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1、南钢铁前生产概况南钢铁前生产概况20132013年年8 8月月2 2日日1南钢生产工艺流程及设备概述南钢生产工艺流程及设备概述南钢2002年开始建设现代化的宽中厚板（卷）生产线，以生产优质卷轧宽中（厚）板、造船板、管线板，为此，利用新征的220万m2江边滩涂地配套建设2000m3高炉两座、2500m3高炉一座，以及配套的原料、烧结、焦化等设施。成立了集铁、焦、烧三个工序于一体的炼铁新厂，分三期进行建设。一期建设2座55孔6m焦炉、1台180m2烧结机、1座2000m3高炉；二期建设1座60孔6m焦炉、1台360m2烧结机、1座2500m3高炉、1套140吨和1套75吨干熄焦装置；三期建设1台1
2、80m2烧结机、1座2000m3高炉。三座高炉分别于2004年6月30日、2006年8月21日、2010年12月18日投产。至2012年底，3座大高炉共产生铁2982.3万吨。炼铁厂：炼铁厂正在转型发展改造由原2台39平米小烧结、5座小高炉改造为2台180平米烧结、2座1800m3大高炉，年产铁水320330万吨。南钢铁前片：燃料供应厂、原料厂（球团车间）、炼铁厂、炼铁新厂高炉炼铁的主要原燃料：烧结矿、球团矿、块矿或生矿、焦炭、喷吹煤高炉炼铁的主要原燃料：烧结矿、球团矿、块矿或生矿、焦炭、喷吹煤高炉工序的主副产品高炉工序的主副产品：生铁、高炉炉渣、高炉煤气：生铁、高炉炉渣、高炉煤气炼钢厂：现有
3、3座30吨转炉，现正在转型升级改造成3座100吨转炉南钢中厚板(卷)生产线于2001年通过国务院办公会审批，2002年5月18日正式开工建设，2004年6月26日，成功生产出第一块板坯；同年9月28日，成功轧出第一块钢板。该生产线由世界著名钢铁设计公司奥钢联工艺总负责，西门子、西马克、达涅利、斯坦因、川崎等国际一流公司参与项目建设，是中国第一条、世界第三条转炉中等宽板坯连铸卷轧钢板生产线，拥有六项世界第一、三项国内第一，是当今世界上最完整、最紧凑、自动化装备水平最高的现代化板卷生产线。主要产品包括：管线钢、船板、桥梁板、风塔用钢、压力容器板、高强板等十二大类140多个品种。南钢钢后片：炼钢厂（
4、4.7轧机）、中厚卷板厂、电炉厂、中板厂、高线厂、带钢厂、棒材厂炼钢工序的主副产品炼钢工序的主副产品：钢坯、钢渣、转炉煤气；南钢的主要产品：线材、带钢、棒材、：钢坯、钢渣、转炉煤气；南钢的主要产品：线材、带钢、棒材、中板、中厚板卷中板、中厚板卷。2南钢生产工艺流程及设备概述南钢生产工艺流程及设备概述球团矿烧结矿焦碳块矿辅料水渣炼钢铸铁喷煤铁水高炉富氧、鼓风煤气、炉尘TRT发电煤气柜炼铁新厂工艺流程3南钢生产工艺流程及设备概述南钢生产工艺流程及设备概述南钢生产工艺流程及设备概述南钢生产工艺流程及设备概述中厚卷板厂工艺流程转炉冶炼转炉冶炼LFLF钢包炉精炼钢包炉精炼RHRH真空脱气真空脱气连铸连铸
5、板坯加热板坯加热轧制轧制卷取卷取精整精整检验检验入入库库热处理热处理4八、配料基本原则八、配料基本原则六、球团的基本原理及原料设备六、球团的基本原理及原料设备四、铁矿石的分类及成因四、铁矿石的分类及成因七、高炉冶炼基本原料及装备七、高炉冶炼基本原料及装备五、烧结的基本原理及原料设备五、烧结的基本原理及原料设备三、三、化产化产二、炼焦配煤原则及炼焦过程二、炼焦配煤原则及炼焦过程一、煤的一、煤的成因及分类成因及分类南钢铁前简介5一、煤的一、煤的成因及成因及分类分类一、煤的成因及分类一、煤的成因及分类1、煤的成因、煤的成因煤是植物遗体经过生物化学作用，又经过物理化学作用而转变成的沉积有机矿产，煤是植
6、物遗体经过生物化学作用，又经过物理化学作用而转变成的沉积有机矿产，是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。从植物死亡、堆积到转变为煤经过是多种高分子化合物和矿物质组成的混合物。从植物死亡、堆积到转变为煤经过一系列复杂的演变过程，这个过程称为成煤作用。一系列复杂的演变过程，这个过程称为成煤作用。成煤作用大致可以分为两个阶段：成煤作用大致可以分为两个阶段：第一阶段是植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖，其遗体在微生物参与下第一阶段是植物在泥炭沼泽、湖泊或浅海中不断繁殖，其遗体在微生物参与下不断分解、化合、聚集的过程。这个过程起主导作用的是生物地球化学作用。高不断分解、化合、聚集的过程。这个过程起主
7、导作用的是生物地球化学作用。高等植物形成泥炭，因此成煤第一阶段可称为泥炭化阶段。等植物形成泥炭，因此成煤第一阶段可称为泥炭化阶段。当已经形成的泥炭由于地壳的下沉等原因而被上覆沉积物所掩埋时，成煤作用就当已经形成的泥炭由于地壳的下沉等原因而被上覆沉积物所掩埋时，成煤作用就转为第二阶段转为第二阶段煤化作用阶段，即泥炭在以温度和压力为主的作用下变为煤的煤化作用阶段，即泥炭在以温度和压力为主的作用下变为煤的过程。成煤第二阶段包括成岩作用和变质作用。在这一阶段中起主导作用的是物过程。成煤第二阶段包括成岩作用和变质作用。在这一阶段中起主导作用的是物理化学作用。在温度和压力的影响下，泥炭进一步变为褐煤（成岩
8、作用），再由理化学作用。在温度和压力的影响下，泥炭进一步变为褐煤（成岩作用），再由褐煤变为烟煤和无烟煤（变质作用）。褐煤变为烟煤和无烟煤（变质作用）。其成煤作用阶段划分可用图其成煤作用阶段划分可用图1表示表示6一、煤的分类及成因一、煤的分类及成因泥炭化阶段植物遗体泥炭褐煤烟煤无烟煤变质作用成岩作用煤化作用成煤作用2 2、煤的分类、煤的分类1 1）根据煤化程度由低到高，可分为褐煤、烟煤、无烟煤三大类。）根据煤化程度由低到高，可分为褐煤、烟煤、无烟煤三大类。2 2）按照煤炭用途进行划分，可分为炼焦煤、动力煤、化工行业原料用的）按照煤炭用途进行划分，可分为炼焦煤、动力煤、化工行业原料用的无烟煤、高炉
9、喷吹用的喷吹煤。无烟煤、高炉喷吹用的喷吹煤。3 3）按照煤的加工过程划分，可分为原煤、精煤。）按照煤的加工过程划分，可分为原煤、精煤。4 4）按成煤原始物质的不同，可分为腐植煤、腐泥煤。）按成煤原始物质的不同，可分为腐植煤、腐泥煤。7一、煤的分类及成因一、煤的分类及成因3、炼焦煤的分类及指标、炼焦煤的分类及指标炼焦用煤主要包括：贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、炼焦用煤主要包括：贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气焦煤、气肥煤、气煤七煤七种，都属于烟煤大类，详见表。实际生产中，各单位划分标准不完全相同。种，都属于烟煤大类，详见表。实际生产中，各单位划分标准不完全相同。类别符号指 标Vdaf
