第一章 06.2.7高炉炼铁概述##定
高炉炼铁原理课件
高炉内的传热过程
总结词
高炉内的传热过程是炼铁过程中必不可少的环节，它涉及到多种传热方式，如传导、对流和辐射。
详细描述
高炉内的传热过程主要通过焦炭、矿石和铁水等固体物质之间的热传导，以及气体和铁水之间的对流 换热来完成。此外，高炉内的高温环境还使得热量以辐射方式传递。这些传热方式共同作用，使得热 量能够有效地传递到铁水中，完成炼铁过程。
成分监测与控制
生铁的成分直接影响其质量和用途。为确保生铁质量达标，应定期对生铁成分进行监测， 并根据监测结果调整原料配比、焦炭质量和鼓风量等参数。
压力监测与控制
高炉内的压力对气体流量和反应过程有重要影响。压力的波动可能导致炉况不稳和生产事 故。因此，应定期监测高炉内压力，并对其进行控制，确保压力稳定。
，降低能耗。
05 渣铁分离与排放
渣铁的形成与性质
渣铁的形成
在高炉炼铁过程中，矿石、焦炭和熔剂经过一系列化学反应后形成渣铁。
渣铁的性质
渣铁具有不同的物理和化学性质，如密度、黏度、成分等，这些性质对渣铁分 离和排放过程有重要影响。
渣铁的分离过程
自然分离
在高炉中，渣铁由于密度差异自 然分层，上层为铁水，下层为炉
燃料的燃烧过程
燃料燃烧反应
燃烧产物的成分
燃料在高温下与空气中的氧气发生化 学反应，释放出热量，加热高炉内的 气体和原料。
燃烧产物主要是高炉内的气体和炉渣 ，其成分和性质对高炉炼铁的产品质 量和效率有着重要影响。
燃烧效率
燃料燃烧效率的高低直接影响到高炉 炼铁的效率，因此需要控制好燃烧过 程，提高燃烧效率。
高炉炼铁原理课件
• 高炉炼铁概述 • 原料准备与燃料 • 还原过程与化学反应 • 高炉内气体流动与传热 • 渣铁分离与排放 • 高炉操作与控制
高炉炼铁
高炉炼铁工艺流程一、高炉炼铁原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。
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）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。
原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，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，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料；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。
二、高炉冶炼主要工艺设备简介高护炼铁设备组成有：①高炉本体；②供料设备；③送风设备；④喷吹设备；⑤煤气处理设备；⑥渣铁处理设备。
通常，辅助系统的建设投资是高炉本体的4~5倍。
生产中，各个系统互相配合、互相制约，形成一个连续的、大规模的高温生产过程。
高炉开炉之后，整个系统必须日以继夜地连续生产，除了计划检修和特殊事故暂时休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。
炼铁部分
冶金知识培训教材炼铁部分第一章高炉生产概述第一节高炉工艺流程和产品1、什么叫生铁？生铁与熟铁、钢一样，都是铁碳合金，它们的区别是含碳量的多少的不同。
一般把含碳量小于0.2%的叫熟铁，含碳量0.2-1.7%的叫钢，含碳1.7%以上的叫生铁。
2、生铁有哪些种类？生铁一般分为三大类：即供炼钢用的炼钢铁，供铸造机件和工具用的铸造铁（包括球墨铸铁用的生铁），以及作铁合金用的高炉锰铁和硅铁。
此外还有含特殊元素钒的含钒生铁。
我厂现冶炼的为含钒钛生铁。
3、高炉炼铁的工艺流程？高炉工艺流程系统包括：高炉本体、上料系统、装料系统、送风系统、煤气除尘系统、渣铁处理系统、喷吹系统以及动力辅助系统。
在高炉炼铁生产中，高炉是工艺流程的主体，从其上部装入的铁矿石、燃料和熔剂向下运动；下部鼓入空气燃烧燃料，产生大量的还原性气体向上运动；炉料经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学过程，最后生成液态炉渣和生铁。
4、高炉的主要设备及作用？1）高炉本体高炉本体是高炉的主要设备，高炉是用于生产生铁的炉子,是由炉墙耐火材料围成的竖炉空间，它是圆柱和圆台型的结合体，是一种“瓶式”竖炉，他从上到下一共分为五个部分，有炉喉（圆柱）、炉身（圆台）、炉腰（圆柱）、炉腹（圆台）和炉缸（圆柱）,在炉缸开有数量不等的风口、渣口和铁口。
