高炉炼铁知识 PPT

3、高炉炼铁原理
炼铁工艺流程图
3.1高炉冶炼过程及特点
3.1.1现代高炉生产过程是一个庞大的生产 体系，除高炉本体外，还有供料、送风、 煤气净化除尘、喷吹燃料和渣铁处理等系 统。 3.1.2高炉炼铁的本质
传质过程：矿石中的O2- 进入煤气中， 实现铁与氧的分离
传热过程：煤气携带的热量传给炉料， 使炉料熔化成渣铁，实现渣铁分离
高炉炼铁知识
主要内容
一、高炉基本知识及工艺 二、炼铁工序 三、中间流程 四、炼铁生产成本构成
一、高炉基本知识及工艺
1、几个基本概念
◆什么叫生铁？ 生铁是含碳（C）量在大于1.7%的铁碳合金。同时含
有一定数量的硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）等 元素，主要由高炉生产。一般把含碳量小于0.2％的叫熟铁； 含碳量0.2—1.7％叫钢；含碳量1.7％以上的叫生铁。 ◆生铁有哪些种类？
※焦炭对高炉炼铁的作用：
（1）发热剂：高炉炼铁炭素(包括焦炭和煤粉)燃烧 所提供的热量，占高炉炼铁总热量来源的71%。随 着喷煤比的提高，焦炭用量在逐步减少。 但是，焦 炭的用量总是要大于喷煤量。理论最低焦比为 250kg/t, 焦炭在风口燃烧掉55%～65%。
（2）还原剂：焦炭还原作用是以C和CO形式来对铁 矿石起还原作用。炉料到风口焦炭溶反应为25%～ 35%。
(3)为高炉使用高风温和富氧创造了条件。 (4)提高了煤气的还原能力和穿透扩散能力，有利于矿石还原
和ห้องสมุดไป่ตู้炉操作指标的改善。 (5)高炉喷煤替代部分冶金焦炭，既缓解了焦煤的需求，也减
少了炼焦设施，可节约基建投资，并降低炼焦生产对环境 的污染。
※喷煤工艺流程图
2.3熔剂
铁矿石中的脉石包括SiO2、Al2O3、 CaO、MgO等金属氧化物。在高炉条件下，这 些氧化物不能或很难被还原为金属，最终以高炉 渣的形式与金属分离。渣中碱性氧化物（CaO、 MgO）与酸性氧化物（SiO2）的质量分数应大 体相等，这样渣的熔点才能较低，粘度也较小， 易于在炉内处理而不致有碍于正常操作。为此， 实际操作中应根据铁矿石带入的脉石的成分和数 量配加适当的“助熔剂”，简称“熔剂”。
3.2高炉结构
高炉是由耐火材料砌筑而成竖式 圆筒形炉体，外有钢板制成炉壳 加固密封，内嵌冷却器保护，炉 子自上而下依次分为炉喉、炉身、 炉腰、炉腹和炉缸五部分。炉缸 部分设有风口、铁口和渣口，炉 喉以上为装料装置和煤气封盖及 导出管。
◆矿石的品位：矿石中有用成分的质量百分含量，称为该矿 石的品位。
◆脉石：矿石中没有用的成分称为脉石，一般在冶炼过程中 需要去除。
◆富矿：含铁品位>50%的铁矿石
赤铁矿：理论含铁量70%
磁铁矿：理论含铁量72.4%
菱铁矿：理论含铁量48 . 3%
褐铁矿：理论含铁量55 . 2~66.1%
◆贫矿：实际含铁量低于理论含铁量70%的铁矿石称 贫矿（必须经过选矿后使用）
（3）渗碳剂：在高炉炼铁过程中焦炭中的碳是逐 步渗透到生铁中。一般铸造生铁含碳3.9%左右， 炼钢生铁在4.3%左右。生铁渗碳消耗焦炭 7%～10%。
