鋼鐵生產(chǎn)工藝流程簡介(共38頁).ppt

1、鋼 鐵 冶 金 概 論緒論1.1 冶金根本概念1.2 鋼鐵生產(chǎn)工藝流程簡介1.3 鋼鐵產(chǎn)品及副產(chǎn)品1.4 鋼鐵工業(yè)能耗及主要污染冶金根本概念 冶金:一門研究如何經(jīng)濟地從礦山或其它原料中提取金屬或金屬化合物，并用各種方法加工制成具有一定性能的金屬材料的科學(xué)。 冶金學(xué)： 提取冶金：研究如何從礦石中提取金屬或金屬氧化物的過程，由于該過程伴有化學(xué)反響，故又稱化學(xué)冶金。 物理冶金：通過成型加工制備有一定性能的金屬或合金材料。 又分鋼鐵冶金(也叫黑色冶金)和有色冶金。 冶金方法： 火法冶金：在高溫下礦石經(jīng)熔煉與精練反響及熔化作業(yè)使其中的金屬和雜質(zhì)分開,獲得 較純金屬的過程。 濕法冶金：在常溫或低于100C

2、下，用溶劑處理礦石或精礦，使所要提取的金屬溶解于溶液中，而其它雜質(zhì)不溶解，然后再從溶液中將金屬提取和別離出來的過程。 電冶金：利用電能提取和精練金屬的方法。 電能冶金：利用電能轉(zhuǎn)變成熱能，在高溫下提煉金屬。本質(zhì)上與火法冶金相同。 電化學(xué)冶金： 主要冶金過程 枯燥：除去水份，枯燥溫度400600C。 焙燒：將礦山置于適當(dāng)?shù)臍夥障?，加熱至低于它的熔點溫度，發(fā)生氧化、復(fù)原或其它化學(xué)變化的過程。 煅燒： 燒結(jié)和球團：將粉礦經(jīng)加熱焙燒，固結(jié)成多孔塊狀或球狀的物料。 熔煉：在高溫下通過氧化復(fù)原反響使礦山中金屬和雜質(zhì)別離為兩個液相，即金屬液和熔渣的過程，也叫冶煉。 精練：進一步處理所得到含有少量雜質(zhì)的粗金屬

3、，以提高其純度。鋼鐵生產(chǎn)工藝流程簡介 礦石 精礦分 燒結(jié)礦球團礦 鐵水 Fe3O4,Fe2O3 磨礦，篩分 燒結(jié)，球團 復(fù)原 磁選，浮選，重選 選礦造塊高爐煉鐵礦山開采轉(zhuǎn)爐爐外精煉加熱爐軋機電爐連鑄機 鋼水 鋼水 連鑄坯燃煤氣 重油 煤鋼材 鐵水廢鋼 鋼鐵產(chǎn)品及副產(chǎn)品產(chǎn)品：生鐵，煉鋼生鐵占90； 鑄造生鐵占10； 鋼副產(chǎn)品：爐渣：高爐渣：300600Kg/t鐵，可用于制造水泥添加料， 隔熱材料等； 煉鋼轉(zhuǎn)爐渣：120150Kg/t鋼，可用于燒結(jié)，煉鐵，制 造水泥，制磚，鋪路等。 煤氣： 成分及性能表： 成分， 發(fā)熱值 產(chǎn)量 利用率 CO H2 CO2 N2 CH4 KJ/m3 m3/t產(chǎn)品 高

4、爐煤氣2630 13.0 1014 5658 0.20.6 33004200 20003000 80轉(zhuǎn)爐煤氣5070 0.52.0 1415 1020 750011000 150 70鋼鐵工業(yè)能耗及主要污染 能 耗: 占全國總能耗的1011%.對全國能 源供給平衡有著舉足輕重的影響。 能源結(jié)構(gòu)：煤70.5%,電力21.6%,重油6.7%, 天然氣1.1%。 主要污染： 廢水污染：鋼鐵工業(yè)用水量占全國工業(yè)用水 量的19，廢水排放量占 全國工業(yè)廢水排放量的11.3%，廢水 中含多種污染物：揮發(fā)酚，氰化物，石油類，懸浮物，耗氧，六價鉻，砷， 鉛。 空氣污染：燒結(jié)廠廢氣 40006000m3/t， S

5、O2,5001500mg/m3， 含塵量：機頭15g/m3，機尾510g/m3。 高爐煤氣：20003000m3/t，含塵量 540g/m3，含CO2630%。 煉鋼廠： 轉(zhuǎn)爐粉塵10kg/t，轉(zhuǎn)爐爐氣150m3/t， 含塵量 80150g/m3，電爐粉塵219kg/t。 鋼鐵渣污染：從礦石開采、冶煉倒加工都有廢渣產(chǎn)生，其中高爐渣300600kg/t鐵， 轉(zhuǎn)爐渣120150kg/t鋼。第二章 高爐冶煉用原料2.1 鐵礦石2.2 鐵礦石的開采2.3 鐵礦石的富選2.4 鐵礦石造塊*2.5 燃料及熔劑 2.1 鐵礦石 2.1.1 礦物、礦石及脈石 礦石與巖石都是礦物的集合體,可由單一礦物或多種礦物

