高炉炼铁基本原理及工艺1

1高炉炼铁根本原理及工艺罗玉强2主要内容高炉炼铁工艺流程高炉主要技术经济指标高炉冶炼原、燃料及熔剂高炉冶炼根本原理与能量利用高炉强化冶炼的手段与方法3高炉炼铁十字方针：高效、优质、低耗、长寿、环保。一、高炉炼铁工艺流程4二、高炉主要技术经济指标1、利用系数:η=P(高炉昼夜产铁量)/Vu(高炉有效容积)t/m3.d2、焦比:K=Q(昼夜焦碳用量)/P(现主要核算综合焦比)3、冶炼强度:I=Q/Vu(反响焦碳的燃烧能力)4、透气性指数：5、炉腹煤气指数：4、休风率:方案外的检修时间占规定作业时间的百分比(≤2%)5、生铁本钱：原料占80%±6、一代炉龄：高炉点火开炉→停炉大修历经时间5三、高炉冶炼原、燃料及熔剂1炉料种类及质量评价成分理论含铁量%实际富矿含铁%最低工业品位%冶炼性能磁Fe3O472.445~7020~25P，S↑难还原赤Fe2O37055~6030P，S↓易还原褐nFe2O3.mH2O55.2~66.137~5530P↑易还原菱FeCO348.230~4025P，S↓熔烧后易还原6各类铁矿石图赤铁矿磁铁矿菱铁矿褐铁矿7烧结矿及烧结球团烧结球团烧结矿8⑴品位：含铁量，理论上品位↑1%，焦比↓2%，产量↑3%⑵脉石成分：SiO2、Al2O3↓越好〔须重视Al2O3〕，MgO↑越好⑶有害杂质：S、P、Cu、Pb、Zn、As、K、Na⑷有益元素：Mn、V、Ni、Cr(铬)9⑸强度和粒度：强度↓易粉化影响高炉透气性，不同粒度应分级入炉;⑹复原性：被CO、H2复原的难易、影响焦比;⑺化学成分稳定性：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〕;102.(助)熔剂〔1〕作用：形成低熔点易流动的炉渣、脱S〔碱性熔剂〕〔2〕种类：使用条件及作用碱性铁矿中脉石为酸性氧化物，包括：石灰石、白云石、石灰酸性铁矿中脉石为碱性氧化物，主要为：SiO2（只在炉况失常时使用——（Al2O3）≥18%或排碱时）中性高Al熔剂，主要为：含Al2O3高的铁矿（只在降低炉渣流动性时使用）113焦碳①主要作用：作为高炉热量主要来源的60~80%，其它热风提供提供复原剂C、CO料柱骨架，保证透气性、透液性②质量要求：含炭量：C↑灰份:10%左右，灰分低可使渣量↓含S量：<0.6%生铁中[S]80%±来源于焦碳强度：M40(kangsuiqd)、M10(lmqd)粒度组成：均匀60mm左右的>80%，大于80mm的<10%，大于80mm的<10%成分稳定〔特指水分〕：一般采用干熄焦焦碳反响性：C+CO2=2CO开始反响的上下快慢→影响间接复原区的范围从而影响焦比12四、高炉冶炼根本原理与能量利用〔一〕高炉内复原过程〔二〕造渣与脱S〔三〕风口前C的燃烧〔四〕炉料与煤气运动〔五〕高炉能量利用13〔一〕高炉复原过程

1.高炉炉内状况14〔1〕块状带：矿焦保持装料时的分层状态，与布料形式及粒度有关，占BF总体积60%±〔200~1100℃〕主要反响：水分蒸发结晶水分解除CaCO3外的其它MCO3分解间接复原碳素沉积反响〔2CO=C+CO2〕〔2〕软熔带：矿石层开始熔化与焦碳层交互排列，焦碳层也称“焦窗”形状受煤气流分布与布料影响，可分为正V型，倒V型，W型主要反响：Fe的直接复原Fe的渗碳CaCO3分解吸收S〔焦碳中的S向渣、金、气三相分布〕贝波反响：C+CO2=2CO

