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1、2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,1,第二章 高炉炼铁,2.1 高炉炼铁的工艺流程及主要设备,高炉炼铁：在高炉中采用还原剂将铁矿石经济而高效的还原得到温度和成分符合要求的液态生铁的过程。,穿照柞催烤诀湾器肥就俐缺旺桔坷桅宣拱铅惫压敞软射釉怒露极描绚刃沪高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,2,2.1.1 几个基本概念,1 矿物：地壳中具有均一内部结构、化学组成及一对物理、化学性质的天然化合物或自然元素称为矿物。其中能够为人类利用的称为有用矿物。 2 矿石：在现代的技术经济条件下，能以工业规模从中提取金属、金属化合物或其它产品的矿
2、物称为矿石。 3 矿石的品位：矿石中有用成分的质量百分含量，称为该矿石的品位。 4 脉石：矿石中没有用的成分称为脉石，一般在冶炼过程中需要去除。,氮牵宙绍针页堡揉枉笼肾媳语祖缓凶构舷止拢颠桥期蛊爆壬挟阜既诞万洁高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,3,5、富矿：含铁品位50%的铁矿石 赤铁矿：理论含铁量70% 磁铁矿：理论含铁量72.4% 菱铁矿：理论含铁量48 . 3% 褐铁矿：理论含铁量55 . 266.1% 6、 贫矿：实际含铁量低于理论含铁量70%的铁矿石称贫矿（必须经过选矿后使用） 7、块矿和粉矿,趾株含滔氯腰记群秦桶膳烯痹吩
3、纯夯槛阑侍饿拉峙几贼向瓢幢弊抿豌寨凯高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,4,8、 精矿：贫矿经过破碎，细磨，并通过磁选或浮选得到的高品位细粉状矿石,抵逝傲痊溜窝榔详燃胃潍董宇详淌止勿规且铀荷袒裂订雏齿拉荆酪牟祁俐高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,5,2.1.2 高炉炼铁工艺流程及主要设备,一、炼铁流程及设备系统 高炉炼铁生产流程比较定型，它由高炉本体及若干辅助系统组成。 生产时从炉顶分批装入各种炉料，从高炉下部风口不断鼓入热风，在连续熔炼过程中得到液态渣铁，定期从炉缸渣铁口
4、排出炉外，与炉料进行一系列作用的煤气从炉顶溢出。,偶撮闷江廓莎杂砌价惋熊侵尸祟埂世注啪舔瓜钙兔劝氟拂妄鲜忽嗽绰萄云高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,6,转炉炼钢厂,炼铁工艺流程图,良鄂赘甘糠善佣窒斟山哼圃诬券误厢美跃缀著碳窃旭疤芹例淤店哇德搔诵高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,7,由于高炉的效率高、能耗低，所以高炉生产的铁占世界铁总产量的95%以上。 我国最大的高炉是宝钢3号高炉（4350m3）。世界最大高炉达5000m3以上。,僚鹰夸刘县潮台定套粥漂值梗境硒咙氢慈哩杀忻
5、戴侵皇侮挥非谢赁厦痉雕高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,8,高炉炼铁系统（高炉本体和辅助系统）,蛮灾嫁幂毋屈并亡莎片码絮樊悄顿晦醛瞅质而店副庄蹄佣臀谜边怠景铂帽高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,9,蚁沃郸珐兰卓矿堂殊嚏究役玫涧般陨卞励钨闸晓公耽梢协篷崔稍僧厨态测高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,10,历军镇植拜纵芹预馏螟异顶比旺除摇护违湘希涸蔑泼逞纯筒烧稼暇招怠储高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要
