高炉炼铁工艺

高炉炼铁知识讲座2023/2/5高炉炼铁知识1

王瑞祥

主要内容高炉炼铁概述及工艺流程高炉冶炼的基本原理高炉强化冶炼2023/2/52

王瑞祥

第三讲高炉炼铁概述及工艺流程1、高炉炼铁概述2、高炉炼铁工艺流程2023/2/53

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高炉炼铁特点？高炉外貌1、高炉的特点2、高炉生产的特点3、高炉操作的关键2023/2/54

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1、高炉的特点：高2、高炉的生产特点：吞吐量大

连续逆流

密闭高压

还原精料3、操作关键：顺行2023/2/55

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渣铁处理系统煤气除尘系统喷吹系统高炉矿石（烧结矿、球团矿、块矿）、

焦炭、熔剂煤空气铁水（制钢铁水、铸铁、铁合金）、炉渣炉尘净煤气风机热风炉供上料系统送风系统

高炉是怎样炼出铁的？

炉顶装料系统炼铁工艺过程2023/2/56

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高炉设备系统组成高炉生产系统：1、高炉本体；2、炉顶装料设备系统；3、供上料设备系统；4、送风设备系统；5、煤气处理设备系统；6、渣铁处理设备系统；7、喷吹设备系统2023/2/57

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高炉炼铁工艺系统组成①高炉本体（炉顶装料系统）；②供上料系统；③送风系统；④煤气处理系统；⑤渣铁处理系统；⑥喷吹设备系统。2023/2/58

王瑞祥

1、高炉本体

高炉本体包括炉基，炉壳，炉衬，冷却设备，炉顶装料设备等。高炉的内部空间叫炉从上到下分为五段，即炉喉，炉身，炉腰，炉腹，炉缸。整个冶炼过程是在高炉内完成的。高炉内型2023/2/59

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2、

供上料系统

上料系统包括储矿槽，槽下漏斗，槽下筛分，称量和运料设备，料车斜桥或装料传送皮带向炉顶供料设备，其任务是将高炉所需原燃料通过上料设备装入高炉内。3、送风系统

送风系统包括鼓风机，热风炉，冷风管道，热风管道，热风围管和风口装置等。其任务是将风机送来的冷风经热风炉预热以后送进高炉。

2023/2/510

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4、煤气净化系统

煤气净化系统包括煤气导出管，上升管，下降管，重力除尘器进行干法除尘。其任务是将高炉冶炼所产生的荒煤气进行净化处理，以获得合格的气体燃料。5、渣铁处理系统

渣铁处理系统包括出铁场，炉前设备，渣铁运输设备，水力冲渣设备等。其任务是将炉内放出的渣，铁，按要求进行处理。6、喷吹燃料系统

喷吹燃料系统包括喷吹物的制备，运输和喷吹设备等。其任务是将按一定要求准备好的燃料喷入炉内。

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通常，各个系统互相配合、互相制约，形成一个连续的、大规模的高温生产过程。高炉开炉之后，整个系统必须日以继夜地连续生产，除了计划检修和特殊事故暂时休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。高炉冶炼过程是一系列复杂的物理化学过程的总和。有炉料的挥发与分解，铁氧化物和其他物质的还原，生铁与炉渣的形成，燃料燃烧，热交换和炉料与煤气运动等。这些过程不是单独进行的，而是在相互制约下数个过程同时进行的。2023/2/512

王瑞祥

高炉内的基本过程:两股流的相向运动基本过程是燃料在炉缸风口前燃烧形成高温还原煤气，煤气不停地向上运动，与不断下降的炉料相互作用，其温度，数量和化学成分逐渐发生变化，最后从炉顶逸出炉外。炉料在不断下降过程中，由于受到高温还原煤气的加热和化学作用，其物理形态和化学成分逐渐发生变化，最后在炉缸里形成液态渣铁，从渣铁口排出炉外。2023/2/513

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高炉冶炼过程的炉内状态图2023/2/514

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2023/2/515

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钟式炉顶2023/2/516

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幷罐式无钟炉顶2023/2/517

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串罐式无钟炉顶2023/2/518

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旋转溜槽2023/2/519

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2023/2/520

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各类铁矿石图赤铁矿Fe2O3磁铁矿Fe3O4菱铁矿FeCO3褐铁矿nFe2O3.mH2O2023/2/521