它的纵断面形状称为炉型，在炉墙耐火材料内设有冷却器，外部有钢皮炉壳等。
图高炉炉型高炉有有效容积（Vu）工作容积（V工），他们分别是铁口中心线到到炉喉有效高度范围内的容积和风口中心线到炉喉之间的容积。
在炉缸设有风口、渣口和铁口，风口区是燃料燃烧的地方、煤气的发源地和热量的发源地。
炉缸下部是渣铁贮存区，存在着渣铁反应，是保证生铁质量的重要环节。
炉腹是其形状收缩了适应矿石熔滴后的体积变化，同时也是燃烧带产生的煤气远离炉墙，有利于渣皮的形成，延长高炉寿命。
炉腰是高炉直径最大的部位，其直径的大小决定着高炉内型的高径比关系。
炼铁厂培训教材
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3、送风系统。 包括鼓风机、热风炉、热风总管，送风支管。本系统的任务是把
从鼓风机房送出的冷风加热并送入高炉。 4、喷吹系统。
包括磨煤机、集煤罐、储煤罐、喷煤罐、混合器和喷枪。本系统 的任务是磨制、收存和计量后把煤粉从风口喷入高炉。 5、渣铁处理系统。
包括出铁厂、泥炮、开口机、铁水罐、水渣池等。本系统的任务 是定期将炉内的渣铁出净，保证高炉连续生产。 6、煤气处理系统。
包括煤气上升管、下降管、重力除尘器、布袋除尘器、静电除尘 器。本系统的任务是将炉顶引出的含尘很高的荒煤气净化成合乎要求 的净煤气。
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• 1.3 高炉主要技术经济指标
1、有效容积利用系数: 每立方米高炉有效容积一昼夜生产的生铁吨数。它是衡量高炉
生产强化程度的指标。ηv=P（高炉昼夜产铁量）/Vu（高炉有效容积 ） t/（m3.d） ）我国高炉有效容积系数一般为1.8～2.3 （t/m3.d） ，高的达到3.0 t/（m3.d）
• 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。
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• 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。
高炉炼铁简介
高炉炼铁简介高炉炉前出铁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。
简史和近况早期高炉使用木炭或煤作燃料，18世纪改用焦炭，19世纪中叶改冷风为热风(见冶金史)。
20世纪初高炉使用煤气内燃机式和蒸汽涡轮式鼓风机后，高炉炼铁得到迅速发展。
20世纪初美国的大型高炉日产生铁量达450吨，焦比1000公斤/吨生铁左右。
70年代初，日本建成4197立方米高炉，日产生铁超过1万吨，燃料比低于500公斤/吨生铁。
中国在清朝末年开始发展现代钢铁工业。
1890年开始筹建汉阳铁厂，1号高炉（248米，日产铁100吨）于1894年5月投产。
1908年组成包括大冶铁矿和萍乡煤矿的汉冶萍公司。
1980年，中国高炉总容积约8万米,其中1000米以上的26座。
1980年全国产铁3802万吨，居世界第四位。
高炉炼铁面临淘汰中国钢铁业急需升级换代高炉炼铁技术，适合于那些工业化初步发展的国家，生产大路货、初级钢材，但在发达国家，高炉技术正面临淘汰。
电炉技术炼钢是当今世界趋势。
电炉炼铁可以提升钢材质量和特殊性能，减少原材料和电力等的浪费。
在订单经济时代，生产要根据市场需求变化，但高炉炼铁技术周期长，生产产品低级，且生产的产品还需要一道甚至更长的加工链条。
电炉炼钢则可缩短钢材冶炼周期，可根据订单安排生产，原材料和动力资源浪费少，不再如高炉炼铁那样存在大量的产品积压情况。
当今社会进入材料时代后，市场需要的钢材不再是传统的材料，高炉炼铁生存空间更大为缩小，且附加值很低，以中国钢铁业为例，全国钢铁产业利润还不如开采铁矿的赚钱，原因就是因为高炉炼铁技术低级落后，不能生产高附加值产品。
高炉炼铁知识简介
高炉炼铁知识简介
一、炼铁的原理（怎样从铁矿石中炼出铁）用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。
铁氧化物（Fe2O3、Fe3O4、FeO）+还原剂（C、CO、H2）铁（Fe）
二、炼铁的方法
（1）直接还原法（非高炉炼铁法）
（2）高炉炼铁法（主要方法）
