高炉炼铁工艺流程Word文档格式.docx

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和鳞铁矿（Lepidocrocite）FeO（OH）两种不同结构矿石的统称,也有人把它主要成份的化学式写成mFe2O3.nH2O,呈现土黄或棕色,含有Fe约62%,O27%,H2O11%,比重约为3.6~4.0,多半是附存在其它铁矿石之中。

（4）菱铁矿（Siderite）是含有碳酸铁的矿石,主要成份为FeCO3,呈现青灰色,比重在3.8左右。

这种矿石多半含有相当多数量的钙盐和镁盐。

由于碳酸根在高温约800~900℃时会吸收大量的热而放出二氧化碳,所以我们多半先把这一类矿石加以焙烧之后再加入鼓风炉。

另外还有铁的硅酸盐矿（SilicateIron）硫化铁矿（Sulphideiron）

二、燃料

炼铁的主要燃料是焦炭。

烟煤在隔绝空气的条件下,加热到950-1050℃,经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭,这一过程叫高温炼焦（高温干馏）。

其作用是熔化炉料并使铁水过热,支撑料柱保持其良好的透气性。

因此,铸造焦应具备块度大、反应性低、气孔率小、具有足够的抗冲击破碎强度、灰分和硫分低等特点。

1、焦炭分布

从我国焦炭产量分布情况看,我国炼焦企业地域分布不平衡,主要分布于华北、华东和东北地区。

2、焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锑、汞等有色金属的鼓风炉冶炼,起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。

3、焦炭的物理性质

焦炭物理性质包括焦炭筛分组成、焦炭散密度、焦炭真相对密度、焦炭视相对密度、焦炭气孔率、焦炭比热容、焦炭热导率、焦炭热应力、焦炭着火温度、焦炭热膨胀系数、焦炭收缩率、焦炭电阻率和焦炭透气性等。

焦炭的物理性质与其常温机械强度和热强度及化学性质密切相关。

焦炭的主要物理性质如下:

真密度为1.8-1.95g/cm3;

视密度为0.88-1.08g/cm3;

气孔率为35-55%;

散密度为400-500kg/m3;

平均比热容为0.808kj/（kgk）（100℃）,1.465kj/（kgk）（1000℃）;

热导率为2.64kj/（mhk）（常温）,6.91kg/（mhk）（900℃）;

着火温度（空气中）为450-650℃;

干燥无灰基低热值为30-32KJ/g;

比表面积为0.6-0.8m2/g。

4、焦炭的质量指标

焦炭是高温干馏的固体产物,主要成分是碳,是具有裂纹和不规则的孔孢结构体（或孔孢多孔体）。

裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度,其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。

衡量孔孢结构的指标主要用气孔率（只焦炭气孔体积占总体积的百分数）来表示,它影响到焦炭的反应性和强度。

不同用途的焦炭,对气孔率指标要求不同,一般冶金焦气孔率要求在40~45%,铸造焦要求在35~40%,出口焦要求在30%左右。

焦炭裂纹度与气孔率的高低,与炼焦所用煤种有直接关系,如以气煤为主炼得的焦炭,裂纹多,气孔率高,强度低;

而以焦煤作为基础煤炼得的焦炭裂纹少、气孔率低、强度高。

焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个指标来表示。

焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力,用M40值表示;

焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力,用M10值表示。

焦炭的裂纹度影响其抗碎强度M40值,焦炭的孔孢结构影响耐磨强度M10值。

M40和M10值的测定方法很多,我国多采用德国米贡转鼓试验的方法。

5、焦炭质量的评价

1、焦炭中的硫分:

硫是生铁冶炼的有害杂质之一,它使生铁质量降低。

在炼钢生铁中硫含量大于0.07%即为废品。

由高炉炉料带入炉内的硫有11%来自矿石;

3.5%来自石灰石;