10、 /%GY /mmb /%贫瘦煤PS10.020.0520瘦煤SM10.020.010.020.020505065焦煤JM10.020.020.028.020.028.06550656525.025.0(150)(150)肥煤FM10.020.020.028.028.037.0(85)(85)(85)25.025.025.0(150)(150)(150)1/3焦煤1/3JM28.07.06525.0(220)气肥煤QF37.0(85)25.0(220)气煤QM28.037.037.037.037.05065355050656525.0(220)8一、煤的分类及成因一、煤的分类及成因4 4、评价
11、炼焦煤的主要指标、评价炼焦煤的主要指标1 1）基本指标）基本指标灰分灰分AdAd、硫分、硫分St,dSt,d、挥发分、挥发分VdafVdaf等指标是评价炼焦煤的重要的基本煤质指标。等指标是评价炼焦煤的重要的基本煤质指标。a)a)灰分对煤的黏结性和结焦性都有不利有影响；灰分对煤的黏结性和结焦性都有不利有影响；b)b)硫分影响主要体现为转入焦炭中，会恶化高炉操作，降低生铁质量。硫分影响主要体现为转入焦炭中，会恶化高炉操作，降低生铁质量。c)c)挥发分高低与焦炭和化学产品产率密切相关，也是配煤煤种组成的直接体现。挥发分高低与焦炭和化学产品产率密切相关，也是配煤煤种组成的直接体现。2 2）工艺性质指标
12、）工艺性质指标在我国，胶质最大厚度在我国，胶质最大厚度y y、黏结指数、黏结指数G G、奥、奥亚膨胀度亚膨胀度b b是评价炼焦煤最常用的黏结性是评价炼焦煤最常用的黏结性指标。指标。胶质层最大厚度胶质层最大厚度y y主要用于评价煤热解时主要用于评价煤热解时形成胶质体的数量。形成胶质体的数量。黏结指数黏结指数G G主要用于反映试验煤样受热后，主要用于反映试验煤样受热后，煤粒之间及煤粒与惰性物质（标准无烟煤）煤粒之间及煤粒与惰性物质（标准无烟煤）颗粒间结合牢固程度，与焦炭耐磨强度关颗粒间结合牢固程度，与焦炭耐磨强度关系密切。系密切。奥亚膨胀度奥亚膨胀度b b表示煤样干馏时体积发生膨表示煤样干馏时体积
13、发生膨胀或收缩的程度，其主要指标为最大膨胀胀或收缩的程度，其主要指标为最大膨胀度和最大收缩度。度和最大收缩度。9二、炼焦配煤原则及炼焦过程二、炼焦配煤原则及炼焦过程1 1、炼焦配煤原则炼焦配煤原则为了保证焦炭质量，又利于生产操作，在确定配煤方案时，需遵循以下几点：为了保证焦炭质量，又利于生产操作，在确定配煤方案时，需遵循以下几点：1 1）配合煤的性质与本厂的煤料预处理工艺以及炼焦条件相适应，保证焦炭）配合煤的性质与本厂的煤料预处理工艺以及炼焦条件相适应，保证焦炭 质量达到规定的技术质量指标，满足用户的要求。质量达到规定的技术质量指标，满足用户的要求。2 2）符合区域配煤原则，有利于扩大炼焦煤资
14、源，充分利用弱粘结煤。）符合区域配煤原则，有利于扩大炼焦煤资源，充分利用弱粘结煤。3 3）有利于增产焦炉煤气及化学产品，控制煤料受热所产生的膨胀压力，避）有利于增产焦炉煤气及化学产品，控制煤料受热所产生的膨胀压力，避 免难推焦。免难推焦。4 4）缩短来煤的平均距离，便于车辆调配，避免）缩短来煤的平均距离，便于车辆调配，避免“逆流逆流”现象。现象。5 5）来煤数量均衡，质量均匀。）来煤数量均衡，质量均匀。6 6）降低生产成本，有经济效益。）降低生产成本，有经济效益。10二、炼焦配煤原则及炼焦过程二、炼焦配煤原则及炼焦过程2 2、炼焦过程、炼焦过程1 1）过程：）过程：炼焦煤料的制备，也简称备煤，
15、是将煤矿运来的分品种堆放在煤场的各炼焦煤料的制备，也简称备煤，是将煤矿运来的分品种堆放在煤场的各种精煤制备成配比准确、粒度适当、质量均一、符合炼焦要求的煤料。种精煤制备成配比准确、粒度适当、质量均一、符合炼焦要求的煤料。一般包括：卸煤、贮存、配合、粉碎，并将制备好的煤料送到焦炉贮煤一般包括：卸煤、贮存、配合、粉碎，并将制备好的煤料送到焦炉贮煤塔。塔。将已制备好的煤料从煤塔放入装煤车，分别送至各个炭化室装炉。干馏将已制备好的煤料从煤塔放入装煤车，分别送至各个炭化室装炉。干馏产生的煤气经集气系统，送往产品回收车间加工处理。经过一个结焦周产生的煤气经集气系统，送往产品回收车间加工处理。经过一个结焦周
16、期（即从装炉到推焦所需的时间，视炭化室宽度而定），用推焦机将炼期（即从装炉到推焦所需的时间，视炭化室宽度而定），用推焦机将炼制成熟的焦炭经拦焦机推入熄焦车；熄焦后，对焦炭进行筛分、贮运。制成熟的焦炭经拦焦机推入熄焦车；熄焦后，对焦炭进行筛分、贮运。11二、炼焦配煤原则及炼焦过程二、炼焦配煤原则及炼焦过程2 2）结焦机理）结焦机理 煤的有机质基本结构单元，是以芳香族稠环为主体，周围连接侧链杂环和煤的有机质基本结构单元，是以芳香族稠环为主体，周围连接侧链杂环和 官能团的大分子。官能团的大分子。 煤在结焦过程中受热到煤在结焦过程中受热到350350480480，大分子剧烈分解，断裂后的侧链继续，大分
17、子剧烈分解，断裂后的侧链继续 裂解，其中分子量小的呈气态，分子量适中的呈液态，分子量大的和不熔裂解，其中分子量小的呈气态，分子量适中的呈液态，分子量大的和不熔 组分呈固态，相互渗透的三相物组成胶质体。组分呈固态，相互渗透的三相物组成胶质体。 当温度继续升高到当温度继续升高到 450450550550时，液相产物进一步分解，其中一部分又时，液相产物进一步分解，其中一部分又 呈气态析出，剩余部分逐渐变稠，与分散的固相颗粒融成一体，最后缩聚呈气态析出，剩余部分逐渐变稠，与分散的固相颗粒融成一体，最后缩聚 并固化，形成半焦。在这过程中，气态产物通过胶质体逸出，产生膨胀压并固化，形成半焦。在这过程中，气
18、态产物通过胶质体逸出，产生膨胀压 力，使固体颗粒结合得更加牢固。聚积在胶质体中的气态产物则形成气力，使固体颗粒结合得更加牢固。聚积在胶质体中的气态产物则形成气 孔。孔。 当温度进一步升高到当温度进一步升高到70070010001000时，半焦主要析出气体，碳网继续时，半焦主要析出气体，碳网继续 缩聚，体积变小，焦质变硬，形成多孔的焦炭。这时热解产物已无液相出缩聚，体积变小，焦质变硬，形成多孔的焦炭。这时热解产物已无液相出 现。由于半焦的收缩各点的温度和升温速度不同，使收缩量和收缩速度不现。由于半焦的收缩各点的温度和升温速度不同，使收缩量和收缩速度不 均，产生焦炭裂纹。均，产生焦炭裂纹。12二、
19、炼焦配煤原则及炼焦过程二、炼焦配煤原则及炼焦过程3 3）熄焦方式）熄焦方式熄焦：有湿法熄焦和干法熄焦两种方式。熄焦：有湿法熄焦和干法熄焦两种方式。湿法熄焦：用熄焦车将出炉的红焦载往熄焦塔用水喷淋。湿法熄焦：用熄焦车将出炉的红焦载往熄焦塔用水喷淋。干法熄焦：是用惰性气体（干法熄焦：是用惰性气体（N2N2）逆流穿过红焦层进行热交换，焦炭被冷却到）逆流穿过红焦层进行热交换，焦炭被冷却到约约200200，N2N2则升温到则升温到800800左右，并送入余热锅炉，生产蒸汽用于发电，冷却左右，并送入余热锅炉，生产蒸汽用于发电，冷却后的后的N2N2由循环风机重新鼓入干熄炉，由循环风机重新鼓入干熄炉，N2N2
