-3.74x105T-2)dTCr2O3 298=44407.27cal/mol=185.8kJ/mol⑦AIQr升溫?zé)酫q23 Al2O3Q '=J1773(27.43+3.06x10-3T-8.47x105T-2)dTAl2O3 298=42758.13cal/mol=178.9kJ/mol爐渣中各物質(zhì)摩爾熱及總量見表7-33。

表7-33爐渣中各物質(zhì)摩爾熱及總量成分Q’(kJ/mol)Q(kJ)Ni67.21.87/(1-20%)x7%x1000/58.7x67.2=187.32FeO84.618.58x50%x1000/72x84.6=10915.75SiO2100.651.90%x88.01x1000/60x100.6=76585.42CaO77.111.46%x88.01x1000/56x77.1=13891.77MgO72.219.95%x88.01x1000/40x72.2=31692.18MnO79.90.51x1000/71x79.9=573.93CrO 2_3-185.80.30x1000/68x185.8=819.70AlO □ 2-178.94.87%x88.01x1000/102x178.9=7517.462 3合計(jì)142183.537.2.1.4爐氣物理熱Qco①CO升溫?zé)酫.COQ，=J1773(6.79+0.98x10-3T-0.11x105T-2)dTCO298=11472.28cal/mol=48.0kJ/mol②CO,升溫?zé)酫TOC\o"1-5"\h\z2 CO2Q，=J1773(10.55+2.16x10-3T+2.04x105T-2)dTCO2 298=19428.78cal/mol=81.29kJ/mol③HQ升溫?zé)酫2 H2OQ，=J1773(7.17+2.56x10-3T+0.08x105T-2)dTH2O 298=14507.65cal/mol=60.70kJ/mol④N,升溫?zé)酫2 N2Q，=J177“6.66+1.03x10-3T)dTN2 298=11395.80cal/mol=47.68kJ/mol爐氣中各物質(zhì)摩爾熱及總量見表7-34。表7-34爐氣中各物質(zhì)摩爾熱及總量成分Q,(kJ/mol)Q(kJ)CO48.00(167.14-5.80/2)x48.00=7883.52CO281.295.80/2x81.29=235.74H2O60.7015.69x60.70=952.38N247.6821.43x47.68=1021.78合計(jì)10093.427.2.1.5把持器、爐蓋、爐底冷卻水所帶走的熱QD

經(jīng)手冊(cè)查詢，25500kV-A礦熱爐電爐把持器和爐蓋總用水量為240m3/h，其中把持器用水占60%,即144m3/h,進(jìn)出口溫度分別35℃和40℃；爐蓋用水占40%,即96m3/h,進(jìn)出口溫度分別35℃和40℃。爐底冷卻水用量為380m3/h,進(jìn)出口溫度分別為33℃和35℃按1臺(tái)25500kV-A鎳鐵電爐年工作日為330d，年產(chǎn)量為50000t/a。1臺(tái)25500kV-A鎳鐵電爐每小時(shí)鎳鐵的產(chǎn)量為6.31t/h。則以100kg紅土礦A焙砂為基準(zhǔn)，冷卻水帶走熱為:①把持器冷卻水帶走熱QH°H2（把持器）'=J31318.03dT=90.82cal/QH°H2（把持器）n=144xn=144xH2°（把持器）1004.99x103x6.31=0.4573m3=457.3kg=25405.56moln=96n=96xH2°（爐蓋）1004.99x103x6.31=0.3049m3=304.9kg=16938.89molQ=25405.56x0.38=9654.11kJH2°（把持器）②爐蓋冷卻水帶走熱QH2°（爐蓋）'=J31318.03dT=90.82cal/QH2°（爐蓋）308n=380xn=380xH2。（爐底）1004.99x103x6.31=1.21m3=1210kg=67222.22molQ=16938.89x0.38=6436.78kJH2°（爐蓋）③爐底冷卻水帶走熱QH2°（爐底）’=「0818.03dT=36.090cal/QH2°（爐底）306=67222.22x0.151=10150.56kJH20（爐底）故把持器、爐蓋、爐底冷卻水帶走總熱為：9654.11+6436.78+10150.56=26241.45kJ。7.2.1.6爐底磚層帶走熱根據(jù)25500kV-A鎳鐵礦熱爐的設(shè)計(jì)，爐底磚層面積為216.31m2,且冶煉1t鎳鐵時(shí)，爐底磚熱負(fù)荷為1834.222W/m2,則爐底磚帶走熱為:22.07 11834.222x216.31x_xx3600=4995.79kJ10006.31計(jì)算熱收入Q?S成渣反應(yīng)放熱爐渣中堿性氧化物和酸性氧化物反應(yīng)放熱，反應(yīng)按CaO與SiO2反應(yīng)，MgO與SiO2反應(yīng)。成渣反應(yīng)熱見表7-35。表7-35成渣反應(yīng)熱名稱反應(yīng)方程式△HQ。J（kJ/mol）Q/kJCaOCaO+SiO2=CaO-SiO2--48.99（0.48+0.01+9.60）x1000/56x48.99=8826.95MgOMgO+SiO2=MgO-SiO2-3.2419.95%x88.01x1000/40x3.24=1422.20合計(jì)102