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品位高：将含Fe量达到理论值的70%以上的矿石称为富矿。脉石成分少和分布合适：SiO2、Al2O3↓越好，CaO要多，MgO要合适有害杂质少：S、P、As、Cu（影响钢质）；Pb、Zn、K、Na（对炉衬和高炉顺行有害）高温冶金性能好：低温粉化率和高温还原粉化率要小。软化温度高，软化区间要窄。铁矿石的评价2023/2/522

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粒度分布合适：粒度＜5mm的粉末要少，8～30mm为宜；太大→对还原不利；太小→对顺行不利不同粒度应分级入炉;还原性好：被CO、H2还原的难易；从矿石种类上说：褐铁矿＞赤铁矿＞磁铁矿;人造富矿＞天然铁矿;

从结构上来说：疏松结构、微气孔多的矿石还原性好化学成分稳定：TFe波动≤±0.5%，SiO2≤±0.03%混匀的重要性（条件：平铺直取——原料场应足够大）;铁矿石的评价2023/2/523

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为了保证供给高炉的铁矿石中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精矿制成10-25mm的块状原料。铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。2023/2/524

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烧结矿及烧结球团球团矿烧结矿2023/2/525

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烧结矿、球团矿及焦炭球团矿烧结矿焦炭2023/2/526

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高炉燃料

一、焦炭及作用焦炭是现代高炉冶炼的主要燃料和能源基础，在高炉冶炼过程中具有如下作用：(1)发热剂。燃烧后发热，产生冶炼所需热量。(2)还原剂。焦炭中的固定C碳燃烧后生成的CO都是铁矿石还原所需的还原剂。(3)料柱骨架。高炉内是充满着炉料和熔融渣、铁的一个料柱，焦炭约占料柱体积的1/3~1/2，对料柱透气性具有决定性的影响。特别是在高炉下部，矿石、熔剂已经熔化、造渣，变成液态渣和铁，只有焦炭仍保持固态，为渣、铁滴落和煤气上升以及炉缸内的渣、铁正常流通和排出，提供了必要条件，使冶炼过程得以顺利进行。焦炭的这一作用目前尚不能为其他燃料所代替。（4）渗碳剂二、煤粉2023/2/527

王瑞祥

高炉冶炼产品

主产品：铁水副产品：高炉煤气；炉渣；炉尘。2023/2/528

王瑞祥

高炉主要技术经济指标一、有效容积利用系数（ŋu）高炉每立方米有效容积每天生产的合格铁水量（t/m3·d）ηu=高炉每天的合格生铁量P高炉有效容积Vu2023/2/529

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高炉主要技术经济指标二、焦比（K）冶炼一吨生铁消耗的干焦或综合焦炭量（kg/t）（1）入炉焦比K=每天装入高炉的干焦炭量Q高炉每天出铁量P2023/2/530

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（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

K折

=每天装入高炉的干焦炭量Q合格生铁折合产量P'2023/2/531

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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耗的燃料量之比，即煤比与燃料比之比M=每天喷入高炉的煤粉量高炉每天出铁量×100%喷煤率=每天喷入高炉的煤粉量高炉每天消耗的燃料量=×100%煤比燃料比燃料比＝焦比＋煤比（或油比）2023/2/532

王瑞祥

五、综合焦比（1）置换比KΣ=每天装入高炉的焦炭量+每天喷入高炉的煤粉量×置换比高炉每天出铁量R=K0-K1+ΣΔKMR—喷吹的辅助燃料置换比K0—未喷吹辅助燃料前的实际平均焦比K1—喷吹辅助燃料后的平均入炉焦比ΣΔK—其他各种因素对实际焦比影响的代数和2023/2/533

王瑞祥

（2）喷吹率六、折算综合焦比K折算=每天装入高炉的焦炭量+每天喷入高炉的煤粉量×置换比高炉每天出铁量×生铁折算系数喷吹率=喷吹燃料总量总燃料消耗量×100％2023/2/534

王瑞祥

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I=高炉每天消耗的焦炭量高炉的有效容积IΣ=高炉每天消耗的焦炭量+高炉每天消耗的煤粉量×置换比高炉有效容积ŋu=I/K或ŋu=I∑/K∑2023/2/535

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高炉炉前2023/2/536

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炉前2023/2/537

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高炉冷却模拟图2023/2/538

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主控室模拟