20、在封闭的系统内循环使用。在封闭的系统内循环使用。4 4）焦炭的后续处理）焦炭的后续处理凉焦凉焦 当焦炭采用湿法熄焦时，焦炭卸到倾斜的凉焦台面上进行冷却。在凉焦台上当焦炭采用湿法熄焦时，焦炭卸到倾斜的凉焦台面上进行冷却。在凉焦台上 的停留时间一般要的停留时间一般要3030分钟左右，以蒸发水分，并对少数未熄灭的红焦补行熄分钟左右，以蒸发水分，并对少数未熄灭的红焦补行熄 焦。焦。 当焦炭采用干法熄焦时，焦炭与当焦炭采用干法熄焦时，焦炭与N2N2换热后直接从干熄炉内通过旋转密封阀和换热后直接从干熄炉内通过旋转密封阀和 卸料闸门排到皮带机上，进入筛焦楼或者直供用户。卸料闸门排到皮带机上，进入筛焦楼或者直
21、供用户。筛焦筛焦 根据用户要求将混合焦在筛焦楼进行筛分分级。将焦炭筛分成三级，即粒度根据用户要求将混合焦在筛焦楼进行筛分分级。将焦炭筛分成三级，即粒度 大于大于4040毫米为大焦，毫米为大焦， 25251010毫米为焦丁，小于毫米为焦丁，小于1010毫米为焦粉。毫米为焦粉。贮、运焦贮、运焦 将筛分处理后的各级焦炭，由胶带输送机直接送给用户。将筛分处理后的各级焦炭，由胶带输送机直接送给用户。13三、化产三、化产化产化产炼焦煤在焦炉炭化室内进行高温干馏时炼焦煤在焦炉炭化室内进行高温干馏时, ,煤质发生了一系列的物理化学变煤质发生了一系列的物理化学变 化化, ,同时也析出了水蒸气和煤气同时也析出了水
22、蒸气和煤气( (即荒煤气即荒煤气) )。煤气由炭化室出来经上升管到集气管煤气由炭化室出来经上升管到集气管, ,以循环氨水喷淋使煤气降温、冷却以循环氨水喷淋使煤气降温、冷却, ,而分离出焦油和氨水而分离出焦油和氨水; ;经吸气管到回收车间的初冷器到鼓风机经吸气管到回收车间的初冷器到鼓风机, ,煤气经过煤气经过冷却和用各种吸收剂处理冷却和用各种吸收剂处理, ,可提取出焦油、氨、苯等化工产品。可提取出焦油、氨、苯等化工产品。净化后的焦炉煤气净化后的焦炉煤气, ,部分被送回焦炉加热，其它由能中调配输送至南钢各部分被送回焦炉加热，其它由能中调配输送至南钢各用户作燃料。用户作燃料。14四、铁矿石的分类及成
23、因四、铁矿石的分类及成因含铁原料含铁原料 主要有：铁矿石、高炉除尘灰瓦斯灰、转炉灰、钢渣粉、氧化铁皮等。主要有：铁矿石、高炉除尘灰瓦斯灰、转炉灰、钢渣粉、氧化铁皮等。铁矿石按种类分可分为两种：天然富矿粉和精矿粉，球团只能使用精矿粉，见下图：铁矿石按种类分可分为两种：天然富矿粉和精矿粉，球团只能使用精矿粉，见下图：15四、铁矿石的分类及成因四、铁矿石的分类及成因- -磁铁矿磁铁矿根据铁矿物组成的不同可分为：磁铁矿、赤根据铁矿物组成的不同可分为：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿。铁矿、褐铁矿、菱铁矿。1 1）磁铁矿：）磁铁矿： 主要含铁矿物为磁铁矿，化学式为主要含铁矿物为磁铁矿，化学式为FeFe3
24、3O O4 4。在。在自然界中，纯磁铁矿矿石很少见，在地球表面常受自然界中，纯磁铁矿矿石很少见，在地球表面常受大气的氧化作用。大气的氧化作用。 磁铁矿石具有强磁性磁铁矿石具有强磁性, ,颜色及条痕均为铁黑色颜色及条痕均为铁黑色, ,坚硬、致密，难于破碎和还原，一般含硫、磷较坚硬、致密，难于破碎和还原，一般含硫、磷较高，脉石主要为石英，硅酸盐和碳酸盐。高，脉石主要为石英，硅酸盐和碳酸盐。 金安矿业生产的草楼精粉是磁铁矿，草楼精金安矿业生产的草楼精粉是磁铁矿，草楼精粉主要用于球团生产。粉主要用于球团生产。16四、铁矿石的分类及成因四、铁矿石的分类及成因- -赤铁矿赤铁矿2 2）赤铁矿石）赤铁矿石
25、主要含铁矿物为赤铁矿，化学式为主要含铁矿物为赤铁矿，化学式为FeFe2 2O O3 3，理论，理论含铁量为含铁量为70%70%，含氧量，含氧量30%30%。 颜色：结晶者为铁黑色至钢灰色，其它均为红颜色：结晶者为铁黑色至钢灰色，其它均为红色或暗红色。条痕均为樱红色，借此可与其它铁矿色或暗红色。条痕均为樱红色，借此可与其它铁矿物相区别。物相区别。 赤铁矿仅有弱磁性，一般含硫、磷较低，与磁赤铁矿仅有弱磁性，一般含硫、磷较低，与磁铁矿相比，结构较软，较易破碎和还原。脉石多为铁矿相比，结构较软，较易破碎和还原。脉石多为石英和硅酸盐。石英和硅酸盐。 我厂使用的巴西粉、巴西卡粉、巴西精粉均为我厂使用的巴西
26、粉、巴西卡粉、巴西精粉均为赤铁矿。赤铁矿。17四、铁矿石的分类及成因四、铁矿石的分类及成因褐铁矿褐铁矿 3 3）褐铁矿）褐铁矿 主要含铁矿物为含结晶水的氧化铁，其主要含铁矿物为含结晶水的氧化铁，其化学成分化学成分m Fem Fe2 2O O3 3.nH.nH2 2O O，理论含铁量为，理论含铁量为55.2%66.1%,55.2%66.1%,自然界中的褐铁矿绝大多数以自然界中的褐铁矿绝大多数以2 2 FeFe2 2O O3 3.3H.3H2 2O O形态存在。形态存在。 颜色：为黑色到褐色，土状者为黄褐色，颜色：为黑色到褐色，土状者为黄褐色，条痕为黄褐色。无磁性。质地较松，密度小，条痕为黄褐色。
27、无磁性。质地较松，密度小，含水量大。含水量大。我厂使用的我厂使用的PB粉、杨迪粉、麦克等澳矿粉、杨迪粉、麦克等澳矿均为均为褐铁矿褐铁矿 18四、铁矿石的分类及成因四、铁矿石的分类及成因菱铁矿菱铁矿 4 4）菱铁矿石）菱铁矿石 主要含铁成分是主要含铁成分是FeCOFeCO3 3，理论含铁量，理论含铁量48.2%48.2%，FeOFeO为为62.1%,CO62.1%,CO2 2为为37.9%.37.9%. 颜色：为灰色和黄褐色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或带黄颜色：为灰色和黄褐色，风化后变为深褐色，条痕为灰色或带黄色，无磁性。色，无磁性。 通常菱铁矿含铁不高，为通常菱铁矿含铁不高，为30%40%
28、30%40%，但经焙烧后，释放出，但经焙烧后，释放出COCO2 2，其含，其含铁量显著增加，矿石也变得疏松多孔，易破碎，还原性能好，硫、磷低。铁量显著增加，矿石也变得疏松多孔，易破碎，还原性能好，硫、磷低。目前我厂没有使用该类型的铁矿。目前我厂没有使用该类型的铁矿。19五、五、烧结的基本原理及原料设备烧结的基本原理及原料设备烧结原理烧结原理烧结基本原理烧结基本原理 抽风烧结是将准备好的含铁原料、燃料、熔剂经混匀制粒，通过布料器布到烧结台车抽风烧结是将准备好的含铁原料、燃料、熔剂经混匀制粒，通过布料器布到烧结台车上，随后点火器在料层点火，点火的同时开始抽风，以台车炉篦下形成一定负压，空气则上，随
