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1、炼铁工艺简介1、 钢铁均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C为1.74.5%钢 含C为0.051.7%熟铁 含C小于0.05%。在地壳中Fe蕴藏量极为丰富，仅次于氧、硅、铝居第四位。2、 以铁矿为中心的高炉炼铁的工艺流程高炉冶炼采矿选矿富矿烧结精矿焦化生铁球团炉渣煤气炉尘自然界的铁绝大多数是以铁氧化物状态存在于矿石中（如赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、褐铁矿（m Fe2O3nH2O）、菱铁矿（FeCO3）等。高炉炼铁就是从铁矿石中将铁还原出来，并熔炼成液态生铁。铁矿石（或烧结矿、球团矿等）是氧化物与杂质的混合物或化合物。所以，含铁矿物在高炉中冶炼应完成
2、三个基本过程：（1）排除氧化铁中的氧还原过程；（2）把铁与杂质分开造渣过程；（3）铁吸收碳素渗碳过程。（1）还原过程：把氧化铁中的氧分离出来，让铁得到“解放”的化学反应叫还原。在高炉冶炼过程中，还原有“间接还原”和“直接还原”两种方式，在高炉中上部，用CO、H2（由含水的空气在风口燃烧焦炭生成）与氧化铁中氧发生化学反应，生成CO2而与铁分开，这叫做间接还原。其余的氧化铁到达到高炉下部的高温区，氧化铁中的氧与焦炭中的碳直接化合成一氧化碳而与铁脱离，这叫作“直接还原”。直接还原时吸收大量的热量，所以高炉炼铁时应尽量发展间接还原以减少直接还原的比例。 （2）造渣过程：铁矿石中的杂质叫做脉石。如何去掉
3、矿石中的脉石？在高炉冶炼过程中应通过造渣过程实现。脉石以SiO2作为主要成分，是酸性脉石，以CaO为主要成分，是碱性脉石，它们单独存在时，有较高的熔点，当酸性脉石与碱性脉石相互化合为中性矿物时，熔点降低，就可生成易熔化的中性炉渣，炉渣比铁水轻又互相不熔解，熔化后就可以分开。 （3）渗碳过程：经过除氧和去掉脉石的铁（称海绵铁）吸收焦炭中的碳素就变成熔点低而含碳高的生铁，叫做渗碳过程。 炉喉炉身炉腰炉腹炉缸烧结矿、球团矿、块矿、焦碳煤气烧结矿、球团矿、块矿、焦炭等物料按照一定的比例从炉项装入炉内后，被从下面升上来的煤气干燥和预热。由于焦炭在风口前燃烧，当装入的这些炉料降到炉子下部高温区时，铁矿物就
4、被CO、H2和C还原，再往下，从铁矿物中分离出来的脉石和焦炭燃烧后的灰分以及CaO等发生反应，生成高炉渣，积存在炉缸里。另一方面，还原生成的铁，吸收碳和硅等形成生铁，与高炉渣一样存积在炉缸里，并从出铁口排出。产生这些反应的动力是从风口吹入的热风。在风口前热风使焦碳燃烧，产生的还原性气体（即高炉煤气）推动了反应的进行。 风口渣口 铁口 铁矿物中所含的酸性氧化物（如SiO2、Al2O3）和碱性氧化物（CaO、MgO）单质存在时，熔点都非常高（如SiO2熔点1713，MgO熔点2880），在高炉内的温度条件下是不能熔化成液相的，但当配性氧化物与碱性氧化物在一定温度下发生反应，就会形成高炉温度条件下能
5、够熔化的低熔点化合物。很明显，这种化合物的要求除了它能在炉内熔化成液相，还要有很好的流动性。生产实践表明：流动性好坏是受它本身成分影响：当SiO2%在35%，CaO/SiO2在0.81.2之间,渣的流动性最好(唐钢二炼铁厂对高炉渣碱度CaO/SiO2要求控制在1.081.1之间), 在碱度不变的情况下,提高MgO含量,渣的流动性变好。因此炼铁需要消耗石灰石和白云石，其目的就是为了与铁矿石中的酸性氧化物作用生成炉渣。由于炉渣具有比重轻和不溶于生铁的特点，渣铁才可以分离，才可以获得纯净生铁。从炉顶出来的煤气中含有一定数量的除尘灰，这种除尘灰含有41%左右的TFe，可以回收，重新参加烧结配料，高炉煤
6、气经过净化后，是一种很好的低热值气体燃料，它的发热值在700950kcal/m3，目前唐钢二铁厂烧结机点火用的燃料就是高炉煤气。从渣口放出的炉渣可用作水泥材料。炼铁工艺的主要概念1、 有效容积:炉型所包括的容积叫有效容积,即铁口中心线至炉喉上端之间的容积。2、 高炉利用系数:每立方米高炉有效容积一昼夜生产生铁的吨数叫高炉利用系数，用吨/立方米天(t/m3天)表示.3、 焦比:就是每炼一吨生铁所需要的焦炭量,用公斤/吨(kg/t)表示。4、 燃料比:高炉采用喷吹煤粉、重油或天然气后，折合每吨生铁消耗的燃料总量（包括焦炭、重油、煤粉或天然气之总和）。5、 冶炼强度:高炉每天消耗的焦炭量与高炉有效容