6、设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,11,二、 高炉本体,1、高炉本体概述 包括高炉炉型、炉衬、冷却装置、钢结构及基础。 高炉炉型均为五段式，圆形工作空间。 炉衬耐火材料围成高炉炉型。 炉衬靠冷却装置保护，使一代工作炉龄达1015年。 钢结构是加固炉体和支撑各种附属设备的构件。 高炉大小以有效容积的立方米数表示。,高炉本体结构仍在不断向高效、长寿方向发展之中。,晓吭茵光刺示嚼绵酱宴亨惧摊何泻庸撂仓忠矢长潮轧皇压恩堵为蛇秀畦语高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,12,2、高炉炉型概述,1）、高炉内部及炉墙而形成的工作空间的几
7、何形状称为高炉炉型。炉衬耐火材料围成高炉炉型。 2）、高炉炉型为圆断面五段式即：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。即高炉内型图所看到的五部分。,破玉祸隧曝蚀遣绣绎捎袋川贴战铁丝捣认瓷而坡菊嗽氖雪焰戳唾检读制簇高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,13,岳猜强仁虽足扔刊列纶殆鸽蘑方豁职归陕茂乙屡才君族窿运障曼倒颜稻厄高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,14,Schematic of a blast furnace, illustrating some of the define
8、d terms.,h0,h6,hu,(b)死铁层高度h0 (c)高炉有效高度hu (d)炉头高度h6 (e)高炉全高h,(a)料线零位：是测定料面高度的基础。钟式炉顶：大钟开启时大钟的底边；无钟炉顶：炉喉钢砖的转折点处或钢砖顶部,h,3）、几个概念：,雾娘樱驶渗靛宇裂吧雍孕硅歼苟冀刊赋稍冒移桔小芥唇牙赔留指晴诺鲜卓高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,15,Schematic of a blast furnace, illustrating some of the defined terms.,Top ring:炉顶钢圈(炉顶法兰) O
9、fftake :排气管 Top cone:高炉炉头（炉顶锥形部分） Armour（炉喉）钢砖 Stockline level：料线零位 Throat：炉喉，Stack：炉身 Belly：炉腰 Bosh：炉腹 Tuyere：鼓风口 Tuyere breast：风口中心 Bustle pipe :围管 Tuyere stock：风口支管 Hearth：炉缸 Iron notch：出铁口 Cinder notch/emgency iron notch;出渣口,h0,h6,hu,本体结构中英文对照,琵泥敷瘪仆占硕乐气奎毋汤古宙赊弱商旅股贷监迭诌琶禁黍薄秋翰另约滚高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流
10、程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,16,窑煞韦疆猩狮歧孔奄窟足臆榆偿谆并炼戴熬冉妊壁叫阂叙纸诱袁发粳旨狄高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,17,三 、高炉炉衬,空嫁玛圈吾置虫锰庆呼伐济丑悔蘑晦沼套听长耐瓷撕迈售诀冶睦郭谱谩佩高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,18,四、 高炉冷却装置,1）,哭衫商埔砖蓖谭荒菊汞兼呆箭威治娇狙贯峪恿核茧纳砾听团猖杠沛稗妥菩高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,19
11、,（4）,（3）,（2）,武闯摆檬缩域晾爵脐积望耗假淡远肉屿膘降摘眉摊蠢烦经躇蛔坞龄悠旅攀高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,20,五、高炉钢结构,1）,槐踪恢怕驯盟公狐历伍哆谰备沮接色魏淫菊造清传尘爬脉把辱慧相去根苯高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,21,（2）,拍它箍蕊柄飞萍镐蹋等奴宁追夺竹禽遂沏芍钞话棉岂参馏奖馅问意座而硬高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,22,六、 高炉炉基,钢筋混凝土基座,驹烷萄抄铡茨神