29、后点火器在料层点火，点火的同时开始抽风，以台车炉篦下形成一定负压，空气则自上而下通过烧结料层进入下面的风箱。自上而下通过烧结料层进入下面的风箱。 随着料层表面燃料的燃烧，燃烧带逐渐向下移动，当燃烧带到达炉篦时，烧结过程即随着料层表面燃料的燃烧，燃烧带逐渐向下移动，当燃烧带到达炉篦时，烧结过程即告终结。告终结。20 烧结过程是复杂的物理化学反应的综合过程。按照温度变化和烧结过程中所发生的物烧结过程是复杂的物理化学反应的综合过程。按照温度变化和烧结过程中所发生的物理化学反应，烧结料层可分为五个带（或五层）：理化学反应，烧结料层可分为五个带（或五层）：烧结矿带、燃烧带、预热带、干燥带、烧结矿带、燃烧
30、带、预热带、干燥带、过湿带。过湿带。五、五、烧结的基本原理及原料设备烧结的基本原理及原料设备烧结原理烧结原理21烧结矿带烧结矿带。这一带的温度在。这一带的温度在1100C以下，主要反应是液相凝结、矿物结晶、预热以下，主要反应是液相凝结、矿物结晶、预热空气，此带表层强度差，其原因是：烧结温度低；受空气剧冷作用表层矿物来不空气，此带表层强度差，其原因是：烧结温度低；受空气剧冷作用表层矿物来不及析晶，玻璃质较多，内应力很大，所以性脆，在烧结机卸矿段被击碎而进入返及析晶，玻璃质较多，内应力很大，所以性脆，在烧结机卸矿段被击碎而进入返矿，表层厚度一般为矿，表层厚度一般为40-50mm，只有在烧结机点火器
31、采取保温措施才能改善其表，只有在烧结机点火器采取保温措施才能改善其表层强度。层强度。燃烧带燃烧带。燃烧带是燃料着火开始，最高温度可达。燃烧带是燃料着火开始，最高温度可达1100-1500C，此外混合料软化、，此外混合料软化、熔融及液相生成。该带厚度为熔融及液相生成。该带厚度为15-50mm，此带队烧结矿产量和质量影响很大。该，此带队烧结矿产量和质量影响很大。该带过宽会影响料层透气性，导致产量低；过窄烧结温度低，液相量不足，烧结矿带过宽会影响料层透气性，导致产量低；过窄烧结温度低，液相量不足，烧结矿粘结不好，强度低。该层的宽度受燃料粒度、抽风量的影响。粘结不好，强度低。该层的宽度受燃料粒度、抽风
32、量的影响。五、五、烧结的基本原理及原料设备烧结的基本原理及原料设备烧结原理烧结原理22五、五、烧结的基本原理及原料设备烧结的基本原理及原料设备烧结原理烧结原理l预热带预热带。在烧结过程中，预热带的厚度很窄，这一带的温度在。在烧结过程中，预热带的厚度很窄，这一带的温度在150-700C范围内，也就是说燃烧产物通过这一带时，将混合料加热到着范围内，也就是说燃烧产物通过这一带时，将混合料加热到着火温度。由于温度不断的升高，化合水和部分碳酸盐、硫化物、高价火温度。由于温度不断的升高，化合水和部分碳酸盐、硫化物、高价锰氧化物逐步分解。在废气中氧的作用下，部分磁铁矿发生氧化，在锰氧化物逐步分解。在废气中氧
33、的作用下，部分磁铁矿发生氧化，在预热带只有气相与固相或固相同固相之间的反应，没有液相的生成。预热带只有气相与固相或固相同固相之间的反应，没有液相的生成。l干燥带干燥带。预热带的下层就是干燥带。它借助于来自上层的燃烧产物带。预热带的下层就是干燥带。它借助于来自上层的燃烧产物带进的热量，是这一层的混合料水分蒸发，混合料中强度较差的小球可进的热量，是这一层的混合料水分蒸发，混合料中强度较差的小球可能被破坏。能被破坏。l过湿带过湿带。从干燥带下来的废气含有大量的水蒸汽，这些含水蒸汽的废。从干燥带下来的废气含有大量的水蒸汽，这些含水蒸汽的废气遇到冷料时温度突然下降。当这些含水蒸汽的废气温度下降到露点气遇
34、到冷料时温度突然下降。当这些含水蒸汽的废气温度下降到露点以下时，水蒸汽由气态变为液态，使下层混合料水分不断增加而性成以下时，水蒸汽由气态变为液态，使下层混合料水分不断增加而性成过湿带。该带湿料层透气性变坏，破坏已造好的混合料小球。过湿带。该带湿料层透气性变坏，破坏已造好的混合料小球。23五、五、烧结的基本原理及原料设备烧结的基本原理及原料设备烧结过程中的烧结过程中的 物理化学变化物理化学变化混合料水分的蒸发和凝结；混合料水分的蒸发和凝结；碳酸盐的分解；碳酸盐的分解；混合料中碳的燃烧；混合料中碳的燃烧；铁氧化物的还原与氧化；铁氧化物的还原与氧化；低熔点矿物的生成，熔化和固结。低熔点矿物的生成，熔
35、化和固结。24五、五、烧结的基本原理及原料设备烧结的基本原理及原料设备液相烧结液相烧结烧结液相的作用烧结液相的作用1 1）将未熔的固体颗粒粘结成块，保证烧结矿具有一定的粒度；）将未熔的固体颗粒粘结成块，保证烧结矿具有一定的粒度；2 2）润湿未熔的矿粒表面，产生一定的表面张力将矿粒拉紧，使其冷凝后具有强）润湿未熔的矿粒表面，产生一定的表面张力将矿粒拉紧，使其冷凝后具有强度；度；3 3）从液相中形成并析出烧结料中所没有的新的矿物，这种新矿物有利于改善烧）从液相中形成并析出烧结料中所没有的新的矿物，这种新矿物有利于改善烧结矿的强度和还原性等。结矿的强度和还原性等。影响液相生产的因素影响液相生产的因素
36、1 1）烧结温度）烧结温度 温度越高，液相量越多温度越高，液相量越多2 2）烧结矿碱度）烧结矿碱度 液相随碱度的提高而增加，碱度是影响液相量和液相类型的主液相随碱度的提高而增加，碱度是影响液相量和液相类型的主要因素要因素3 3）烧结气氛）烧结气氛 还原性气氛越强，还原性气氛越强，FeOFeO增加，熔点下降，易生成液相增加，熔点下降，易生成液相4 4）化学成份）化学成份 主要是主要是SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3、MgOMgO的影响。的影响。25五、五、烧结的基本原理及原料设备烧结的基本原理及原料设备液相烧结液相烧结烧结过程的主要液相烧结过程的主要液相1 1、铁氧体系（、铁氧体系
37、（FeO-FeFeO-Fe3 3O O4 4） 在烧结磁铁矿粉时，部分在烧结磁铁矿粉时，部分FeFe3 3O O4 4转变为转变为FeOFeO，二者形成固熔体，在烧结高品位铁矿时更，二者形成固熔体，在烧结高品位铁矿时更为重要。为重要。2 2、硅酸铁（、硅酸铁（ FeO-SiOFeO-SiO2 2）体系）体系 主要以铁橄榄石（主要以铁橄榄石（ 2FeO2FeO. .SiOSiO2 2）形式出现，是生产非熔剂性烧结矿的主要黏结相，需）形式出现，是生产非熔剂性烧结矿的主要黏结相，需要较高的烧结温度和还原性气氛，且要较高的烧结温度和还原性气氛，且SiOSiO2 2含量要高。含量要高。3 3、硅酸钙（、
