钢铁公司烧结生产工艺及成本核算教学课件完整版

烧结生产工艺及成本核算烧结生产工艺及成本核算

烧结的概念将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。

烧结在钢铁工业中的意义：我国的铁矿石大部分都是贫矿，贫矿直接入炉炼铁是很不合算，因此必须将贫矿进行破碎、选出高品位的精矿后，再将精矿粉造块成为人造富矿才能入高炉冶炼。富矿的开采过程中要产生粉矿，粉矿直接入炉会起高炉不顺，恶化高炉技术经济指标，因此粉矿也必须经过造块才能入炉。烧结生产工艺及成本核算粉矿经过造块后，可以进一步改善含铁原料的性质，获得气孔高、还原性好、强度合适、软熔温度较高、成份稳定的优质冶金原料，有助于炉况的稳定和技术经济指标的改善。粒矿造块过程中，还可以除去部份有害杂质，如硫、氟、砷、锌等，有利于提高生铁的质量。因为人造富矿比天然富矿更具有优越性，成为了现代高炉原料的主要来源。

烧结过程的基本原理将准确备好的烧结混合料和铺底料在烧结机上进行铺底布料，点火，由抽风机系统设备通过对料层的抽风作用，使混合料中的燃料燃烧，产生高温使烧结矿物料局部软化或熔化，发生一系列的物理化学的反应，生成一定的液相。随后，由于料层温度降低，液相冷却而凝固成块状的烧结矿，这就是烧结过程的基本原理。烧结生产工艺及成本核算

烧结所用原燃料㈠含铁原料：含铁量较高、粒度<5mm的矿粉，铁精矿，高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。一般要求含铁原料品位高，成分稳定，杂质少。简述铁矿粉的分类：组成地壳的各种岩石大部分都含有铁，已经知道的铁矿石有300多种。但是目前能作为炼铁原料的只有20多种。按照不同存在形态，又分为磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）、褐铁（Fe2O3·H2O）、菱铁矿（FeCO3）四大类。通常实际品位低于理论品位，其原因是矿石中含有相当数量的脉石矿物，这些脉石矿物主要是石英、各种硅酸盐和碳酸盐等矿物以及数量不等的S、P等杂质和CO2、结晶水等在高温下分解的物质。绝大多数矿石的脉石是酸性的。烧结生产工艺及成本核算1、磁铁矿：含铁一般在45~70%，S、P高，坚硬，致密难还原。很少直接入炉，大多进行选矿。2、赤铁矿：含铁一般在55~65%，S、P少，软易破碎，易还原。例如：巴西矿、澳矿等。3、褐铁矿（针铁矿FeO(OH)Fe62.9%）:含铁一般在37~62%，疏松，大部松软易还原。例如：扬迪粉、火箭粉、PB粉、MAC粉等。通常表达式褐铁矿是Fe2O3·nH2O，nH2O就称做结晶水，n数值变化大小说明结晶水含量的多少。在一般商务报价时，对矿石化学成分常表达有LOI烧损或CombinedWater,基本上是同一概念。矿石中结晶水要加热到900oC时才挥发。烧结生产工艺及成本核算平常我们说的烧损（LOI）LostofIgnition,一般是表示结晶水含量的大小，它是指加热900oC时的挥发量。只有褐铁矿有结晶水，磁铁矿、赤铁矿均不含结晶水，菱铁矿有烧损，但烧后损失的是CO2,不是H2O。4、菱铁矿:含铁一般在30~40%，S、P少，易破碎，焙烧后易还原，朝鲜该矿种较多。颜色呈灰色，经焙烧后呈多孔状结构，易破碎，还原性能好不含结晶水，但此类矿石还有烧损值，加热后CO2挥发。㈡熔剂：在烧结料中配加碱性熔剂，其目的在于:1)获得一定碱度烧结矿，使高炉冶炼时不加或少加熔剂，以利提高高炉冶炼强度，降低焦比.2)在烧结过程中熔剂中碱性物质CaO及MgO可以与矿粉中的酸性脉石SiO2及Al2O3组成低熔点物质，从而在燃料消耗较低的情况下，获得足够的液相以改善烧结矿的强度及冶金性能(还原性)。烧结生产工艺及成本核算对于熔剂的要求如下：1、碱性氧化物含量要高。2、酸性氧化物(SiO2+Al2O3)的含量愈低愈好。3、硫、磷等有害杂质要少4、粒度不宜过大。烧结常用的熔剂有石灰石、自云石、生石灰及消石灰。㈢燃料：主要为焦粉和无烟煤。对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫低，成分稳定，含水小于10%，粒度小于3mm的占95%以上。