6、組成。 按所含有用礦物礦石可分為簡單礦石和復(fù)合礦石兩種。 礦石有金屬礦石和非金屬礦石之分。金屬礦是指在現(xiàn)代技術(shù)型機條件下可從中提取金屬的礦石，且以所含金屬種類來命名,如銅礦石 根據(jù)寬石品位不同,一般分為富礦石呵貧礦石. 2.1.2 鐵礦石分類及對其評價 目前鐵礦石主要有磁鐵礦石、赤鐵礦石、褐鐵礦石和菱鐵礦石等 。各種礦石的組成見表2-1課本22頁。 對鐵礦石的評價： 1鐵礦石品位含鐵量。他決定著冶煉的經(jīng)濟性，是衡量鐵礦石質(zhì)量的重要指標。礦石品位越高，脈石含量越少，冶煉時所需熔劑量和形成渣兩就少，因而能耗相應(yīng)降低，產(chǎn)量增加。 2脈石成分。 3雜質(zhì)元素。有害元素如：S、P、K、F、Na、Zn等。有

7、益元素如：Mn、Cr、Ni、V、Ti、Nb等 。 4礦石的復(fù)原性。礦石中與鐵結(jié)合的氧被復(fù)原劑奪取的難易程度，稱為還愿性。冶煉易復(fù)原的礦石，可降低碳素燃料的消耗量。它與礦物組成、致密程度、氣孔率等有關(guān)。 5礦石的高溫性能。要求礦石具有較高的荷重軟化溫度和熔融滴下溫度，且兩者的溫差 要小。 6礦石的強度與粒度組成。 7礦石成分的穩(wěn)定性。 從礦山開采了出的礦石，其含量和化學(xué)成分波動很大，粒度大小相差懸殊，有的大至幾百毫米，有的那么成粉末。從物理和化學(xué)性質(zhì)來看，大局部礦石都不能滿足高爐冶煉的要求，入爐前須經(jīng)過一系列的加工處理，其處理工藝流程如圖21。 礦石破碎與篩分的目的：按高爐冶煉要求提供適宜粒度以

8、及滿足貧礦選分處理對粒度的需要。 礦石混勻的目的：穩(wěn)定入爐礦石的化學(xué)成分。 礦石混勻的方法：平鋪直取，即將不同成分的礦石一層一層地鋪在地上，到達一定高度后，沿垂直斷面截取，由于同時截取多層礦石，從而到達混勻的目的。 礦石處理工藝流程圖21富礦混勻焙燒天然塊礦高爐高爐磨礦篩分選礦造塊人造富礦礦石破碎篩分貧礦2.3 鐵礦石的富選 從礦山開采出的鐵礦石，不僅含有鐵礦物，而且含有其它礦物、脈石及又害物質(zhì)。選礦的目的就是將鐵礦石中的含鐵礦物與脈石等別離，提高鐵礦石品位，降低有害雜質(zhì)含量，并盡可能的綜合回收其有用礦物。 2.3.1 選礦工藝 1選別前準備。包括破碎、篩分、磨礦和分級。 2宣別作業(yè)。 3選別

9、后的脫水。精礦脫水通常由濃縮、過濾和枯燥三個過程組成。 選礦工藝流程原礦 2.3.2 選礦的工藝指標 1精礦品位。即產(chǎn)品中改金屬的重量與產(chǎn)品中兩筆，用百分數(shù)表示。如鐵精礦品位為65%，就是一精礦中含0.65噸金屬鐵。 2精礦產(chǎn)率。 是指精礦與入選原礦重量之比，用百分數(shù)表示。通過選礦前后金屬平衡來計算： 100/100= /100+(100-)/100整理上式得出精礦產(chǎn)率的計算式： =-/- 100式中 原礦品位， 精礦品位， 尾礦品位，3金屬回收率。是指精礦中金屬的重量與原礦中該金屬重量之比，用百分數(shù)表示。金屬回收率為： = / 100 4選礦比。原礦重量與精礦重量的比值，即選一噸精礦所需處理