38、硅酸钙（ CaO-SiOCaO-SiO2 2）体系）体系 其存在形式较多，有硅灰石（其存在形式较多，有硅灰石（ CaOCaO. .SiOSiO2 2） 、硅钙石（、硅钙石（3 CaO3 CaO. .2SiO2SiO2 2） 、正硅酸钙、正硅酸钙（2CaO2CaO. .SiOSiO2 2） 、硅酸三钙（、硅酸三钙（3CaO3CaO. .SiOSiO2 2）等，其中正硅酸钙在降温过程中会发生晶变，）等，其中正硅酸钙在降温过程中会发生晶变，从从体向体向体转变量体积增大体转变量体积增大1010，导致烧结矿在冷却时自行粉碎。，导致烧结矿在冷却时自行粉碎。 -2CaO-2CaO. .SiOSiO2 2 1
39、436 1436 -2CaO-2CaO. .SiOSiO2 2 675 675 -2CaO-2CaO. .SiOSiO2 226五、五、烧结的基本原理及原料设备烧结的基本原理及原料设备液相烧结液相烧结烧结过程的主要液相烧结过程的主要液相4 4、铁酸钙体系（、铁酸钙体系（CaO-FeCaO-Fe2 2O O3 3） 主要铁主要铁酸酸二钙、铁酸一钙、二铁酸钙等，其具有熔化温度低、生成速度快、液相强度二钙、铁酸一钙、二铁酸钙等，其具有熔化温度低、生成速度快、液相强度高、还原性好、流动性好等特点，是生产碱性烧结矿的主要黏结相，也是生产高碱度烧结矿高、还原性好、流动性好等特点，是生产碱性烧结矿的主要黏结
40、相，也是生产高碱度烧结矿所追求的最理想的黏结相。所追求的最理想的黏结相。5 5、钙铁橄榄石（、钙铁橄榄石（ CaO-FeO-SiOCaO-FeO-SiO2 2）体系）体系 生产熔剂性烧结矿、当燃料配比较多，烧结温度较高、还原性气氛强时，可形成较多生产熔剂性烧结矿、当燃料配比较多，烧结温度较高、还原性气氛强时，可形成较多的此种液相，此体系的液相液相黏度较小、流动性好，有利于改善透气性，但烧结矿较脆。的此种液相，此体系的液相液相黏度较小、流动性好，有利于改善透气性，但烧结矿较脆。是我们生产低碱度烧结矿的主要液相。是我们生产低碱度烧结矿的主要液相。6 6、钙镁橄榄石（、钙镁橄榄石（ CaO-MgO-
41、SiOCaO-MgO-SiO2 2）体系）体系 生产含镁的烧结矿时会出现此类液相，适当的生产含镁的烧结矿时会出现此类液相，适当的MgOMgO可降低硅酸盐的熔化温度、减少玻璃可降低硅酸盐的熔化温度、减少玻璃质、阻止正硅酸钙的晶变。质、阻止正硅酸钙的晶变。7 7、铁钙铝的硅酸盐（、铁钙铝的硅酸盐（ CaO-SiOCaO-SiO2 2-Al-Al2 2O O3 3-FeO-FeO）体系）体系 当矿粉中的当矿粉中的AlAl2 2O O3 3含量较高时，可形成含铁的硅酸盐矿物，适量的有利于降低熔化温度、含量较高时，可形成含铁的硅酸盐矿物，适量的有利于降低熔化温度、降低黏度、促进铁酸钙的生成，有利于改善烧
42、结矿强度，但过高后会引起液相强度降低，烧降低黏度、促进铁酸钙的生成，有利于改善烧结矿强度，但过高后会引起液相强度降低，烧结矿粒度变差，理论上一般将烧结矿中的结矿粒度变差，理论上一般将烧结矿中的AlAl2 2O O3 3与与SiOSiO2 2比例（铝硅比）控制在比例（铝硅比）控制在0.150.150.350.35倍之倍之间为宜。间为宜。27五、五、烧结的基本原理及原料设备烧结的基本原理及原料设备烧结配料烧结配料 20132013年年烧结混匀料配比：烧结混匀料配比：35%35%左右澳粉，左右澳粉，1 10 0% %左右巴西粉，左右巴西粉，1 12 2% %进口氧化铁皮，进口氧化铁皮，1 15 5%
43、 %铁精粉，铁精粉，10%10%非洲富粉，非洲富粉，10%10%非主流富粉，非主流富粉，8 8% %循环物料。循环物料。20132013年年1-71-7月混匀料化学成分月混匀料化学成分FeFeFe0Fe0SiO2SiO2CaOCaOMgOMgOS SAl2O3Al2O361.28 61.28 11.02 11.02 4.59 4.59 1.92 1.92 1.10 1.10 0.06 0.06 1.53 1.53 28五、五、烧结的基本原理及原料设备烧结的基本原理及原料设备工艺流程装备工艺流程装备20042004年年6 6月炼铁新厂月炼铁新厂1#1801#180烧结机投产烧结机投产200620
44、06年年8 8月炼铁新厂月炼铁新厂2#3602#360烧结机顺利投产烧结机顺利投产20102010年年1111月炼铁新厂月炼铁新厂3#1803#180烧结机顺利投产烧结机顺利投产2012年烧结入炉产量：676.5万吨29六、六、球团的基本原理及原料设备球团的基本原理及原料设备球团原理球团原理 球团是人造块状原料的一种方法。球团是人造块状原料的一种方法。 它是将精矿加适量的水分和粘结剂（有时还需熔剂和燃料）在成球设备中制成粒度均匀、它是将精矿加适量的水分和粘结剂（有时还需熔剂和燃料）在成球设备中制成粒度均匀、具有足够强度的生球，经干燥、预热后在氧化气氛中焙烧，使生球固结成型，形成具有良好具有足够
45、强度的生球，经干燥、预热后在氧化气氛中焙烧，使生球固结成型，形成具有良好冶金性质的优良人造块状原料（球团矿），供给钢铁冶炼或其他下一步加工的需要。冶金性质的优良人造块状原料（球团矿），供给钢铁冶炼或其他下一步加工的需要。30六、六、球团的基本原理及原料设备球团的基本原理及原料设备球团原理球团原理球团矿焙烧过程球团矿焙烧过程 分为分为5 5个过程：个过程： 1 1）干燥（）干燥（200200 400400） 1 1段：水分蒸发，部分结晶水分解；段：水分蒸发，部分结晶水分解； 2 2）预热（）预热（900900 10001000） 2 2段：脱除少量水，磁铁矿氧化成段：脱除少量水，磁铁矿氧化成Fe
46、2O3Fe2O3，碳酸盐硫化物分解，氧化，碳酸盐硫化物分解，氧化，固固 相反应；相反应； 3 3）焙烧带（）焙烧带（1200120013001300） 3 3段：铁氧化物的结晶和再结晶，晶粒长大，固相反应，部段：铁氧化物的结晶和再结晶，晶粒长大，固相反应，部 分液相形成，球团矿体积收缩及结构致密化；分液相形成，球团矿体积收缩及结构致密化； 4 4）均热带）均热带 4 4段：温度低于焙烧带，并保持一定时间使内部晶体长大，段：温度低于焙烧带，并保持一定时间使内部晶体长大， 尽可能发育完善，矿物组成均匀化，消除部分内应力；尽可能发育完善，矿物组成均匀化，消除部分内应力； 5 5）冷却：）冷却： 5
47、5段：段：10001000下降到下降到100100200200，冷却后便于皮带运输，冷却过程中，冷却后便于皮带运输，冷却过程中， 尚未氧化的尚未氧化的Fe3O4 Fe2O3.Fe3O4 Fe2O3.。31六、六、球团的基本原理及原料设备球团的基本原理及原料设备固相粘结固相粘结 球团矿的原料主要是球团矿的原料主要是Fe3O4Fe3O4，也有赤铁矿，磁铁矿氧化为也有赤铁矿，磁铁矿氧化为 Fe2O3 Fe2O3对球团固结有重要意义。对球团固结有重要意义。 1 1）磁铁矿充分氧化成）磁铁矿充分氧化成Fe2O3Fe2O3对球团固结的意义对球团固结的意义 Fe3O4Fe3O4氧化成氧化成Fe2O3Fe2O