7、积的比值叫做冶炼强度。(由此可知，焦比、冶炼强度和高炉利用系数之间存在着如下关系：高炉利用系数=冶炼强度/焦比。6、 还原剂：就高炉冶炼来说，还原剂就是从铁氧化物中夺取氧，使铁氧化物中的铁变为金属铁或铁的低价氧化物的物质。高炉冶炼过程中的还原剂有C、 CO、 H2。7、 铁的间接还原：用CO还原铁氧化物的反应叫作间接还原。因为高炉中的CO是由C被炉料和鼓风中的氧燃烧氧化而来的，所以间接还原反应是间接消耗C的反应。8、 铁的直接还原：用C还原铁氧化物的反应叫作直接还原。因为这种反应直接消耗C，所以叫用直接还原。9、 直接还原度：一般认为，从铁的高级氧化物还原到FeO的过程，是全部以间接还原的方式
8、进行的，而从FeO还原到金属铁，则一部分以间接还原方式另一部分以直接还原方式进行。全部还原生成的铁中，以直接还原方式还原出来的铁所占的比例就是所谓的直接还原度。10、 炉温：生产统计结果表明，炉缸温度（渣铁温度）与生铁含Si量成直线关系，炉缸温度越高，还原进入生铁的Si就越多，因此，通常用生铁含Si量来表示炉温，生铁含Si量成为炉缸温度的代名词。11、 炉渣碱度：炉渣碱度就是用来表示炉渣酸碱性的指数。实际生产中，大部分使用二元碱度指标，即R2=CaO/SiO2。12、 炉渣的熔化温度：它是指炉渣完全熔化为液相的温度，或液态炉渣冷却时开始析出固相的温度。与单一晶体不同，炉渣没有确定的熔点，炉渣从
9、开始熔化到完全熔化是在一定的温度范围内完成的。13、 炉渣熔化性温度：炉渣熔化之后能自由流动的温度叫作熔化性温度。有的炉渣虽然熔化温度不高，但熔化之后却不能自由流动，仍然十分粘稠，只有把温度进一步提高到一定程度后才能达到自由流动的状态，因此，为了保证高炉的正常生产，只了解炉渣的熔化温度还不够，还必须了解炉渣自由流动的温度，即熔化性温度。14、 炉渣粘度：炉渣粘度直接关系到炉渣流动性的好坏，它直接影响高炉顺行和生铁质量。炉渣粘度是流动性的倒数，粘度是指速度不同的两层液体之间的内磨擦系数。试验结果表明：流速不同的两层液体之间的内磨擦力与接触面积的大小和速度差的大小成正比，与两液层之间的距离成反比。
10、15、 风口前理论燃烧温度：风口前焦炭燃烧所能达到的最高温度，即假定风口前焦炭燃烧放出的热量全部用来加热燃烧产物时所能达到的最高温度叫作风口前理论燃烧温度。理论燃烧温度是指燃烧带在理论上能达到的最高温度，生产中一般指燃烧带燃烧焦点的温度。而炉缸温度一般是指炉缸渣铁的温度，两者是有本质区别的。16、 高炉料柱的透气性：是指煤气通过料柱时的阻力大小。它直接影响炉料顺行，炉内煤气流分布和煤气利用率。17、 CO利用率：炉顶煤气中CO2与（CO2+CO）之比叫做CO利用率。18、 C利用率：在高炉冶炼条件下实际氧化成CO2和CO的碳所放出的热量与假定这些碳全部氧化成CO2时应该放出的热量之比叫做碳利用
11、率。19、 高炉操作的四大基本操作制度：热制度，即炉缸应具有的温度和热量水平；造渣制度：即根据原料条件，产品的品种质量及冶炼对炉渣性能的要求，选择合适的炉渣成分（重点是碱度）及软熔带结构和软熔造渣过程；送风制度：即在一定冶炼条件下选择适宜的鼓风参数；装料制度：即对装料顺序、料批大小和料线高低的合理规定。20、 表示热制度的指标：表示热制度的指标有两个：一个是铁水温度，正常生产是在13501550之间波动，俗称“物理热”。另一个指标是生铁含硅量，因硅全部是直接还原，炉缸热量越充足，越有利于硅的还原，生铁中含硅量就高，所以生铁含硅量的高低，在一定条件下可以表示炉缸热量的高低，俗称“化学热”。21、
12、 置换比：在高炉冶炼中，从风口每喷入单位重量的燃料所能替代的焦炭量就叫做喷吹燃料的置换比。22、 提高喷吹煤粉置换比的措施：决定置换比高低的主要因素是煤的质量与煤粉在炉内的燃烧利用情况。对煤质量的要求：煤粉含灰分越低，置换比越高；煤粉的含硫量低，置换比可提高。煤粉在炉内的燃烧情况：煤粉在炉内主要是替代风口区的焦炭，因此使煤粉迅速在风口前完全燃烧是提高置换比的关键，这里要求：煤粉粒度要细，要有足够的过剩空气系数，要保持一定的理论燃烧温度等。23、 富氧鼓风：空气中的氧气含量在标准状态下为21，采用不同方法，提高鼓风中的含氧量就叫富氧鼓风。24 常见的化学反应方程式高炉内的间接还原: Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2 Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2高炉内的直接还原: FeO + C = Fe + CO1
