《高炉炼铁原料》PPT课件.ppt

《《高炉炼铁原料》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《高炉炼铁原料》PPT课件.ppt（281页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1 2 高炉炼铁原料2 1铁矿石和燃料2 2铁矿粉烧结2 3铁矿粉团球 2 炼铁所需的原燃料有 铁矿石 天然富块矿 人造块矿 熔剂 石灰石 白云石 焦炭 煤粉 高温热风 在风口前氧化燃料中的碳 产生热量和还原性气体 冶炼1吨生铁 约需铁矿石1 6 2 0 消耗量与那些因素有关 需要1200M3的空气 2 1铁矿石和燃料 3 2 1 1铁矿石2 1 1 1铁矿石的分类及特性1 铁矿石和脉石的概念 铁矿石是在目前技术条件下能经济合理地提取其中有用矿物的岩石 铁矿石中的矿物可分为有用矿物和脉石两类 脉石矿物是在目前还不能利用的矿物 并且总是与有用矿物伴生 4 2 铁矿石分类及其特征铁矿石以主要含铁矿

2、物化学组成来命名 1 赤铁矿又称红矿 它是无水氧化铁矿石 其化学式为Fe2O3 理论含铁量为70 5 6 特点 1 自然界储量最多 含铁量一般为50 60 2 S P低 质软 易碎 易还原 3 赤铁矿具有半金属光泽 仅有弱磁性 脉石多为硅酸盐 2 磁铁矿主要含铁矿物 其化学式Fe3O4 理论含铁量72 4 7 2 磁铁矿具有强磁性 晶体通常成八面体 铁黑色 有金属光泽 脉石主要为硅酸盐 3 坚硬致密还原性差 特点 1 由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化成半假象赤铁矿和假象赤铁矿 但仍保留原磁铁矿结晶结构 一般以Fe全 FeO 矿石中FeO含量 的比值来分类 比值2 33为纯磁铁矿矿石 7为假象赤

3、铁矿矿石 8 3 褐铁矿由其它矿石风化后生成的 自然界中分布很广 其化学式为 nFe2O3mH2O n 1 3 m 1 4 大部分以2Fe2O33H2O形式存在 9 10 特点 1 含铁量为37 55 吸水性很强 2 焙烧可去除结晶水 矿石气孔率和含铁量增加 矿石还原性好 3 呈浅褐色 深褐色或黑色 脉石常为砂质粘土 11 4 菱铁矿为碳酸盐铁矿石 化学式为FeCO3 理论含铁量48 2 特点 1 含铁量不高 焙烧分解CO2后 含铁量提高 还原性好 2 S P低 3 呈灰色 浅黄色及褐色 风化后变为深褐色 具有玻璃光泽 脉石常含碱性氧化物 12 13 2 1 1 2铁矿石的质量评价1 化学成分

4、 1 矿石品位矿石品位即矿石含铁量 目前矿石品位的工业开采不低于25 品位高并可直接入炉冶炼的铁矿石称为富矿 品位低于理论品位70 为贫矿 贫矿需经磨矿 选矿 造块等加工处理才能入炉 矿石品位每提高1 可降低焦比2 提高产量3 14 2 脉石铁矿石中除铁氧化物外 其余成分称为脉石 主要包括 酸性氧化物SiO2 碱性氧化物CaO及MgO 中性氧化物Al2O3 TiO2 铁矿石中主要含酸性和中性氧化物 冶炼中为了改善炉渣冶金性能 常要消耗相当数量的石灰石 CaCO3 等碱性氧化物 所有含有碱性脉石的矿物相对价值要高 15 3 有益元素 指对钢材质量有改善或可提取的元素 如Mn Cr Co Ni V

5、 Ti等 这些元素可部分被还原进入生铁 并能改善钢铁材料的性能 当这些有益元素达到一定含量时 如W Mn 5 W Cr 0 6 W Co 0 03 W Ni 0 2 W V 0 1 即可视为复合矿石 其经济价值很大 是宝贵的矿石资源 16 4 有害元素的含量矿石中主要有害元素有 S P Cu As 另外还有 K Na Pb Zn 1 S硫使钢材产生热脆性 在高炉炼铁过程中 S可去除90 以上 但脱S消耗焦炭 降低产量 对于高S矿石可以通过选矿 焙烧等方法处理 降低原料含S量 17 2 P磷使钢材具有冷脆性 但含磷铁水流动性 充填性好 对制造复杂铸件或改善导电性能有利 铝电解用于制作阳极 在选矿