48、3时晶体结构变化时晶体结构变化 由等轴晶系由等轴晶系六方晶系，新生晶体表面原子有较高的迁六方晶系，新生晶体表面原子有较高的迁 移能力，有利于颗粒间形成晶桥。移能力，有利于颗粒间形成晶桥。 为放热反应，放出的热量几乎相当于焙烧球团矿总热量为放热反应，放出的热量几乎相当于焙烧球团矿总热量 的一半，所以充分氧化有利于节能。的一半，所以充分氧化有利于节能。 不利影响不利影响 ：氧化不充分时，有剩余氧化不充分时，有剩余Fe3O4Fe3O4进入高温焙烧带，易形进入高温焙烧带，易形成成 （与（与SiO2SiO2）低熔点物质，在球团内部出现液态渣相，冷低熔点物质，在球团内部出现液态渣相，冷 却时收缩，使球团内
49、部出现同心裂纹，导致强度却时收缩，使球团内部出现同心裂纹，导致强度，还，还 原性恶化。原性恶化。32六、六、球团的基本原理及原料设备球团的基本原理及原料设备固相粘结固相粘结 2) 2)氧化机理氧化机理 氧化阶段及其产物氧化阶段及其产物 从从20010002001000，分为两个阶段进行，分为两个阶段进行 第一阶段：第一阶段：4 4Fe3O4 + O2 Fe3O4 + O2 66r - Fe2O3 (200r - Fe2O3 (200400400） 第二阶段：第二阶段：r - Fe2O3 r - Fe2O3 a- Fe2O3 a- Fe2O3 （40040010001000） 氧化途径氧化途径
50、成层状由表面向球中心进行，符合化学反应的吸附成层状由表面向球中心进行，符合化学反应的吸附扩散学说扩散学说 大气中大气中O2O2被被Fe3O4Fe3O4颗粒吸附时，颗粒吸附时，Fe2+ Fe2+ Fe3+ + eFe3+ + e，导致导致O2O2电电 离，离，O2+e O2+e 22O2-O2-，上述反应引起上述反应引起Fe3+ Fe3+ 扩散。扩散。 氧化反应起主要作用的是氧化反应起主要作用的是Fe3+ Fe3+ 、Fe2+ Fe2+ 、 O2-O2-在固相层内的扩在固相层内的扩 散，其中散，其中O2-O2-扩散最慢。扩散最慢。 O2-O2-失去电子变为原子，又不断与电失去电子变为原子，又不断
51、与电 子结合变为子结合变为O2-O2-的交换方式扩散。每次由的交换方式扩散。每次由O2- O2- O O的瞬间，在晶的瞬间，在晶 格结点间移动一段距离。格结点间移动一段距离。33六、六、球团的基本原理及原料设备球团的基本原理及原料设备球团用料球团用料 20132013年年球球团精粉配团精粉配比：比：6060% %左左右草楼精粉，右草楼精粉，1 12 2% %左右冶山精粉，左右冶山精粉，5%5%巴西精粉，巴西精粉，8%8%智利精粉，智利精粉，8 8秘秘鲁精粉，鲁精粉，7 7% %其他精粉。其他精粉。2 2、20132013年年1-71-7月球团矿化学成分月球团矿化学成分FeFeSiO2SiO2C
52、aOCaOMgOMgOS SP P63.4963.496.556.550.990.990.6740.6740.0070.0070.0130.0131 1、20132013年年1-71-7月球团混匀料化学成分月球团混匀料化学成分TFeTFeSiO2SiO2Al2O3Al2O3S SCaOCaOMgOMgOR2R264.364.36 6 6.57 6.57 0.90 0.90 0.07 0.07 1.01.06 6 0.70.71 1 0.16 0.16 34六、六、球团的基本原理及原料设备球团的基本原理及原料设备球团工艺设备球团工艺设备 19951995年原料厂年原料厂1#1#8 8平米竖炉投产
53、平米竖炉投产20002000年原料厂年原料厂2 2# #8 8平米竖炉投产平米竖炉投产20062006年原料厂年原料厂3 3# #1010平米竖炉投产平米竖炉投产20122012年球团产量：年球团产量：160.8160.8万吨万吨35七、七、高炉冶炼基本原理及装备高炉冶炼基本原理及装备 炉料在炉内的物理化学变化 炉料从炉顶装入高炉后，自上而下运动。被上升的煤气流加热，发生了吸附水的蒸发、结晶水的分解、碳酸盐的分解、焦炭中挥发分的挥发等反应。1、高炉炉内的状况按炉料物理状态，高炉内大致可分为五个区域或称五个带：1)炉料仍保持装料前块状状态的块状带；2)矿石从开始软化到完全软化的软熔带；3)已熔化
54、的铁水和炉渣沿焦炭之间的缝隙下降的滴落带；4)由于鼓风动能的作用，焦炭作回旋运动的风口带；5)风口以下，贮存渣铁完成必要渣铁反应的渣铁带。软熔带的形状和位置对高炉内的热交换还原过程和透气性有着极大的影响。36七、七、高炉冶炼基本原理及装备高炉冶炼基本原理及装备2、水分的蒸发与结晶水的分解在高炉炉料中，水以吸附水与结晶水两种形式存在。吸附水吸附水也称物理水，以游离状态存在于炉料中。常压操作时，吸附水一般在105以下即蒸发，高炉炉顶温度常在250左右，炉内煤气流速很快，因此吸附水在高炉上部就会蒸发完。蒸发时消耗的热量是高炉煤气的余热。所以不会增加焦炭的消耗。相反，由于吸附水蒸发吸热，使煤气的温度降
55、低，体积缩小，煤气流速降低，一方面减少了炉尘的吹出量，另一方面对装料设备和炉顶金属结构的维护还带来好处。结晶水结晶水也称化合水，以化合物形态存在于炉料中。炉料中的结晶水一般存在于褐铁矿(nFe203mH20)和高岭土(A12032Si022H20)中，结晶水在高炉内大量分解的温度在400600。3、挥发物的挥发挥发物的挥发，包括燃料挥发物的挥发和高炉内其他物质的挥发。1）燃料挥发物的挥发挥发分存在于焦炭及煤粉中。焦炭中挥发分质量分数为0.7l.3。焦炭在高炉内到达风口前已被加热到l4001600，挥发分全部挥发。由于挥发分数量少，对煤气成分和冶炼过程影响不大。煤粉中挥发分含量高，引起炉缸煤气成
56、分的变化，对还原反应有一定的影响。37七、七、高炉冶炼基本原理及装备高炉冶炼基本原理及装备2)高炉内其他物质的挥发高炉内化合物，如Si0、Pb0、K20、Na20等和元素，如S、P、As、K、Na、Zn、Pb、Mn等进行少量挥发(也称气化)。这些元素和化合物的挥发对高炉炉况和炉衬都有影响。4、碳酸盐的分解炉料中的碳酸盐主要来自石灰石(CaC03)和白云石(CaC03MgC03)，有时也来自碳酸铁(FeC03)和碳酸锰(MnC03)。1）MnC03、FeC03和MgC03的分解温度较低，一般在高炉上部分解完毕，对高炉冶炼影响不大。2）CaC03的分解温度较高约910，且是吸热反应，对高炉冶炼影响
