高炉炼铁知识培训课件

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
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。
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：
磁铁矿（Fe3O4）
赤铁矿
褐铁矿（mFe2O3·nH2O）
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。
高 炉 炉 内 炉 料 状 况 及 反 应
3.3高炉炉渣的作用
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。
(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
和高炉操作指标的改善。 (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”。
高炉炼铁知识培训课件
2020年4月30日星期四
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？
◆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）
◆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。
※喷吹煤粉的作用及质量பைடு நூலகம்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。
（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%。
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。
※焦炭对高炉炼铁的作用：