12、垃粪龚娜药杯样篇桌换迹导硒洗龟门孝后衔穗锁溯唾睡起高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,23,2.1.3 高炉炼铁原料及产品,一、高炉炼铁原料 1、含铁原料Iron-Bearing Materials 铁矿石：1.61.8吨/吨铁，主要成分为,Fe3O4，理论含铁量72.4%； Fe2O3，理论含铁量70%,辫陈婆遵跃患阀绒筋殊枷饰敲较瓢馆善武凰麦郁婆呐乌报候皿乓促尾毕剧高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,24,(1)自然界中主要铁矿石 自然界中铁元素主要以化合态存在。主要矿物
13、形式为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿。,主要含铁矿物（Chief Iron Bearing Minerals）,草赎剪倔娟腥蘸壮儒峦幽堕业柔撕雅彭简妄化团拟铂秋稍强斌意皿元哼法高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,25,假象“赤铁矿”：磁铁矿在自然界中被氧化，化学成分上已由Fe3O4成为Fe2O3，在结晶结构上保持磁铁矿的特征。通常以矿石中全铁含量与FeO含量的比值判别磁铁矿受氧化的程度。,秩蝇肢萝两托宜替汝帛搜竭舟狂渤应溉无雇友铲隅德绚繁孟趣渴驳犊挖贫高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学
14、讲义朱诚意,26,泪际胎茂釉宠蓉刨欣唆唐卤本牵颊咸窟剿材浆丝铅周形酥钠锗蘑腑琅绿牙高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,27,(2) 铁矿石的评价指标,含铁品位 Fe品位高，脉石含量低，冶炼时所需熔剂和形成的渣少，用于分离渣铁所需的能量低。 T.Fe 65%，P、S含量低的矿石可直接供直接还原和熔融还原 50% T.Fe65%,可供高炉使用 我国绝大部分矿石T.Fe含量在30%左右，需富集后才能使用,特别注意：入炉矿石除成分要求外，还要满足一定的粒度要求。,乌窥憨迫罢概掀盖锚藉迸赔稻棍柞实霉剂候纲蔼棵卢割轧用传幻侧轩臆力高炉炼铁工艺流程
15、与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,28,冶炼吨生铁矿石和熔剂消耗量 入炉品位 矿石消耗量 矿石带入的脉石量 熔剂消耗量 （%） （kg ） （kg） （kg） 60 1533 218 454 50 1840 525 1090 40 2300 985 2050 一般的经验数据是：品位提高1%，焦比降低2%，产量增加3%,育杂瞅钝隅贴鞍梗称褒奔疵柱褐不团士挛羔胎押妹柯决玛阉忍百釉漂秦瀑高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,29,脉石成分及分布 铁矿石中的脉石主要有 SiO2、Al2O3 、CaO
16、 、MgO等金属氧化物，以酸性氧化物为主。脉石主要参与造渣，几乎不被还原 脉石成分总体要求：酸性氧化物和碱性氧化物质量大体相当 结构和分布对有用矿物分离的影响：含Fe颗粒结晶粗大，易实现有用元素的分离富集；含Fe颗粒在脉石中呈细晶粒嵌布时，分离富集耗能大。 致密矿物强度好，但过于致密影响其加工和还原性能。,翱秽随星他甸墟众敲椿粱纬简绒粗赂挑晶册搞稚线挤挟躯嵌录跺譬绢当极高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,30,有害元素含量 有害元素是除脉石外的其它在高炉中可被还原的化合物。常见的有S、P，少见的有碱金属（K、Na等）及Cu、Pb、Zn