烧结的工艺流程㈠配料与混合①配料烧结生产工艺及成本配料目的：获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿，满足高炉冶炼的要求。常用的配料方法：容积配料法和质量配料法。容积配料法是基于物料堆积密度不变，原料的质量与体积成比例这一条件进行的。准确性较差。质量配料法是按原料的质量配料。比容积法准确，便于实现自动化。②混合混合目的：使烧结料的成分均匀，水分合适，易于造球，从而获得粒度组成良好的烧结混合料，以保证烧结矿的质量和提高产量。根据原料性质不同，可采用一次混合或二次混合两种流程。一次混合的目的：润湿与混匀，当加热返矿时还可使物料预热。二次混合的目的：继续混匀，造球，以改善烧结料层透气性。烧结生产工艺及成本核算㈡烧结生产烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。①布料将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。当采用铺底料工艺时，在布混合料之前，先铺一层粒度为10～25mm，厚度为20～25mm的小块烧结矿作为铺底料，其目的是保护炉箅，降低除尘负荷，延长风机转子寿命，减少或消除炉箅粘料。铺完底料后，随之进行布料。布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布，并且有一定的松散性，表面平整。目前采用较多的是圆辊布料机布料。②点火点火操作是对台车上的料层表面进行点燃，并使之燃烧。烧结生产工艺及成本核算点火要求有足够的点火温度，适宜的高温保持时间，沿台车宽度点火均匀。点火温度取决于烧结生成物的熔化温度。常控制在1250±50℃。点火时间通常40～60s。点火真空度4～6kPa。点火深度为10～20mm。③烧结准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。烧结机抽风烧结过程是自上而下进行的，沿其料层高度温度变化的情况一般可分为5层。点火开始以后，依次出现烧结矿层，燃烧层，预热层，干燥层和过湿层。然后后四层又相继消失，最终只剩烧结矿层。⑴烧结矿层经高温点火后，烧结料中燃料燃烧放出大量热量，使料层中矿物产生熔融，随着燃烧层下移和冷空气的通过，生成的熔融液相被冷却而再结晶(1000—1100℃)凝固成网孔结构的烧结矿。烧结生产工艺及成本核算这层的主要变化是熔融物的凝固，伴随着结晶和析出新矿物，还有吸入的冷空气被预热，同时烧结矿被冷却，和空气接触时低价氧化物可能被再氧化。⑵燃烧层燃料在该层燃烧，温度高达1350～1600℃，使矿物软化熔融黏结成块。该层除燃烧反应外，还发生固体物料的熔化、还原、氧化以及石灰石和硫化物的分解等反应。⑶预热层由燃烧层下来的高温废气，把下部混合料很快预热到着火温度，一般为400～800℃。此层内开始进行固相反应，结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解，磁铁矿局部被氧化。烧结生产工艺及成本核算⑷干燥层干燥层受预热层下来的废气加热，温度很快上升到100℃以上，混合料中的游离水大量蒸发，此层厚度一般为l0～30mm。实际上干燥层与预热层难以截然分开，可以统称为干燥预热层。该层中料球被急剧加热，迅速干燥，易被破坏，恶化料层透气性。⑸过湿层从干燥层下来的热废气含有大量水分，料温低于水蒸气的露点温度时，废气中的水蒸气会重新凝结，使混合料中水分大量增加而形成过湿层。此层水分过多，使料层透气性变坏，降低烧结速度。烧结生产工艺及成本核算烧结生产工艺及成本核算烧结过程中的基本化学反应①固体碳的燃烧反应固体碳燃烧反应为：C+O2=CO2或2C+O2=2CO；反应后生成C0和C02，还有部分剩余氧气，为其他反应提供了氧化还原气体和热量。②碳酸盐的分解和矿化作用烧结料中的碳酸盐有CaC03、MgC03、FeC03、MnC03等，其中以CaC03为主。在烧结条件下，CaC03在720℃左右开始分解，880℃时开始化学沸腾，其他碳酸盐相应的分解温度较低些。碳酸钙分解产物Ca0能与烧结料中的其他矿物发生反应，生成新的化合物，这就是矿化作用。反应式为：CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2；CaCO3+Fe2O3=CaO·Fe2O3+CO2烧结生产工艺及成本核算③铁和锰氧化物的分解、还原和氧化铁的氧化物在烧结条件下，温度高于l300℃时，Fe203可以分解：6Fe2O3=4Fe3O4+O2；Fe304在烧结条件下分解压很小，但在有Si02存在、温度大于1300℃时，也可能分解：6Fe2O3+3Si02=3（2FeO.Si02）+02㈢抽风工序系统：包括风箱、集尘管、除尘器、拍风机。烟囱等。㈣成品处理工序系统：包括热破碎、热筛分、冷却、冷破碎、冷筛分、及成品运输系统。㈤环保除尘工序系统：主要是用电除尘器系统将烧结机尾部卸矿处、热筛、冷却、返矿及整粒系统各处扬尘点的废气，经过除尘器净化后，废气排入大气，粉尘经过润湿后加入烧结混合料中再烧结。其任务是担负烧结生产的环境保护。烧结生产工艺及成本核算烧结生产工艺及成本核算1烧结生产工艺及成本核算

