一种有害元素对高炉燃料比影响的计算方法的建立方法技术

本发明专利技术公开了一种有害元素对高炉燃料比影响的计算方法的建立方法，属于炼铁新技术领域，解决了高有害元素含量铁矿石的经济利用问题。该方法基于有害元素碱金属、锌、铅等在高炉内的循环富集行为，提出了有害元素对高炉燃料比影响的概念。确定了高炉冶炼常见的4种有害元素Na、K、Zn、Pb对高炉燃料比的影响规律，建立了有害元素对高炉燃料比影响计算方法。由于采用上述技术方案，该方法可以准确的计算出有害元素对高炉燃料比的影响程度，对钢铁企业评估“经济炉料”价值具有重要的指导意义。同时对于相应指标的修改，亦可用于其它有害元素对高炉燃料比影响的计算。

【技术实现步骤摘要】
一种有害元素对高炉燃料比影响的计算方法的建立方法
本专利技术属于炼铁新
，涉及有害元素对高炉燃料比影响的计算方法，特别是一种有害元素对高炉燃料比影响的计算方法的建立方法。专利技术背景近年来中国钢铁企业由于产能过大，整个钢铁行业面临去产能保生存的环境中，各个钢铁企业为降低生产成本纷纷采用“经济炉料”，大量使用有害元素含量较高的劣质矿，导致高炉入炉有害元素负荷不断升高。前人关于有害元素对高炉生产的影响做了大量了研究，其工作主要集中在对有害元素入炉量和排出量进行统计分析明晰有害元素在高炉内的循环行为，碱金属、锌等有害元素对烧结矿、球团矿和焦炭等原燃料冶金性能的影响规律及机理研究，有害元素对高炉用耐火材料的侵蚀机理和高炉结瘤原因的研究等方面的工作，这些工作对防止有害元素危害、指导高炉正常生产起到非常重要的作用。但有关有害元素对高炉燃料比的影响、能量利用的影响研究较少，为了表明有害元素对高炉燃料比的影响规律，该专利技术提出了一种基于有害元素物理化学性质及高炉内实际环境的计算方法。该方法可以准确的计算出有害元素对高炉燃料比的影响程度，对钢铁企业评估“经济炉料”价值具有重要的指导意义。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于建立一种科学的评价有害元素对高炉燃料比影响的方法，为高炉“经济炉料”的应用提供指导的有害元素对高炉燃料比影响的计算方法的建立方法。本专利技术的技术方案是：一种有害元素对高炉燃料比影响的计算方法的建立方法，该方法基于有害元素碱金属、锌、铅在高炉内的循环富集行为，提出了有害元素对高炉燃料比影响的概念，通过确定高炉冶炼常见的4种有害元素Na、K、Zn、Pb对高炉燃料比的影响规律，建立了有害元素对高炉燃料比影响计算方法。进一步，该方法具体包括以下步骤：(1)有害元素对高炉能耗的影响的主要评价指标是高炉生产焦比K值，其中焦比理论计算需要如下计算参数：入炉含铁原料中Fe2O3含量w(Fe2O3)，FeO含量w(FeO)，铁矿石的品位w(TFe)；生产钢铁企的铁水成分w[Si]、w[Mn]、w[P]、w(S)；高炉正常生产过程中的鼓风参数风量V、富氧率高炉炉顶煤气成分(2)高炉中入炉的焦炭被氧化为CO、CO2时夺取氧的来源有三种，分别是炉料中与铁结合的、炉料中与少量元素Si、Mn、P、S等结合的和鼓风中的，其计算方程分别如下所示：其中，yA表示生产1mol铁从铁氧化物中夺取氧的摩尔数，yf表示生产1mol铁从SiO2、MnO、P2O5以及脱硫夺取氧的摩尔数，yb表示生产1mol铁风口前C氧化夺取氧的摩尔数，w[Fe]表示生铁中铁的含量，V为高炉正常生产过程中的鼓风参数风量。煤气中氧碳原子比可直接按照煤气成分进行计算：(3)取直角坐标系，纵坐标为横坐标为可绘制里斯特操作线，根据里斯特操作线，可计算出碳铁原子比：(4)tanα是操作线的斜率可转换成冶炼每吨生铁所消耗的焦炭量，计算焦比时应加入铁水渗碳消耗的碳量，扣除喷煤带入的碳量，两者转换算式如下。其中，K表示焦比，M表示煤比，w(C)K表示焦炭含碳量，w(C)M表示煤粉含碳量，w[C]表示生铁种碳的含量。(5)有害元素可以降低煤气利用率，改变氧碳原子比，其计算公式如下。其中，Xi表示有害元素入炉负荷，Yi表示有害元素循环富集倍数，Mi表示相对分子质量，V(CO2)为炉顶煤气中CO2的体积，V(CO)为炉顶煤气中CO的体积。(6)氧碳原子比改变使操作线斜率发生变化，焦比升高，焦比增量计算公式如下。其中，ni表示常数，与高炉原燃料条件和操作有关。本专利技术的有益效果是：本专利技术可用于高炉内有害元素含量较高的含铁物料经济性评价，为高炉“经济炉料”利用提供量化的参考依据。该方法利用实际高炉生产数据和有害元素在高炉内的反应理论在不引入其他参数和化验分析手段的基础上对有害元素炉料进行经济性评价且方法计算数值准确，可验证性好，对高炉原燃料采购人员采购具有重要的指导意义，为降低炼铁成本奠定了基础。附图说明图1为里斯特操作曲线示意图。图2为受有害元素影响的里斯特操作曲线示意图。具体实施方式以下结合具体实施实例的具体实施方式再对本专利技术的上述内容进一步的详细说明：本专利技术一种有害元素对高炉燃料比影响的计算方法，该方法具体包括以下步骤：首先对高炉入炉的含铁物料进行化验分析，确定含铁物料的化学成分：入炉含铁原料中Fe2O3含量w(Fe2O3)，FeO含量w(FeO)，铁矿石的品位w(TFe)；生产钢铁企的铁水成分w[Si]、w[Mn]、w[P]、w(S)；高炉正常生产过程中的鼓风参数风量V、富氧率高炉炉顶煤气成分其次，利用利用如下公式计算在目前高炉生产条件下，高炉内的原子比例：式中，yA为生产1mol铁从铁氧化物中夺取氧的摩尔数，yf为生产1mol铁从SiO2、MnO、P2O5以及脱硫夺取氧的摩尔数，yb为生产1mol铁风口前C氧化夺取氧的摩尔数，w[Fe]为生铁中铁的含量，V为高炉正常生产过程中的鼓风参数风量，y[Si]为元素Si的摩尔数，y[Mn]为元素Mn的摩尔数，Sy[P]为元素P的摩尔数，y[S]为元素S的摩尔数。进一步的，对高炉炉顶煤气进行化验分析，确定高炉炉顶煤气成分(化验分析阶段宜使用多次化验求平均值的方法，保证化验分析结果的准确性)，并利用如下公式计算高炉内的原子比例。根据高炉里斯特操作线计算原则，绘制里斯特操作线，如下图1所示；根据里斯特操作曲线，计算出里斯特操作线斜率tanα:根据里斯特斜率和高炉焦比的关系，通过如下公式换算成高炉焦比K值：其中焦炭碳含量为85.63％，煤粉碳含量为77.48％。进一步的，有害元素对氧碳原子比的影响，通过下式计算。受有害元素影响的里斯特操作曲线如图2所示。更进一步的，焦比增量通过如下公式计算得出。表1为铁矿石中铁的含量：表1铁矿石成分表2为高炉操作参数：表2高炉操作参数表3为铁水成分(1505℃)：表3铁水成分表4为炉渣成分：表4炉渣成分表5为煤气成分：表5煤气成分表6为有害元素入炉负荷和循环富集倍数：表6有害元素入炉负荷和循环富集倍数表7为根据上述方法的计算结果：表7计算结果以上所述仅为本专利技术的较佳实例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的理念和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进，均应包含在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有害元素对高炉燃料比影响的计算方法的建立方法，其特征在于：该方法基于有害元素碱金属、锌、铅在高炉内的循环富集行为，提出了有害元素对高炉燃料比影响的概念，通过确定高炉冶炼常见的4种有害元素Na、K、Zn、Pb对高炉燃料比的影响规律，建立了有害元素对高炉燃料比影响计算方法。