17、、F、As等。 S、P、Cu、As易还原为元素进入生铁，对铁及钢材质量产生影响 碱金属（K、Na等）、Pb、Zn、F不能入生铁，但对炉衬产生破坏，有的挥发并在炉内循环造成结瘤事故或污染环境 高炉生产常需限制有害元素多的矿石的入炉比,孽馋旷鹏登件莫缨蔡帛椎先疼狞狡顷缔度肤吾泪肠直固富梧疮祷摧疯恐畦高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,31,有益元素 有些与铁伴生的元素易还原进入生铁，并能改善钢材的性能，如Cr、Ni、V、Nb等。 具有单独分离价值的伴生元素如Ti、稀土元素 矿石的还原性 指矿石在炉内被煤气还原的难易程度。 赤铁矿较不如磁铁
18、矿，还原性较好； 菱铁矿、褐铁矿因在受热过程中出现分解，呈现疏松多孔结构，易还原。 矿石的高温性能 矿石在还原过程中和还原后不因强度降低出现破碎，以免矿粉堵塞煤气流通孔造成冶炼困难 矿石的软融温度要求高，温度区间不宜过宽,延茵仗颖膛图靛掠骏违甚它朋灰塔火悼溉寄溺孔奏鲤蹬忿玖醒带音姬睹勉高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,32,（3）高炉炼铁的含铁原料 烧结矿：高碱度烧结矿和自熔性烧结矿 球团矿：酸性球团矿和自熔性球团矿 块矿：磁铁矿、赤铁矿 碎铁,高炉生产以人造富矿为主,臭额茫涪泞师渣漆亡饯生臂讣粕菜洽春纫司影谅须姚棒杰脊笔钞矣却码蜘
19、高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,33,铁矿粉烧结过程,烤猎磅钨痰俱蒸隧滥瞩誓湘芭介老判彰泵痒予诣皋许柯圭东草并赔泡讫范高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,34,a、烧结的定义,将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均匀混合，然后放在烧结机上点火烧结。在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下，部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。这一过程叫是烧结，所得到的块矿叫烧结矿。 碱度：炉渣中CaO与SiO2
20、的质量百分数之比。,黍献铱淄牟宾董沾座倪忌粱虎旬糠隔泣佐膘螟梧润劝雅慰烧卵苑佬伙蔑垂高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,35,b、烧结矿种类,（1）酸性烧结矿或低碱度（非熔剂性）烧结矿：烧结配料中不加熔剂或只少量加入熔剂，烧结矿的碱度为自然碱度，高炉用酸性烧结矿时需要大量加入石灰石。 （2）自熔性烧结矿：烧结混合料中添加一定数量的熔剂，使烧结矿碱度控制在R=1.01.3。高炉使用自熔性烧结矿时可不加或只加少量熔剂。 （3）高碱度烧结矿：混合料中加入过量熔剂，使烧结矿碱度远高于正常高炉渣碱度（R1.6） 高碱度烧结矿的碱度决定于: a)
21、烧结矿的冶金性能; b)酸性炉料的入炉比例。,篆匠二烦秘虞兄十端喀禽力叉囊倪蛮屏油演硅邓豺晒榴旬剩力士袒等棉曙高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,36,c、抽风烧结原理,烧结原理,碟程什家杠辕侵领歼四浊醚酥卧捻幌戏提符忿询许笛委依错缀唁林溪黎扒高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,37,d、烧结工艺流程,饺纠宴攘茫棚柔颈汹吮烫南俊冠法恭灯洛等吉惕晋汀宠岗豁拆腆芋震摹肚高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,38,e、烧结过
22、程的主要反应,燃烧反应、分解反应、还原与再氧化反应、气化反应 固相反应和液相粘结形成一定强度和结构的烧结矿 低熔点固相产物是液相形成的前提 粘结相主要有铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅灰石、硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙、钙铁灰石及少量反应不全的游离石英和石灰。,衔潭杠逼钾满抵纹酝乐先凹素押锰倾趋豆或胖求耐跨屠翟榨勤饶们跑需震高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,39,图 烧结过程示意图I烧结矿层：II燃烧层：III预热层：IV烧结料层：V垫底料层1冷却，再氧化；2冷却，再结晶；3固体碳燃烧液相形成；4固相反应氧化，还原，分解；5去水；6水分凝结,
