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1、炼铁当代炼铁有高炉，直接还原和熔融还原三种方法，以采用高 炉炼铁为主。4.1 高炉炼铁4.1.1 高炉炼铁生产工艺流程高炉炼铁的基本任务有二：一是实现金属氧化物中的金属元 素（主要是铁元素）和氧元素的化学分离即还原过程；二是 实现矿石中已被还原金属与脉石的机械分离即熔化与造渣 过程。最后得到温度和化学成分合格的铁水和供综合利用的熔 渣。高炉炼铁设施包括高炉本体和上料、送风、喷吹煤粉、铁水 处理、熔渣处理和煤气净化六个辅助系统，以及水处理、除尘、 供配电、传动和控制等配套系统。高炉炼铁的生产工艺流程见下 图所示。煤粉制备喷吹氮气罐或压 缩空气罐炼铁变由所炼铁综合楼炉渣高炉炼铁工艺流程图电/蒸汽外
2、送锅炉房或 热电站软化水除盐水站软化水站1烧结II- F -1汽动鼓宅风机站循环水系统烧结矿除尘除尘焦炭冷风气贮矿（焦）槽 供料系统贮矿（焦）槽除尘口-高炉上料系统铸铁机牛铁块库热风炉热风L_碾泥机室碾泥机室炉前化验室煤气粗煤气除尘水冲渣干渣坑铁块钢坯V渣外运铁块外运轧钢注：在本流程图中，高炉鼓风是按汽动鼓风画的，高炉煤气除尘是按湿法画的。煤气净化净煤气】余压发电煤气柜煤气放散塔电外送4循环水系统循环水泵站煤气外送（1）高炉本体高炉本体从上到下由炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五段构 成，并在炉喉之上装有炉顶受料设备（无料钟或大小料钟），在 炉缸上位装有热风围管和若干风口，在炉缸下位装有数个出铁口
3、（原料品位低渣量大的，还在炉缸中上位装有出渣口，供出上渣用）。其任务是在炉内完成整个炼铁的冶炼过程。即含铁原料（烧 结矿、球团矿、矿石）、焦炭和熔剂（石灰石、白云石）从炉顶 设备装入炉内，同时通过炉子下部风口连续向炉内鼓入10OOC1250C的热风，高温热风燃烧风口前的焦炭产生高温煤气（CO）在炉内上升，低温的含铁料在下降的过程中，被上升的煤气由外 而内逐渐夺去氧而还原，同时又被加热。当含铁料升到一定温度 界限时，先软化，后熔融滴落，实现渣铁分离。已熔化的渣铁之 间以及与固态焦炭接触过程中发生诸多反应，最后调整铁液的成 分和温度达到终点。实践证明保证炉料均匀稳定地下降，控制煤 气流合理分布，是
4、高质量完成冶炼过程的关键。（2）上料系统上料系统包括贮矿（焦）槽、槽下筛分、称量配料、运料设 备、上料胶带运输机（或料车斜桥）等，其任务是将高炉冶炼所 需原燃料经筛分、配料后，通过上料设备装入高炉内和运出筛下 的粉焦和粉矿。（3）送风系统送风系统包括鼓风机、冷风管、热风炉、热风管和热风围管等。其任务是向高炉送入足量的1O00C125OC热风。im往高炉送入高温热风的目的，一是帮助炉内焦炭燃烧产生煤 气，二是提高炉温和加快焦炭燃烧速度，可节省焦炭和增加高炉 产量。（4） 喷吹煤粉系统喷吹煤粉系统包括煤粉制备和喷吹两部分，其任务是将由干 煤棚运来的煤，经中速磨或球磨机（并送入干燥空气）干燥、磨 煤
5、制成煤粉后，以压缩氮气（喷烟煤或混合煤时）或压缩空气（喷 无烟煤时）以载体，通过输送管道和风口喷枪，将煤粉喷入高炉 内。往高炉内喷煤粉的目的是为了降低焦比，以非炼焦烟煤和无烟煤替代资源日益短缺和价格较贵的炼焦煤。每吨铁的喷煤量，2005年重点企业为124kg,宝钢已稳定在200kg以上。有些厂为了进一步降低焦比、提高冶炼强度和增加产量，还 结合喷煤采用富氧鼓风。据资料介绍，在鼓风中含氧量每提高1%，生铁产量可增加 3%4%，喷煤量可增加 5%6%，煤气发热值可提高 2.8%3.3%。注：1 高炉富氧鼓风的用氧纯度无严格要求，实际用氧纯度根据im用氧量、用氧制度、全厂用氧情况、本厂已有和计划增设