三、高炉炼铁的原料及其作用
（1）铁矿石：（烧结矿、球团矿）提供铁元素。
冶炼一吨铁大约需要1.5—2吨矿石。
（2）焦碳：
冶炼一吨铁大约需要500Kg焦炭。
提供热量；提供还原剂；作料柱的骨架。
（3）熔剂：（石灰石、白云石、萤石）
使炉渣熔化为液体；去除有害元素硫（S）。
（4）空气：为焦碳燃烧提供氧。
四、高炉炼铁设备
（1）高炉内型
（2）高炉结构五、高炉炼铁过程
炉喉
1、上料： 高炉储料槽 ─→装料 ─→ 料车 ─→ 炉顶─→布料器布料 ─→炉内炉缸（熔化、还原） 铁水炉渣
2、鼓（送）风空气 风机 热风炉 热风围管 风口 炉缸燃烧区（热量还原剂CO ） 煤气
3、炉内冶炼过程及高炉操作
运 动 ：铁矿石下降（炉喉） （炉缸）炉渣、铁水 高炉煤气（炉喉） （炉缸风口） 煤 气上升 4、渣铁处理渣铁处理的任务
渣铁处理的设备渣铁处理处理的设施渣铁处理的过程
六、高炉炼铁的几个名词高炉有效容积：高炉利用系数：焦比：休风： 加 热
还 原
加 热
还 原。
高炉炼铁简述
（2）规模越来越大型化。 现在已有5000m3以上容积的高炉，日 产生铁万吨以上，日耗矿石近2万t，焦炭等 燃料5kt。 （3）机械化、自动化程度越来越高。 为了准确连续地完成每日成千上万吨原 料及产品的装入和排放，为了改善劳动条 件、保证安全、提高劳动生产率，要求有 较高的机械化和自动化水平。
品位即铁矿石的含铁量，它决定着矿石的 开采价值和入炉前的处理工艺。入炉品位 愈高，愈有利于降低焦比和提高产量，从 而提高经济效益。经验表明，若矿石含铁 量提高1%，则焦比降低2%，产量增加3%。
铁矿石分类及特性
矿石的贫富一般以其理论含铁量的 70% 来 评估。实际含铁量超过理论含铁量的 70% 称富矿。 但这并不是绝对固定的标准。因为它还与 矿石的脉石成分、杂质含量和矿石类型等 因素有关。如对褐铁矿、菱铁矿和碱性脉 石矿含铁量的要求可适当放宽。因褐、菱 铁矿受热分解出H2O和CO2后品位会提高。 碱性脉石矿含 CaO 高，冶炼时可少加或不 加石灰石，其品位应按扣去 CaO 的含铁量 来评价。
1.3 高炼铁原料和燃料
高炉炼铁原料
原料是高炉冶炼的物质基础，其质量 对冶炼过程及冶炼效果影响极大。目 前，炼铁的发展趋势之一就是采用精 料。
铁矿石分类及特性
一、矿石和脉石
矿石是矿物的集合体。但是，在当前科学技术条件 下，能从中经济合理地提炼出金属来的矿物才称为 矿石。矿石的概念是相对的。例如铁元素广泛地、 程度不同地分布在地壳的岩石和土壤中，有的比较 集中，形成天然的富铁矿，可以直接利用来炼铁， 堪称矿石；有的比较分散，形成贫铁矿，用于冶炼 既困难又不经济。
（4）生产的联合性。 从高炉炼铁本身来说，从上料到排放渣 铁，从送风到煤气回收，各系统必须有机 地协调联合工作。从钢铁联合企业中炼铁 工序的地位来说，炼铁工序也是非常重要 的一环，高炉休风或减产会给整个联合企 业的生产带来严重影响。因此，高炉工作 者要努力防止各种事故，保证联合生产的 顺利进行。
高炉炼铁简述
炉
h4
身
β D α
风 口 中心线
炉 腰 炉 腹 炉 缸
我国第一座超大型高炉是1985年9月15日建成 投产的宝钢1号高炉4063m3。到目前为止，我国 已经建成投产3200~4350m3超大型高炉近20座， 5000m3级超大型高炉有河北曹妃甸首钢京唐钢 铁公司的2座5500m3高炉、沙钢5860m3。一座 4000m3级高炉日产生铁量达到10000 以上。
热制度：根据冶炼条件和所炼生铁品种的需要，在争取最低焦比的前 提下，选择并控制均匀而热量充沛的炉温（通常包括生铁含硅量和渣 铁温度两方面含义）。
3.高炉的基本操作制度
冷却制度：冷却器结构一般是将钢管铸入生铁铸体中，或直接用铜或 生铁铸成腔室型的构件，冷却器内的钢管或腔室通过冷却介质水时，将 与其接触的炉衬砌体内的热量带出，达到冷却降温的作用。冷却器固定 在炉壳内，直接冷却炉衬的外表，使炉衬内表面温度降低，并形成渣皮， 用于保护炉衬或代替炉衬工作，使高炉长寿。
反应的化学方程式：
Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2
Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2 （反应条件——高温）等
1.我国高炉炼铁的简史
春秋时代
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西汉时期
