工艺流程-钢铁生产工艺流程简介(ppt 38页)

钢 铁 冶 金 概 论 绪论 1.1 冶金基本概念 1.2 钢铁生产工艺流程简介 1.3 钢铁产品及副产品 1.4 钢铁工业能耗及主要污染 冶金基本概念 冶金 :一门研究如何经济地从矿山或其它原料中 提取金属或金属化合物，并用各种方法加工制成 具有一定性能的金属材料的科学。 冶金学： 提取冶金 ：研究如何从矿石中提取金属或 金属氧化物的过程，由于该过程伴有化学反应， 故又称 化学冶金 。 物理冶金 ：通过成型加工制备有一定性能 的金属或合金材料。 又分 钢铁冶金 (也叫黑色冶金 )和 有色冶金。 冶金方法： 火法冶金 ：在高温下矿石经熔炼与精练反应 及熔化作业使其中的金属和杂质分开 ,获得 较纯 金属的过程。 湿法冶金 ：在常温或低于 100C下，用溶剂 处理矿石或精矿，使所要提取的金属溶解于溶液 中，而其它杂质不溶解，然后再从溶液中将金属 提取和分离出来的过程。 电冶金 ：利用电能提取和精练金属的方法。 电能冶金 ：利用电能转变成热能，在高温 下提炼金属。本质上与火法冶金相同。 电化学冶金 ： 主要冶金过程 干燥 ：除去水份，干燥温度 400600C。 焙烧 ：将矿山置于适当的气氛下，加热至低于它 的熔点温度，发生氧化、还原或其它化学变化的 过程。 煅烧： 烧结和球团 ：将粉矿经加热焙烧，固结成多孔块 状或球状的物料。 熔炼 ：在高温下通过氧化还原反应使矿山中金属 和杂质分离为两个液相，即金属液和熔渣的过程 ，也叫冶炼。 精练 ：进一步处理所得到含有少量杂质的粗金属 ，以提高其纯度。 钢铁生产工艺流程简介 矿石 精矿分 烧结矿球团矿 铁水 Fe3O4,Fe2O3 磨矿，筛分 烧结，球团 还原 磁选，浮选，重选 选矿 造块 高炉炼铁矿山开采 转炉 炉外精 炼 加热炉 轧机 电炉 连铸机 钢水 钢水 连铸坯 燃 煤气 重 油 煤 钢材 铁水 废钢 钢铁产品及副产品 产品 ：生铁，炼钢生铁占 90； 铸造生铁占 10； 钢 副产品 ：炉渣：高炉渣： 300 600Kg/t铁，可用于制造水泥添加料， 隔热材料等； 炼钢（转炉）渣： 120150Kg/t钢，可用于烧结，炼铁，制 造水泥，制砖，铺路等。 煤气： 成分及性能表： 成分， 发热值 产量 利用率 CO H2 CO2 N2 CH4 KJ/m3 m3/t产品 高炉煤气 26 30 1 3.0 1014 5658 0.20.6 33004200 20003000 80 转炉煤气 5070 0.52.0 1415 1020 750011000 150 70 钢铁工业能耗及主要污染 能 耗 : 占全国总能耗的 1011%.对全国能 源供应平衡有着举足轻重的影响。 能源结构 ：煤 70.5%,电力 21.6%,重油 6.7%, 天然气 1.1%。 主要污染 ： 废水污染 ：钢铁工业用水量占全国工业用水 量的 19，废水排放量占 全国工业废水排放量的 11.3%，废水 中含多种污染物：挥发酚，氰化物 ，石油类，悬浮物，耗氧，六价铬，砷， 铅。 空气污染 ：烧结厂废气 4000 6000m3/t， SO2,5001500mg/m3， 含尘量：机头 1 5g/m3，机尾 5 10g/m3。 高炉煤气： 2000 3000m3/t，含尘量 5 40g/m3，含 CO2630%。 炼钢厂： 转炉粉尘 10kg/t，转炉炉气 150m3/t， 含尘量 80150g/m3，电炉粉尘 2 19kg/t。 钢铁渣污染： 从矿石开采、冶炼倒加工都有废渣 产生，其中高炉渣 300 600kg/t铁， 转炉渣 120 150kg/t钢。 第二章 高炉冶炼用原料 2.1 铁矿石 2.2 铁矿石的开采 2.3 铁矿石的富选 2.4 铁矿石造块 * 2.5 燃料及熔剂 2.1 铁矿石 2.1.1 矿物、矿石及脉石 矿石与岩石都是矿物的集合体 ,可由单一矿物 或多种矿物组成。 按所含有用矿物矿石可分为简单矿石和复合 矿石两种。 矿石有金属矿石和非金属矿石之分。