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1、高炉炼铁工艺简述,简述人：庞占伟 单 位 ：技术中心,欢迎新生力量加盟港陆公司,同学们: 你们好,我做为港陆公司一名老员工,对你们的到来表示真诚的欢迎。这里是你们迈出校门，踏入社会的第一个征程，衷心的祝愿你们在这里快乐的工作、生活，打拼出属于自己的一片天地。 按照人事处的安排，今天由我和大家一起学习高炉炼铁工艺，不足之处请大家指正。,港陆炼铁厂规模介绍,550m3高炉两座 1160m3高炉两座 在建1160m3高炉一座 年产炼钢用生铁300万吨,炼铁发展简史,炼铁的发现和进步分为： 1、固体海绵铁的获得。原始的炼铁炉地窑炉，即挖地成坑，内填矿石和原料，借助自然通风，进而用人力和畜力鼓风助燃，将
2、铁氧化物还原成铁。由于温度不高，渣铁不能完全熔化，最终得到的产物是半熔状态的熟铁。也成为一步冶炼法，类似于现在的直接还原铁。 2、液态铁的制得。出现人力、矗立、水力鼓风设备，单位时间送入炉内的风量和燃烧的燃料增多，炉内温度升高，铁矿石还原得到改善，被还原出来的海绵铁可能渗碳而降低铁的熔点，以致熔化成液态生铁。称为二步炼铁法。 3、炼铁技术的近代化。1735年英国人亚德尔比发明了焦炭，使得炼铁炉迅速增大，生铁产量得以提高。1829年英国人尼尔逊用换热式风炉将冷风预热，燃料消耗大大降低。1857年拷贝式热风炉问世，近代高炉炼铁的形式基本确立。 4、高炉炼铁的迅速发展时期。自19世纪中叶以后高炉冶炼
3、技术快速发展。入炉原料质量提高、高炉容积日益增大实现机械化和自动化、热风温不断提高、精料、高风温富氧大喷煤以及高压操作得到普遍并日臻完善、高炉冶炼过程的理论研究日益深化等是迅速发展的必要条件。,高炉炼铁系统及工艺流程,1、高炉本体系统：高炉炼铁的主体设备，包括高炉基础，炉壳、炉衬和冷却设备等。 2、上料系统：主要任务及时，准确、稳定地将合格炉料送至高炉炉顶主要有两种上料方式:料车上料，皮带上料。 3、炉顶装料系统：主要任务：满足高炉布料要求，密封效果好。主要有钟式炉顶,无钟炉顶两种类型。 4、送风系统：主要任务，连续可靠地供给高炉冶炼所需数量和温度的热风。 5、除尘系统：主要任务：回收煤气，清
4、除灰尘.两种 方式：干式除尘，温式除尘。 6、渣铁处理系统。包括出铁场、开铁口机、泥炮、堵渣口机、炉前吊车、铁水罐车、水冲渣设备，主要任务是及时处理高炉排放出的渣、铁，保证高炉生产正常进行。 7、喷吹系统。包括原煤的储存、运输、煤粉的制备、收集以及煤粉喷吹等系统，主要任务是均匀稳定地向高炉喷吹大量的煤粉，以煤代焦，降低焦炭消耗。,储矿槽焦仓,槽下筛分,称量设备,运输设备料车，皮带,炉顶装料设备,高炉,鼓风机站,热风炉,热风管道,出渣,干渣，水冲渣,重力除尘器,半净煤气,布袋除尘器,净煤气,用户：烧结、竖炉、热风炉、发电,出铁场,铁水罐,炼钢,铸铁机,高炉产品,1、生铁，是含碳1.7%以上并含有
5、一定数量的硅锰磷硫等元素的铁碳合金的统称。分为炼钢用生铁、铸造用生铁、球墨铸铁用生铁。其中生铁含硅小于等于1.25%的为炼钢铁，大于1.25%为铸造用铁。 2、高炉煤气，CO含量20%左右，无色、无味，有剧毒。发热值750大卡左右，是高炉热风炉、烧结机、竖炉、轧钢加热炉、煤气发电的主要燃料。 3、高炉渣，主要成分CaO、SiO2、MgO、Al2O3等，是水泥厂的主要原料。,高炉用原燃料,1、燃料：包括焦炭、煤粉、焦丁。其中焦炭消耗占燃料消耗的70%左右，煤粉占25%左右。质量要求：焦炭灰分、硫分低，转鼓强度高（M10、M40、M25）、热强度高（CSR）。煤粉灰分低，固定碳高，其又分为无烟煤和
