炼铁基础知识

一、高炉生产概述

1、生铁的定义及种类？

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。生铁一般分三类：炼钢铁、铸造铁以及作铁合金用的高炉锰铁和硅铁。

2、高炉炼铁的工艺流程由哪几部分组成？

在高炉炼铁的生产中，高炉是工艺流程的主体，从其上部装入的铁矿石、燃料和溶剂向下运动；下部鼓+入空气燃烧燃料，产生大量的还原气体向上运动；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，最后生成液态保护渣和生铁，它的工艺流程系统除高炉主体外，还有上料系统、装料系统、送风系统、回收煤气与除尘系统、渣铁处理系统、喷吹系统以及为这些系统服务的动力系统。

3、上料系统包括哪些部分？

包括：贮矿场、贮矿仓、焦仓、仓上运料皮带、矿石与焦碳的槽下筛分设备、返矿和返焦运输皮带、入炉矿石和焦碳的称量设备、将炉料运送至炉顶的设备等。

4、装料系统包括哪些部分？

受料罐、上下密封阀、截流阀、中心喉管、布料溜槽、旋转装置和液压传动设备等。高压操作的高炉还有均压阀和均压放散阀。

5、送风系统包括哪些部分？

鼓风机、冷风管道、放风阀、混风阀、热风炉、热风总管、环管、支管、直到风口。

6、煤气回收与除尘系统包括哪些部分？

包括炉顶煤气上升管、下降管、煤气截断阀或水封、重力除尘器、布袋除尘器。

7、高炉生产有哪些产品和副产品？

高炉生产的产品是生铁，副产品是炉渣、高炉煤气和炉尘（瓦斯灰）。

8、高炉煤气用途？

高炉煤气一般含有20%以上一氧化碳、少量的氢和甲烷，发热值一般为2900—3800kJ/m3，是一种很好的低发热值气体燃料，除用来烧热风炉以外，还可供炼焦、均热炉和烧锅炉用。

9、高炉炉尘有什么用途？

炉尘是随高速上升的煤气带离高炉的细颗粒炉料。一般含铁30—50%，含碳10—20%，经煤气除尘器回收后，可用作烧结原料。

10、高炉炼铁有哪些技术经济指标？

1）高炉有效容积利用系数η：指每立方米高炉有效容积一昼夜生产炼钢铁的吨数，即高炉每昼夜生产某品种的铁量（P）乘以该品种折合为炼钢铁的折算系数（A）后与有效容积（V ）的比值：η=P*A/V，t/(m3.d)

2）冶炼强度I：现已分为焦碳冶炼强度和综合冶炼强度两个指标。焦碳冶炼强度是指每昼夜、每立方米高炉有效容积消耗的焦碳量，即一昼夜装入高炉的干焦量（Qk）与有效容积V 比值：I焦=Qk/V，t/(m3.d)

3）焦比K：它是冶炼1吨生铁所需要的干焦量：K=Qk/P

二、高炉用原料

1、高炉生产用哪些原料？

高炉生产的主要原料是铁矿石及其代用品、锰矿石、燃料和溶剂。铁矿石包括天然矿和人造富矿。一般含铁量超过50%的天然富矿，可以直接入炉；而含铁量低于30—45%的矿石直接入炉不经济，须经选矿和造块加工成人造富矿后入炉。

铁矿石代用品主要有：高炉炉尘、氧气转炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣以及一些有色金属选矿的高铁尾矿等。这些原料一般均加人造块原料中使用。

2、焦碳在高炉生产中起什么作用？

焦碳在高炉生产中起以下三方面作用：

1）提供高炉冶炼所需要的大部分热量。焦碳在风口前被鼓风中的氧燃烧，放出热量，这是高炉冶炼所需要热量的主要来源（高炉冶炼所消耗热量的70—80%来自燃料燃烧）。

2）提供高炉冶炼所需的还原剂。高炉冶炼主要是生铁中的铁和其他合金元素的还原及渗碳过程，而焦碳中所含的固定碳以及焦碳燃烧产生的一氧化碳都是铁及其他氧化物进行还原的还原剂。