6、制氧机情况等综合研究确定。2 高炉富氧鼓风的用氧压力：如在鼓风机前供氧，供氧压力 低，可用空分冷箱出来的 氧气压力，经管道直接供应， 但据国外有关规范规定，当空气中含氧量超过 23%时，鼓 风机及有关设备需按等同使用氧气介质考虑；如在鼓风机 后供氧，供氧压力应大于鼓风机后空气的压力，一般需大 于0.5M pa,国内高炉多采用此方案。（5） 出铁系统 出铁系统包括出铁场和炉前的开口机、泥炮、主铁沟、撇渣器、支铁沟、摆动沟咀、铁水罐等设备（设施）,其任务是将高 炉内的铁水安全放出,顺利装罐,送往炉钢或铸铁机。（6） 渣液处理系统大中型高炉吃精料,出渣量不是很多,一般是利用铁口排出 经撇渣器与铁分离
7、后,由渣沟流向冲水渣装置制成水渣或流向干 渣坑喷水裂成块渣,然后装车外运。（7）煤气净化系统煤气净化系统包括煤气导出管、上升管、下降管、旋风（或 重力）除尘器和湿法（或干法）除尘器等。其任务是将由高炉内 排出的含灰量lOg/Nm3 30g/Nm3的荒煤气，经旋风（或重力） 除尘器粗除尘和经湿法（或干法）除尘器精细除尘后,将其净化 成含灰量10 mg/ Nm3的干净煤气然后通过管道供用户作燃料.按政策规定,大中型高炉还应结合煤气净化设置高炉煤气余 压发电装置（TRT）.以某厂2000 m3高炉为例:炉顶压力正常为0.2Mpa，最大为0.25 M pa；煤气量正常为30万Nm3/h,最大为 36万
8、Nm3/h。安装了 1万kw的发电机，每小时可发5000kwh 以上。（8） 主要配套公用设施 高炉炉体和热风阀冷却，分别为软水闭路循环水系统。 使用后水质未受污染，仅水温升高，经空气冷却器或板式换热器 冷却后，加压循环使用（补充软水）。 风口小套冷却、高炉区设备和TRT设备冷却、锅炉给水 设备冷却、鼓风机站汽轮机冷却，分别为净循环水系统。使用后 水质未受污染，仅水温升高，经机力通风冷却塔或双曲线冷却塔 （有的厂汽轮机冷却水采用此法）冷却后，加压（部分水并经旁 通过滤）供用户循环使用（补充工业新水）。 高炉冲水渣、喷淋干渣、煤气清洗、铸铁机铁锭冷却、 高炉炉役后期喷淋炉壳，分别为浊循环水系统。
9、使用后水质污染、 水温升高，需根据水用后的污染程度和回用的要求不同，采用不 同的处理流程。喷干渣水用后仅需加压；铁锭和炉壳喷淋水用后 仅需沉淀-加压；冲水渣水用后仅需冷却-加压；煤气清洗水用后 则需先经辐射式沉淀池沉淀、再经冷却塔冷却，然后再经泵加压 循环使用。上述各浊循环水系统一般补充汽轮机冷却水净循环系 统排出的污水，不足时补充工业新水。2）除尘设施高炉在生产过程中，贮 矿（焦）槽、高炉炉顶、出铁场、 铸铁机、煤粉制备等处均产生大量含尘烟气，根据环保规定，需 分别设置除尘系统。一般采用脉冲袋式除尘器或电除尘器，是否 采用防爆型的根据粉尘性质确定。3）供配电系统主要为个电动设备的电机供电，并
10、相应建变电所和电气室。4）控制系统主要为实现主要生产系统和重要辅助系统及其设备的顺序 控制、连续控制、自动调节、安全连锁等自动化控制，并相应建 立主控楼或控制室。此外，根据公司管理体制、厂区总图布置和炼铁生产需要， 在炼铁区还往往配套建设炼铁化验室、铁水罐内衬修理库、高炉 煤气柜、煤气放散塔、煤气防护站、空压站、换热站、维修间等。4.12 相关情况简述（1）高炉鼓风机有电动鼓风和汽动鼓风两类。电动鼓风是 用电动机驱动鼓风机，电源来自变电所；汽动鼓风是用汽轮机驱 动鼓风机，汽源来自锅炉房或热电站。鼓风机的驱动机功率比较 大（2000m3 高炉约 250OOkw, 3000m3 高炉约 3600O