6、烟煤，目前绝大部分钢厂采用混合喷吹，控制挥发分小于21%。焦丁是高炉槽下焦炭筛下物进行再处理，筛出820mm的小颗粒重新入炉。 2、矿石：包括烧结矿、球团矿、块矿。烧结矿为碱性料，球团矿、块矿为酸性料，根据其成分及高炉渣碱度要求按照一定比例入炉。一般炉料结构为70%烧结矿+30%酸性料，其中酸性料中的块矿（自然矿）最高配比控制在总矿比的25%左右，主要原因是块矿中含有一定的结晶水，其在高温区分解后，不仅需要部分焦炭，而且吸收高温区热量，增加热消耗，降低炉缸温度。 3、洗炉料：萤石、锰矿等，主要利用萤石中的CaF2、MnO等成分降低高炉渣的黏度，提高渣的流动性，主要用于处理炉身中下部结瘤、炉缸堆
7、积等特殊炉况，高炉顺行时不使用。 4、护炉料：含钛料，包括钒钛矿石、高钛铁粉烧制的高钛球、钛渣、钛线等，主要作用是处理炉缸侵蚀严重导致炉缸温度超标。,高炉冶炼原理,1、生铁是怎样炼成的： 1.1自然界铁的存在形式：以铁矿石存在，主要有磁铁矿（Fe3O4），赤铁矿（Fe2O3）,菱铁矿（FeCO3）以及褐铁矿（MFe2O3.H2O）等几种。 1.2高炉炼铁从炉顶装入铁矿石，焦炭和石灰石等，由风口吹进热风经过一系列的能量传递和高温物理化学作用（炉料受热分解，铁矿物还原，还原铁渗碳，熔化造渣及去除生铁中的有害杂质以及燃烧等），从铁矿石中把铁还原出来，并熔化成铁水。其过程是铁的氧化物失氧的一个过程，而
8、用来夺取铁氧化物中的氧并与氧结合的物质就叫还原剂。主要包括CO、C、H2，C主要来源于焦炭和煤粉，CO来自于C在高炉内氧化形成，H2则存在于燃料中的有机物和挥发分。 1.3铁的氧化物还原是由高级氧化物向低级氧化物到金属逐级进行的，顺序是： Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe 1.4用气体还原剂CO、H2还原铁氧化物，称为间接还原（放热），用固体C还原铁氧化物叫直接还原（吸热）。 1.5在高炉条件下，Cu、As、Ni、Co、Fe可以全部被还原，Cr、Mn、V、Ti部分被还原。因SiO2是非常稳定的化合物，在高炉条件下用CO还原是不可能的，只能用固体C部分的从SiO2还原。所以高炉操作者用生铁含
9、Si量判断生铁温度，称为化学热。 1.6生铁渗碳：由于液体状态下与焦炭的接触，加快了渗碳过程，生铁含碳立即增加到2%以上，到炉腹处的金属铁中已含有4%左右的碳了，生铁渗碳过程是从炉身商埠的海绵铁开始，大部分渗碳过程在炉腰、和炉腹基本完成，炉缸部分只进行少量渗碳。,高炉本体炉型,炉喉 炉身 炉腰 炉腹 炉缸,高炉内的造渣过程,1、炉渣在高炉冶炼过程中的作用： 1.1炉渣熔点低、密度小和不溶于生铁，渣铁才得以分离，获得纯净的生铁，是基本作用。 1.2渣铁之间进行合金元素的还原及脱硫反应，起着控制生铁成分的作用。 1.3炉渣的形成了高炉内的软熔带及滴落带，对炉内的煤气流分布及炉料下降都有很大的影响。
10、 1.4炉渣附着在炉墙上形成渣皮，起保护炉衬的作用。（酸碱渣） 2、炉渣碱度： 四元碱度、三元碱度、二元碱度。CaO、MgO、SiO2、Al2O3。 3、酸性渣、碱性渣。生产中把二元碱度CaO/SiO21.0的叫碱性渣，把CaO/SiO21.0的叫酸性渣。 4、炉渣是如何脱硫的： 4.1每吨生铁炉料带入炉内的总硫量称为硫负荷。在我国其值在46Kg/t，（烧结矿、球团矿在氧化过程中去除90%以上的硫）所以6580%的硫是由焦炭和煤粉带入的。 4.2炉渣脱硫原理：硫在铁水和炉渣中以元素硫、SFe、MnS、MgS、CaS等形态存在，MnS少量溶于铁中，大量溶于渣中，FeS既溶于铁中，也溶于渣中。；炉
11、渣的脱硫作用就是渣中的CaO、MgO等碱性氧化物与生铁中的硫反应生成只溶于渣中的稳定化合物CaS、MgS等从而减少生铁中的硫。 4.3硫的分配系数。硫在渣中的质量分数与在铁水中的质量分数之比。用LS=w（S）/ wS表示。 4.4影响炉渣脱硫能力的因素：炉渣碱度、MgO含量（提高渣的稳定性和流动性，有利于脱硫）、Al2O3、FeO、渣铁温度（脱硫反应是吸热反应，提高温度有利于脱硫，提高温度降低炉渣黏度）、提高硫的分配系数、高炉操作。,高炉操作,1、高炉操作任务：在已有的原燃料和设备等物质条件的基础上，灵活运用一切操作手段，调整好炉内煤气流与炉料的相对运动，使炉料和煤气流分布合理，在保证高炉顺行
