冶金工程概论考试论文

冶金工程概论考试论文机械与动力工程专业2010-2 成绩：小谈钢铁冶金技术学号：姓名：2011年5月8日小谈钢铁冶金技术1 概述冶金工业自新中国成立60年来.其发展速度非常迅速，在国内各个地区都有发展。

在其发展的过程中，也给我们国家带来了非常可观的效益，是我们国家的国际地位和经济地位得到了提升。

冶金工业就是衡量一个国家发达的标志。

【1冶金工业是指对金属矿物的勘探、开采、精选、冶炼、以及轧制成材的工业部门。

包括黑色冶金式业（即钢铁工业）和有色冶金工业两大类。

冶金工业是重要的原材料工业部门，为国民经济各部门提供金属材料，也是经济发展的物质基础。

（一）钢铁工业钢铁工业亦称黑色冶金工业。

钢铁工业是重要的基础工业部门，是发展国民经济与国防建设的物质基础。

冶金工业的水平也是衡量一个国家工业化的标志。

1.钢铁工业资源钢铁工业是庞大的重工业部门。

它的原料、燃料及辅助材料资源状况，影响着钢铁工业规模、产品质量、经济效益和布局方向。

（1）铁矿石是钢铁工业的主要原料。

（2）焦炭是钢铁工业的燃料。

（3）钢铁工业辅助原料资源。

钢铁工业除需要大量铁矿石、焦炭为主要原料外，尚需锰矿、石灰石、白云石、莹石、硅石及耐火材料等辅助材料。

据有关资料统计，平均炼出一吨铁需要1.6吨辅助材料。

2.钢铁工业的发展与分布民族地区钢铁工业是从解放以后才兴起的，从无到有，从小到大，发展迅速。

1990年民族地区钢产量为368.26万吨，钢铁工业已经和正在成为民族地区经济的重要方面。

（二）有色金属工业有色金属，是指除铁、锰、铬构成的黑色金属以外的所有金属的总称。

与黑色金属相比，更具有耐蚀性、耐磨性、导电性、导热性、韧性、高强度性、放射性、易延性、可塑性、易压性和易轧性等特殊性能。

它是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不可缺少的重要材料。

】通过冶金工业的发展，生产出各种各样的产品，提供给需要的人，为人们的生活带来方便和乐趣。

比如，现在建房打地基钢材，修铁路要钢材，制造兵器要钢材……冶金工业的发展是国家的发展之本，经济发展之本。

因为，国家想要发展，成为经济强国，那么冶金工业就是其根本，它的发展直接影响国家的发展。

所以，冶金工业必然是发展主流。

然而，冶金工业也是耗能大户，它所消耗的能源占全国总能源的12%左右。

目前看来，冶金工业的发展不可能被国家放弃，因此，节约能源消耗，提高能源利用率是一个重要的环节。

2 冶金工业余能利用及其相关技术冶金工业遍布全国，不论是大连、天津、上海等沿海城市，还是内地的包头、太原、武汉、重庆、攀枝花等地，都有大型高铁企业的发展。

而且，辽宁、黑龙江、山东、河南、四川、贵州、甘肃等地也建设了一批大型氧化铝厂、电解铝厂和铝材加工厂。

而在湖南、江西、贵州、广西等地亦有大型的有色金属生产基地建立。

所以说，钢铁和金属工业发展对国家来说非常重要，它的发展影面积广。

其中和冶金有关的就有军事工业、建材工业、汽车工业、制药工业、煤炭工业、航天工业、钢铁工业、科技实验、兵器工业和电子工业等不下10种工业，所以说，国家的发展离不开冶金工业的发展。

