陕西龙钢实习报告

1、目 录1实习地点22 实习时间23 实习目的24 实习内容24.1 公司简介24.2 冶金基本概念34.3 钢和铁的区别64.4 钢铁生产工艺流程及原料64.4.1高炉炼铁生产流程74.4.2转炉炼钢生产流程104.5 钢铁生产中的主要产品及副产品134.5.1炼铁中的主要产品及副产品134.5.2炼钢中的主要产品及副产品144.6 当前我国钢渣分选现状164.7钢渣气力分选工艺线175 实习心得与体会186 致谢181实习地点韩城市龙钢集团 西安热模基地2 实习时间2016年3月3 实习目的（1）了解钢铁生产流程和工艺,包括炼铁和炼钢过程,原料、燃料的制备及预处理；铁水、钢水、矿渣和钢渣循环

2、使用的冷却和处理技术。（2）熟悉生产钢渣的过程，了解钢渣在龙钢的利用途径和钢渣气力分选工艺路线，为本次设计一条钢渣分选的工艺生产线的毕业设计奠定一定的理论知识基础。4 实习内容4.1 公司简介本次实习地点为陕西龙门钢铁集团（以下简称龙钢）位于韩城市龙门冶金工业园区，是陕西省重点发展和扶持的大型钢铁企业集团。公司现有员工10000余人，占地4600余亩，总资产120亿元，拥有龙钢公司、大西沟矿业公司等8个控股子公司，3个参股子公司，形成从采矿、烧结到炼铁、炼钢、轧钢为一体的完整产业链，构成了以西安钢材加工、销售和物流配送为中心，以韩城为钢铁生产基地、以陕南大西沟为原料基地的战略格局，是西北三大钢

3、铁集团之一，中国西部最大的精品建材生产基地。2008年，企业以改革创新的精神克服了金融危机带来的严重影响，完成了炼铁系统技术改造项目一期两座1280m3高炉及配套设施的建设。2009年，企业以科学发展观为指导,完成钢产量371万吨,实现营业收入达到151亿元, 名列国家统计局2009年度中国最大500家企业集团第364位，被省政府命名为“保增长突出贡献先进单位”。同时企业按照国家钢铁产业发展政策和省上振兴钢铁产业实施规划，实施钢铁系统技术改造二期工程,全面提升装备水平,淘汰落后产能。2010年企业全面完成钢铁系统改造工程，达到700万吨钢的综合生产能力。发展中，龙钢始终坚持科学发展观，走可持续

4、发展之路，累计投入6亿余元用于废渣、废水、废气的回收处理和综合利用，实现了废渣、废气、余热、余气（汽）、废水的“四闭路一循环”，使煤气回收利用率达到95.77%;减少粉尘排放量2.52万吨；水的重复利用率99.16。在新的历史时期，龙钢将以一流的装备、一流的工艺、一流的产品，700万吨钢的综合生产能力，向300亿元营业收入，30亿元以上利税的目标全力冲刺，为陕西钢铁产业的壮大和陕西经济的发展做出更新、更大的贡献。图4-1龙钢厂区4.2 冶金基本概念冶金是一门研究如何经济地从矿石或其它原料中提取金属或金属化合物，并用各种加工方法制成具有一定性能的金属材料的科学。（1）冶金方法从矿石或其它原料中提

5、取金属的方法很多，可归结为以下三种方法：表4-2-1 三种冶金方法对比工艺方法工艺概述能量来源火法冶金在高温下矿石经熔炼与精炼反应及熔化作业戚其中的金属和杂质分开，获得较纯金属的过程燃料燃烧供给或依靠过程中的化学反应热来提供湿法冶金在常温或低于100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燃料燃烧供给或依靠过程中的化学反应热来提供电冶金用电化学反应使金属从含金属的盐类的水溶液或熔体中析出。前者称为溶液电解，如铜的电解精炼，可归入湿法冶金；后者称为熔盐电解，如电解铝，可列入火法冶金。采用哪种方法提取金属，按怎样的顺序进行，