【技术特征摘要】
1.一种有害元素对高炉燃料比影响的计算方法的建立方法，其特征在于：该方法基于有害元素碱金属、锌、铅在高炉内的循环富集行为，提出了有害元素对高炉燃料比影响的概念，通过确定高炉冶炼常见的4种有害元素Na、K、Zn、Pb对高炉燃料比的影响规律，建立了有害元素对高炉燃料比影响计算方法。2.根据权利要求1所述的建立方法，其特征在于，该方法的具体包括以下步骤：(1)对高炉入炉的含铁物料进行化验分析，确定含铁物料的化学成分：入炉含铁原料中Fe2O3含量w(Fe2O3)，FeO含量w(FeO)，铁矿石的品位w(TFe)；生产钢铁企的铁水成分w[Si]、w[Mn]、w[P]、w(S)；高炉正常生产过程中的鼓风参数风量V、富氧率高炉炉顶煤气成分利用如下公式计算在目前高炉生产条件下，高炉内的原子比例：式中，yA为生产1mol铁从铁氧化物中夺取氧的摩尔数，yf为生产1mol铁从SiO2、MnO、P2O5以及脱硫夺取氧的摩尔数，yb为生产1mol铁风口前C氧化夺取氧的摩尔数，w[Fe]为生铁中铁的含量，V为高炉正常生产过程中的鼓风参数风量，y[Si]为元素Si的摩尔数，y[Mn]为元素Mn的摩尔数，Sy[P]为元素P的摩尔数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建良，焦克新，王一杰，刘征建，王广伟，邓勇，王翠，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11