6、和铁矿粉烧结过程中不易除去 在炼铁过程中P全部还原进入生铁 控制生铁含P量的唯一途径是控制原料的含磷量 18 3 PbPb易还原 不溶于铁水 密度大 11 34g cm3 熔点327 沸点1520 要求铁矿石中含Pb不超过0 1 4 ZnZn易还原 还原后易挥发 且不溶于生铁 要求铁矿石含Zn不应超过0 2 Pb Zn在高炉内对炉料 炉衬起破坏作用 19 20 5 钾和钠 以碳酸盐及硅酸盐形态存在 在高炉中下部被还原成钾 钠氧化物或单质 对炉衬构成侵蚀性破坏 并且恶化原燃料质量 一般要求矿石中W K2O Na2O 0 1 0 6 碱负荷低于3 5kg t铁为宜 21 其危害表现在 a 与炉衬作

7、用生成钾霞石 K2O Al2O3 2SiO2 等 体积膨胀40 从而破坏炉衬 缩短高炉寿命 b 与炉衬作用生成低熔点化合物 使炉料粘结在炉墙上 导致炉瘤的形成 c 与焦炭中的石墨反应 生成插入式化合物CK8 CNa8 体积膨胀很大 破坏焦炭的高温温度 使高炉下部料柱透气性变坏 d 能增大焦炭的反应性 扩大直接还原区 e 使烧结矿和球团矿的软化温度降低 低温还原粉化率升高 并导致球团矿的恶性膨胀 22 2 矿石粒度和气孔率矿石粒度 料柱透气性 传热和传质条件 高炉顺行和还原过程粒度过大 与煤气接触面积小 扩散半径大 块矿中心部分不易加热和还原 煤气利用变差 焦比升高 粒度过小 特别是粉末较多时

8、会使煤气流上升的阻力增大 有碍高炉顺行 使产量降低 23 确定矿石粒度 必须兼顾高炉气体力学 传热传质两方面的因素 力求粒度均匀 尽量减少粉末含量 适宜的矿石粒度与矿石的还原性 机械强度及高炉大小等因素有关 表2 1中国高炉入炉矿石粒度 24 矿石气孔率 矿石中孔隙所占体积与它的总体积的百分比 气孔率越高 透气性越好 与煤气接触的表面积越大 越有利于还原 开口气孔对还原有利 25 3 冶金性能 1 矿石的还原性还原性是指铁矿石被气体还原剂CO或H2还原的难易程度 矿石的还原性与其矿物结构 特别是开口的微气孔率及气孔的分布状态有关 铁矿石的还原难易程度 磁铁矿 赤铁矿 褐铁矿 菱铁矿 高碱度烧结

9、矿 球团矿 26 2 矿石的软熔性矿石软熔性能 包括矿石的软化性能和熔滴性能 软化性 包括软化温度和软化温度区间 软化温度 矿石在一定的荷重下加热开始变软的温度 软化温度区间 矿石从开始软化到软化终了的温度区间 熔滴性 矿石开始熔化到开始滴落的温度及温度区间 27 2 1 1 3铁矿石的准备处理1 富铁矿 1 粒度 8mm的富矿粉 送往烧结厂烧结造块 粒度 8mm的块矿可以直接入炉冶炼 2 含S高的矿石破碎到 8mm 送往烧结厂烧结脱S 造块 28 2 贫铁矿贫铁矿需破碎到0 074mm 200目 以下 以破坏铁矿物与脉石之间的连结 经选矿使不同矿物得到分离 通过选矿获得的有用富集矿物称为铁精

10、矿粉 其余部分称为尾矿 主要由脉石组成 富选得到的精矿粉 包括天然富矿粉采用球团或烧结等方法 人工造块 29 图2 1铁矿石处理流程 30 3 铁矿粉混匀钢铁企业采购的矿粉来自不同产地 不同时间 成分波动相当大 铁矿粉混匀的目的是均匀同一种铁矿粉或不同种类铁矿粉之间的化学成分和粒度组成得到混匀矿 铁矿粉混匀设施主要有 一次料场 预混料槽 二次料场等 31 中国某钢铁公司一次原料场 32 炼铁原料场取料机在作业 33 34 35 36 二次料场堆料作业 37 二次料场堆料作业 38 二次料场取料作业 39 2 1 2熔剂1 熔剂的作用 1 与矿石中的脉石 焦炭灰分作用生成低熔点化合物 改善炉渣的

11、冶金性能 2 碱性熔剂可以去除硫 改善生铁质量 2 熔剂的种类常用的有石灰石 CaCO3 白云石 CaCO3MgCO3 40 3 对熔剂 石灰石 要求 1 碱性氧化物 CaO MgO 含量要高 一般要求石灰石中CaO不低于50 SiO2 Al2O3的含量不超过3 5 有效熔剂性能 41 2 有害杂质S P少 3 粒度均匀 粒度范围为20 50mm 入炉前应筛除粉末及泥土杂质 目前碱性熔剂主要在铁矿粉烧结工序中加入 42 2 1 3高炉燃料2 1 3 4焦炭1 焦炭在高炉冶炼中的作用 1 提供冶炼所需热量 2 是高炉内主要的还原剂 3 支撑料柱 起骨架作用 4 铁水渗碳 冶炼1吨生铁约需250