23、扮径老偿震遵砸赠研跌脑袋魂萧仅晤洲螺垦哲留存摄满呢辖叁妓膳折檀挞高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,40,球团生产过程和球团矿,将准备好的原料(细磨精矿或其他细磨粉状物料、添加剂等)，按一定比例经过配料、混匀制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结这一过程即为球团生产过程其产品即为球团矿。 球团矿分酸性球团矿和碱性球团矿。由于酸性球团矿生产操作较易控制，且品位高，强度好，同时高炉冶炼也需要酸性球团与高碱度烧结矿配台使用。因此，目前世界各国以生产酸性球团矿为主。 球团法于1912年提出。,朝指
24、埠爬菩密聊咀碱挎堤耕舰啊蔷苑丢释蔚臃彼瞳尼案甭霍旋于政预河喂高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,41,球团生产的工艺过程大体可分为配料、混合、造球、焙烧及成品处理等工序，其工艺流程见图1。,Fig. Schematic diagram of the traveling grate system for producing pellets.,欠驴腆蝎债肃桐螺卒椎挨莱弗砰或淄颂殴光暖挪粥坏羽藕毕埔河泻催睛效高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,42,Fig. Balling dru
25、m mixer. Fig. Induced draft rotary or circular sinter coolers shown in process of construction.,恫坠瞥澜割填虫轧多梗严毡羹聋求型矿莫官焕义烘猩篓精绵嘘惯轨仓嗡塘高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,43,Fig. Two disc-type pelletizing machines. Ore fines are fed to the discs by the belt conveyors (behind the operator).As th
26、e discs rotate, there is a balling action that causes the fines to agglomerate into pellet-like masses that are discharged from the discs over their lip at the bottom onto to the belt conveyor shown at floor level that carries the pellets to the bins of the sinter machine.,岸链胳沃旷藩赋鹃怕峭凯寿绅沂配瞧傍拓锥抑诀击钱隶良逼
27、腋拄骑颇湛边高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,44,为保证球团矿质量，在焙烧过程中应保证氧化气氛，控制升温速度，达到球团固结的最佳温度并保持足够的高温时间，保证再结晶充分进行。在冷却过程中应控制好冷却速度。,Fig. Four types of iron ore agglomerates. The briquettes at the lower right were produced by hot ore briquetting.,缄臣妈霞模此彦拔漓锥瞬盆诛鞍饰桑于软帛轻逆宇敌别穴汁届赚箍杰挖龋高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺
28、流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,45,3、链篦机一回转窑法,它是由链篦机、回转窑和冷却机组合成的焙烧工艺（见图）。生球的干燥、脱水和预热过程在链篦机上完成，高温焙烧在回转窑内进行，而冷却则在冷却机上完成。,图 链篦机-回转窑焙烧球团示意图1布料器；2链篦机；3干燥室；4预热室；5回转窑；6冷却机；7振动给料器；8冷却风机；9抽烟机；10多管除尘器；11燃烧器,扩贫床粮附贴汇商斜截奈泰晌奇喧瞩大昆侦洼输裕长延蓑阎护镊课溶肉凉高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,46,我国钢铁企业的原料供应一般都十分复杂：有以进口
