高炉炼铁的工艺流程及主要设备

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

碱度:炉渣中CaO与SiO2的质量百分数之比。
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
34
b、烧结矿种类
(1)酸性烧结矿或低碱度(非熔剂性)烧结矿:烧 结配料中不加熔剂或只少量加入熔剂,烧结矿的碱
度为自然碱度,高炉用酸性烧结矿时需要大量加入 石灰石。
(2)自熔性烧结矿:烧结混合料中添加一定数量的 熔剂,使烧结矿碱度控制在R=1.0~1.3。高炉使用 自熔性烧结矿时可不加或只加少量熔剂。
2 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。
3 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。
4 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。
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
2
5、富矿:含铁品位>50%的铁矿石
——高炉生产以人造富矿为主
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
32
铁矿粉烧结过程
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
33
a、烧结的定义
将各种粉状铁,配入适宜的燃料和熔剂,均 匀混合,然后放在烧结机上点火烧结。在燃料 燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下, 部分混合料颗粒表面发生软化熔融,产生一定 数量的液相,并润湿其它未融化的矿石颗粒。 冷却后,液相将矿粉颗粒粘结成块。这一过程 叫是烧结,所得到的块矿叫烧结矿。
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
38
图 烧结过程示意图
I—烧结矿层:II—燃烧层:III—预热层:IV—烧结料层:V—垫底料层
1—冷却,再氧化;2—冷却,再结晶;3—固体碳燃烧液相形成;
2020/12/8
4—固相反应氧化武,汉还科技原大,学讲分义解—朱;诚5意—去水;6—水分凝结
39
球团生产过程和球团矿
第二章 高炉炼铁
高炉炼铁:在高炉中采用还原剂将铁矿石经济而 高效的还原得到温度和成分符合要求的液态生铁 的过程。
2.1 高炉炼铁的工艺流程及主要设备
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
1
2.1.1 几个基本概念
1 矿物:地壳中具有均一内部结构、化学组成及一对物 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。
(kg)
(kg)
60 1533
218
454
50 1840
525
1090
40 2300
985
2050
一般的经验数据是:品位提高1%,焦比降低2%, 产量增加3%
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
28
脉石成分及分布
铁矿石中的脉石主要有 SiO2、Al2O3 、CaO 、 MgO等金属氧化物,以酸性氧化物为主。脉石 主要参与造渣,几乎不被还原
50%< T.Fe<65%,可供高炉使用 我国绝大部分矿石T.Fe含量在30%左右,需富
集后才能使用
特别注意:入炉矿石除成分要求外,还要满足一
定的粒度要求。
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
27
冶炼1吨生铁矿石和熔剂消耗量
入炉品位 矿石消耗量 矿石带入的脉石量 熔剂消耗量
(%)
(kg )
武汉科技大学讲义—朱诚意
19
五、高炉钢结构
1)
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
20
(2)
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
21
六、 高炉炉基
钢筋混凝土基座
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
22
2.1.3 高炉炼铁原料及产品
一、高炉炼铁原料 1、含铁原料—Iron-Bearing Materials 铁矿石:1.6~1.8吨/吨铁,主要成分为
1、高炉本体概述 包括高炉炉型、炉衬、冷却装置、钢结构及基础。 高炉炉型均为五段式,圆形工作空间。 炉衬耐火材料围成高炉炉型。 炉衬靠冷却装置保护,使一代工作炉龄达10~15年。 钢结构是加固炉体和支撑各种附属设备的构件。 高炉大小以有效容积的立方米数表示。
高炉本体结构仍在不断向高效、长寿方向发展之中。
块矿(>5~10mm),上限
中小型高炉<20~25mm
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
3
8、 精矿:贫矿经过破碎,细磨,并通过磁选或 浮选得到的高品位细粉状矿石
细磨
磁铁矿
磁选
-200目>60~80%
细磨
赤铁矿
浮选
-200目>60~80%
细磨
菱铁矿
浮选
-200目>60~80%
先磁化焙烧 褐铁矿
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
13
hu h
h6
3)、几个概念: (a)料线零位:是测
定料面高度的基础。
钟式炉顶:大钟开
启时大钟的底边;
无钟炉顶:炉喉钢
砖的转折点处或钢
砖顶部
(b)死铁层高度h0
(c)高炉有效高度hu
h0
(d)炉头高度h6
(e)高炉全高h
Schem20a20ti/c12o/8f a blast furnace, illustrating so武m汉e科o技f 大th学e 讲de义fi—ne朱d诚te意rms.