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汉代
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明代
>
2017
块炼铁
坩埚炼铁法
灌钢方法 焦炭冶炼生铁
高炉炼铁
5/23/2017
2.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ炉本体及主要构成
密闭的高炉本体是冶炼生铁的主 体设备。它是由耐火材料砌筑成 竖式圆筒形，外有钢板炉壳加固 密封，内嵌冷却设备保护。
5/23/2017
高炉炼铁
1 高炉炼铁生产概述1.1 高炉炼铁生产的工艺过程自然界中的铁绝大多数是以铁的氧化物状态存在于矿石中，如赤铁矿、磁铁矿等。
高炉炼铁就是从铁矿石中将铁还原出来，并熔化成生铁。
还原铁矿石需要还原剂，为了熔融脉石还需就爱如石灰石，并且提供足够的热量以熔化渣铁。
高炉的还原剂和燃料主要是焦炭，为了节省焦炭，还从风口喷入重油、天然气、煤粉等其他燃料，以代替焦炭。
为了提高矿石品位及利用贫矿资源，矿石要经过选矿、烧结，做成烧结矿和球团矿供高炉冶炼。
1.2 高炉产品和副产品高炉生产的产品是生铁，副产品有炉渣和煤气。
煤气带出的粉尘收集后可用于烧结生产。
1.2.1 高炉炉渣高炉炉渣中含CaO、SiO2、MgO、Al2O3 。
高炉炉渣在工业中有广泛的用途：①液体炉渣用水急冷，可粒化成水渣，作为水泥原料。
②用蒸汽或压缩空气将液体炉渣吹成渣棉，作绝热材料。
③炉渣经过处理后可以作建筑或铺路材料。
1.2.2 高炉煤气高炉煤气的化学成分一般为CO214%~19%、CO21%~27%、H21%~4%、CH40.6%~1.0%、N256%左右。
每吨生铁可产出2000~3000m3的高炉煤气，其发热值为7000~10000kj/m3，高炉煤气经除尘净化后可作为气体燃料使用，除供高炉的热风炉做燃料使用外，还可供炼钢、轧钢、焦炉、烧结机点火使用，或用于发电厂锅炉作燃料。
高炉煤气可单独使用，也可以与焦炉煤气或转炉煤气混合，制成混合煤气后供有关部门使用，这样做更合理一些。
1.2.3 高炉炉尘高炉炉尘又称瓦斯灰。
高炉炉尘中一般含有5%~15%的碳，30%~50%的铁，以及一定数量的CaO，因而可返回烧结厂再次利用。
每吨生铁所产生的炉尘量的多少，与所用原燃料质量、整粒系统的水平、高炉装备水平以及高炉操作水平等因素有关。
随着原料的改善和实行高压操作，高炉炉尘的产生量会逐步减少。
1.3 高炉炼铁主要技术经济指标1.3.1 质量类指标A 生铁合格率B 生铁一级品率C 生铁平均含硅D 生铁平均含硫E 生铁平均含硫标准偏差F 生铁含硅标准偏差1.4 高炉生产特点及对高炉生产操作的要求1.4.1高炉生产的特点一是长期连续生产。
炼铁培训教材[1]
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第一章 高炉炼铁基本知识 1.1 高炉生产概述
1.1.3 高炉用的矿石、溶剂和燃料 (6)高炉对焦炭质量的要求 1)固定碳含量要高，灰分要低。因为固定碳含量高，其发热值高，单位重量焦炭所提供的还原剂数量
高炉炼铁概述课件
高炉炼铁作为工业生产的重要环节，必须遵守国家和地方的 环保法规，严格控制污染物排放，确保生产过程中的环保合 规性。
环保措施
为满足环保要求，高炉炼铁企业应采取一系列环保措施，如 安装除尘、脱硫、脱硝等环保设施，对生产过程中的废气、 废水、废渣进行治理和回收利用，降低对环境的影响。
高炉炼铁节能减排技术
02
高炉炼铁原料
铁矿石的种类与选择
赤铁矿（Hematite）
赤铁矿是高炉炼铁最常用的铁矿石，具有 较高的铁含量和相对较低的杂质元素。
磁铁矿（Magnetite）
磁铁矿是一种具有磁性的铁矿石，其含铁 量较高，但杂质元素也相对较高。
褐铁矿（Limonite）
褐铁矿是一种含水较多的铁矿石，含铁量 较低，但杂质元素较少。
排渣设备
高炉出铁时，控制出铁口开启和关闭 的设备。
将高炉渣排出的设备，如冲渣机、排 渣机等。
渣铁处理设备
对高炉渣铁进行处理的设备，如渣罐、 铁罐等。
04
高炉炼铁操作与控制
高炉开炉与停炉操作
准备阶段
检查高炉及其周围设备，确保安 全无隐患；准备充足的原料和燃 料；对高炉进行预热。
启动阶段
点燃焦炭，开始加热高炉；控制 加热速度，确保高炉均匀受热； 逐步增加焦炭和铁矿石的投入量。
