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1、炼铁工序 李连猛 2010年 11月 更多资料在资料搜索网 ( 海量资料下载 高炉生产概述 我公司炼铁生产简介 高炉生产工艺流程和产品 高炉炼铁的主要经济技术指标 高炉用的矿石、熔剂和燃料 更多资料在资料搜索网 ( 海量资料下载 第一节 我公司炼铁生产简介 唐山建龙公炼铁系司统共有 450中 1 、 2、 3#高炉分别于 2001年 11月、 2002年 12月、 2005年 9月投产， 1#高炉于 2008年 7月进行过一次大修。公司现规模生铁年产量达到 170万吨左右。 第二节 高炉工艺流程和产品 一、冶金的概念 冶金学是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物，并用各种方
2、法加工制成具有一定性能的金属材料的科学。 迄今为止发现的一百多种化学元素中，有 80多种为金属元素。在这些金属中，习惯上将铁、锰、铬三种金属称为黑色金属。冶金工业通常分为黑色冶金工业和有色冶金工业。 铁和钢是含有少量合金元素和杂质的铁碳合金。按含碳量不同可分为： 生铁含碳为 钢含碳为 熟铁含碳小于 高炉是用于生产 生铁的的炉子，它是 圆柱和圆台型的结合 体，是一种“瓶式” 竖炉，它从上到下一 共分为五个部分，有 炉喉（圆柱）、炉身 （圆台）、炉腰（圆 柱）、炉腹（圆台） 和炉缸（圆柱） ,在炉 缸开有数量不等的风 口、渣口和铁口 。 二、高炉概述 高炉内型图 炉身 炉喉 炉腹 炉腰 炉缸 高炉
3、有有效容积（ 作容积（ ，他们分别是铁口中心线到到炉喉有效高度范围内的容积和风口中心线到炉喉之间的容积。 在炉缸设有风口、渣口和铁口，风口区是燃料燃烧的地方、煤气的发源地和热量的发源地。炉缸下部是渣铁贮存区，存在着渣铁反应，是保证生铁质量的重要环节。 炉腹是其形状收缩了适应矿石熔滴后的体积变化，同时也是燃烧带产生的煤气远离炉墙，有利于渣皮的形成，延长高炉寿命。 炉腰是高炉直径最大的部位，其直径的大小决定着高炉内型的高径比关系。其高度不起决定性作用，属高炉的过度段。 炉身是圆台形，炉料在炉身预热和预还原，炉身直径自上 而下逐渐扩大以适应炉料受热膨胀和减少炉料与炉墙之间的摩 擦力，所形成的炉身角对
4、下料有明显的影响，而炉身高度对煤 气利用也有影响。 炉喉是炉料进高炉的装入口，也是煤气的导出口，对炉料 和煤气分布起着控制和调节作用。 三、高炉工艺流程 高炉是炼铁工艺流程的主体，另外还有上料系统、装料系统、送风系统、煤气回收和除尘系统、渣铁处理系统、喷吹系统以及为这些系统服务的动力系统。高炉冶炼用的铁矿石和燃料、熔剂等就是由炉顶的装料设备装入炉内的，并向下运动；从下部鼓入的空气燃烧燃料，产生大量的高温还原性气体向上运动；炉料经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列化学物理过程，最终生成液态炉渣和生铁。 更多资料在资料搜索网 ( 海量资料下载 四、高炉的主要设备及作用 1、高炉的上料系统