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
37
e、烧结过程的主要反应
燃烧反应、分解反应、还原与再氧化反应、 气化反应
固相反应和液相粘结形成一定强度和结构的烧结矿 低熔点固相产物是液相形成的前提 粘结相主要有铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅灰石、硅酸二钙、
硅酸三钙、铁酸钙、钙铁灰石及少量反应不全的游离石英 和石灰。
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
11
2、高炉炉型概述
1)、高炉内部及炉墙而形成的工作空间的几何 形状称为高炉炉型。炉衬耐火材料围成高炉炉 型。
2)、高炉炉型为圆断面五段式即:炉喉、炉身、 炉腰、炉腹、炉缸五部分。即高炉内型图所看 到的五部分。
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
12
15
f)高炉有效容积:在有效高度范
围内炉型所包括的空间。用Vu表示 巨型高炉: Vu >4000m3 大型高炉: Vu >620m3
中型高炉: Vu=255~620m3
小型高炉: Vu <100m3
实践表明:炉型设计合理,能促进 高炉冶炼指标的改善和延长高炉的 使用寿命,故炉型是高炉最基本的 工艺参数。现代高炉向大型化发展, 合理炉型总的趋势是矮胖化。
(3)高碱度烧结矿:混合料中加入过量熔剂,使烧 结矿碱度远高于正常高炉渣碱度(R>1.6)
高碱度烧结矿的碱度决定于:
a)烧结矿的冶金性能; b)酸性炉料的入炉比例。
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
35
c、抽风烧结原理
烧结原理 2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
36
d、烧结工艺流程
Fe3O4,理论含铁量72.4%; Fe2O3,理论含铁量70%
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
23
(1)自然界中主要铁矿石 自然界中铁元素主要以化合态存在。主要矿
物形式为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿。
主要含铁矿物(Chief Iron Bearing Minerals)
2020/12/8
孔结构,易还原。
矿石的高温性能
矿石在还原过程中和还原后不因强度降低出现破碎, 以免矿粉堵塞煤气流通孔造成冶炼困难
2020/12/8矿石的软融温度武要汉科求技大学高讲义,—朱温诚意度区间不宜过宽 31
(3)高炉炼铁的含铁原料
烧结矿:高碱度烧结矿和自熔性烧结矿 球团矿:酸性球团矿和自熔性球团矿 块矿:磁铁矿、赤铁矿 碎铁
为使高炉保持合理炉型,还要
靠炉体结构或炉墙的合理设计,并
辅以正确的操作制度。
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
16
三 、高炉炉衬 1、 2、
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
17
四、 高炉冷却装置
1)
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
18
(2) (3)
(4)
2020/12/8
14
本体结构中英文对照
hu
Top ring:炉顶钢圈(炉顶法兰)
h6
Offtake :排气管
Top cone:高炉炉头(炉顶锥
形部分)
Armour(炉喉)钢砖
Stockline level:料ห้องสมุดไป่ตู้零位
Throat:炉喉,Stack:炉身
Belly:炉腰
Bosh:炉腹
Tuyere:鼓风口
Tuyere breast:风口中心
脉石成分总体要求:酸性氧化物和碱性氧化物 质量大体相当
结构和分布对有用矿物分离的影响:含Fe颗粒 结晶粗大,易实现有用元素的分离富集;含Fe 颗粒在脉石中呈细晶粒嵌布时,分离富集耗能 大。
致密矿物强度好,但过于致密影响其加工和还 原性能。
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
29
有害元素含量
后细磨
磁选
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
4