萤石（Fluorite）
萤石是一种具有较低熔点的矿物，在高炉炼铁中主要用作助 熔剂，帮助降低渣的熔点，提高流动性。
其他辅助原料
碎焦
碎焦是焦炭在运输和装卸过程中产生的碎料，可以作为高炉炼铁的辅助原料，提供热量和还原剂。
煤粉
煤粉可以作为高炉炼铁的辅助燃料，提供热量和还原剂，同时也可以替代部分焦炭。
膨润土
高炉炼铁概述课件
炼铁厂工艺及概况介绍
一、高炉炼铁基本原理
2、高炉炼铁原、燃料 高炉炼铁主要原、燃料为铁矿石、燃料、熔剂。 ① 铁矿石 ◆ 铁矿石种类 铁矿石分为天然矿和人造富矿。 天然矿按铁氧化物的主要矿物形态，分为赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿和菱 铁矿等。炼铁常用的天然矿有澳矿、印度矿等。锰矿一般在洗炉、生产 锰铁时才使用,在高炉开炉时为改善渣铁流动性，也加入一部分锰矿。 烧结矿和球团矿统称人造富矿，人造富矿的出现解决了精矿粉、富粉矿 的利用问题,同时用人工手段改变矿石的冶炼性能,所以人造富矿优于天 然矿。烧结矿一般为碱性，球团矿为酸性，通过烧结矿和球团矿搭配入 炉形成合适的炉渣碱度。 ◆ 铁矿石代用品 高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮等，这些原料均要加入人造富矿原料中使 用。 ◆ 对铁矿石的质量要求 贯彻精料方针，可概括为：“高、熟、净、小、匀、稳”六个字。 炼铁工作者经过长期的生产实践总结出“七分原料三分操作”或“四分 原料三分设备三分操作”说明精料对高炉生产决定性影响。
炉 喉
炉 身
高炉有效高度 炉 腰
炉腹
炉缸 死铁层 8
一、高炉炼铁基本原理
4、高炉内炉料的分布 按状态不同分为五个区域： 块状带、软熔带、滴落带、风口回旋区、渣铁贮存区。
高炉内炉料状态分布示意图
软熔带示意图
9
一、高炉炼铁基本原理
5、炉内各区域的反应及特征 块状带：炉料中水分蒸发及受 热分解，铁矿石还原，炉料与 煤气热交换；焦炭与矿石层状 交替分布，呈固体状态；以气 固相反应为主。 软熔带：炉料在该区域软化， 在下部边界开始熔融滴落；主 要进行直接还原反应，初渣形 成。 滴落带：滴落的液态渣铁与煤 气及固体碳之间进行多种复杂 的化学反应。 风口回旋区：焦炭及煤粉与鼓 入的热风发生燃烧反应，产生 高热煤气，是炉内温度最高的 区域。 渣铁贮存区：在渣铁层间的交 界面及铁滴穿过渣层时发生渣 金反应。
高炉炼铁工艺概述
高炉炼铁工艺概述
高炉炼铁工艺通常包括以下几个步骤：
1. 原料制备。
将生铁、铁矿石、焦炭、石灰石等原料按比例混合，制成高炉炼铁工艺所需的块状料。
其中，焦炭是还原原料，生铁是加速还原的主要原料，铁矿石既是还原原料，也是炼铁的主要原料。
2. 块料烘烤。
将块料放入烘炉中进行烘烤，使其中的水分和挥发性物质蒸发出去，使得块料具有更好的燃烧性和透气性能。
3. 高炉熔炼。
将块料装入高炉底部，通过喷吹空气、供给热量等操作使块料逐渐熔化并发生还原反应。
还原反应将铁矿石中的氧气与炭产生的一氧化碳等还原气体反应，形成金属铁，同步生成多种冶金副产物，如毒性气体、灰渣等。
4. 铁液净化。
在高炉的冷却渣口处，可以从高炉中收集铁液，但是铁液中仍会存在其他杂质和多种有害元素，需要通过炉底倒渣、湿式、干式等多种方法达到净化作用，取得精铁的纯度要求。
5. 成品铸造。
通过连铸、浇铸等方法将铁液灌入铁水罐中，在高温条件下一定时间后铁液因凝固而形成成品铁。
高炉炼铁概述课件
06
高炉炼铁的应用与实践
高炉炼铁在钢铁行业的应用
钢铁行业是高炉炼铁的主要应用领域，通过高炉炼铁工艺，将铁矿石还原成液态铁 水，再经过凝固、轧制等工序生产出各种钢材。
高炉炼铁工艺具有生产效率高、能耗低、成本低等优势，是现代钢铁工业中最为普 遍的炼铁方法。
随着钢铁行业的发展，高炉炼铁技术也在不断进步，提高产能、降低能耗、减少污 染是当前研究的重点。
煤气处理与利用
煤气回收
从高炉煤气中回收有价值的组分 ，如CO、H2等。
煤气净化
对高炉煤气进行除尘、脱硫等净化 处理，以满足环保要求。
煤气利用
将净化后的煤气用于各种用途，如 发电、化工等，实现能源的循环利 用。
03
高炉炼铁设备
原料处理设备
原料破碎设备
用于将大块矿石破碎成小块，以 便于运输和入炉。
高炉炼铁是现代钢铁生产中的重要环 节，其产品生铁被用于进一步生产钢 材、铸件等。
高炉炼铁的原理
01
高炉炼铁主要基于碳还原反应， 即铁矿石中的氧化铁与碳反应， 生成液态铁和二氧化碳。
