钢铁生产工艺流程简介

1、2021/3/111 钢 铁 冶 金 概 论 2021/3/112 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 2021/3/113 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。 2021/3/114 冶金方法： 火法冶金：在高温

2、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： 2021/3/115 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

3、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。 2021/3/116 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 2021/3/117 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：300600Kg/t铁，可用

4、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2630 13.0 1014 5658 0.20.6 33004200 20003000 80 转炉煤气5070 0.52.0 1415 1020 750011000 150 70 2021/3/118 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%

5、, 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。 2021/3/119 空气污染：烧结厂废气 40006000m3/t， SO2,5001500mg/m3， 含尘量：机头15g/m3，机尾5 10g/m3。 高炉煤气：20003000m3/t，含尘量 540g/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

6、工都有废渣 产生，其中高炉渣300600kg/t铁， 转炉渣120150kg/t钢。 2021/3/1110 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 2021/3/1111 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. 2021/3/1

7、112 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。 2021/3/1113 （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

8、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。 2021/3/1114 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21。 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

9、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。 2021/3/1115 矿石处理工艺流程 图21 富矿 混匀 焙烧 天然块矿 高炉高炉 磨矿 筛分 选矿 造块 人造富矿 矿石 破碎 筛分 贫矿 2021/3/1116 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。 2021/3/1117 2.3.1 选矿工艺 （1）选别前准备。包括破碎、筛分、磨 矿和分级

10、。 （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。 2021/3/1118 选矿工艺流程 原矿 2021/3/1119 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 2021/3/1120 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。

11、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。 2021/3/1121 2021/3/1122 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。 2021/3/1123 烧结法 烧结生产： 生产程序：将准备好的精矿粉、燃料、

12、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。 2021/3/1124 2021/3/1125 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

13、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 2021/3/1126 2021/3/1127 2021/3/1128 2021/3/1129 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10001300C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

14、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。 2021/3/1130 煤气除尘系统 2021/3/1131 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。 2021/3/11

15、32 转炉炼钢所用原材料： 1、金属料：铁水（70100）、废钢、铁块 （1030） 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6070m3/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。 2021/3/1133 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 2021/3/1134 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3045，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

16、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。 2021/3/1135 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

17、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。 2021/3/1136 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5070，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后供给用户。 2