工程科学学报，第37卷，第7期：857866,2015年7月 Chinese Journal of Engineering,Vol.37,No.7:857-866,July 2015 DOI:10.13374/j.issn2095-9389.2015.07.006:http://journals.ustb.edu.cn 基于镍铁治炼工艺流程中物质流和能量流的模型与 软件 刘 鹏，李宝宽，吴文远 东北大学材料与治金学院，沈阳110819 ☒通信作者，E-mail:ibk@smm.neu.cdu.cn 摘要通过对镍铁治炼生产工艺中物质流和能量流平衡过程研究，获得了镍铁治炼工艺中各个环节热量的利用率和损耗 情况，以及红土矿、还原剂和熔剂在各部分中反应率，并分析了红土矿和镍铁合金中含量对炉渣中镍铁成分的影响.构建 针对镍铁治炼工艺系统的总体物质流和能量流计算模型，在保证系统总体计算模型的前提下，又具有协同各子工艺系统的物 质流和能量流计算模型的功能。依据各子工艺系统中物质流和能量流的关联性，计算烟气和炉气的利用率及热量损失，并利 用VB软件对治炼工艺流程计算软件进行开发 关键词镍铁合金：治炼：能量流：物质流：数学模型：软件 分类号TF644 Model and software of materials flow and energy flow in ferronickel smelting LIU Peng,LI Bao-kuan,WU Wen-yuan School of Materials and Metallurgy,Northeastem University,Shenyang 110819,China Corresponding author,E-mail:libk@smm.neu.edu.cn ABSTRACT On the basis of studies on material flow and energy flow balances in ferronickel smelting,the utilization rate and heat loss of every process were obtained,and the reaction rates of ores,reductants and fluxes were calculated in each part of the ferronickel smelting process.The effect of nickel content in the nickel laterite ore and ferronickel alloy on the contents of nickel and iron in the slag was analyzed.Computational models of overall material flow and energy flow were built.In addition to the function of calculating overall material flow and energy flow in the system,the computational models also have the function of coordinating material flow and energy flow among subsystems.Based on the relevance of material flow and energy flow in each subsystem,the utilization rate and heat loss of flue gas and furnace gas were calculated,and the calculation software of the overall ferronickel smelting process was developed by using Visual Basic. KEY WORDS ferronickel alloys;smelting:energy flow:material flow:mathematical models;software 在利用火法熔炼红土镍矿制备镍铁的回转窑一矿 对于提高产品的质量具有重要意义. 热炉(RKEF)工艺中，红土镍矿在干燥筒和回转窑中 目前，采用火法治炼红土镍矿比较普遍，而针对火 脱水程度及还原剂对镍铁矿中氧化物的还原率直接受 法治炼红土镍矿生产镍铁制品工艺的研究方法很多. 温度影响，而温度的控制又受制于干燥筒、回转窑和矿 例如彭志刚四利用计算回转窑一矿热炉治炼镍铁的工 热炉中热量的利用率.通过物质流计算可掌握物料在 艺系统的质量、能量和的平衡计算，以及分析不同工 干燥筒、回转窑和矿热炉中的反应率和消耗量.因此， 况和参数下能源利用率的变化，对比不同参数下系统 研究回转窑一矿热炉工艺中能量流和物质流计算结果 效率的影响趋势，揭示能量的利用率，能量损耗的环 收稿日期：2013-1205 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51210007)工程科学学报，第 37 卷，第 7 期: 857--866，2015 年 7 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 37，No． 7: 857--866，July 2015 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2015． 07． 006; http: / /journals． ustb． edu． cn 基于镍铁冶炼工艺流程中物质流和能量流的模型与 软件 刘 鹏，李宝宽，吴文远 东北大学材料与冶金学院，沈阳 110819  通信作者，E-mail: libk@ smm． neu． edu． cn 摘 要 通过对镍铁冶炼生产工艺中物质流和能量流平衡过程研究，获得了镍铁冶炼工艺中各个环节热量的利用率和损耗 情况，以及红土矿、还原剂和熔剂在各部分中反应率，并分析了红土矿和镍铁合金中 Ni 含量对炉渣中镍铁成分的影响． 构建 针对镍铁冶炼工艺系统的总体物质流和能量流计算模型，在保证系统总体计算模型的前提下，又具有协同各子工艺系统的物 质流和能量流计算模型的功能． 依据各子工艺系统中物质流和能量流的关联性，计算烟气和炉气的利用率及热量损失，并利 用 VB 软件对冶炼工艺流程计算软件进行开发． 关键词 镍铁合金; 冶炼; 能量流; 物质流; 数学模型; 软件 分类号 TF644 Model and software of materials flow and energy flow in ferronickel smelting LIU Peng，LI Bao-kuan ，WU Wen-yuan School of Materials and Metallurgy，Northeastern University，Shenyang 110819，China  Corresponding author，E-mail: libk@ smm． neu． edu． cn ABSTＲACT On the basis of studies on material flow and energy flow balances in ferronickel smelting，the utilization rate and heat loss of every process were obtained，and the reaction rates of ores，reductants and fluxes were calculated in each part of the ferronickel smelting process． The effect of nickel content in the nickel laterite ore and ferronickel alloy on the contents of nickel and iron in the slag was analyzed． Computational models of overall material flow and energy flow were built． In addition to the function of calculating overall material flow and energy flow in the system，the computational models also have the function of coordinating material flow and energy flow among subsystems． Based on the relevance of material flow and energy flow in each subsystem，the utilization rate and heat loss of flue gas and furnace gas were calculated，and the calculation software of the overall ferronickel smelting process was developed by using Visual Basic． KEY WOＲDS ferronickel alloys; smelting; energy flow; material flow; mathematical models; software 收稿日期: 2013--12--05 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51210007) 在利用火法熔炼红土镍矿制备镍铁的回转窑--矿 热炉( ＲKEF) 工艺中，红土镍矿在干燥筒和回转窑中 脱水程度及还原剂对镍铁矿中氧化物的还原率直接受 温度影响，而温度的控制又受制于干燥筒、回转窑和矿 热炉中热量的利用率． 通过物质流计算可掌握物料在 干燥筒、回转窑和矿热炉中的反应率和消耗量． 因此， 研究回转窑--矿热炉工艺中能量流和物质流计算结果 对于提高产品的质量具有重要意义． 目前，采用火法冶炼红土镍矿比较普遍，而针对火 法冶炼红土镍矿生产镍铁制品工艺的研究方法很多． 例如彭志刚［1］利用计算回转窑--矿热炉冶炼镍铁的工 艺系统的质量、能量和 的平衡计算，以及分析不同工 况和参数下能源利用率的变化，对比不同参数下系统 效率的影响趋势，揭示能量的利用率，能量损耗的环