02
该反应需要在高温（约1500°C） 和高压（约0.5-1.0 MPa）条件下 进行，以加速反应速率和提高生 铁产量。
高炉炼铁的历史与发展
高炉炼铁技术起源于13世纪，随着工业革命的发展，高炉炼铁逐渐成为钢铁生产 的主要方式。
近年来，随着环保要求的提高和资源限制的加剧，高炉炼铁技术也在不断改进， 如采用高效节能技术、降低污染物排放和提高资源利用率等。
02
高炉炼铁工艺流程
原料准备
01
02
03
原料准备
确保所需原料的品质和数 量，包括铁矿石、焦炭、 熔剂等。
高炉炼铁概述课件
炼铁工艺
三、高炉冶炼过程
3.2、高炉冶炼炉内状态图
三、高炉冶炼过程
通常，高炉冶炼过程中各个系统是互相配合、 互相制约，形成一个连续的、大规模的高温生 产过程。高炉开炉之后，整个系统必须日以继 夜地连续生产，除了计划检修和特殊事故暂时 休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。 高炉冶炼过程是一系列复杂的物理化学过程的 总和。有炉料的挥发与分解，铁氧化物和其他 物质的还原，生铁与炉渣的形成，燃料燃烧， 热交换和炉料与煤气运动等。这些过程不是单 独进行的，而是在相互制约下数个过程同时进 行的。
二、高炉炼铁工艺
2.2、高炉炼铁工艺流程图
二、高炉炼铁工艺
2.2、高炉炼铁工艺系统组成
1 1 高炉本体
2
3 4 5 6 7
炉顶装料系统
供上料系统
送风系统 煤气处理系统 渣铁处理系统 喷吹系统
二、高炉炼铁工艺
2.3、高炉炼铁工艺系统组成图
高炉生产系统：
1、高炉本体； 2、炉顶装料设备系统； 3、供上料设备系统； 4、送风设备系统； 5、煤气处理设备系统； 6、渣铁处理设备系统； 7、喷吹设备系统
一、高炉炼铁概述
1.2、高炉冶炼的目的
将矿石中的铁元素提取出来，生产出来的主要产 品为铁水，副产品有：水渣、矿渣棉和高炉煤气等。
二、高炉炼铁工艺
2.1、高炉炼铁工艺简介
炼铁工艺就是将炼焦炉的产品焦炭和烧结的产 品烧结矿、球团矿以一定比例从高炉上部的布料器 装入高炉，而从高炉下部的风口鼓入由热风炉加热 后的热风，通过焦炭的燃烧以及热风与矿石的相向 运动，达到传热和还原反应目的，进而使矿石中的 脉石和铁先后熔化，脉石和熔剂发生化学反应生成 炉渣，铁经过渗碳等物理作用后生成合格铁水，炉 渣和铁水都以液态形式积存于炉缸处，由于炉渣密 度小于铁水密度，所以炉渣浮在铁水之上。
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第一章高炉炼铁概述一、高炉炼铁生产工艺流程与特点自高炉炼铁技术发明以来，就淘汰了原始古老的炼铁方法（例如地坑法），炼铁生产获得巨大发展，炼铁技术不断进步。
至今，世界上绝大多数炼铁厂一直沿用高炉冶炼工艺，虽然现代技术研究了直接炼铁、熔融还原等冶炼新工艺，但还不能取代它。
（一）高炉炼铁生产工艺流程高炉冶炼生铁的本质就是从铁矿石中将铁还原出来并熔化成铁水流出炉外。
还原铁矿石需要的还原剂和热量由燃料燃烧产生。
炼铁的主要燃料是焦炭，为了节省焦炭而使用了喷吹煤粉、天然气等辅助燃料。
为了使高炉生产获得较好的生产效果，现代高炉几乎全部采用了人造富矿(烧结矿、球团矿)作为含铁原料，因炉料的特性不同，有的高炉在冶炼时还需加入适量的熔剂(石灰石、白云石等)。
现代高炉炼铁生产工艺流程如图1－1所示。
图1-1高炉炼铁生产工艺流程1-贮矿槽；2-焦仓；3-料车；4-斜桥；5-高炉本体；6-铁水罐；7-渣罐；8-放散阀；9-切断阀；10-除尘器；11-洗涤塔；12-文氏管；13-脱水器；14-净煤气总管；15-热风炉（三座）；16-炉基基墩；17-炉基基座；18-烟囱；19-蒸汽透平；20-鼓风机；21-煤粉收集罐；22-储煤罐；23-喷吹罐；24-储油罐；25-过滤器；26-加油泵高炉生产工艺流程包括以下几个系统：1．高炉本体高炉本体是炼铁生产的核心部分，它是一个近似于竖直的圆筒形的设备，如图1-2所示。
它包括高炉的基础、炉壳（钢板焊接而成）、炉衬（耐火砖砌筑而成）、炉型（内型）、冷却设备、立柱和炉体框架等组成。
高炉的内部空间叫炉型，从上到下分为五段：即炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸。
整个冶炼过程是在高炉内完成的。
图1-2高炉内型图2.上料设备系统它包括储矿场、储矿槽、槽下漏斗、曹下筛分、称量和运料设备，皮带运输或料车斜桥向炉顶供料设备。
