Шихта - материалы в массовом или объемном соотношении, обеспечивающем получение нужного продукта, в частности чугуна, рассчитывается путем составления и решения уравнений материального баланса элементов или соединений, содержащихся в материалах и в продуктах процесса. Число составляемых уравнений должно быть равно числу материалов, расход которых требуется определить. Обычно уравнения составляются по заданным условиям - расходу отдельных материалов или соотношению между ними, выходу чугуна из материалов и содержанию в чугуне (шлаке) тех или иных элементов (соединений).

Уравнения составляются различными способами, чаще всего в виде:

где М и П - расход материала и выход продукта процесса;

ам и ап - содержание компонента в исходном материале и продукте процесса;

- избыток (недостаток) компонента по сравнению с желательным.

Уравнение (1) составлено из условия, что общее количество компонента "а" в исходной шихте равно его количеству в продуктах процесса, уравнение (2) - из условия, что в шихте не должно быть ни избытка, ни недостатка компонента "а".

Химический состав шихтовых материалов доменной плавки чаще всего не может обеспечить все желательные для процесса условия. Поэтому в расчетах шихт удовлетворяют прежде всего наиболее важные требования. Последние устанавливаются составлением поверочной таблицы расчета шихты, которая делается также для проверки выполнения принятых для расчета шихты условий и определения содержаний отдельных составляющих в продуктах плавки.

Основным в расчетах является учет технологических особенностей процесса, поэтому, выполняя их, необходимо обращаться к соответствующим разделам курса "Металлургия чугуна". Конечной учебной целью расчетов является овладение методикой выполнения их и закрепление теоретических знаний.

Наиболее полный метод расчета шихты - комплексный метод А.Н. Рамма [2]. По этому методу составляются основные (3 и 4) и дополнительные уравнения материального баланса, а также уравнения теплового баланса (5):

по выходу чугуна

по основности шлака

по тепловым эквивалентам

Здесь lм, и qм - выход чугуна из материалов, недостаток оснований в них и тепловой эквивалент материалов.

Под тепловым эквивалентом понимается затрата тепла на проведение процессов с 1 т или 1 кг материалов. В уравнения вводятся расход горючего, для которого тепловой эквивалент отрицателен, так как процессы, в которых участвует горючее, в целом проходят с выделением тепла.

шихта доменная печь чугун

Дополнительные уравнения могут и должны составляться по фосфору, марганцу, глинозему, магнезии, количеству шлака, если имеются материалы с различным количеством этих составляющих.

По методу А.Н. Рамма одновременно с расчетом шихты составляются материальный и тепловой балансы доменной плавки. Наиболее пригоден этот метод при проектировании, особенно для условий, значительно отличающихся от обычной доменной практики.

Ранее были разработаны упрощенные методы расчета шихты, широко распространенные и в настоящее время. В расчетах шихты по этим методам расход горючего принимается и делается ряд допущений, которые, не внося существенных погрешностей в результаты расчета, значительно облегчают составление и решение уравнений материального баланса.

2. Расчет шихты доменной печи 2.1 Исходные данные

Таблица 1 - Химический состав материалов

Материал	Состав сухой массы, %
Материал	Fe	MnO	SO3	P2O5	SiO2	Al2O3	CaO	MgO
Железная руда	50,1	1,26	0,03	0,03	10,14	2,18	1,21	0,5
Агломерат	53,3	0,7	0,03	0,05	9,7	0,7	12,2	1,7
Окатыши	64,41	0,51	0,06	0,06	5,04	1	5,01	0,7
Металлодобавки	84	-	-	-	1,5	-	-	-
Известняк	0,6	0,1	-	-	1,55	0,5	53,5	1,4
Зола кокса	5,6	-	-	-	50,4	25	4,5	1,25

Расход влажного кокса, содержащего влаги - 2%; золы - 11,2%; серы - 0,53 %, 480 кг/т чугуна

Расход металлодобавок 12 кг/т чугуна.

В железорудной смеси содержится: 10 % железной руды,

85 % - агломерата,

5 % - окатышей.

2.2 Средневзвешенный состав рудной смеси

Средневзвешенное содержание в рудной смеси элементов и оксидов Э определяется по содержанию их в компонентах смеси (руда, агломерат и др.) и заданной доле (процентном содержанию) компонентов в смеси: . (Пересчёт элементов из их оксидов по известным атомным и молекулярным массам).