3）焦碳是高炉料柱的骨架。由于焦碳在高炉料柱中约占1/3—1/2的体积，而且焦碳在高炉冶炼条件下既不熔融也不软化，它在高炉中能起支持料柱、维持炉内透气性的骨架作用。特别是在高炉下部，矿和溶剂已全部软化造渣并熔化为液体，只有焦碳仍以固体状态存在，这就保证了高炉下部料柱的透气性，使从风口鼓入的风能向高炉中心渗透，并使炉缸煤气能有一个良好的初始分布。

三、高炉冶炼原理

1、为什么通常用生铁中的含Si量来表示炉温？

Si无论从液态中还原还是从气态中还原，都需要很高的温度，炉缸温度越高，还原进入生铁的Si就越多，反之，生铁中的Si就少。生产统计结果表明，炉缸温度（渣铁温度）与生铁含Si量成为炉缸温度的代名词。当然，有时也有不完全相符的现象，这表明炉缸工作失常，极个别的情况才出现，一般情况下都是相

符的。

2、炉渣的主要成分是什么？

炉渣成分来自以下几个方面：

1）矿石中的脉石；2）焦碳灰分；3）溶剂氧化物；4）被侵的炉衬；5）初渣中含有大量矿石中的氧化物，（如FeO、MnO等）。

对炉渣起决定性作用的前三项。脉石和灰分的主要成分是SiO2和Al2O3，称酸性氧化物；溶剂氧化物主要是CaO和MgO，称碱性氧化物。当这些氧化物单独存在时，其熔点都很高SiO2熔点1713℃，Al2O3熔点2050℃，CaO熔点2570℃，MgO熔点2800℃，高炉条件下不能熔化，只有他们之间相互作用形成低熔点化合物，才能熔化成具有良好流动性的溶渣。原料中加入溶剂的目的就是为了中和脉石和灰分中的酸性氧化物，形成高炉条件下能熔化并自由流动的低熔点化合物。炉渣的主要成分就是上述四种氧化物。用特殊矿石冶炼时根据不同的矿石种类，炉渣中还会有CaF2、TiO2、BaO、MnO等氧化物。另外，高炉渣中总是含有少量的FeO和硫化物。

3、什么叫炉渣碱度？

炉渣碱度就是用来表示炉渣酸碱性的指数。尽管组成炉渣的氧化物种类很多，但对炉渣性能影响较大和炉渣中含量最多的是CaO、MgO、SiO2、Al2O3这四种氧化物，因此通常用其中的碱性氧化物CaO、MgO和酸性氧化物SiO2、Al2O3的重量百分数之比来表示炉渣碱度，即R=(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3) R 叫全碱度或四元碱度。但在一定的冶炼条件下，渣中Al2O3的含量比较固定，在生产过程中也难以调整，因此，炉渣碱度指标的计算中往往去掉Al2O3一项，即R=(CaO+MgO)/SiO2 这里R叫做三元碱度。同样，炉渣中的MgO也常是比较固定的，一般情况下生产中也不常调整，因此也不常用MgO一项，即R=CaO/SiO2 这个碱度叫二元碱度。用CaO/SiO2 来表示炉渣碱度，计算比较简单，调整也方便，又能满足一般生产工艺的需要，因此，实际生产中大部分使用二元碱度指标。不过炉渣中MgO和Al2O3的变化情况也应该定期了解。实际生产中的炉渣碱度，一般都在0.9—1.2之间，MgO为7—9%。还有达到11—12%的，但三元碱度相差不多，均在1.3左右。渣中Al2O3，我国东北地区为6—8%，其它地区为10—14%。

4、什么是冶炼周期？

炉料在炉内的停留时间称为冶炼周期，高炉风量大，则风口前焦炭的燃烧速度快，冶炼周期短，高炉产量高。计算冶炼周期的方法有两种：

1）按时间计算：t=24V/PV`(1-C)，式中t：冶炼周期，h；V从规定料线水平到风口中心线的炉内容积，m3；P 生铁日产量，t；V`每吨生铁所需炉料