11、kw ,4000 高 炉约 48000kw） 选用电动还是汽动，应综合考虑供电的可靠性、 全厂副产煤气的剩余量、运行费和基建费的差异等因素，慎重比 较确定。我国现有的大中型高炉采用汽动鼓风的居多。虽然汽动鼓动的基建投资比电动鼓风稍多，但可充分利用多余的高炉煤气（放 散污染环境），运行成本低，且不增加对电网的影响。（2）热风炉包括燃烧室和蓄热室两部分。按照燃烧室和蓄 热室的布置不同，热风炉有内燃式（燃烧室和蓄热室在同一炉壳 内，中间用隔墙分开）、外燃式（燃烧室独立于蓄热室之外，两 室的顶部以一定方式连接起来）和顶燃式（顶燃式热风炉又称无 燃烧室热风炉，其顶部的燃烧器是许多小而独立的陶瓷或金属燃
12、烧器）三个不同的类型。内燃式热风炉的优点是投资低，主要缺点是中间隔墙因两侧 存在温度差、压力差及结构上产生的应力，易开裂、倾斜、掉砖 甚至倒塌。外燃式热风炉的优点是从根本上消除了内燃式热风炉的上 述缺点，且气流在蓄热室格子砖内分布均匀，热效率高；但结构 和砖型复杂，占地多，钢材和耐火材料用量大，投资大。顶燃式热风炉由于克服了内燃式热风炉和外燃式热风炉的l=i缺点，且可增加蓄热面积，改善耐火材料的工作条件等，在我国 新建的大中型高炉设计中采用较多。（3）高炉煤气精细除尘常采用湿法除尘和干法除尘两种方法。 湿法除尘：传统的是用文氏管除尘系统，近些年卢森堡PW 公司新开发了比肖夫除尘系统（其核心装置
13、是可调环缝洗涤塔）。由于后者相对比前者用水省，除尘效果更好，并可有效地 控制高炉炉顶压力，近些年在我国新建的大中型高炉设计中采用 较多。湿法除尘工艺技术比较成熟，但耗水多，并需要配套建设 水处理系统，占地和投资均较多。注：比肖夫除尘系统的可调环缝洗涤塔，顶部为喷水段，中 部为环缝段，底部为液压系统。煤气进入喷水段后，通 过喷咀喷出的水帘使气流中的粗粒粉尘饱和，落入该段 的水箱中，排往煤气清洗水处理系统；被预净化的煤气 则进入环缝段，气流经环缝加速产生很强的湍流，并在 与由环缝构件顶部下来的喷射水混合过程中，细微的尘 粒被水雾凝住，煤气被进一步净化；然后进入脱水器脱 水,干净煤气送高炉煤气柜，含
14、尘水则流入该段的集水 箱，用泵打到洗涤塔顶部的喷水段，循环再用于煤气的 预净化。 干法除尘：一般采用低压脉冲袋式除尘器。干法除尘用 水极少，无需建水处理系统，并可提高TRT出力和煤气热值；但 为避免烧布袋或糊布袋，在旋风（重力）除尘器之后袋式除尘器 之前，需并联设置一套煤气降温装置和一套煤气加热装置；同时 还需采取有效措施（如密闭装运或就地压块），防止装运除尘灰 时对环境产生二次污染。（4）高炉渣冲水渣处理方法：现有底滤法（OCP）、沉渣池+底滤池法、拉萨法（RASA）、永田法、图拉法、新1NBA法、螺旋 法等。其中新1NBA法是卢森堡开发的，其工艺流程是：熔渣在 冲渣箱粒化后，渣水混合物落入
15、封闭的水渣槽(其蒸汽由其上的 冷凝塔冷凝成水循环利用)，经分配器进入脱水转鼓，脱水后的 水渣经转鼓内、外的胶带机运至水渣仓内进一步脱水；滤出的水 则经冷却塔冷却后，由水泵加压送冲渣箱循环利用。由于新1NBA 法具有用水少、环保好、用地少、冲制的水渣质量好、含水率低、 机械化程度高等优点，我国已有多座大中型高炉采用此法。4.1.3 采用高炉炼铁的优势和弱项优势：工艺成熟可靠，生产规模大，能量单耗少，生产成本 低。弱项：一般需同时建烧结和焦化，建设投资多，建设时间长， 并且由于生产链长，对环境污染也相对较重；高炉炼铁必须使用 日趋紧缺的冶金焦。4.1.4 高炉炼铁的主要技术经济指标(1) 利用系数：每立方米高炉有效容积一昼夜的产铁量。2005年宝钢高炉的平均利用系统为2.624U (m3 d)。(2) 焦比：冶炼1吨生铁消耗的焦炭数量。2005年宝钢高