烧结成本科目的设置：生产成本—原材料（精粉、外矿、返粉、氧化铁皮、钢渣、其他）—辅助材料（白灰、其他）—燃料（焦粉、煤）—能源介质（电、水、煤气、氮气）—人工成本（工资）—制造费用—成本汇总炼铁生产工艺及成本核算炼铁生产工艺及成本核算

炼铁工艺：将金属铁从含铁矿物（主要为铁的氧化物）中提炼出来的工艺过程。

高炉冶炼用原料：原料是高炉冶炼的物质基础，精料是使高炉操作稳定顺行，获得高产、优质、低耗及长寿的基本保证。高炉冶炼用的原料主要包括铁矿石、燃料和熔剂。对于一些不能满足要求的原料，要进行一系列准备处理，例如造块。高炉冶炼用的原料主要有铁矿石（天然富矿（天然块矿）和人造富矿（烧结矿、球团矿））、燃料（焦炭和喷吹煤）和熔剂。炼铁厂入炉料结构为烧结矿+球团矿+块矿炼铁生产工艺及成本核算

焦炭：焦炭在高炉生产中起以下4方面的作用：(1)提供高炉冶炼所需要的大部分热量。焦炭在风口前被鼓风中的氧燃烧，放出热量，这是高炉冶炼所需要热量的主要来源。(2)提供高炉冶炼所需的还原剂。高炉冶炼主要是生铁中的铁和其他合金元素的还原及渗碳过程，而焦炭中所含的固定碳（C）以及焦炭燃烧产生的一氧化碳（Cao）都是铁及其他氧化物进行还原的还原剂。(3)焦炭是高炉料柱的骨架。由于焦炭在高炉料柱中约占1/3～1/2的体积，而且焦炭在高炉冶炼条件下既不熔融也不软化，它在高炉中能起支持料柱、维持炉内透气性的骨架作用。特别是在高炉下部，矿和熔剂已全部软化造渣并熔化为液体，只有焦炭仍以固体状态存在，这就保证了炼铁生产工艺及成本核算高炉下部料柱的透气性，使从风口鼓入的风能向高炉中心渗透，并使炉缸煤气能有一个良好的初始分布。(4)生铁形成过程中渗碳的碳源。在高炉炼铁过程中焦炭中的碳是逐步渗透到生铁中，每吨炼钢铁渗碳消耗的焦炭在50Kg左右。