15〔3〕滴落带：主要由焦碳床组成，熔融状态的渣铁穿越焦碳床主要反响：Fe、Mn、Si、P、Cr的直接复原，Fe的渗C〔4〕盘旋区：C在鼓风作用下一面做盘旋运动一面燃烧，是高炉热量发源地〔C的不完全燃烧〕，高炉唯一的氧化区域。主要反响：C+O2=CO2CO2+C=2CO〔5〕炉缸区：渣铁分层存在，焦碳浸泡其中主要反响：渣铁间脱S，Si、Mn等元素氧化复原162.铁的间接复原与直接复原〔1〕间接复原：用CO、H2为复原剂复原铁的氧化物，产物CO2、H2O的复原反响。特点：放热反响反响可逆〔2〕直接复原：用C作为复原剂，最终气体产物为CO的复原反响。特点：强吸热反响反响不可逆〔3〕直接、间接复原区域划分：取决于焦碳的反响性低温区＜800℃根本为间接复原中温区800~1100℃共存高温区＞1100℃全部为直接复原〔4〕用直接复原度rd、间接复原度ri来衡量高炉C素利用好坏，评价焦比。173.非铁元素的复原〔1〕Mn的复原：

①一般规律：MnO2→〔550℃间还〕→Mn2O3→〔1100℃间还〕→Mn3O4→〔1000℃间还〕→MnO→〔1200℃直接复原〕→Mn

②Mn复原的特点：间接复原放热大，使炉顶温度↑直接复原吸热大，使焦比↑

③控制Mn复原的手段：提高炉缸温度，但会使Mn的挥发损失↑提高炉渣R生铁中保持一定[Si]

18〔2〕Si的复原①生铁中[Si]的要求：制钢铁[Si]≤0.6铸造铁1.25≤[Si]≤4.25②Si复原的特点：大量吸热8倍全部直接复原K↑③Si复原的途径：气化复原：SiO2+C=SiO〔g〕+COSiO〔g〕+[C]=[Si]+CO渣铁反响：〔SiO2〕+2[C]=[Si]+2CO④控制Si复原的因素：提高炉缸温度利于Si的复原↓炉渣R利于Si的复原19〔3〕P的复原

P100%复原入铁，只有原料控P

〔4〕含Ti矿的冶炼

TiO2→Ti2O3→TiO→Ti→Ti〔C，N〕固熔体使炉渣粘稠20〔二〕造渣1.造渣的概念与作用概念：根据脉石、焦碳灰份组成及数量，选择适当的熔剂，形成具有一定性能的炉渣。作用：〔1〕促进或抑制某些化学反响〔脱S〕〔2〕保护炉墙〔高炉长寿〕21〔三〕风口前C的燃烧

1.风口前C燃烧的意义

风口前C得燃烧占总C量的70%，其燃烧的根本意义：〔1〕提供热量80%〔2〕提供复原剂〔3〕影响炉料下降、软熔带形状、煤气利用、冶炼指标2.燃烧带大小的控制—下部调剂影响燃烧带大小的因素：①C的燃烧速度〔一般认为影响不大〕②布料状态〔中心堆积，燃烧带小；中心疏松，燃烧带大〕③鼓风动能EK的大小22〔四〕炉料与煤气运动

1.炉料下降的条件：

力学分析P=P料-P摩-P浮-P气P＞0顺行P≤0悬料，难行P料~品位↑，焦碳负荷↑，P料↑P摩~炉墙与炉料，炉料与炉料，H/D〔设计问题〕P浮~料柱浸泡在渣铁中产生，勤放渣铁P气~上升煤气对料柱的支撑力

232.炉腹区煤气流

炉腹区压差〔ΔP〕较大易形成液泛现象〔flood〕。为防止液泛现象要求：〔1〕渣量小→品位高、I小〔2〕提高焦碳质量〔3〕煤气流速小〔4〕初渣粘度小，保证一定〔FeO〕含量3.炉顶煤气的分布：〔1〕边缘气流→煤气利用差〔2〕中心气流→煤气利用一般，考虑大喷煤应以开展中心为主〔3〕两道气流→中心、边缘都有一定开展，传统型〔4〕管道气流→煤气分布失常

24〔五〕高炉能量利用1.评价方法：〔1〕燃料比〔2〕rd〔3〕C的利用程度ηco2.煤气上升过程中的变化25五、高炉强化冶炼手段与方法1.大风量风量增加，炉内传热效果下降，ri降低，K增加。风量应与复原性相适应2.高风温风温增加，传热推动力增加，但利用风温的同时K势必降低，透气性将下降3.富氧富氧将使炉缸温度增