6、在很大程度上取决于所用的原料以及所要求的产品。冶金方法基本上是火法和湿法，钢铁冶金主要用火法，而有色金属冶炼则火法和湿法兼有当然，冶金又可分为物理冶金法和化学冶金法。（2）火法冶金过程主要工序火法冶金中有选矿、干燥、煅烧、焙烧、烧结、球团、熔炼、精炼等工序。表4-2-2 火法冶金工序主要工序处理目的条件设定干燥除去原料中的水分400600焙烧将矿石或精矿置于适当的气氛下，加热至低于它们的熔点温度，发生氧化、还原或其它化学变化的冶金过程。其目的是为改变原料中提取对象的化学组成，满足熔炼的要求氧化焙烧、还原焙烧、硫酸化焙烧、氯化焙烧煅烧将碳酸盐或氢氧化物的矿物原料在空气中加热分解，除去二氧化碳或水

7、分变成氧化物的过程熔剂：石灰石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，是粉矿造块的主要方法熔炼将处理好的矿石或其它原料，在高温下通过氧化还原反应，使矿石中金属和杂质分离为两个液相层即金属液和熔渣的过程还原熔炼、造锍熔炼、氧化吹炼精炼进一步处理熔炼所得含有少量杂质的粗金属，以提高其纯度浇注将精炼后合格的金属熔液浇注成要求的尺寸和凝固组织的过程。现代钢冶金中主要指连续铸钢4.3 钢和铁的区别钢和生铁的区别可从表4-3-1中看出。由于钢具有很好的物理化学性能与力学性能，可以进行拉、压、轧、冲、拔等深加工，因此钢比生铁的用途广泛。除占生铁总量极少部分的铸造生铁用于生产铁铸件外，绝大部分

8、的生铁要进一步冶炼成钢，以满足国民经济各部门的需要。表4-3-1 钢和铁的区别名称含碳量/%熔点/特 性铁2.04.511001200脆而硬，无韧性，不能锻轧，铸造性能好钢<2.0(工业中<1.4)14501500强度高，塑性好，韧性大，可以锻、压、铸铁主要用于铸造电动机外壳、变速箱壳体、机床床体与支架以及其他机械零件等。在世界各国生铁产量中，大部分是作为炼钢原料，进一步精炼成钢。而只有10左右用于铸造各种部件和零件。而钢由于良好的特性，易加工成各种形状的钢材和制品；能铸造、轧制、锻造和焊接；具有良好的导电、导热性能。若在钢中添加一些合金元素，则可得到特殊性能的钢种，如不锈钢、耐热

9、钢、耐酸钢等。4.4 钢铁生产工艺流程及原料钢铁冶金是根据物理化学、热力学、动力学、传输学和反应工程学以及金属学等基本原理，从矿石中提取金属，经精炼，再用各种加工方法制成具有一定性能的钢铁材料的过程。从工艺过程角度可分为炼铁学和炼钢学两大领域。炼铁工艺是以含铁矿石为主要原料，以焦炭、煤为主要能源，生产炼钢主原料生铁(或铁水)，并生产部分铸造生铁和铁合金的过程。炼钢工艺是将铁水、直接还原铁或废钢(铁)经加热、熔化，通过化学反应去除金属液中的有害杂质元素，配加合金并浇铸成半成品铸坯的过程。钢铁冶炼中的铁元素主要来自于铁矿石。从铁矿石中提取铁元素，有高炉炼铁、直接还原和熔融还原等方式，产品有液态铁水

10、和固态金属铁。目前高炉炼铁仍是炼铁工艺的主流。现代炼钢工艺主要的流程有两种，即以氧气转炉炼钢工艺为中心的钢铁联合企止生产流程和以电炉炼钢工艺为中心的小钢厂生产流程。通常习惯上把前者叫做长流程，把后者叫做短流程。图4-4-1 钢铁生产工艺流程4.4.1高炉炼铁生产流程高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即使用焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料中的铁从氧化物或矿物状态(如Fe2O3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2等)还原为液态生铁。冶炼过程中，炉料(矿石、熔剂、焦炭)按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内，高温热风从下部风口鼓人，与焦炭反应生成高温还原性煤