5、和装料设备 A、高炉贮矿槽以后的供料设备属高炉上料系统。包括：贮矿场、贮矿仓、焦仓、仓上运料设备（皮带等）、矿石与焦碳的槽下筛分设备、返矿和返焦运输设备、入炉矿石和焦碳的称量设备、将炉料运送至炉顶的设备（皮带或料车与卷扬机）等组成。 向高炉炉顶供料的方式有料车斜桥上料和皮带机上料两种。中小高炉用料车斜桥上料，大高炉用皮带机上料。 B、高炉炉顶的装料设备职能是把炉料装入炉内并完成布料，密封炉顶以回收煤气。主要有钟式炉顶和无钟炉顶两种。 钟式装料设备包括：炉顶受料斗、大小料斗、大小料钟、旋转布料器、料钟平衡杆与液压传动装置或卷扬机、活动炉喉挡板、探料尺等。 无料钟装料设备包括：受料罐、上下密封阀、
6、截流阀、中心喉管、布料溜槽、旋转装置及液压传动设备等。 无钟炉顶由于布料方便自由现在达到广泛应用。新建 450串罐式和并罐式两种无钟炉顶。 2、送风系统设备 设备包括：鼓风机、冷风管道、放风阀、混风 阀、热风炉、热风总管、环管、支管、直到风口。富 氧送风时在冷风管道上安装环形送氧管、在富氧管道 上安装截流阀和逆止阀、流量调节阀及流量压力仪表 等。加湿鼓风略。 3、煤气回收与除尘系统及设备 高炉煤气是钢铁厂的宝贵的气体燃料，但由于它含 有 10 30g/能直接应用，需要净化处 理。高炉煤气的主要用户是焦炉、热风炉、加热炉以 及风机和发电锅炉。 高炉煤气净化处理采用能量消耗低、费用少的三段 式除尘
7、，即粗除尘、半精除尘、精除尘。粗除尘采用 重力除尘器；半精除尘干式采用离心器，湿式采用 洗涤塔或中低能文氏管；精除尘干式采用板式电除尘 器、布袋除尘器，湿式采用电除尘器、高能文氏管。 工艺流程有： 湿式 a 重力除尘器溢流文氏管高能文氏管； b 重力除尘器洗涤塔高能文氏管。 干式 a 重力除尘器布袋除尘器； 板式电除尘。 设备一般包括：炉顶煤气上升、下降管、煤气截 流阀或水封、重力除尘器、洗涤塔与文氏管、电除 尘、脱水器。干式除尘包括布袋除尘器或旋风除尘 器。 我厂采用干式除尘：重力除尘器、布袋除尘器、 高压阀组等。 4、渣铁处理系统 设备包括：出铁场、泥炮、开口机、堵渣机、炉前 吊车、渣铁沟
8、、渣铁分离器、铁水罐、铸铁机、水渣 池、炉前水力冲渣系统。 5、喷吹系统 喷吹煤粉高炉设备一般包括：制粉机、煤粉仓、煤 粉输送设备及管道、高炉贮煤粉罐、混合器、分配调 节器、喷枪、压缩空气及安全保护系统等。 五、高炉生产的特点 长期连续生产，高炉从开炉到大修（现在一代炉龄 已达 15年）停炉这一期间内一直不停地连续运转，仅 在设备检修或发生事故时才暂停生产（即休风）。 规模大型化，目前已有 5000产万吨 生铁。我国 4000 机械、自动化程度越来越高。 生产的联合性，从高炉本身来说，从上料到出铁、 出渣，从送风到煤气回收，各系统都必须有机的协调 联合工作。在整个钢铁联合生产中，高炉也是重要的
9、 一环，它的事故或停产都会对整个生产造成严重影 响。 六、高炉产品 1、生铁 生铁是 及其他少量元素（ P、 S 等）组成的合金。 牌号：以 ： 示 炼钢生铁 , 表示 炼钢生铁 2、铁合金 铁合金多用于电炉生产，主要供炼钢脱氧或作为 合金添加剂。主要有：锰铁、硅铁稀土硅铁等。 3、炉尘： 一般含铁 30含碳 10经煤气除尘器回 收后，可用作烧结矿原料 4、高炉煤气 高炉煤气一般含有 20以上的一氧化碳、少量 的氢和甲烷，发热值一般为 2900 3800kj/一 种很好的低发热值气体燃料，除用来烧热风炉外，还 可供炼焦、加热炉和烧锅炉。高炉炉尘是随高炉煤气 带出炉外的细粒炉料，主要含铁和碳，可