那么，对于冶金工业在开发和生产的同时而无法利用的能量，我们就应该向办法利用起来。

冶金工业的的确确是耗能大户，但是它带来的利益和所消耗的能源是成正比的，它的发展必须进行下去。

所以，我们需要做的就是如何通过技术的改进达到节约能源消耗和对余能的利用。

例如，钢铁工业中的热能和煤粉无法充分利用完全，还有就是高炉炉顶的余压等，这些都是我们可以利用的余能。

随着工业的发展，节能技术的不断完善，这方面的发展前景已经无法和余能利用技术的开发相比了。

这个是从难易程度上来分析的，打个比方，为了同一个目的，有2个方向可以考虑，人们为了提高成效，先选择了在其中之一。

在大量的人力物力的支持下，这方面很快就取得了不错的成效，但是随时间的流逝和开发的完善，想在这个方面再次取得较大的成就非常的困难。

与其这样，不如把这些投资投入另外未考虑的那个方向，取得的成效一定远大于在前一个方向上的成就。

这就是现在冶金工业遇见的问题，节能技术几乎无孔不入的被开发者们利用在了一切可利用的地方，但是余能利用技术却没多少人去开发。

在这种情况下，着力于余能利用技术的开发所得的效益远大于节能技术的开发。

现在针对余能的利用，已经有了多个成功的实例，例如：高炉炉顶余压发电，干熄焦，热结矿余热回收系统等。

这些技术的成功，大大挺高了国家和人民的效益，也减少了对地球对国家对人民的资源的浪费。

【2我国现在的企业的能源利用率平均在30%~40%,还有大量余能尚未充分利用。

由于消耗的能源中以燃料为主，所以余能绝大部分是以热能的形式存在。

也有少数是气体的压力能和一部分带压力的冷却水的剩余压头。

企业的余热资源中，就形态来说，有固体、液体、气体三种。

余热又分几种，（1）排气余热气体余热中，多数为炉窑排放的废弃带的热。

这种余热资源数量大，分布广，占余热资源重量的一半左右。

如：转炉炉气，焦炉的荒煤气等。

（2）高温产品和炉渣的余热如金属的冶炼、熔化和加工；煤的气化和炼焦；石油炼制；高炉渣、转炉渣排放时等（3）冷却介质的余热（4）化学反应余热（5）废气、废液、废料余热工业生产过程中，有时产生的大量的可燃废气、废液和废料，它们的显热及药理能过去都未被利用，故属余热之列。

如：铁合金厂的冶炼炉排气，炼油厂的可燃废气，化工厂电石炉废气等属于可燃废气；可燃废液包括炼油厂下脚渣油，废机油，造纸黑油等；可燃废料包括纸张、塑料等木材废料。

（6）废汽、废水余热这种余热存在于使用蒸汽和热水为生产所需热源的工厂，例如化工、机械、纺织、冶金等。

】我们回收余热是为了节约能源消耗，减少能源的浪费，因此，回收而来的余热我们就需要根据其温度、热量的大小和携带余热的物质形态合理利用这些资源，使其存在的效益最大化。

这些回收的余热有的可以直接利用，有的则需要通过一定的方法来利用。

回收的余热的利用途径多种多样。

通过不同的方法，可以用在发电、动力、生产用汽、采暖、海水淡化等。

而余压能一般存在于钢铁、石油化工企业中，而对于这些余压能，也是由企业内部安装各种能量回收机来自给自足，从而达到节能的目的。

目前，政府已将“余热余压”利用工程列为“十大重点节能工程”之一。

高炉炼铁基本原理及工艺主要内容高炉主要技术经济指标高炉冶炼原、燃料及熔剂铁矿烧结的基本原理、工艺高炉冶炼基本原理与能量利用高炉强化冶炼的手段与方法一、高炉主要技术经济指标1、利用系数: η=P（高炉昼夜产铁量）/V u（高炉有效容积）t/m3.d）2、焦比: K=Q（昼夜焦碳用量）/P （现主要核算综合焦比）3、冶炼强度: I=Q/V u （反应焦碳的燃烧能力）4、休风率:计划外的检修时间占规定作业时间的百分比（≤2%）5、生铁成本：原料占80%±6、一代炉龄：高炉点火开炉→停炉大修历经时间（与耐材砌筑、I有关）二、高炉冶炼原、燃料及熔剂1.铁矿石种类及质量评价⑴品位：含铁量，理论上品位↑1%，焦比↓2%，产量↑3%⑵脉石成分：SiO2、Al2O3↓越好（须重视Al2O3），MgO ↑越好⑶有害杂质：S、P、Cu、Pb、Zn、As、K、Na⑷有益元素：Mn、V、Ni、Cr⑸强度和粒度：强度↓易粉化影响高炉透气性，不同粒度应分级入炉;⑹还原性：被CO、H2还原的难易、影响焦比;⑺化学成分稳定性：TFe波动≤±0.5%，SiO2 ≤±0.03%混匀的重要性（条件：平铺直取¡ª¡ª原料场应足够大）;⑻矿石代用品：高炉炉尘、转炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣等。

2. （助）熔剂（1）作用：形成低熔点易流动的炉渣、脱S（碱性熔剂）（2）种类：(3)熔剂的质量要求①碱性氧化物含量（CaO+MgO≥52%）概念：石灰石有效熔剂性CaO（有效）=CaO（石灰石）-R×SiO2（石灰石）②S、P↓S（0.01~0.08%），P（0.001~0.03%）③减少CaCO3入炉：原因：a. 高温分解吸热 b. CO2+C=2CO c. CO2会冲淡CO浓度造成焦比K增加。

3.高炉用燃料焦碳：①主要作用：作为高炉热量主要来源的60~80%，其它热风提供提供还原剂C、CO料柱骨架，保证透气性、透液性②质量要求：含炭量：C↑灰份↓→→渣量↓、强度↑、反应性↓→→焦比↓含S量：生铁中[S]80%±来源于焦碳强度：M40、M10③粒度组成：焦丁的利用及混装过渡区的问题④成分稳定（特指水分）：干熄焦技术（宝钢）⑤焦碳反应性：C+CO2=2CO开始反应的高低快慢→影响间接还原区的范围，从而影响焦比。