11、气；炉料在下降过程中被加热、还原、熔化、造渣，发生一系列物理化学变化，最后生成液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉排出。煤气流上升过程中，温度不断降低，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。（1） 铁矿石高炉冶炼用的铁矿石有天然富矿和人造富矿两大类。含铁量在50以上的天然富矿经适当破碎、筛分处理后可直接用于高炉冶炼。贫铁矿一般不能直接人炉，需要破碎、富选并重新造块，制成人造富矿(烧结矿或球团矿)再入高炉。人造富矿含铁量一般在5565之间。由于人造富矿事先经过焙烧或烧结高温处理，因此又称为熟料，其冶金性能远比天然富矿优越，是现代高炉冶炼的主要原料。天然块矿通常称为生料。我国富矿储量很少，多数是

12、含Fe 30左右的贫矿，需要经过富选才能使用。矿石的预处理如下：破碎筛分混匀焙烧选矿造块（2） 熔剂矿物高炉冶炼条件下，脉石及灰分不能熔化，必须加入熔剂以生成低熔点化合物，形成流动性好的炉渣，实现渣铁分离并自炉内顺畅排出。此外，加人熔剂形成一定碱度的炉渣，如w(CaO)/ w(SiO2)1.01.2，可去除生铁中有害杂质硫，提高生铁质量。常见的熔剂矿物为酸性氧化物(SiO2+A12O3)，碱性熔剂(石灰石<CaCO3>、白云石<CaCO3·Mg CO3>)等两类。（3） 燃料高炉炼铁使用的燃料主要为焦炭和喷吹燃料两大类，而喷吹燃料又包括气体燃料、液体燃料和固体

13、燃料三种。龙钢集团用的是固体燃料煤，经过粉磨后，喷入高炉中。高炉喷吹用煤应满足低灰分、低硫分、低水分、适宜挥发分等质量要求。一般要求，喷吹用煤的灰分低于或接近焦炭灰分，最高15；硫7。高炉炼铁生产工艺过程如图4-4-2所示：其他用途炉尘水渣空气冷风热风燃料铁矿石、熔剂、焦炭上料机高炉铁水喷吹燃料罐燃料热风炉鼓风机炉渣渣生铁铁煤气棉渣建筑材料绝热材料除尘净煤气炼钢生铁特殊生铁铸造生铁图4-4-2高炉炼铁生产流程图由此可见，高炉炼铁生产过程非常复杂。除高炉本体以外。还包括有原燃料系统、上料系统、送风系统、渣铁处理系统、煤气处理系统等辅助系统。通常，辅助系统的建设投资是高炉本体的45倍.生产中，各个

14、系统互相配合、互相制约，形成一个连续的、大规模的高温生产过程。4.4.2转炉炼钢生产流程（1）炼钢工艺炼钢过程又称铁水的精炼，炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，提高温度和调整成分。可以归纳为：“四脱”(脱碳、氧、磷和硫)，“二去”(去气和去夹杂)，“二调整”(调整成分和温度)。采用的主要技术手段为供氧、造渣、升温、加脱氧剂和合金化操作。4-4-3转炉炼钢炼钢的原料分别为：铁水、废钢、造渣剂、氧气及氮气等。转炉炼钢生产工艺过程如图4-4-4所示。石灰废气排出煤气烟气铁、渣（利用）钢渣（渣山）入坯精炼钢水废钢铁水炼铁厂转炉炼钢石灰焙烧钢渣精炼连铸轧 钢粉磨，分选烟

15、气处理回收每次排出钢水后需溅渣图4-4-4 转炉炼钢生产工艺过程（2）炼钢造渣炼好钢首先要炼好渣，所有炼钢任务的完成几乎都与熔渣有关。熔渣的结构决定着熔渣的物理化学性质，而熔渣的物理化学性质又影响着炼钢的化学反应平衡及反应速率。因此，在炼钢过程中，必须控制和调整好炉内熔渣的物理化学性质。造渣是炼钢的一项重要操作。造渣制度是确定合适的造渣方法、渣料的种类、渣料的加人数量和时间以及加速成渣的措施。由于转炉冶炼时间短，必须快速成渣，才能满足冶炼进程和强化冶炼的要求，同时造渣对避免喷溅、减少金属损失和提高炉衬寿命都有直接影响。熔渣在炼钢中的作用生铁中杂质的氧化和造渣材料的熔化产生渣相。渣相，或者说任何