喷吹燃料（无烟煤与烟煤粉）：高炉喷煤的优点：(1)用价格低廉的煤粉部分替代价格昂贵且日趋匮乏的冶金焦炭，焦比降低，从而降低炼铁成本。(2)高炉喷煤是调剂炉况热制度的有效手段，使炉缸的工作状态得以改善，从而保证高炉生产的稳定顺行。(3)为高炉使用高风温和富氧创造了条件。炼铁生产工艺及成本核算(4)提高了煤气的还原能力和穿透扩散能力，有利于矿石还原和高炉操作指标的改善。(5)高炉喷煤替代部分冶金焦炭，既缓解了焦煤的需求，也减少了炼焦设施，可节约基建投资，并降低炼焦生产对环境的污染。

熔剂铁矿石中的脉石包括SiO2、Al2O3、CaO、MgO等金属氧化物。在高炉条件下，这些氧化物不能或很难被还原为金属，最终以高炉渣的形式与金属分离。渣中碱性氧化物（CaO、MgO）与酸性氧化物（SiO2）的质量分数应大体相等，这样渣的熔点才能较低，粘度也较小，易于在炉内处理而不致有碍于正常操作。为此，实际操作中应根据铁矿石带入的脉石的成分和数量配加适当的“助熔剂”，简称“熔剂”。炼铁生产工艺及成本核算CaCO3=CaO+CO2(条件：高温）渣中碱性氧化物（CaO、MgO）与酸性氧化物（SiO2）⑴分离渣铁，具有良好的流动性，能顺利排出炉外。—辅助材料（白灰、其他）此时加热另一个热风炉中的蓄热球，当第一个热风炉中的蓄热温度降低，烧结生产工艺及成本核算炼铁生产工艺及成本核算以及氮气排出时带走热量的缺点。出钢时使炉体倾斜，钢水从出钢口注入钢水包里，同时加入脱氧剂点火操作是对台车上的料层表面进行点燃，并使之燃烧。然后后四层又相继消失，最终只剩烧结矿层。由抽风机系统设备通过对料层的抽风作用，使混合料中的燃料燃烧，产积，而且焦炭在高炉冶炼条件下既不熔融也不软化，它在高炉中能起支⑶氧化剂：氧气、铁矿石、氧化铁皮；1、磁铁矿：含铁一般在45~70%，S、P高，坚硬，致密难还原。炼铁生产工艺及成本核算炼铁生产工艺及成本核算炼铁生产工艺及成本核算

高炉：高炉是由耐火材料砌筑而成竖式圆筒形炉体，外有钢板制成炉壳加固密封，内嵌冷却器保护，炉子自上而下依次分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸五部分。炉缸部分设有风口、铁口和渣口，炉喉以上为装料装置和煤气封盖及导出管。高炉生产时从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），从位于炉子下部沿炉周的风口吹入经预热的空气。在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气，在炉内上升过程中除去铁矿石中的氧，从而炼铁生产工艺及成本核算还原得到铁。炼出的铁水从铁口放出。铁矿石中未还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣，从渣口排出。产生的煤气从炉顶排出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，还有副产品高炉渣和高炉煤气。