12、的同时，加快炉料的加热、还原、熔化、造渣、脱硫、渗碳等过程，充分利用能量获得合格生铁，达到高产、优质、低耗、长寿、高效益的最佳冶炼效果。,2、高炉基本操作制度：装料制度、送风制度、造渣制度、热制度和冷却制度。 2.1装料制度：指炉料的装入方法，包括装入顺序，批重大小装入方法，料线高低等内容。 2.2造渣制度：按照原燃料和冶炼生铁成份的要求，选择合适的炉渣成份和碱度范围。 2.3热制度：根据冶炼条件和所炼生铁品种的需要，在争取最低焦比的前提下，选择并控制均匀而热量充沛的炉温（通常包括生铁含硅量和渣铁温度两方面含义）。 2.4送风制度：通过选用合适的风口面积，风量、风温、喷吹量、富氧率等参数达到适
13、宜的风速和鼓风动能及理论燃烧强度，使初始煤气流分布合理，炉缸工作均匀活跃热量充沛稳定。 6、高炉基本操作制度的宗旨: “上稳下活”。,3、炉况的判断：在实际生产中原燃料的物理性能、化学成分经常会产生波动，气候条件的不断变化，入炉料的称量可能发生误差，操作失误与设备故障也不可能避免，炉况判断就是判断这些影响程度及顺行的趋向，即炉况是向凉还是向热，是否会影响顺行，它们的影响程度如何等等。判断的手段基本是两种，一是直接观察，如看入炉原料外貌，看出铁、出渣、风口情况，二是利用高炉数以千计、百计的检测点上得到的信息在仪表或计算机上显示重要数据曲线，例如风量、风温、风压等鼓风参数、各部位的温度静压力、料线
14、变化、透气性指数变化、风口前理论燃烧温度等等。,4、调节炉况的手段与原则；喷吹燃料风温风量装料制度焦炭负荷净焦。原则是要尽早知道炉况波动的性质与幅度，以便对症下药；要早动，少动，力争稳定多因素，调剂一个影响小的因素；要了解各种调剂手段集中发挥作用所需的时间。,5、正常炉况的标志： 5.1风口明亮但不耀眼、圆周工作均匀，风口前无大块升降，不挂渣、不涌渣、焦炭活跃、风口破损少。 5.2炉渣物理热充足，流动性好，渣碱度正常，上下渣及各渣口的热度相近，渣中带铁少，渣中FeO在0.5%以下，渣口破损少。 5.3生铁含硅量、含硫量符合规定，物理热充足。 5.4下料均匀，料尺没有停滞、陷落、时快设时慢的现象
15、，在加完一批料后，两个料尺基本一致，相差不超过0.5m。 5.5风压、风量微微波动，无锯齿状，风量与料速相适应。 5.6炉顶压力曲线平稳、没有较大的尖峰。 5.7炉喉、炉身、炉腰各部温度正常、稳定、无大波动，炉体各部冷却水温差正常。,6、失常炉况的分类： 6.1煤气流与炉料相对运动失常，如边缘煤气流发展、边缘过重、管道偏行、连续崩料、悬料等。 6.2炉缸工作失常，如炉凉、炉热、炉缸堆积等。,7、炉前操作及渣铁处理： 7.1任务：密切配合炉内操作，按时出净渣铁，保证高炉顺行。维护好铁口、出渣口、渣铁分离器以及泥炮、堵渣机等炉前主要设备。在工长组织下更换风口、渣口以及其它冷却设备。保持风口平台、出
16、铁场、渣铁罐线、高炉本体各平台的卫生。 7.2铁口、撇渣器、大沟、小沟、渣沟完成铁渣的分离。水渣沉淀、底滤法。铁水罐（锥形、犁形、鱼雷罐）,热风炉,1、类型：蓄热式热风炉按它燃烧煤气的燃烧室的布置分为内燃式（燃烧式和蓄热室同在一个壳体内，燃烧室偏在一侧，与蓄热室用砖隔开）、外燃式（将燃烧室搬出）和顶燃式（又叫无燃烧室热风炉，顶燃球式、俄罗斯卡鲁金式）三种。,高炉技术经济指标,1、高炉有效容积利用系数（）高炉有效容积利用系数是指每昼夜，每1m3高炉有效容积的生铁产量即高炉每昼夜的生铁产量P与高炉有效容积V有之比。=P/ V有 2、焦比（K）：焦比是指冶炼每吨生铁消耗的焦炭量，即每昼夜焦炭消耗量QK与每昼夜生铁产量P之比。K=QK/P 3、煤比（Y）：冶炼每吨生铁消耗的煤粉量称为煤比。Y=Qy/P 4、冶炼强度（I）：每昼夜，每1 m3高炉有效容积燃烧的焦炭量，即高炉一