其任务是将高炉所需原燃料，按比例通过上料设备运送到炉顶的受料漏斗中。
3.装料设备系统装料设备系统一般分为钟式、钟阀式、无钟式三类，我国多数高炉采用钟式装料设备系统，技术先进的高炉多采用无钟式装料设备系统。
钟式装料设备系统包括受料漏斗、料钟、料斗等组成。
它的任务是将上料系统运来的炉料，均匀地装入炉内，并使其在炉内合理分布，同时又起密封炉顶回收煤气的作用。
4.送风设备系统它包括鼓风机、热风炉、冷风管道、热风管道、热风围管等。
其任务将鼓风机送来的冷风经热风炉预热以后送入高炉。
5.煤气净化设备系统包括煤气导出管、上升管、下降管、重力除尘器、洗涤塔、文氏管、脱水器及高压阀组等，也有的高炉用布袋除尘器进行干法除尘。
其任务是将高炉冶炼产生的含尘量很高的荒煤气进行净化处理，以获得合格的气体燃料。
6.渣铁处理系统本系统包括出铁场、泥炮、开口机、炉前吊车、铁水罐、铸铁机、堵渣机、水渣池及炉前水力冲渣设施。
其任务是将炉内放出的渣、铁，按要求进行处理。
7.喷吹燃料系统喷吹燃料系统包括喷吹物的制备、运输和喷入设备等。
其任务是将按一定要求准备好的燃料喷入炉内。
目前，我国高炉以喷煤为主。
喷煤的喷吹燃料系统有磨煤机、收集罐、贮存罐、喷吹罐、混合器和喷枪。
本系统的任务是将煤进行磨制、收集和计量后从风口均匀稳定地喷入高炉内。
高炉冶炼过程是一系列复杂的物理化学过程的总和。
有炉料的挥发与分解，铁氧化物和其它物质的还原，生铁与炉渣的形成，燃料燃烧，热交换和炉料与煤气运动等。
这些过程不是单独进行的，而是在相互制约下数个过程同时进行的。
基本过程是燃料在炉缸风口前燃烧形成高温还原煤气，煤气不停地向上运动，与不断下降的炉料相互作用，其温度、数量和化学成分逐渐发生变化，最后从炉顶逸出炉外。
炉料在不断下降过程中，由于受到高温还原煤气的加热和化学作用，其物理形态和化学成分逐渐发生变化，最后在炉缸里形成液态渣铁，从渣铁口排出炉外。
（二）高炉炼铁生产特点1. 长期连续生产高炉从开炉投产到停炉，一代炉龄一般有十年左右(中间可能进行一次中修)。
在此期间是不间断地连续生产的，仅在设备检修或发生事故时才能停止生产（称为休风）。
任何一个环节出了问题，都将影响整个高炉的冶炼过程，甚至停产，给企业带来巨大损失。
2. 机械化、自动化程度高高炉生产的大规模化及连续性，必须有较高的机械化和自动化来保证。
为了准确连续地完成每日上万吨乃至几万吨原料及几千吨乃至上万吨产品的装入和排出，为了改善职工的劳动条件，保证安全，提高劳动生产率，目前上料系统多采用皮带上料，电子计算机，工业电视等均已装备高炉生产的各个系统，机械化自动化程度越来越高。
3. 生产规模大型化近年来高炉向大型化方向发展，目前世界上已有数座5000 M3 以上容积的高炉在生产。
我国也已经有4063 M3的高炉投入生产，日产生铁万吨以上，日消耗矿石等近2万吨，焦炭等燃料5千吨。
４. 高炉生产是钢铁联合企业中的重要环节现代化的钢铁联合企业，都以生产规模相匹配的生产流程为基本形式，高炉处于中间环节，起着重要的承上启下的作用。
因此，高炉工作者应努力防止各种事故的发生，保证联合企业生产的顺利进行。
二、高炉炼铁产品高炉炼铁生产的主要产品是生铁，副产品有炉渣、煤气和炉尘。
（一）生铁生铁、钢和熟铁都是铁碳合金，它们的主要区别是含碳量不同，含碳量小于0.2%的为熟铁，含碳量在0.2~1.7%范围内的为钢，含碳量在1.7%以上的为生铁。
生铁含碳量在2.5～4.5%,并有少量的硅、锰、磷、硫等元素。
生铁质硬而脆，缺乏韧性，不能压延成型，机械加工性能及焊接性能不好，但含硅高的生铁（灰口铁）的铸造及切削性能良好。
生铁按用途可分普通生铁和合金生铁（普通生铁占生铁产量的98%以上）。
合金生铁主要是锰铁和硅铁。
合金生铁作为炼钢的辅助材料，如脱氧剂、合金元素添加剂。
它们的主要区别是含硅量不同。
普通生铁分为炼钢生铁和铸造生铁（炼钢生铁占普通生铁产量的80%以上）；炼钢生铁和铸造生铁按照硅的含量的不同，可分别分为三个和六个牌号，各种牌号的炼钢生铁和铸造生铁成份及要求分别见表1—1和表1—2。
表1—1炼钢用生铁GB /T717—1998表1—2铸造用生铁GB718—82（二）炉渣炉渣是高炉炼铁的副产品。
矿石的脉石和熔剂、燃料灰分等熔化后组成炉渣，其主要成分为CaO、MgO、SiO、Al₂O₃及少量的MnO、FeO、S等。
炉渣有许多用途，常用做水泥及隔热、建材、铺路等材料。
高炉炉渣有水渣、渣棉和干渣之分。