高炉炉渣的作用⑴分离渣铁，具有良好的流动性，能顺利排出炉外。⑵具有足够的脱硫能力，尽可能降低生铁含硫量，保证冶炼出合格的生铁。具有调整生铁成分，保证生铁质量的作用。⑶保护炉衬，具有较高熔点的炉渣，易附着于炉衬上，形成“渣皮”，保护炉衬，维持生产。炼铁生产工艺及成本核算其反应式为：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2(高温)(还原反应）Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2(高温)（还原反应）炉渣的形成:CaCO3=CaO+CO2(条件：高温）CaO+SiO2=CaSiO3(条件：高温）炼铁生产工艺及成本核算

高炉的附属设备：炼铁生产工艺及成本核算

热风炉在高炉炼铁生产过程中，需要向高炉的内部鼓入大量的助燃空气，以促进高炉内炼铁反应的进行，由于高炉内部温度很高，鼓入常温空气将会导致高炉内部温度急剧下降，不利于炼铁反应的进行，因此需要鼓入高温的空气。热风炉的作用就是把鼓风加热到要求的温度，从而燃烧焦炭以把铁矿石还原成铁水。蓄热式热风炉内部采用格子砖或蓄热球，高炉煤气对格子砖或蓄热球进行加热，加热后，再用新鲜冷空气进行反吹，使冷空气变成高温热空气，将高温热空气送进高炉进行使用。炼铁生产工艺及成本核算此时加热另一个热风炉中的蓄热球，当第一个热风炉中的蓄热温度降低，无法达到需求的温度，第2个热风炉的温度已经达到需求温度，再将冷风切换到第2个热风炉，使用第2个热风炉里的热量，一般情况需要3座同样的热风炉进行切换才能循环使用开。

渣铁处理系统其原理就是石灰石在高温下分解成生石灰和二氧化碳，生石灰与铁矿石中的硅酸盐、硫、磷等杂质在高温下结合，生成难熔的硫化钙、磷化钙，硅酸钙等固体杂质，这些杂质比重比铁水要轻而且在铁水的温度下，不再熔于铁水中，在出铁的时候，这些杂质就浮在铁水上面和铁水分离了。炼铁生产工艺及成本核算现在大型高炉都主沟末端设置一个用浇注料做的撇渣器，因为渣轻所以在被撇渣器挡住后，从撇渣器边上相对高一些的渣沟流走。而铁比渣重，铁水从撇渣器下部过眼流出后从流铁沟流走。分离出来的杂质被称为炉渣，是生产矿渣水泥和耐火砖的好材料。炼铁生产工艺及成本核算

炼铁成本科目的设置：生产成本—原材料（外矿、球团、烧结）—辅助材料（材料明细核算）—耐火材料（材料明细核算）—燃料（焦炭、煤）—能源介质（电、水、氧气、氮气）—人工成本（工资）—制造费用—回收原材料（返粉、焦粉、煤气）—成本汇总炼钢生产工艺及成本核算

什么是炼钢？是指控制碳含量（一般小于2%），消除P、S、O、N等有害元素，保留或增加Si、Mn、Ni、Cr等有益元素并调整元素之间的比例，获得最佳性能。把炼钢用生铁放到炼钢炉内按一定工艺熔炼，即得到钢。

炼钢的基本任务1.脱碳、脱磷、脱硫、脱氧；2.去除有害气体和夹杂；3.提高温度；4.调整成分炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。氧气顶吹转炉炼钢过程，主要是以供入纯氧气，配合炉顶高位料仓加入石灰、白云山、氧化铁皮、出钢时加入合金材料等，浇成（模铸、连铸）合格钢钢锭或铸坯。炼钢生产工艺及成本核算

炼钢用原材料炼钢用原材料一般分为主原料、辅原料和各种铁合金。㈠金属料包括铁水、废钢、铁合金；吹炼终点脱除钢中多余的氧，并调整成分达到钢种规格，需加入铁合金以脱氧合金化。㈡辅料材料⑴造渣料：石灰、萤石、白云石、合成造渣材料、菱镁