57、较大。既消耗热量又消耗碳素，使焦比升高。使用熔剂性烧结矿，减少石灰石用量，缩小石灰石的粒度等措施可降低焦比。5、还原过程和生铁的形成1）基本概念a、还原反应还原剂夺取金属氧化物中的氧，使之变为金属或该金属低价氧化物的反应。高炉炼铁常用的还原剂主要有C0、H2和固体碳。38七、七、高炉冶炼基本原理及装备高炉冶炼基本原理及装备b、铁氧化物的还原顺序遵循逐级还原的原则。当温度小于570时，按Fe203Fe304Fe的顺序还原。当温度大于570时，按Fe203Fe304Fe0Fe的顺序还原。2)高炉内铁氧化物的还原a、用C0和H2还原铁氧化物用C0和H2还原铁氧化物，生成C02和H2O还原反应叫间接还
58、原。用C0作还原剂的还原反应主要在高炉内小于800的区域进行。用H2作还原剂的还原反应主要在高炉内8001100的区域进行。b用固体碳还原铁氧化物用固体碳还原铁氧化物，生成C0的还原反应叫直接还原。在高炉内具有实际意义的只有FeO+C=Fe+C0的反应。直接还原要通过气相进行反应，其反应过程如下：直接还原一般在大于ll00的区域进行，8001100区域为直接还原与间接还原同时存在区，低于800的区域是间接还原区。39七、七、高炉冶炼基本原理及装备高炉冶炼基本原理及装备6、高炉内非铁元素的还原1）锰的还原高炉内锰氧化物的还原由高级向低级逐级还原直到金属锰，顺序为：从Mn02到Mn0可通过间接还原
59、进行还原反应。Mn0还原成Mn只能靠直接还原取得。Mn0的直接还原是吸热反应。高炉炉温是锰还原的重要条件，其次适当提高炉渣碱度，增加Mn0的活度，也有利于锰的直接还原。还原出来的锰可溶于生铁或生成Mn3C溶于生铁。冶炼普通生铁时，有4060的锰进入生铁，5l0的锰挥发进入煤气，其余进入炉渣。2）硅的还原硅的还原只能在高炉下部高温区(1300以上)以直接还原的形式进行：Si02在还原时要吸收大量热量，硅在高炉内只有少量被还原。还原出来的硅可溶于生铁或生成FeSi再溶于生铁。较高的炉温和较低的炉渣碱度有利于硅的还原。铁水中的含硅量可作为衡量炉温水平的标志。40七、七、高炉冶炼基本原理及装备高炉冶炼
60、基本原理及装备3)磷的还原磷酸铁(FeO)3P2058H20又称蓝铁矿，蓝铁矿的结晶水分解后，形成多微孔的结构较易还原，反应式为：磷酸钙在高炉内首先进入炉渣，在11001300时用碳作还原剂还原磷，其还原率能达60；当有Si02存在时，可以加速磷的还原：磷在高炉冶炼条件下，全部被还原以Fe2P形态溶于生铁。4)铅、锌、砷的还原还原出来的铅易沉积于炉底，渗入砖缝，破坏炉底；部分铅在高炉内易挥发上升，遇到C02和H20将被氧化，随炉料一起下降时又被还原，在炉内循环。还原出来的锌，在炉内挥发、氧化、体积增大使炉墙破坏，或凝附于炉墙形成炉瘤。还原出来的砷，与铁化合影响钢铁性能，使钢冷脆，焊接性能大大降
61、低。41七、七、高炉冶炼基本原理及装备高炉冶炼基本原理及装备7、生铁的生成与渗碳过程1)生铁的生成渗碳和已还原的元素进入生铁中，得到含Fe、C、Si、Mn、P、S等元素的生铁。2)渗碳过程固体海绵铁发生如下渗碳过程：在1400左右时，与炽热的焦炭继续进行固相渗碳。熔化后的金属铁与焦炭发生渗碳反应：3Fe液+C焦=Fe3C液。生铁的最终含碳量与生铁中合金元素的含量有着密切关系。能与碳生成碳化物的元素，有助于增加生铁中的含碳量；能与铁生成化合物的元素，促使生铁的含碳量降低。钢铁中均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2.04.5%，钢含碳为0.052.0%，熟铁含碳小于
62、0.05% 42七、七、高炉冶炼基本原理及装备高炉冶炼基本原理及装备高炉为横断面为圆形的炼铁竖炉，用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬；高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分43七、七、高炉冶炼基本原理及装备高炉冶炼基本原理及装备现新铁厂有3座大高炉年产铁水572万吨（2013年计划），按矿耗1.66需铁矿950万吨；老铁厂2013年底将投产2座大高炉年产铁水335万吨（设计），按矿耗1.66需铁矿556万吨；将来公司铁前共计年产铁水907万吨，年需铁矿1506万吨。现新铁厂高炉用料结构：烧结矿68%+球团17%+块矿15%（其中低品质块矿2%3%），老铁厂大高炉投产后，球团产能（2
63、012年160万吨）将满足不了新铁厂现有用料结构，将来若不购买球团新铁厂高炉用料结构：烧结矿70%+球团11%+块矿19%，老铁厂高炉用料结构：烧结矿75%+球团11%+块矿14%。高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程，铁矿石、焦炭和熔剂（钙质：石灰石、生石灰；镁质：白云石粉、轻烧白云石粉；硅质：硅石；另洗炉剂有锰矿、萤石等）固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和渣，聚集在炉缸中，定期从铁口放出。高品位的块矿是高炉使用的重要含铁原料之一,它与高碱度烧结矿、酸性氧化球团矿一起构成
64、高炉的含铁炉料结构。焦炭在高炉内起四个作用：热源:风口前燃烧放热；还原剂:焦炭中C是直接还原的还原剂，高温氧化成的CO是间接还原的还原剂；料柱的骨架:特别是在软熔带及其以下的区域，焦炭是煤气流通过的唯一通道，是下部料柱的主体；渗碳:溶入生铁。高炉入炉矿品位57.55%，烧结矿转鼓指数(+6.3mm)76%，球团抗压强度（N/个球）2100、膨胀率15%，块矿+6.3mm92%。44七、高炉冶炼基本原理及装备七、高炉冶炼基本原理及装备高炉的基本制度的选择:上部为主导、下部为基础的基本原则。送风制度：风速、风压、压差（上、中、下）、风口面积、风口个数、风口长度、鼓风调湿。冷却制度：进出水温度、进出
65、水量、补水次数、齿轮箱温度、炉缸二段水温差炉身温度、炉腰温度、炉腹温度、炉缸侧壁温度、炉底温度。装入制度：批重、装入顺序、角度、环数、料线高度。热制度：SI、S、铁水温度、热风温度。喷吹制度：喷吹量、富氧量、理论燃烧温度。造渣制度：装入碱度、终渣碱度、(s)、R(二元/三元/四元碱度)。渣铁排放制度：出铁次数、铁口号、出铁时间、铁口角度、铁口深度、见渣铁量。45七、七、高炉冶炼基本原理及装备高炉冶炼基本原理及装备8#高炉流程图46七、七、高炉冶炼基本原理及装备高炉冶炼基本原理及装备序号序号系统名称系统名称主要技术方案主要技术方案1 1槽下供料系统槽下供料系统矿槽和焦槽采用独立并列布置，矿石采用
66、分散筛分、分散称量矿槽和焦槽采用独立并列布置，矿石采用分散筛分、分散称量+ +集中称量工艺。焦炭采用分散筛分、集中称量集中称量工艺。焦炭采用分散筛分、集中称量工艺。采用烧结矿分级入炉工艺和焦丁回收工艺。工艺。采用烧结矿分级入炉工艺和焦丁回收工艺。2 2上料系统上料系统胶带机上料胶带机上料, B=1400mm, , B=1400mm, 倾角倾角9.29.2，V=2m/sV=2m/s，L L水平水平= 369m= 369m。3 3炉顶系统炉顶系统串罐无钟炉顶设备，料罐容积串罐无钟炉顶设备，料罐容积V Vu u45m45m3 3，净煤气一次均压，氮气二次均压。，净煤气一次均压，氮气二次均压。4 4粗
