高炉炼铁工艺培训(高端培训)

• 此外，生铁中还可能含有部分微量元素。生铁中微 量元素含量常以ΣT为指标：
• ΣT= Pb +Sn +Sb +As +Ti +V +Cr +Zn
• 含微量元素很低的“高纯生铁”ΣT<0.1%。国内外 适宜生产高纯生铁的矿源稀少。我国本钢生铁素有 “人参铁”之称。它除P、S极低外，微量元素亦很 低。其ΣT<0.08%，属国际高纯生铁范畴。
工程师培训资料
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高炉炼铁工艺
• 概述 • 高炉冶炼原理 • 高炉本体及附属系统 • 高炉操作
高炉炼铁 炼铁
非高炉炼铁
概述
高炉及其附属系统
矿石 焦炭
供料系统
煤
喷吹系统
空气
送风系统
风机 热风炉
高炉
渣铁处理系统
煤气除尘系统 炉尘
净煤气
炉渣 铁水
高炉作业流程
• 高炉冶炼特点
(1)高炉冶炼是在炉料与煤气流逆向运动过程中完成各种错 综复杂的化学反应和物理变化的，炉内主要是还原性气氛。
(2)高炉是密闭的容器，除装料、出铁、出渣及煤气外，操 作人员无法直接观察到反应过程的状况。只能凭借仪器仪表间 接观察炉内状况。
(3)高炉是连续的、大规模的高温生产过程，机械化和自动 化水平较高。
• 炼钢生铁作为转炉热装炼钢的原料，约占生铁产量 的80~90%。铸造生铁，又称为翻砂铁或灰口铁， 用于铸件生产。其主要特点是含硅较高，在
1.25~4.25%之间。硅在生铁中能促进石墨化，即使 化合碳游离成石墨碳，增强铸件的韧性和耐冲击性
并易于切削加工。铸造生铁约占生铁产量的10%左 右。
• 高炉还可生产特殊生铁，如锰铁、硅铁、镜铁（含 10~25%Mn）、硅镜铁（含9~13%Si，18~24%Mn） 等，主要用作炼钢脱氧剂和合金化剂。
⑵ 高炉渣
• 由于冶炼矿石品位、焦比及焦炭灰分的不同，我国 大中型高炉的单位生铁渣量在0.3~0.5t之间。高炉 渣主要成分是Ca、Mg、Si、Al的氧化物，其工业用 途广泛。如在炉前急冷粒化成水渣，作成水泥和建 筑材料；酸性渣还可在炉前用蒸汽吹成渣棉，作绝 热材料。
• 冶炼多元素共生的复合矿时，炉渣中常富集有多种 元素（如稀土、钛等）。这类炉渣可进一步利用。
• 一般来说，生铁和钢的化学成分主要差别是含碳 量。钢中含碳量最高不超过2.11%。高炉生铁含碳 量在2.5~4.5%范围，铸铁中不超过5.0%（此时Fe3C 含量约占75%，当铸铁中Fe3C达100%时，其含碳量 为6.67%）。当铸铁中C>5.0%时，铸铁甚脆，没有 实用价值。而含碳量在1.6~2.5%之间的钢铁材料， 由于缺乏实用性，一般不进行工业生产。
⑶ 高炉煤气ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 冶炼每吨生铁可产生1600~3000m3的高炉煤气，其中 含有约20%~25%的CO，1~3%的H2，还有少量甲烷 （CH4）等可燃气体。从高炉排出的煤气中含有大量 的炉料粉尘，经过除尘处理可使含尘量降到
10~20mg/m3。除尘处理后的高炉煤气发热值约为 3350~3770kJ/m3，是良好的气体燃料。但高炉冶炼产 生的煤气量、成分及发热值与高炉操作参数及产品
实际耗用的焦炭量（焦比K）之和称为综合焦比 （K综）。
K综＝（K + K`）
kg/t
⑶ 冶炼强度（I）
• 每m3高炉有效容积每天消耗焦炭的重量。
• 利用系数、焦比和冶炼强度三者之间的关系为：
⑷ 生铁合格率
• 合格生铁量占高炉总产量的百分数。此外，优质生 铁占生铁总量的百分数称为优质率。合格率和优质 率都是生铁质量指标。对生铁质量的考查主要看其 化学成分（如S和Si）是否符合国家标准。
生铁量。
式中：P－生铁日产量；Vμ－高炉有效容积，m3
⑵ 焦比（K）
• 是生产1吨生铁所消耗的干焦炭重量。显然，焦比 愈低愈好。
式中：Q－每日消耗焦炭量，kg/d。
• 在喷吹燃料时，高炉的的能耗情况用燃料比（K燃） 表示，即每吨生铁耗用各种入炉燃料之总和。
K燃＝（焦炭+煤粉+重油+…）
kg/t
• 喷吹燃料按对置换比折算为相应的干焦（K`）与
种类有关。如高炉冶炼铁合金时煤气中几乎没有CO2。 • 高炉煤气是钢铁联合企业的重要二次能源，主要用
作热风炉燃料，还可供动力、炼焦、烧结、炼钢、
轧钢等部门使用。
3.1.3 高炉生产主要技术经济指标
• 高炉生产的技术水平和经济效果可用如下技术经 济指标来衡量：
⑴ 有效容积利用系数(ημ) • 是指每立方米高炉有效容积、每昼夜生产的合格
⑸ 休风率
• 高炉休风时间占规定作业时间的百分数。
⑹ 生铁成本
• 生产1吨生铁所需的费用。
⑺ 高炉一代寿命（炉龄）
• 从高炉点火开炉到停炉大修之间的历程，或高炉相 邻两次大修之间的冶炼时间叫做高炉一代寿命。
3.2高炉冶炼原理
3.2.1 高炉内各区域进行的主要反应
炉顶回收电
热风炉
除尘器
无钟罩式炉顶
烟囱
coke sinter lumpore flux
BFG 洗涤器 储槽
配料间
主输送帶
混合气
废气 鼓风机
鼓风嘴
出铁口
热风 调湿系统
冷空气
高炉
鱼雷车
3.1.1 高炉冶炼过程及其特点
• 高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料 和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁， 从氧化物或矿物状态（如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、 Fe3O4·TiO2等）还原为液态生铁。
3.1.2 高炉炼铁的原料和产品
• 高炉冶炼的主要原料是铁矿石、燃料、鼓风。 • 高炉冶炼的主要产品是生铁、高炉渣和高炉煤气。
高炉渣和高炉煤气为副产品。
⑴ 生铁
• 生铁可分为炼钢生铁、铸造生铁。炼钢生铁供转炉、 电炉炼钢使用。铸造生铁则主要用于生产耐压铸件。
• 生铁是Fe与C及其它一些元素的合金。通常，生铁 含Fe 94%左右，C 4%左右。其余为Si、Mn、P、S等 少量元素。
• 冶炼过程中，炉料（矿石、熔剂、焦炭）按照确 定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。 从下部风口鼓入的高温热风与焦炭发生反应，产 生的高温还原性煤气上升，并使炉料加热、还原、 熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后 生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。 上升过程中，煤气流温度不断降低，成分逐渐变 化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。