4.精料的含义：“高、稳、熟、小、匀、净”方针高：（1）矿石品位高（天然矿62%，烧结矿57%，球团矿60%）渣量降低300KG/T 铁（2）固定炭高，灰份≤10%（3）还原性好：烧结矿中FeO ≤10%（4）机械强度高：转鼓指数、高温强度、软熔温度稳：化学成分稳定（TFe、R）熟：增加熟料率↑1%，η↑0.3%，焦比↓1.2kg/tFe小、匀、净：平均粒度差小、杂质少日本称为“整粒”处理三、铁矿烧结及球团的基本原理、工艺（一）烧结料组成：（1）含铁料：精矿份200目以下（考虑成球性）、富矿粉（5~8MM，烧结中的骨架）、其他（炉尘、轧钢皮等）（2）熔剂：以CaO为主，CaO ↑1%，烧结产量↑3%（3）燃料：焦粉、无烟煤3~5%，20%可进行金属化烧结（低品位矿石冶炼——可持续发展问题）（4）返矿：机尾筛下物（未烧透——影响成品率）烧结的车间的全貌烧结流程（二）烧结料层结构烧结点火示意图1.烧结矿层：随烧结过程进行不断加厚，抽入空气过冷使烧结矿骤冷将影响烧结矿强度。

2.燃烧层：主要反应为：C的燃烧、MCO3分解、FeS2氧化、形成液相、铁氧化物分解还原氧化。

（由于液相的产生使该层透气性变差）3.预热层：主要反应为：氧化还原、结晶水分解、部分MCO3分解4.干燥层：主要为烧结料中水分蒸发，易使烧结料球破坏5.过湿层：原始混合料层，水分凝聚，影响料层透气性（三）烧结过程的特点1.燃料燃烧需空气过剩，过剩系数α=1.4~1.5（燃料分布较稀疏）2.一般情况下烧结保持弱氧化气氛（金属化烧结除外）3.烧结过程存在自动蓄热作用（可以考虑采用上高下低的分层配炭）4.存在传热速度与燃烧速度的同步问题5.存在如何减少“过湿”现象的问题6.存在有害杂质S的去除问题（S由易去除S化物转化为硫酸盐的问题）7.存在选用何种液相体系作为固结成型机理问题8.如何解决还原性与强度矛盾的问题（四）强化烧结的措施1.改善透气性：适宜的水分、延长混料时间、小球烧结、预热混合料2.提高抽风负压：但需考虑电耗成本增加问题3.高压烧结：增加气体质量流量4.热风烧结：可部分解决还原性与强度之间的矛盾5.加入稳定剂：P类、B类、Mn、V类6.提高R：铁酸钙理论，即控制液相成分，但不利于脱S7.厚料层烧结：充分利用自动蓄热作用（条件：预热混合料、低水原则）8.双层烧结：二次点火，设备复杂9.料面插孔烧结：提高透气性烧结设备（料仓）烧结设备（烧嘴）烧结设备（台车）烧结设备（主排气管）烧结设备（烧结布料机构）烧结设备（除尘设备）烧结设备（抽风系统）烧结设备（风机与风箱）烧结设备（破碎机）烧结设备（传动装置）四、高炉冶炼基本原理（一）高炉还原过程（二）造渣与脱S（三）风口前C的燃烧（四）炉料与煤气运动（五）高炉能量利用高炉的五大系统高炉的原料系统原料系统之一——上料皮带炉顶布料称量料斗送风系统送风系统之——热风炉高炉本体预览高炉本体平台构成高炉炉型（一）高炉还原过程1.高炉炉内状况（1）块状带：矿焦保持装料时的分层状态，与布料形式及粒度有关，占BF总体积60%±（200~1100℃）主要反应：水分蒸发结晶水分解除CaCO3外的其它MCO3分解间接还原碳素沉积反应（2CO=C+CO2）（2）软熔带：矿石层开始熔化与焦碳层交互排列，焦碳层也称“焦窗”形状受煤气流分布与布料影响，可分为正V型，倒V型，W型主要反应：Fe的直接还原Fe的渗碳CaCO3分解吸收S（焦碳中的S向渣、金、气三相分布）贝波反应：C+CO2=2CO（3）滴落带：主要由焦碳床组成，熔融状态的渣铁穿越焦碳床主要反应：Fe、Mn、Si、P、Cr的直接还原，Fe的渗C （4）回旋区：C在鼓风作用下一面做回旋运动一面燃烧，是高炉热量发源地（C的不完全燃烧），高炉唯一的氧化区域。