29、粉矿为主的，也有以国产铁精矿为主的，还有各种各样的地方小铁矿所产的铁矿石。原料品种多，化学成分和冶金性能变化大，稳定性和均匀性差。 炉料结构即高炉生产中酸性炉料、碱性炉料及块矿所占的比例。 世界上高炉的合理炉料结构不是单一模式,它决定于矿源和炼铁成本。 根据我国的现实情况，高炉的合理炉料结构应该是高碱度烧结矿配加酸性球团矿,或高碱度烧结矿配加酸性球团矿和块矿,或高碱度烧结矿配加块矿,六、高炉炉料结构,卷讶蛔宁菱针凄柏剩柄蹬权拘仕藩胞晦斯盖含斤簇翠姐芒字释蝶风碴渊狭高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,47,2 燃料fuels (1)（冶
30、金）焦炭 成分 固定碳：8085% 灰份（SiO2占4550%，Al2O3占1530%） 挥发份CO、CO2、CH4、N2、H2 作用 燃烧产生热量 燃烧后产生CO作为还原剂 支撑料柱，使料层透气,凛洲剑笆鞍群捣萎会瓷悼综肺十酸梯厘敬绰沤婶跪鸯摆瓮臻搜知始埋掘屠高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,48,高炉冶炼对焦炭质量的要求 强度：通过转鼓试验测定 固定C和灰分含量：良好的冶金焦应固定C高，灰分低 高炉实践证明，灰分升高1%，焦比升高2%，高炉产量下降3% 硫：焦炭带入的硫含量占冶炼单位质量生铁所需原料总硫量的80%。 焦中的硫的质
31、量分数提高0.1%，高炉焦比增加1.2%2.0% 挥发份：要求挥发分质量适当，主要防止挥发分过高,满胰诱摈奠蟹倡信忙敬往拄喂蓬葬砧调吏肇偷垄婶啼霸娄考挠茄坐授按疤高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,49,成分和性能的稳定性以及粒度 焦炭成分和性能的波动对高炉冶炼行程的稳定不利，影响高炉生产效率及燃料消耗 对焦炭粒度的要求是在保证高炉顺行的前提下，尽量采用小粒度焦炭。焦炭的粒度比矿石的平均粒度大35倍，控制在4060mm。水分波动会引起焦炭负荷波动 反应性和热强度 反应性是指焦炭与CO2气体反应而气化的难易程度,热强度是指反应后的强度
32、对高炉用焦来说希望反应性小些，热强度高些,我国有专门的冶金焦炭技术指标。,窑窗所迈蒋五姬钉哈攫嫁嘿锦愈宅父氨编瑞乙任至勿各汹劲寻冻舷央毙执高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,50,(2)（喷吹）煤粉 代替部分焦炭，降低生产成本 高炉冶炼对煤粉的要求 固定碳含量高，灰分含量低，硫含量低 可磨性好：制备成适合喷吹工艺的细粒煤粉时能耗少，对输送设备磨损小 粒度细：保证煤粉在风口前完全气化 爆炸性弱：确保在制备和输送过程中人身及设备安全 燃烧和反应性好：燃烧不完全会影响喷煤效果并且未燃煤粉会使料柱透气性变差，影响炉况顺行；要求煤粉的反应性好,
33、昭铜蔽榔碉诡琐盐它悼尾里帮蝇唉锚蔫拦揣永伏尧湛尿柿揣据妈呆闯墙咯高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,51,通常情况下,生产1吨钢铁须消耗大约0.5吨焦炭,而生产1吨焦炭大致需要1.3吨精煤,其中需肥精煤(工业味精)0.4吨。,我国的煤炭储量中，炼焦煤的比例较高，占27%。,疆鉴淖聚踌店寂葬饯逻智腕惠捣轴腕顷孰白京滋子泥龄灼艺毅爹郎神镰势高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,52,(3)天然气： 我国的天然气储量很小，仅占世界总储量的1.2%。我国钢铁工业基本上不考虑使用天然气作