10、作烧结的原 料。 5、炉渣 每吨生铁的产渣量，随入炉原料含铁品位高低、焦 比及焦炭含灰份之多寡而差异很大。我公司目前渣铁比 在 360 （ 1）、炉渣的主要成分 炉渣成分来自以下几个方面： a 矿石中的脉石， b 焦炭的灰分， c 溶剂氧化物 d 被侵蚀 的炉衬。 脉石和灰分的主要成分 酸性氧化 物；溶剂的氧化物主要是 碱性氧化物。 当这些氧化物单独存在时其熔点都很高， 1713 ， 050 ， 570 ， 点 2800 ，高炉条件下不能熔化。只有在它们之间相互 作用形成低熔点化合物，才能熔化成具有良好流动性的 炉渣。原料中加入溶剂的目的就是为了中和脉石和灰分 中的酸性氧化物，形成高炉条件下能
11、溶化并自由流动的低 熔点化合物。炉渣的主要成分就是这 4种 氧化物。用特殊矿石冶炼时根据不同的矿石种类还会有其它氧化物，如 外高炉渣中总是含有少量的 炉渣是多种金属氧化物构成的复杂硅酸盐系，外加少量硫化物、碳化物等。除去原料条件特殊者外，一般炉渣成份的范围为： 4%； 2%; 6%; 3%； 以及少量的 （ 2）高炉内炉渣是怎样生成的。 1）高炉造渣过程是伴随着炉料的加热和还原而产生的重要过程 物态变化和物理化学过程。铁矿石在下降过程中，受到上升气流的加热，温度不断升高，其物态也不断改变，使高炉内形成不同的区域：块状带、软熔带、滴落带和下炉缸的渣铁贮存区。 2）炉渣形成过程。 块状带内固相反应
12、形成低熔点化合物是造渣过程的开始，随着温度的升高，低熔点化合物中呈现少量液相，开始软化黏结，在软熔带内形成初渣，其特点是 度偏低，成分不均匀。从软熔带滴下后成为中间渣，在穿越滴落带时中间渣的成分变化很大： 剂的或高碱度烧结矿中的 至超过终渣碱度，直到接近风口中心线吸收随煤气上升的焦碳灰分，碱度 才逐步降低，中间渣穿过焦柱后进入炉缸集聚，在下炉缸 渣铁贮存区内完成渣铁反应，吸收脱硫产生的 化的 （ 3）炉渣在高炉冶炼中的作用 由于炉渣具有熔点低、密度小和不熔于生铁的特点，高炉冶炼过程中渣、铁才能得以分离，获得纯净的生铁，这是造渣过程的基本作用。另外还有以下几方面的作用： 1）渣铁之间进行合金因素
13、的还原及脱硫反应，起着控制渣铁成分的作用； 2）炉渣的形成造成了高炉内的软熔带及滴落带，对炉内的气流分布及炉料的下降都有很大的影响，因此炉渣的性质和数量对高炉操作直接产生作用； 3）炉渣黏附在炉墙上形成渣皮，起保护炉衬的作用，另一种情况又可能侵蚀炉衬，起破坏性作用，因此炉渣成分和性质直接影响高炉寿命。 更多资料在资料搜索网 ( 海量资料下载 （ 4）炉渣的应用 液态炉渣用水急冷成水渣，可做水泥原料；液态 炉渣用高压蒸汽或高压空气吹成棉渣，可做绝热保温 材料。液态炉渣用少量高压水冲到一个旋转的滚筒上 急冷而成膨珠（膨胀渣），是良好的保温材料，也可 做轻质混凝土骨料。用炉渣可制成矿渣砖，或用干渣 块做铺路材料，我公司采用的是高级的矿渣微粉技术，其成品作为水泥添加剂广泛用于建筑行业。 焦碳缝隙中心滴下区块状区风口回旋区炉缸焦碳活性焦碳区软熔区矿石七、高炉炉内主要过程 通过国内外高炉解剖，按炉料物理状态高炉内大 致分为五个区域或称五个带。 1、块状带 在该区域炉料明显地保持装料时的分层状态（矿石层 与焦炭层），没有液态渣铁。随着炉料下降其层状逐渐趋 于水平，而且厚度逐渐变薄。 2、软熔带 矿石从开始软化到完全熔化的区间称为软熔带，它由