16、炉渣，乃是各种元素(铁、钙、锰、镁、铝、磷、铬等)的氧化物熔体。在炼钢过程中，炉渣起着重要的工艺作用。1）吸收并固定由金属中排出的有害杂质（硫和磷）；2）在吹炼中利用炉渣强力洗涤金属，吸附外来和内在的细小非金属夹杂；3）作为保存热量和防止金属吸收大气中的有害杂质（氮和水分）的保护层；4）保护金属熔池免遭氧气射流的打击，收捕转炉内溅射的细小金属颗粒；5）防止碱性炉衬的过分侵蚀；6）将氧气流的氧传递给金属熔池，除反应区内氧气直接氧化杂质之外，在反应区还产生氧化铁以及渣粒，被散布在整个熔池内参与碳和其他杂质的氧化；7）在冶炼（特别是冶炼低碳钢）时，用以调节金属的氧化性。炉渣的化学成分碱度和氧化性是炉

17、渣化学成分的主要指标。炉渣的碱度代表它从金属中去除硫和磷，并以CaS，3CaO·P2O5、4CaO·P2O5的形式固定住硫磷的能力，同时保证炉渣对碱性炉衬具有最低的化学作用。转炉中成渣速度，主要取决于石灰在吹炼开始硅和锰氧化形成的初期酸性渣中的熔化速度。由于石灰的熔解，炉渣的化学成分发生变化。在吹炼5分钟以后，由于硅和锰的氧化，炉渣中二氧化硅和氧化锰达到最大值。在这一期间渣中含有足够多的氧化钙CaO(2530)，这就证明了在吹炼开始石灰熔化速度比较高。在这个时候，氧化铁的含量与吹炼制度和入炉固体氧化剂的数量有关。当通过提高喷枪到2.02.5m(装入量为100130t的转炉)

18、，以及向熔池加入固体氧化剂(铁矿石、球团矿、烧结矿)等方法进行专门造渣时，能增高FeO含量(到20)。炉渣的矿物组成结晶炉渣的矿相组成不能完全反映这种炉渣的液态本质，但是在显微镜下观察冷的炉渣呈现的定性图象，有助于说明炉渣形成的许多特点。炉渣矿物组成的变化与石灰在渣中熔解速度密切相关，因而也与炉渣碱度密切相关。吹炼35min的低碱度初期渣含有大量玻璃相(SiO2)和含锰铁的钙镁橄榄石。炉渣中含的氧化钙包含在钙镁橄榄石的组成中m(Ca，Mg，Mn，Fe)2·SiO4。钙镁橄榄石是锰橄榄石(2MnO·SiO2)、铁橄榄石(2FeO·SiO2)和硅酸二钙(2CaO

19、83;SiO2)的混合结晶。钙镁橄榄石的化学成分很不一样。4.5 钢铁生产中的主要产品及副产品4.5.1炼铁中的主要产品及副产品（1）主要产品及副产品高炉冶炼的主要产品是生铁，炉渣和高炉煤气为副产品。一般来说，生铁是铁与碳及其他一些元素的合金。通常，生铁含铁量94%左右，含碳量4%左右，其余为硅、猛、磷、硫等少量元素。高炉生铁含碳量在2.54.5范围，铸铁中不超过5.0。当铸铁中的碳超过5%时，铸铁甚脆，没有实用价值。而含碳量在1.6%2.5%之间的钢铁材料，由于缺乏实用性，一般不进行生产。（2）副产品的处理及资源化利用高炉矿渣由于冶炼矿石品位、焦比及焦炭灰分的不同，高炉生产每吨生铁产生的炉渣

20、量差异很大。我国大中型高炉的单位生铁渣量在0.30.5t之间。一些原料条件差、技术水平低的高炉，单位生铁渣量甚至超过0.6t高炉渣主要是由钙、镁、硅、铝的氧化物构成的复杂硅酸盐系。一般高炉渣的成分(质量分数)为：CaO 3544；SiO2 3242；A12O3 616；MgO 413。此外，高炉渣中含有少量硫化物和碳化物，如MnO、FeO、CaS等。使用特殊矿冶炼的高炉炉渣还含有其他物质，如我国包钢高炉渣还含有CaF2、K2O、Na2O等。高炉渣的工业用途广泛。如在炉前急冷粒化成水渣，制成水泥和建筑材料；酸性渣还可在炉前用蒸汽吹成渣棉，作为绝热材料。炉渣还可代替天然碎石作为路基材料。冶炼多元素