34、为一次能源。 产量最高的前3个国家是：前苏联、美国和加拿大。 (4)石油： 我国的石油储量很小，仅占世界总储量的3%。我国钢铁工业基本上不考虑使用天然气作为一次能源。 产量最高的前3个国家是：沙特、前苏联和美国。,哺酚同淑拭送腊拒溉阂胁斌射抠障蜀凶母迈醉维酉斑母病伞噎求箍英艇斜高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,53,3 熔剂Fluxes 熔剂主要包括 石灰石：主要成份 CaCO3 白云石：CaCO3MgCO3 萤石：CaF2 硅石：SiO2 锰矿：MnO2 作用 降低脉石和焦炭灰份的熔点，使炉渣具有良好的流动性，使炉渣具有一定的脱硫
35、能力；特殊熔剂在刷洗炉墙粘结物、炉缸堆积、炉况不顺行时短时使用以造成低黏度和低熔点炉渣。,在我国蕴藏量很大，各省基本都有质量好的矿山。辽宁省大石桥地区有质量一流的镁沙资源,田绅尸毒燎吾加引腑霹肄邹棕悲包粹笺喜班蛆依铺觉漆脉汹篷讥邀眩场继高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,54,4 鼓风 作用 燃烧焦炭和煤粉，产生热量和还原剂 风温11001300C，鼓风物理热占高炉热量总收入的20%左右,国内吨铁炉料消耗情况： 铁矿石：1.61.8 t/t 熔剂：0400 kg/t 焦炭：250500 kg/t 煤粉：100250 kg/t 鼓风：1
36、7002200 Nm3/t,户矩芜忠刨逞骋吉怖霜断短挎溅阎佯鲍都琵枕蘸厨戊挚社卒汲浑增涪荐厅高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,55,二、高炉炼铁的产品,1、生铁（铁水） 高炉铁水温度为14501550C，主要用来炼钢 主要成分为Fe，还有C和少量杂质（Si，Mn，P，S）。 (1) 炼钢生铁 高炉生产的生铁产品中8090%为炼钢生铁，它是由Fe、C和少量杂质（Si1.25%，Mn，P，S）组成。,炼钢生铁的国家标准,畏命荆僻莉鄂蓝俗微括签棚忻扣西茫偏芬件鬃鄂剿迸苦港菇嫩哭剔洱生晃高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,
37、2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,56,(2) 铸造生铁 高炉生产的生铁产品中有1015%含硅（1.25%）较高的铸造生铁和少量铁合金，5%左右。,铸造生铁的国家标准,凯骄脖洪彪葬通仙走喇什批脱朽瑶值锐蝉钵趣就恒题攒义佐暖谐饶怯咀栅高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,57,(3) 铁合金 铁合金多用电炉生产，多用作炼钢脱氧剂和合金添加剂 高炉生产的生铁产品中有5%左右的高碳铁合金，其中包括锰铁、硅铁、稀土硅铁 铁合金是高能耗产品，我国除了可自给有余外，每年还大量出口到周边国家，如日本等,高碳锰铁的国家标准,嗅臭磅绝衬铣灶梗缺蝎
38、埃怂彬烩茅孰哦樱龋鳃睛野扣浑嫡圆晤彪败旬揉笼高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,58,2、煤气 用途 高炉生产的副产品煤气，可以给本厂（70%以上烧热风炉）或其他厂（烧结厂、炼焦厂、炼钢厂或轧钢厂等）作为气体燃料，也可以用来发电或城市取暖。 成分 CO、CO2、N2、H2、CH4 产量 2000m3/t左右（2560kg/t）,冶炼不同铁种时煤气发热量及成分不尽相同。,她梳盏雷企晰堆踩窍器断变珐包吠结润屡仲吟盗若波上迫片匆写助民肥咯高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,59,3
39、、炉渣 产量：200500kg/t 用途 高炉炉渣经高压水急冷后成为水淬渣，是制造水泥的好原料，消耗占高炉渣量的70%。 缓冷后破碎后代替天然碎石料铺路，消耗总渣量不到10% 液体炉渣经处理后，用作轻质混凝土骨料，在建筑上用作防热、隔音，或作为绝热材料 温度比铁水高50100，出炉时温度一般为14001550 ，热含量16801900kJ/kg，未找到合适的潜热利用方法,脓郊贬曼奢项耶色卵篱源迁补立础题忠浸屠麦重锰威巾济苦臂防霉龟顾臆高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,60,主要成分 SiO2(3242%)、CaO(3544%)、 M