金属矿 是指在现代技术型机条件下可从中提取金属的矿 石，且以所含金属种类来命名 ,如铜矿石 根据宽石品位不同 ,一般分为富矿石呵贫矿石 . 2.1.2 铁矿石分类及对其评价 目前铁矿石主要有磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁 矿石和菱铁矿石等 。各种矿石的组成见表 2-1（ 课本 22页）。 对铁矿石的评价： （ 1）铁矿石品位（含铁量）。他决定着冶炼 的经济性，是衡量铁矿石质量的重要指标。矿石 品位越高，脉石含量越少，冶炼时所需熔剂量和 形成渣两就少，因而能耗相应降低，产量增加。 （ 2）脉石成分。 （ 3）杂质元素。有害元素如： S、 P、 K、 F、 Na 、 Zn等。有益元素如： Mn、 Cr、 Ni、 V、 Ti、 Nb 等 。 （ 4）矿石的还原性。矿石中与铁结合的氧被 还原剂夺取的难易程度，称为还愿性。冶炼易还 原的矿石，可降低碳素燃料的消耗量。它与矿物 组成、致密程度、气孔率等有关。 （ 5）矿石的高温性能。要求矿石具有较高的 荷重软化温度和熔融滴下温度，且两者的温差 要 小。 （ 6）矿石的强度与粒度组成。 （ 7）矿石成分的稳定性。 从矿山开采了出的矿石，其含量和化学成分波动很大， 粒度大小相差悬殊，有的大至几百毫米，有的则成粉末。 从物理和化学性质来看，大部分矿石都不能满足高炉冶炼 的要求，入炉前须经过一系列的加工处理，其处理工艺流 程如图 2 1。 矿石破碎与筛分的目的：按高炉冶炼要求提供适宜粒度以 及满足贫矿选分处理对粒度的需要。 矿石混匀的目的：稳定入炉矿石的化学成分。 矿石混匀的方法：平铺直取，即将不同成分的矿石一层一 层地铺在地上，达到一定高度后，沿垂直断面截取，由于 同时截取多层矿石，从而达到混匀的目的。 矿石处理工艺流程 图 2 1 富矿 混匀 焙烧 天然块矿 高炉 磨矿 筛分 选矿 造块 人造富矿 矿石 破碎 筛分 贫矿 2.3 铁矿石的富选 从矿山开采出的铁矿石，不仅含有铁矿物 ，而且含有其它矿物、脉石及又害物质。 选矿的目的就是将铁矿石中的含铁矿物与 脉石等分离，提高铁矿石品位，降低有害 杂质含量，并尽可能的综合回收其有用矿 物。 2.3.1 选矿工艺 （ 1）选别前准备。包括破碎、筛分、磨 矿和分级。 （ 2）宣别作业。 （ 3）选别后的脱水。精矿脱水通常由浓 缩、过滤和干燥三个过程组成。 选矿工艺流程 原矿 2.3.2 选矿的工艺指标 （ 1）精矿品位。即产品中改金属的重量 与产品中两笔，用百分数表示。如铁精矿 品位为 65%，就是一精矿中含 0.65吨金属铁 。 （ 2）精矿产率。 是指精矿与入选原矿 重量之比，用百分数表示。通过选矿前后 金属平衡来计算： 100/100= /100+(100-)/100 整理上式得出精矿产率（ ）的计算式： =（ -） /（ - ） 100 式中 原矿品位， 精矿品位， 尾矿品位， （ 3）金属回收率。是指精矿中金属的重量与原矿中该金属 重量之比，用百分数表示。金属回收率 为： = / 100 （ 4）选矿比。原矿重量与精矿重量的比值，即选一吨精矿 所需处理原矿的吨数。 铁矿粉造块 天然富矿和精矿粉都不能直接入高炉冶炼 , 为了 满足冶炼和环保的要求 ,必须制成块矿。 造快方法： 烧结法 和 球团法 。 块矿的性能优于天然富矿， 还原性好 ，有 合适的强度 和 较高的软熔温度 。造快生产中配 加一定量的溶剂，高炉冶炼过程中可不加或少 加溶剂，减少焦炭消耗。造快过程中还可以去 除矿山中某些杂质。 烧结法 烧结生产： 生产程序 ：将准备好的精矿粉、燃料、熔剂、返矿 等按不同比例送到混合机内混匀、加水润湿造球。混好 的料由布料器铺到烧结机台阶上点火烧结。烧好的烧结 矿经冷却、破碎和筛分，成品烧结矿送往高炉，筛下物 作为返矿或做垫底料。烧结过程产生的废气经除尘器除 尘后由风机抽入烟囱排入大气。 烧结废气中除 N2外以 CO2为主，也有少量的 CO及 自由氧。 烧结设备 ：主要为带式烧结机，它由烧结机本体、 布料设备、点火器和抽风除尘系统组成。