12、600Kg焦炭 43 2 理化性质 1 化学成分主要有 固定碳 灰分 挥发分 硫 水分 2 化学性质焦炭反应性 CRI 指焦炭与CO2 H2O等进行化学反应的能力 焦炭抗碱性 指抵抗碱金属及其盐类作用的能力 44 3 焦炭转鼓强度测试方法GB T1996 2003 转鼓为直径及长度皆为1m的密闭容器 鼓内平行于轴线方向 每隔90度在内壁上焊1条长约1000mm 截面为100 50 10mm的角钢挡板 在鼓内装入 60mm的焦炭50kg 以25r min 旋转4min 停转后将鼓内全部试样 以 40mm及 10mm的圆孔筛对试样进行处理 大于40mm的焦炭质量分数 记为M40 为抗冲击指标 而小

13、于10mm 记为M10 为耐磨性能指标 45 MK 8型米库姆转鼓机 46 4 反应后强度 CSR 焦炭反应性及反应后强度的测定 按国标 GB T4000 l996 进行 按要求取焦炭试样 置于反应器中 在1000土5 时与二氧化碳反应2h后 以焦炭质量损失的百分数表示焦碳反应性 CRI 反应后焦炭 经I型转鼓试验后 用大于10mm粒级焦炭占反应后焦炭的质量百分数 表示反应后强度 CSR 47 48 3 冶炼对焦炭要求 1 应具有较高的强度 类焦M40 80 0M10 8 0 2 固定碳含量要高 灰分含量低 一般干焦含 质量分数 85 左右的固定碳 13 左右的灰分 其余为挥发分及硫 实践证明

14、 焦炭灰分增加1 焦比升高2 产量下降3 尤其对于1000M3以上的高炉 更应注重焦炭质量 49 3 良好的高温性能具有较低的反应性 反应性不高于30 反应后强度大于60 4 含硫低 含水率低且稳定 50 2 1 3 2喷吹燃料1 高炉喷吹煤粉意义 1 代替部分昂贵焦炭 2 充分利用资源 保护环境 3 改善冶炼经济技术指标 世界先进高炉喷煤量已达250Kg t 中国宝钢最高超过260Kg t 目前实际生产中为 200 230Kg t 2009年全国高炉平均喷煤达到145Kg t 从2006年起 我国已成为炼焦煤的进口国 51 2 对煤粉的质量要求 1 灰分含量低 固定碳量高 灰分不大于15 2

15、 含硫量低 要求小于0 7 3 可磨性好 52 3 喷吹废弃塑料从高炉风口喷入废弃塑料 保护环境 节约能源 图2 2 53 2 2烧结矿2 2 1烧结意义以及烧结矿质量指标 54 2 2 1 1铁矿粉烧结意义 作为充填床式反应器的高炉 要求入炉矿石的粒度大于5mm 除了天然块矿外 一般铁矿粉的粒度小于5mm 铁矿粉造块工艺 烧结矿 球团矿 55 在烧结矿生产中 加入CaO MgO 可以改善烧结矿的冶金性能 在球团矿生产中 加入MgO 可以改善球团矿的软熔性能 在烧结 球团的造块过程 可脱除矿石中的有害杂质 如 S K Na 造块过程可以消化冶金企业产生的大量粉尘和烟尘 起到综合利用和保护环境的

16、作用 56 表2 2高炉除尘灰 瓦斯灰 化学成分 30kg t 57 表2 3轧钢皮化学成分 占钢材总量的2 3 58 2 2 1 2人造富矿的质量检验人造富矿的质量检验内容 物理性能粒度和粒度组成及筛分指数采用ISO4701标准转鼓强度及抗磨强度采用GB8209 87标准球团矿抗压强度采用GB T14201 93标准 化学成分分析TFe FeO CaO SiO2 MgO Al2O3 S P等GB6703 86标准 冶金性能900 还原性采用GB T13241 91标准500 低温还原粉化性能采用GB T13242 91标准球团矿还原膨胀性采用GB T13240 91标准荷重软化性能 无标准 荷重熔滴性能 无标准 59 1 转鼓强度转鼓强度是评价烧结矿抗冲击和耐磨性能的一项重要指标 目前世界各国的测定方法尚不统一 中国标准GB3209 87方法为 测定容器 1000 500mm 内侧有两块成180 的提升板 装料15kg 转速25 r min 转200转 鼓后采用机械摇动筛 筛孔为6 3 6 3mm 往复30次 以 6 3mm的粒级表示转鼓强度 60 图2 3转鼓试验机基本尺寸示意图1