2.1.2 高炉炼铁工艺流程及主要设备
一、炼铁流程及设备系统 高炉炼铁生产流程比较定型,它由高炉本体及
若干辅助系统组成。
生产时从炉顶分批装入各种炉料,从高炉下部 风口不断鼓入热风,在连续熔炼过程中得到液 态渣铁,定期从炉缸渣铁口排出炉外,与炉料 进行一系列作用的煤气从炉顶溢出。
武汉科技大学讲义—朱诚意
24
磁铁矿(主要成分Fe3O4)
赤铁矿(主要成分Fe2O3)
假象“赤铁矿”:磁铁矿在自然界中被氧化, 化学成分上已由Fe3O4成为Fe2O3,在结晶 结构上保持磁铁矿的特征。通常以矿石中全 铁含量与FeO含量的比值判别磁铁矿受氧化 的程度。
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
Bustle pipe :围管
h0
Tuyere stock:风口支管
Hearth:炉缸
Iron notch:出铁口
Cinder notch/emgency iron
Schem20a20ti/c12o/8f a blast furnace, illustrating so武m汉e科o技f 大th学e 讲de义fi—ne朱d诚te意rms. notch;出渣口
有害元素是除脉石外的其它在高炉中可被还原 的化合物。常见的有S、P,少见的有碱金属 (K、Na等)及Cu、Pb、Zn、F、As等。
S、P、Cu、As易还原为元素进入生铁,对铁 及钢材质量产生影响
碱金属(K、Na等)、Pb、Zn、F不能入生铁, 但对炉衬产生破坏,有的挥发并在炉内循环造 成结瘤事故或污染环境
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
5
矿山
焦化厂 制粉车间
精矿 粉矿 块矿
鼓风机 热风炉
球团矿 烧结矿
焦炭
煤粉 熔剂 热风

炼铁工艺流程图

水泥厂 铸铁机
2020/12/8
炉渣 铁水 高炉煤气 铸造生武汉铁科技大学炼讲义钢—朱生诚意铁
放散 轧钢厂 转炉炼钢厂
6
由于高炉的效率高、能耗低,所以高炉生产的铁占 世界铁总产量的95%以上。
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%
扣除CO2
褐铁矿:理论含铁量55 . 2~66.1% 和结晶水
6、 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)
7、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
高炉生产常需限制有害元素多的矿石的入炉比
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
30
有益元素
有些与铁伴生的元素易还原进入生铁,并能改善钢 材的性能,如Cr、Ni、V、Nb等。
具有单独分离价值的伴生元素如Ti、稀土元素
矿石的还原性
指矿石在炉内被煤气还原的难易程度。
赤铁矿较不如磁铁矿,还原性较好; 菱铁矿、褐铁矿因在受热过程中出现分解,呈现疏松多
25
硫铁矿(主要成分FeS2) 褐铁矿(主要成分2Fe2O3·3H2O)
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
26
(2) 铁矿石的评价指标
含铁品位
Fe品位高,脉石含量低,冶炼时所需熔剂和形 成的渣少,用于分离渣铁所需的能量低。
T.Fe> 65%,P、S含量低的矿石可直接供直接 还原和熔融还原
我国最大的高炉是宝钢3号高炉(4350m3)。世界
最大高炉达5000m3以上。
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
7
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
8
高炉炼铁系统(高炉本体和辅助系统)
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
9
2020/12/8
武汉科技大学讲义—朱诚意
10
二、 高炉本体
将准备好的原料(细磨精矿或其他细磨粉状物料、 添加剂等),按一定比例经过配料、混匀制成一定 尺寸的小球,然后采用干燥焙烧或其他方法使其发 生一系列的物理化学变化而硬化固结.这一过程即 为球团生产过程.其产品即为球团矿。
球团矿分酸性球团矿和碱性球团矿。由于酸性球团 矿生产操作较易控制,且品位高,强度好,同时高 炉冶炼也需要酸性球团与高碱度烧结矿配台使用。 因此,目前世界各国以生产酸性球团矿为主。
相关文档
最新文档