82.5%来自焦炭,所以焦炭是炉料中硫的主要来源。

焦炭硫分的高低直接影响到高炉炼铁生产。

当焦炭硫分大于1.6%,硫份每增加0.1%,焦炭使用量增加1.8%,石灰石加入量增加3.7%,矿石加入量增加0.3%高炉产量降低1.5—2.0%.冶金焦的含硫量规定不大于1%,大中型高炉使用的冶金焦含硫量小于0.4—0.7%。

2、焦炭中的磷分:

炼铁用的冶金焦含磷量应在0.02—0.03%以下。

3、焦炭中的灰分:

焦炭的灰分对高炉冶炼的影响是十分显著的。

焦炭灰分增加1%,焦炭用量增加2—2.5%因此,焦炭灰分的降低是十分必要的。

4、焦炭中的挥发分:

根据焦炭的挥发分含量可判断焦炭成熟度。

如挥发分大于1.5%,则表示生焦;

挥发分小于0.5—0.7%,则表示过火,一般成熟的冶金焦挥发分为1%左右。

5、焦炭中的水分:

水分波动会使焦炭计量不准,从而引起炉况波动。

此外,焦炭水分提高会使M04偏高,M10偏低,给转鼓指标带来误差。

6、焦炭的筛分组成:

在高炉冶炼中焦炭的粒度也是很重要的。

我国过去对焦炭粒度要求为:

对大焦炉（1300—2000平方米）焦炭粒度大于40毫米;

中、小高炉焦炭粒度大于25毫米。

但目前一些钢厂的试验表明,焦炭粒度在40—25毫米为好。

大于80毫米的焦炭要整粒,使其粒度范围变化不大。

这样焦炭块度均一,空隙大,阻力小,炉况运行良好。

三、熔剂

1、熔剂的作用

熔剂在冶炼过程中的主要作用有:

1.使还原出来的铁与脉石和灰分实现良好分离,并顺利从炉缸流出,即渣铁分离。

2.生成一定数量和一定物理、化学性能的炉渣,去除有害杂质硫,确保生铁质量。

2、熔剂的种类

根据矿石中脉石成分的不同,高炉冶炼使用的熔剂,按其性质可分为碱性、酸性和中性三类。

1.碱性熔剂

常用的碱性熔剂有石灰石（CaC03）和白云石（CaC03·

MgC03）。

2.酸性熔剂

作为酸性熔剂使用的有石英石（Si02）、均热炉渣（主要成分为2FeO、Si02）及含酸性脉石的贫铁矿等。

3.中性熔剂

高铝原料。

如铁钒土和粘土页岩。

三、对碱性熔剂的质量要求

对碱性熔剂的质量有如下要求:

1.碱性氧化物（CaO+MgO）含量高,酸性氧化物（Si02+A1203）愈少愈好。

或熔剂的有效熔剂性愈高愈好。

一般要求石灰石中Ca0的质量分数不低于50%,Si02+A1203的质量分数不超过3.5%。

熔剂的有效熔剂性是指熔剂按炉渣碱度的要求,除去本身酸性氧化物含量所消耗的碱性氧化物外,剩余部分的碱性氧化物含量。

可用下式表示:

当熔剂中与炉渣中Mg0含量很少时,计算式可简化为:

2.有害杂质硫、磷含量要少。

石灰石中一般硫的质量分数只有0.01%~0.08%,磷的质量分数为0.001%~0.03%。

3.较高的机械强度,粒度要均匀,大小适中。

适宜的石灰石入炉粒度范围是:

大中型高炉为20~50mm,小型高炉为l0~30mm。

当炉渣黏稠引起炉况失常时,还可短期适量加入萤石（CaF2）,以稀释炉渣和洗掉炉衬上的堆积物

四.高炉炼铁的工艺流程

炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例装入高炉,并由热风炉向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧,原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降。

在炉料下降和煤气上升过程中,先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁,铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣,炉底铁水间断地放出装入铁水罐,送往炼钢厂。