如图所示 烧结机的大小按其有效抽风面积（有效长度 X台车 宽度） m2表示。 球团生产： 生产工艺包括生球形成和焙烧固结两个主要作业。 生球形成 ：把精矿粉、粘结剂等混合料加水润湿在 圆盘造球机内滚动成球。 球团焙烧固结 ：生球通过高温焙烧而固结，过程包 括：干燥、预热、焙烧固结、均热和冷却五个阶段，然后 排出，整个过程在炉内一次完成。 球团焙烧设备 ：带式焙烧机、连篦机回转窑、竖 炉，如图所示。 除尘系统采用布袋除尘器。 球团法 第三章 高炉炼铁 高炉冶炼是一个连续的生产过程，全过程在 炉料自上而下 ， 煤气自下而上 的相互接触过程中 完成。炉料按一定批料从炉顶装入炉内，从风口 鼓入由热风炉加热到 1000 1300C热风 ，炉料 中焦炭在 风 口前燃 烧 ， 产 生高温和 还 原性气体 ，在炉内上升 过 程中加 热缓 慢下降的炉料，并 还 原 铁矿 石中的氧化物 为 金属 铁 。 矿 山升至一 定温度后 软 化，熔融滴落， 矿 山中未被 还 原的 物 质 形成熔渣， 实现 渣 铁 分离。渣 铁 聚集于炉 缸内， 发 生 诸 多反 应 ，最后 调 整成分和温度达 到 终 点，定期从炉内排放炉渣和 铁 水。上升的煤 气流将能量 传给 炉料而使温度降低，最 终 形成 高炉煤气从炉 顶导 出管排出， 进 入除 尘 系 统 。 煤气除尘系统 氧气转炉炼钢 炼钢过程的基本任务： 1、脱碳； 2、脱磷，脱硫； 3、脱氧； 4、去气、去夹杂； 5、升温。 完成上述任务所采取的方法 : 1、氧化； 2、造渣； 3、加热； 4、加铁合金。 转炉炼钢所用原材料： 1、 金属料 ：铁水（ 70 100）、废钢、铁块 （ 10 30） 铁合金 ：硅铁、锰铁等； 2、 造渣材料 ：石灰 6080kg/t，白云石，萤石； 3、 氧化剂 ：氧气 60 70m3/t，铁矿石，铁皮； 4、 冷却剂 ：废钢，铁皮，铁矿石，烧结矿，除尘 污泥球等； 5、 增碳剂 ：焦炭，碳化硅，低磷硫铁块。 吹炼工艺制度： 一炉钢冶炼工艺过程： 装入制度 供氧制度 造渣制度 温度制度 终点控制 脱氧合金化 一炉钢冶炼工艺过程： 上炉钢、渣出完后将转炉向加料侧倾动 30 45，把 废钢 和 铁 水装入炉内， 摇 正炉体开始降氧 枪 吹氧，同 时 从炉口上方加入第一批造渣材料 (石灰、白云石、氧 化 铁 皮等 )， 约 全部料的 1/22/3,吹 炼 的前 3 4分 钟为 吹 炼 前期 ，此 时 熔池内温度低于 1400C，主要是 Si、 Mn氧化， C只是少量氧化，也叫硅 锰 氧化期，此期烟气 中 CO含量低，故 烟气放散不回收 。 随着吹 炼 的 进 行，硅 锰 氧化掉大部分，温度升至 1470C以上，碳开始激烈氧化， 进 入吹 炼 中期 ，也叫 碳氧化期。碳氧化速度很快（ 038 /mint） ,此 时 降低 枪 位加 强 熔池 搅 拌，加速脱碳，并 降下烟罩回收煤气 ； 此 时 第一批料已全部熔化，加入剩余的第二批料，熔池 温度 较 低，磷被大量脱除。 一炉钢冶炼工艺过程： 随着脱碳反 应 的 进 行， 钢 液中的碳含量减 少，脱碳速度减小， 进 入吹 炼 末期 ，烟气量减少 ，烟气中 CO含量减少，升起烟罩 烟气放散 。此 时 造渣料已全部熔化，碱度 较 高，硫被大量脱除 。当碳和温度达到出 钢 要求 时 ，提升氧 枪 ， 摇 下炉体， 测 温取 样 化 验 ，成分和温度合格后， 向后 摇 炉出 钢 ，同 时 向 钢 包内加入 铁 合金 进 行 脱氧合金化操作。整个吹氧 时间 十几分 钟 。 含尘污水的处理 处理工艺流程： 分级 浓缩 脱水 干燥 水力漩流器 立式沉淀池 真空吸滤机 分级：含尘污水从切线方向进入漩流器，大颗粒烟尘在旋转中 被到 器壁沉降下来，小颗粒烟尘随水流向沉淀池。 浓缩：在沉淀池内烟尘缓慢沉降到底部成为泥浆，澄清的水从顶部 溢出再循环使用。为了促进沉降常加入硫酸铵、聚丙烯酰铵等助 凝剂。 脱水：浓缩后的泥浆含水 50 70，采用真空吸滤机脱水。 干燥：脱水后的泥浆送干燥炉或自然干燥