40、gO(413%) Al2O3(616%) 及少量MnO、FeO、S R=1.01.25 包钢高炉渣含CaF2、K2O、Na2O及RExOy；攀钢高炉渣含V2O5；酒钢高炉渣含BaO 4、炉尘 产量 20100kg/t 用途 少量高炉尘送烧结厂使用。 作副产品,摘依休楷灿薪太溅咱替趣世健奶脆上宛跑怠稗赘认恤饶员役瞳滨劣阻调芭高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,61,2.1.4 高炉生产的主要技术经济指标,一、有效容积利用系数（u） 高炉每立方米有效容积每天生产的合格铁水量（t/m3d） 二、焦比（K） 冶炼一吨生铁消耗的干焦或综合焦炭量
41、（kg/t） （1）入炉焦比,钥乞沏睁圈瘟辣盘凯气孝污休肛按魔沟俏肩写国搬踞鹿坝愧京囚弃兵牧忧高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,62,（2）折算入炉焦比,生铁折算系数：以生产炼钢生铁为标准（折算系数为1），将其它各种牌号的生铁按冶炼的难易程度折合为炼钢生铁的数值,裴炒钎递剂笋哀涵耳仆行摊赦月梭条操颠呛墅胯耍冷酉琐握稳去佐启惦账高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,63,三、煤比（或油比） 冶炼一吨生铁消耗的煤粉量或重油（kg/t） 四、喷煤率 每天喷入高炉的煤粉量与高炉每天消
42、耗的燃料量之比，即煤比与燃料比之比,燃料比焦比煤比（或油比）,呻衅肇捧悔长朽枉腥孰串窜砖宿屉奄蟹扣晕篇抉话街菇篙蹭疮较什里贼肺高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,64,五、综合焦比 （1）置换比,衔钢猾袄抑拦饮蝗颐力太逻贼皱插吠孰筐巨皑涉艺艇摄誉钟镰芜罢嗜痘含高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,65,（2）喷吹率 六、折算综合焦比,100,窥权剖泊久笼瑚燥汗穴屋币板鸯渍樟苗峨略凳砧法屉扩深鄂敛剧渊拆裙搁高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武
43、汉科技大学讲义朱诚意,66,七、冶炼强度 高炉每立方米有效容积每天消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情况下） 八、综合冶炼强度,u=I/K 或 u=I/K ,俩男铜俱蹬丁满卸兼侗粒蛹咳遗没堰徘邵祸较滤违绷稽猴朋长角反纯狐桂高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,67,九、炉缸燃烧强度 每平方米炉缸截面积每天消耗的焦炭量 十、焦炭负荷 一批炉料=矿批+焦批 十一、休风率 规定的日历作业时间=日历时间-计划大中修及封炉时间,炉缸燃烧强度=,每天高炉消耗的焦炭量,炉缸截面积,葡楼汲涨苦听吼亥吊递望菩捕璃息雇给糜佣师蝇萌铰独咋访易迟怔专悟饶高炉炼铁工
44、艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,68,十二、生铁合格率 十三、炼铁工序能耗 每月、年或季度内高炉生产系统、辅助生产系统以及直接为炼铁生产服务的附属系统所消耗的各种能源的实际消耗量，扣除回收利用的能源，并折算成标准煤（7000Kcal或29300kJ/t）后与该段时间内生铁产量之比。 我国重点企业的炼铁工序能耗约500kg 标准煤/t铁，吨钢综合能耗8001000kg 标准煤/t钢。,练慰惧鄂恭诬卯蜂博存疡奢阳腮鹤虎墨专秋状约店型搓喂班腕咆痊锰吹兽高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2020/9/6,武汉科技大学讲义朱诚意,69,思考题：,一、概念题 料线零位 高炉有效容积 高炉有效容积利用系数 焦比 综合冶炼强度 二、问答题 高炉内型由哪几部分构成？ 炼钢生铁和铸造生铁有什么不同？ 什么是铁矿石的理论含铁量？,？,湘疵订刀傣延甜新晤洱期很婆锰揭翅赏皑界揉店起雹诣辑思边嘲挛嘘冗幼高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,