同时产生高炉煤气,炉渣两种副产品,高炉渣水淬后全部作为水泥生产原料。

炼铁工艺流程和主要排污节点见上图

高炉炼铁原的理

炼铁过程实质上是将铁从其自然形态——矿石等含铁化合物中还原出来的过程。

炼铁方法主要有高炉法、直接还原法、熔融还原法等,其原理是矿石在特定的气氛中（还原物质CO、H2、C;

适宜温度等）通过物化反应获取还原后的生铁。

生铁除了少部分用于铸造外,绝大部分是作为炼钢原料。

高炉炼铁是现代炼铁的主要方法,钢铁生产中的重要环节。

这种方法是由古代竖炉炼铁发展、改进而成的。

尽管世界各国研究发展了很多新的炼铁法,但由于高炉炼铁技术经济指标良好,工艺简单,生产量大,劳动生产率高,能耗低,这种方法生产的铁仍占世界铁总产量的95%以上。

高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石）,从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。

在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气,在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧,从而还原得到铁。

炼出的铁水从铁口放出。

铁矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣,从渣口排出。

产生的煤气从炉顶导出,经除尘后,作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。

高炉的主要组成部分

高炉炉壳:

炉壳的作用是固定冷却设备,保证高炉砌体牢固,密封炉体,有的还承受炉顶载荷、热应力和内部的煤气压力,有时要抵抗崩料、坐料甚至可能发生的煤气爆炸的突然冲击,因此要有足够的强度。

炉喉:

高炉本体的最上部分,呈圆筒形。

炉喉既是炉料的加入口,也是煤气的导出口。

它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用。

炉身:

高炉铁矿石间接还原的主要区域,呈圆锥台简称圆台形,由上向下逐渐扩大,用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱,并减小炉料下降阻找力。

炉身角的大小对炉料下降和煤气流分布有很大影响。

炉腰:

高炉直径最大的部位。

它使炉身和炉腹得以合理过渡。

由于在炉腰部位有炉渣形成,并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化,为减小煤气流的阻力,在渣量大时可适当扩大炉腰直径,但仍要使它和其他部位尺寸保持合适的比例关系,比值以取上限为宜。

炉腰高度对高炉冶炼过程影响不很显著,一般只在很小范围内变动。

炉腹:

高炉熔化和造渣的主要区段,呈倒锥台形。

为适应炉料熔化后体积收缩的特点,其直径自上而下逐渐缩小,形成一定的炉腹角。

炉腹的存在,使燃烧带处于合适位置,有利于气流均匀分布。

炉腹高度随高炉容积大小而定,但不能过高或过低,一般为3.0~3.6m。

炉腹角一般为79~82;

过大,不利于煤气流分布;

过小,则不利于炉料顺行。

炉缸:

高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存及排放区域,呈圆筒形。

出铁口、渣口和风口都设在炉缸部位,因此它也是承受高温煤气及渣铁物理和化学侵蚀最剧烈的部位,对高炉煤气的初始分布、热制度、生铁质量和品种都有极重要的影响。

炉底:

高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液及铁水的静压力,而且受到1400~4600℃的高温、机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着高炉的一代寿命。

只有砌体表面温度降低到它所接触的渣铁凝固温度,并且表面生成渣皮（或铁壳）,才能阻止其进一步受到侵蚀,所以必需对炉底进行冷却。

通常采用风冷或水冷。

目前我国大中型高炉大都采用全碳砖炉底或碳砖和高铝砖综合炉底,大大改善了炉底的散热能力。

炉基:

它的作用是将所集中承担的重量按照地层承载能力均匀地传给地层,因而其形状都是向下扩大的。

高炉和炉基的总重量常为高炉容积的10~18倍（吨）。

炉基不许有不均匀的下沉,一般炉基的倾斜值不大于0.1%~0.5%。

高炉炉基应有足够的强度和耐热能力,