（4）料柱骨架：焦炭在高炉内是起骨架作用，支 撑着炼铁原料(烧结矿，球团矿，天然块矿)，又 起到煤气的透气窗作用。
2.2喷吹燃料： 固体（无烟煤与烟煤粉） 液体（重油、煤焦油） 气体（天然气或焦炉煤气）
※喷吹煤粉的作用及质量要求
（1）喷吹煤粉的作用：发热、还原 （2）质量要求：
◆灰分低，C高； ◆S、P低，K、Na低； ◆发热值高； ◆可磨性好； ◆燃烧性和反应性好； ◆安全性高。
※高炉喷煤的优点
(1)用价格低廉的煤粉部分替代价格昂贵且日趋匮乏的冶金焦 炭，焦比降低，从而降低炼铁成本。
(2)高炉喷煤是调剂炉况热制度的有效手段，使炉缸的工作状 态得以改善，从而保证高炉生产的稳定顺行。
我厂目前配用的喷吹燃料是低挥发喷吹煤和烟煤。
※高炉喷煤的意义
高炉喷吹煤产品在得到工业性、大面积推广应用的半 个世纪以来，随着国内钢铁产能的日益增大及高炉煤粉喷 吹关键技术的不断进步和完善，市场需求逐渐扩大，特别 是近年来随着中国优质炼焦煤资源的日渐匮乏，高炉喷吹 煤在钢铁冶炼工艺环节的地位日益提高，在节约钢铁行业 冶炼成本等方面，正在扮演着越来越重要的角色。
炼铁厂受烧结产能限制，入炉料结构为烧结矿+球团 矿+块矿
冶炼1t生铁大约需要1.6~2.0t矿石，0.4~0.6t焦炭 (coke)。
高炉冶炼是连续生产过程，必须尽可能为其提供数量 充足、品位高、强度好、粒度均匀粉末少、有害杂质少及 性能稳定的原料。
2.铁矿石种类：
◆赤铁矿（Fe2O3），红色； ◆磁铁矿（Fe3O4），黑色，有磁性； ◆褐铁矿（Fe2O3·nH2O），含有结晶水； ◆菱铁矿（FeCO3）碳酸盐。 我厂使用最多的是赤铁矿
磁铁矿（Fe3O4）
赤铁矿
褐铁矿（mFe2O3·nH2O）
菱铁矿（FeCO3）
2.1铁矿石处理工艺流程
（1）矿石→破碎→筛分→富矿→混匀→高炉；
（2）矿石→破碎→筛 分→贫矿→磨矿→筛 分→选矿→造块→人 造富矿→高炉。
2.2焦炭
焦炭在高炉炼铁中是 不可缺少的炉料，对 高炉炼铁技术进步的 影响率在30%以上， 在高炉炼铁精料技术 中占有重要的地位。
生铁一般可分为三大类：即供炼钢使用的炼钢生铁，供 铸造机件和工具用的铸造生铁和高炉锰铁、硅铁等铁合金三 种。
◆矿物：地壳中具有均一内部结构、化学组成及一定物理、 化学性质的天然化合物或自然元素称为矿物。其中能够为 人类利用的称为有用矿物。
◆矿石：在现代的技术经济条件下，能以工业规模从中提取 金属、金属化合物或其它产品的矿物称为矿石。
◆块矿和粉矿
破碎、筛分
富矿
粉矿（<5mm）供烧结厂生产烧结矿 大中型高炉<45mm
块矿(>5~10mm),上限 中小型高炉<20~25mm
2、高炉冶炼用原料
原料是高炉冶炼的物质基础，精料是使高炉操作稳 定顺行，获得高产、优质、低耗及长寿的基本保证。
高炉冶炼用的原料主要包括铁矿石、燃料和熔剂。 对于一些不能满足要求的原料，要进行一系列准备处理， 例如造块。 高炉冶炼用的原料主要有铁矿石（天然富矿（天然块矿）和 人造富矿（烧结矿、球团矿））、燃料（焦炭和喷吹煤） 和熔剂。