水渣是液态炉渣用高压水急冷粒化形成的，它是良好的制砖和制作水泥的原料；渣棉是液态炉渣用高压蒸汽或高压压缩空气吹成的纤维状的渣，可作为绝热材料；干渣是液态炉渣自然冷凝后形成的渣，经处理后可用于铺路、制砖和生产水泥，还可以制成建筑材料。
（三）煤气高炉每冶炼一吨生铁大约能产生1700~2500 m3的煤气，其化学成分为CO（20~30%）、CO2（15~20%）、H2（1~3%）、N2（56~58%）和少量的CH4。
煤气经除尘脱水后作为燃料，其发热值约为2900~3800KJ/ m3（随着高炉能量利用系数的改善而降低）。
热风炉、烧结、炼钢、炼焦和轧钢等用户均可使用。
高炉煤气是一种无色无味的透明气体，由于含CO较高，会使人中毒致死。
当煤气与空气混合，煤气含量达到46~62%时，温度达到着火点（650℃）时，就会发生爆炸。
因此,在煤气区域工作时要特别注意防火防爆和煤气中毒事故的发生。
（四）炉尘（瓦斯灰）炉尘是随高速上升的煤气带出高炉的细颗粒炉料，在除尘系统与煤气分离。
炉尘中含铁量为30～45%，含碳量为8～20%，每冶炼一吨生铁约产生10～150kg的炉尘。
炉尘回收后可作为烧结原料加以利用。
三、高炉炼铁技术经济指标对高炉生产的技术水平和经济效益的总要求是高产、优质、低耗、长寿和安全。
其主要指标有：（一）高炉有效容积利用系数（ηv）ηv=P/V u （t/m3.d）式中ηv――高炉有效容积利用系数（每立方米高炉有效容积在一昼夜生产的生铁吨数）；P――高炉一昼夜生产的合格生铁（t）；V u――高炉有效容积（m3）。
它是衡量高炉生产强化程度的指标。
ηv越高，高炉生产率越高，每天所产生铁越多。
目前我国高炉有效利用系数一般为1.8～2.3 t/( m3.d)，高的可达3.0t/( m3.d)以上。
（二）焦比（干焦比）、综合焦比、煤比、燃料比（综合燃料比）1、焦比（K）K = Q / P （kg/tFe）式中 K――干焦比，简称焦比（指每冶炼一吨生铁所消耗的干焦量）；Q――高炉一昼夜消耗的干焦量（kg）；2、煤比（y）y = Q y / P (kg/tFe)式中 y――煤比（它是指冶炼一吨生铁所喷吹的煤粉量）；Q y――高炉一昼夜消耗的煤粉量（kg）3、综合焦比K综K综= (Q y×R＋Q)/ P (kg/tFe)式中 K综――综合焦比(指冶炼一吨生铁所喷吹的煤粉量乘上置换比折算成干焦炭的量，再与冶炼一吨生铁所消耗的干焦炭量相加即为综合焦比。
)；R――粉煤的置换比（某一数量的喷吹粉煤所能代替的焦炭量。
一般R=0.7～0.9kg 焦/kg煤，如粉煤置换比为0.8，相当于喷吹1kg粉煤可代替0.8kg焦炭）。
4、综合燃料比（K f）K f =（Q y＋Q）/ P (kg/tFe)式中K f――综合燃料比（它是指冶炼一吨生铁所消耗的干焦炭的量与煤粉量之和）。
(三)冶炼强度（它分为干焦冶炼强度和综合冶炼强度）1、干焦冶炼强度（I）I = Q / V u（t/m3.d）式中 I――干焦冶炼强度（每昼夜每立方米高炉有效容积燃烧的焦炭量）。
2、综合冶炼强度（I综）I综=（Q＋R×Q y＋……）/ V u （t/m3.d）式中 I综――综合冶炼强度（它是指高炉每昼夜每立方米高炉有效容积燃烧的燃料量）以上两个指标是衡量高炉强化冶炼程度的重要指标。
（四）休风率：休风率＝休风时间 / 规定日历作业时间它是指高炉休风停产时间占规定日历作业时间（日历时间减去计划大、中修时间和封炉时间）的百分数。
它是反映高炉设备管理维护和高炉操作水平。
降低修风率是高炉增产节焦的重要途径，我国先进高炉修风率已降到1%以下。
（五）生铁合格率：化学成分符合国家标准的生铁为合格生铁。
合格生铁占高炉总产铁量的百分数为生铁合格率（我国一些企业高炉生产合格率已达100%），即：生铁合格率＝合格生铁量 / 生铁总产量╳ 100%（六）生铁成本生铁成本是冶炼一吨生铁所需要的费用，它包括原料、燃料、动力、工资及管理等费用。
生铁成本是评价高炉经济效益好坏的一个重要指标。
（七）炉龄高炉从开炉到停炉大修之间的时间，为一代高炉的炉龄。
延长一代炉龄是高炉工作者的重要任务，也是提高高炉总体经济效益的重大课题，大高炉炉龄要求达到10年以上，国外大型高炉炉龄最长已达20年。
练习与思考题1.简述高炉炼铁生产工艺流程？各系统的作用是什么？2.高炉生产有何特点？3.什么是铁？什么是钢？什么是熟铁？4.高炉冶炼的主副产品各有那些？各有什么用途？5. 高炉冶炼技术经济指标有哪些？5.结合工厂高炉实际，进行高炉主要技术经济指标计算。