钢铁冶金概论2高炉炼铁

1）铁矿石
按矿物组成分为：
赤铁矿（Fe2O3）：理论含铁量70% 。储量和 开采量占首位。 磁铁矿（Fe3O4）：理论含铁量72.4%。 TFe/FeO<3.5为磁铁矿， TFe/FeO>7.0为假象赤 铁矿。 菱铁矿（FeCO3）：理论含铁量48 . 3% 褐铁矿（nFe2O3·mH2O）：理论含铁量55 . 2~66.1%
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2.1.1主要原料
3）熔剂
石
灰
熔剂主要使用石灰石(calcite)
石
和白云石(dolomite)；
熔剂的要求：
白
有效成分含量高（CaO+MgO）； 云
有害杂质S、P低；
石
粒度均匀，强度好，粉末少。
熔剂的作用：
助熔，改善流动性，使渣铁容易分离； 脱硫（焦炭和矿石中S）。
冶炼1t生铁大约需要1.6~2.0t矿石， 0.4~0.6t焦炭(coke)，0.2~0.4t熔剂。
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。
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2.1.1 主要原料
块矿(>5~10mm)上限 中小型高炉<20~25mm
破碎、细来自百度文库，
贫矿
浮选 磁选
粉状精矿 尾矿
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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 -200目>60~80% 浮选
先磁化焙烧 褐铁矿
后细磨
磁选
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铁矿石处理工艺流程
贫矿(lean ore)：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）。
块矿(lump ore)和粉矿(fine ore)： 块矿：粒度10~45mm的富矿 粉矿：粒度小于8~10mm的富矿
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破碎、筛分
富矿
粉矿（<5mm）供烧结厂生产烧结矿 大中型高炉<45mm
矿石(ore)→破碎(crush)→筛分
(screen)→富矿(high-grade ore)→混匀
(mix)→高炉；
烧结矿
矿石→破碎→筛分→贫矿 人
(lean ore)→磨矿
造 富
(grinding)→筛分→选矿 矿
→造块→人造富矿→高炉
球团矿
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无烟煤粉
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焦炭来源及特征
1.炼焦 煤在焦炉内隔绝空气、加热到1000℃左右、可获得焦炭、
化学产品和煤气的过程（又称高温干馏、炼焦）. 2.焦炭：是在高温下（隔氧）由煤经过干馏后所得到的固体 产品。 3.焦炭特点：呈黑灰色块状，有光泽、燃烧时烟气少，具有 不粘结、不结块、低硫、低灰、坚硬、耐磨、耐压、富于气 孔性等。
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磁铁矿（Fe3O4）-magnetite 赤铁矿（Fe2O3）-hematite 褐铁矿（mFe2O3·nH2O）-limonite 菱铁矿（FeCO3）-siderite
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按矿物中铁含量高低分为：
富矿(high-grade ore)：铁品位>理论品位的 70%。
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首钢秘鲁铁矿区开采现场
澳大利亚铁矿
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2.1.1主要原料-基本概念
1 矿物(Minerals)：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单质 元素称为矿物。其中能够为人类利用的称为有用 矿物。
2 矿石(Ore)：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。
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3 矿石的品位(Ore grade)：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(Gauge)：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。
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2.1.1 主要原料
高炉冶炼用的原料主要有铁矿石（天然富矿和 人造富矿，铁品位>55%）、燃料(fuel) （焦炭和喷吹燃料）、熔剂(flux)（石灰石与 白云石等）。
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炼焦原料：
煤化程度(由低至高) 泥煤→褐煤→长焰煤→气煤→肥煤→焦煤→瘦煤→贫煤→无烟煤
烟煤
泥煤：植物向煤转变的过渡产物，水分达85%~95%。 褐煤 ：变质程度只比泥炭高，在隔绝空气加热时不产生胶 质体，也没有黏结性，不能单独炼成焦炭。 长焰煤：是烟煤中煤化程度最低的煤。高沸点的液态产物 少，胶质层厚度小于5mm，因此结焦性能很差，在普通焦炉 中不能炼出合格的焦炭。
度最高。
气煤
炼焦煤
肥煤 焦煤
瘦煤
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炼焦设备：
炼焦主体设备为焦炉，焦炉主要部分构成（三大室） ①炭化室
煤隔绝空气干镏的地方，焦炭形成的场所。
②燃烧室 是煤气燃烧的地方，煤气与空气在其中混合燃烧，
产生的热量传给炉墙，间接加热炭化室中煤料，对其 进行高温干馏。 ③蓄热室
回收燃烧室废气的热量来预热空气和贫煤气的地 方。
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气煤：煤化程度比长焰煤高，在热解过程中，生成了较 多的胶质体，但黏度小，流动性大，其热稳定性差，容易 分解。
肥煤：属于中等变质程度的煤。肥煤产生的胶质体数量
最多，并具有良好的流动性能，且热稳定性能也好。 肥
煤黏结性最强，是我国炼焦煤的基础煤种之一。
无烟煤：煤化程度最高，燃烧时无烟，挥发分最低，硬
2.1.2主要原料
焦炭
2）燃料
焦炭的作用：1）热源；2）料柱骨架；3）还原剂；4） 生铁形成过程中渗碳的碳源。
含碳高、强度好
高炉对 焦炭要求
有一定块度且块度均匀 有合适的反应性
粒 度
大型高炉 40~60mm； 中型高炉 25~ 40mm； 小型高炉 15~25mm；
灰分、杂质低
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）
第二章 高炉炼铁 (Blast Furnace Ironmaking)
本章内容
2.1 高炉冶炼原料 2.2 高炉结构及附属设备 2.3 高炉炼铁原理 2.4 高炉操作
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2.1 高炉冶炼原料
2.1.1 主要原料 2.1.2 烧结(sintering) 2.1.3 球团(pelletizing)