21、共生的复合矿时，炉渣中常富集有多种元素(如稀土、钛等)，这类炉渣可进一步利用。高炉炉渣出炉温度通常为14001450，热含量16801900kJ/kg，对于这部分显热，目前尚无很好的利用方法。高炉煤气冶炼每吨生铁可产生16003000m3的高炉煤气，其中含CO 2025，含H2 13，还有少量甲烷(CH4)等可燃性气体。从高炉排出的煤气中含有大量的炉料粉尘，经过除尘处理可使含尘量降到1020mg/m3。除尘处理后的高炉煤气发热值约为33503770kJ/m3，是良好的气体燃料。但高炉冶炼产生的煤气量、成分及发热值与高炉操作参数及产品种类有关。如高炉冶炼铁合金时，煤气中几乎没有CO2。高炉煤气是

22、钢铁联合企业的重要二次能源，主要用作热风炉燃料，还可供动力、炼焦、烧结、炼钢、轧钢等部门使用。4.5.2炼钢中的主要产品及副产品（1）主要产品及副产品转炉炼钢的主要产品是含碳量<2.0%的，并含有少量其他金属元素的钢合金。钢可分为碳素钢和合金钢。碳素钢含有规定的碳元素及其他元素如硅、锰等。转炉炼钢的副产品是钢渣和煤气，而钢渣又是炼钢过程中的重要产物，其主要来源于：炼中，生铁、废钢、铁合金等金属原料中各种元素的氧化产物（SiO2、MnO、P2O5、FeO等）及硫产物(CaS)；人为加入的造渣材料如石灰(CaO)、萤石(CaF2)、电石(CaC2)和氧化剂铁矿石、烧结矿(Fe2O3)等；被侵

23、蚀下来的耐火材料(MgO)；各种原材料带入的泥砂(SiO2、A12O3)和铁锈(Fe2O3)。钢铁生产中还能获得大量的可燃气体，转炉炼钢可获得转炉煤气，炼焦时可得焦炉煤气等。它们是冶金生产中的副产品，也是钢铁联合企业内部的重要气体燃料。（2）副产品的处理及资源化利用钢渣的处理及资源化利用从转炉中出来的钢渣，首先在堆渣厂完成水冷，再经过破碎（龙钢粒度大于等于8mm），经过磁选，回收利用钢渣中的铁；部分钢渣返回到炼铁炉作熔剂矿物；其他尾渣则堆放在渣山。钢渣经过简单处理之后的利用途径有：做水泥、做砖和砌块、做炼铁烧结矿原料、道路基础材料、配烧水泥熟料等。煤气的处理及资源化利用煤气有毒，人体吸入后有生

24、命危险，而且对牲畜、庄稼都有害；煤气易爆，如一个区域聚集煤气过多就有爆炸危险。煤气是一种能源，回收煤气意味着节能。所以煤气回收后有利于环境保护。利用化学热作燃料。由于转炉煤气中含氢量少，含硫量低，所以是一种很好的燃料，其标态下的发热值为7.710.0kJ/m3，可用于车间内混铁炉加热，钢包、中间包、铁合金的烘烤，作为加热炉的燃料。利用物理热制造蒸汽。未燃法进入烟道烟气温度为14001600气利用汽化冷却式烟道可产生60100kg的蒸汽，该蒸汽可以供生活使用或工业用气。利用CO作化工原料。600m3煤气可生产1t甲酸钠，甲酸钠可以代替金属锌成为染料工业中生产保险粉的重要原料，也是制造草酸钠的原料，3600m3煤气可以生产1t合成氨，用以制造氮肥。利用烟尘回收用作烧结矿和球团矿原料。湿式净化系统中得到的泥浆是带水的烟尘，脱水干燥后制成烧结矿和球团(内含金属小颗粒和FeO等)，可以作为高炉炼铁原料。转炉煤气是副产品，成本低。4.6 当前我国钢渣分选现状随着我国钢铁工业的发展迅速， 2014年我国粗钢产量达到82269.8万吨，产生钢渣量约10694.5万吨，是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一，造成了严重的环境污染，给钢铁企业的生产带来沉重的压力。另有累计亿吨钢渣堆积、闲置，不仅占