67、煤气系统粗煤气系统采用重力除尘器。采用重力除尘器。5 5炉体系统炉体系统适当矮胖的强化炉型、砖壁合一薄内衬结构、全冷却壁（铸铁适当矮胖的强化炉型、砖壁合一薄内衬结构、全冷却壁（铸铁+ +铜）、采用联合全软水密闭循环冷却系统。铜）、采用联合全软水密闭循环冷却系统。6 6出铁场系统出铁场系统采用完全平坦化无填沙层的矩形双出铁场，采用完全平坦化无填沙层的矩形双出铁场，3 3个铁口，无渣口，双铁口侧设置个铁口，无渣口，双铁口侧设置4 4条铁水停放线，单铁口侧设置条铁水停放线，单铁口侧设置2 2条铁水停放线。充分设置一次除尘设施。条铁水停放线。充分设置一次除尘设施。7 7铁水运输铁水运输采用采用220t
68、220t鱼雷罐车。鱼雷罐车。8 8渣处理系统渣处理系统采用底滤法渣处理工艺，两个出铁场各设有采用底滤法渣处理工艺，两个出铁场各设有1 1个干渣坑作为备用。个干渣坑作为备用。9 9热风炉系统热风炉系统采用采用3 3座顶燃式热风炉，预留第座顶燃式热风炉，预留第4 4座热风炉的位置和接口，烟气余热回收装置，分别预热高炉煤气和助燃空气。座热风炉的位置和接口，烟气余热回收装置，分别预热高炉煤气和助燃空气。掺烧混合煤气实现热风温度掺烧混合煤气实现热风温度12501250，设备能力，设备能力13001300。1010制粉喷吹系统制粉喷吹系统按高挥发份烟煤设计。高炉煤粉制备系统、喷吹系统集中布置，采用按高挥发
69、份烟煤设计。高炉煤粉制备系统、喷吹系统集中布置，采用2 2个制粉系列，选用中速磨煤机个制粉系列，选用中速磨煤机2 2台；高炉台；高炉配置配置1 1个喷吹系列，采用个喷吹系列，采用“三罐并列单管路加炉前分配器三罐并列单管路加炉前分配器”喷吹工艺。煤比喷吹工艺。煤比160kg/t160kg/t，系统能力，系统能力230kg/t230kg/t。1111煤气净化系统煤气净化系统8#8#炉干法布袋除尘系统，炉干法布袋除尘系统，1414个个DN5200mm DN5200mm 箱体，箱体， 1 1个个DN5000mm DN5000mm 灰仓；灰仓；6#6#、7#7#炉比肖夫（湿法）。炉比肖夫（湿法）。121
70、2TRTTRT采用干式采用干式TRTTRT余压发电装置，余压发电装置，TRT发电机组容量：发电机组容量：15000kWkW。1313鼓风机站鼓风机站静叶可调轴流电动鼓风机，最大入炉风量静叶可调轴流电动鼓风机，最大入炉风量4850Nm4850Nm3 3/min,/min,出口绝对压力出口绝对压力0.55MPa0.55MPa，加上富氧和脱湿完全能够满足，加上富氧和脱湿完全能够满足2#2#高炉的正常生产需要。高炉的正常生产需要。1414给排水系统给排水系统设置软设置软/ /净环水主泵站、渣处理泵站，以及高炉区域生产及消防给水、生活给水、生活污水排水系统等设施。净环水主泵站、渣处理泵站，以及高炉区域生
71、产及消防给水、生活给水、生活污水排水系统等设施。1515通风除尘设施通风除尘设施原燃料系统、出铁场和炉顶除尘等设施采用脉冲袋式除尘器原燃料系统、出铁场和炉顶除尘等设施采用脉冲袋式除尘器, , 排放浓度排放浓度30mg/Nm30mg/Nm3 3. .47八、配料基本原则八、配料基本原则 1 1、烧结球团配矿要综合考虑铁矿石资源到货情况，包括资源的数量和质量。、烧结球团配矿要综合考虑铁矿石资源到货情况，包括资源的数量和质量。2 2、考虑各种铁矿的全分析化学成分和粒度组成，配料后混匀料烧结性能，烧结球团、考虑各种铁矿的全分析化学成分和粒度组成，配料后混匀料烧结性能，烧结球团 矿的产量和质量，以及能源
72、消耗。矿的产量和质量，以及能源消耗。3 3、考虑高炉生产需求，保证高炉稳定顺行（主要是烧结矿、考虑高炉生产需求，保证高炉稳定顺行（主要是烧结矿MgOMgO、Al2O3Al2O3含量和烧含量和烧 结矿强度、粒度要求）。结矿强度、粒度要求）。4 4、考虑高炉入炉有害元素负荷控制要求（包括、考虑高炉入炉有害元素负荷控制要求（包括S S、P P、AsAs、CuCu、PbPb、ZnZn和碱金属和碱金属 等），保证铁水质量，满足炼钢需求。等），保证铁水质量，满足炼钢需求。5 5、考虑各种铁矿的价格，铁水成本最低化。、考虑各种铁矿的价格，铁水成本最低化。 烧结优化配矿原理烧结优化配矿原理 铁矿粉的自身特性各
73、不相同； 铁矿粉的烧结行为亦有差别； 铁矿粉的自身特性可以互补； 调整混合料的烧结特性有利于优化烧结过程。48谢谢谢谢49培训检测题培训检测题一、填空题一、填空题1、高炉炼铁的主要原燃料有：、高炉炼铁的主要原燃料有：、等。（烧结矿、球团矿、块矿或生矿、焦炭、喷吹煤）等。（烧结矿、球团矿、块矿或生矿、焦炭、喷吹煤）2、高炉工序的主副产品有：、等。、高炉工序的主副产品有：、等。（生铁、高炉炉渣、高炉煤气）（生铁、高炉炉渣、高炉煤气）3、炼钢工序的主副产品有：、等。、炼钢工序的主副产品有：、等。（钢坯、钢渣、转炉煤气）（钢坯、钢渣、转炉煤气）4、南钢铁前工序的主体生产设备有：、南钢铁前工序的主体生产
74、设备有：、等。（焦炉、烧结机、竖炉球团、高炉）等。（焦炉、烧结机、竖炉球团、高炉）5、南钢炼钢工序的主体生产设备有：、南钢炼钢工序的主体生产设备有：、等。（转炉、电炉、精炼炉、连铸机）等。（转炉、电炉、精炼炉、连铸机）50培训检测题培训检测题二、简答题二、简答题1、钢和铁的区别？、钢和铁的区别？（钢铁中均含有少量合金元素和杂质的铁碳合金，按含碳量不同可分（钢铁中均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：生铁为：生铁含碳为含碳为2.04.5%，钢，钢含碳为含碳为0.052.0%，熟铁含，熟铁含碳小于碳小于0.05%）2、高炉本体自上而下分为那五部分？、高炉本体自上而下分为那五部分？
75、（炉喉、炉身、炉腰、炉腹（炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸）、炉缸）3、高炉利用系数的含义？、高炉利用系数的含义？（高炉单位有效炉容单位时间的铁产量，单位为（高炉单位有效炉容单位时间的铁产量，单位为t/m3.d）4、焦炭在高炉内起四个作用？、焦炭在高炉内起四个作用？（热源、还原剂、料柱的骨架、渗碳）（热源、还原剂、料柱的骨架、渗碳）5、高炉炉内的状况可分为五个区域或称五个带？、高炉炉内的状况可分为五个区域或称五个带？（块状带、软熔带、滴落带、风口带、渣铁带）（块状带、软熔带、滴落带、风口带、渣铁带）6、南钢的主要产品？、南钢的主要产品？（线材、带钢、棒材、中板、中厚板卷等）（线材、带钢、棒材、中板、中厚板卷等）51