10、原礦的噸數(shù)。鐵礦粉造塊 天然富礦和精礦粉都不能直接入高爐冶煉,為了滿足冶煉和環(huán)保的要求,必須制成塊礦。 造快方法：燒結(jié)法和球團法。 塊礦的性能優(yōu)于天然富礦，復(fù)原性好，有適宜的強度和較高的軟熔溫度。造快生產(chǎn)中配加一定量的溶劑，高爐冶煉過程中可不加或少加溶劑，減少焦炭消耗。造快過程中還可以去除礦山中某些雜質(zhì)。燒結(jié)法燒結(jié)生產(chǎn)： 生產(chǎn)程序：將準備好的精礦粉、燃料、熔劑、返礦 等按不同比例送到混合機內(nèi)混勻、加水潤濕造球?；旌玫牧嫌刹剂掀麂伒綗Y(jié)機臺階上點火燒結(jié)。燒好的燒結(jié)礦經(jīng)冷卻、破碎和篩分，成品燒結(jié)礦送往高爐，篩下物作為返礦或做墊底料。燒結(jié)過程產(chǎn)生的廢氣經(jīng)除塵器除塵后由風(fēng)機抽入煙囪排入大氣。 燒結(jié)廢氣

11、中除N2外以CO2為主，也有少量的CO及自由氧。 燒結(jié)設(shè)備：主要為帶式燒結(jié)機，它由燒結(jié)機本體、布料設(shè)備、點火器和抽風(fēng)除塵系統(tǒng)組成。如下圖 燒結(jié)機的大小按其有效抽風(fēng)面積有效長度X臺車寬度 m2表示。 球團生產(chǎn)： 生產(chǎn)工藝包括生球形成和焙燒固結(jié)兩個主要作業(yè)。 生球形成：把精礦粉、粘結(jié)劑等混合料加水潤濕在圓盤造球機內(nèi)滾動成球。 球團焙燒固結(jié)：生球通過高溫焙燒而固結(jié)，過程包括：枯燥、預(yù)熱、焙燒固結(jié)、均熱和冷卻五個階段，然后排出，整個過程在爐內(nèi)一次完成。 球團焙燒設(shè)備：帶式焙燒機、連篦機回轉(zhuǎn)窯、豎爐，如下圖。 除塵系統(tǒng)采用布袋除塵器。球團法第三章 高爐煉鐵 高爐冶煉是一個連續(xù)的生產(chǎn)過程，全過程在爐料自上

12、而下，煤氣自下而上的相互接觸過程中完成。爐料按一定批料從爐頂裝入爐內(nèi)，從風(fēng)口鼓入由熱風(fēng)爐加熱到10001300C熱風(fēng)，爐料中焦炭在風(fēng)口前燃燒，產(chǎn)生高溫和復(fù)原性氣體，在爐內(nèi)上升過程中加熱緩慢下降的爐料，并復(fù)原鐵礦石中的氧化物為金屬鐵。礦山升至一定溫度后軟化，熔融滴落，礦山中未被復(fù)原的物質(zhì)形成熔渣，實現(xiàn)渣鐵別離。渣鐵聚集于爐缸內(nèi)，發(fā)生諸多反響，最后調(diào)整成分和溫度到達終點，定期從爐內(nèi)排放爐渣和鐵水。上升的煤氣流將能量傳給爐料而使溫度降低，最終形成高爐煤氣從爐頂導(dǎo)出管排出，進入除塵系統(tǒng)。煤氣除塵系統(tǒng)氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼 煉鋼過程的根本任務(wù)： 1、脫碳； 2、脫磷，脫硫； 3、脫氧； 4、去氣、去夾雜； 5、升

13、溫。 完成上述任務(wù)所采取的方法: 1、氧化； 2、造渣； 3、加熱； 4、加鐵合金。 轉(zhuǎn)爐煉鋼所用原材料： 1、金屬料：鐵水70100、廢鋼、鐵塊 1030 鐵合金 ：硅鐵、錳鐵等； 2、造渣材料：石灰6080kg/t，白云石，螢石； 3、氧化劑：氧氣6070m3/t，鐵礦石，鐵皮； 4、冷卻劑：廢鋼，鐵皮，鐵礦石，燒結(jié)礦，除塵 污泥球等； 5、增碳劑：焦炭，碳化硅，低磷硫鐵塊。 吹煉工藝制度： 一爐鋼冶煉工藝過程： 裝入制度 供氧制度 造渣制度 溫度制度 終點控制 脫氧合金化一爐鋼冶煉工藝過程： 上爐鋼、渣出完后將轉(zhuǎn)爐向加料側(cè)傾動3045，把廢鋼和鐵水裝入爐內(nèi)，搖正爐體開始降氧槍吹氧，同時從

14、爐口上方參加第一批造渣材料(石灰、白云石、氧化鐵皮等)，約全部料的1/22/3,吹煉的前3 4分鐘為吹煉前期，此時熔池內(nèi)溫度低于1400C，主要是Si、Mn氧化，C只是少量氧化，也叫硅錳氧化期，此期煙氣中CO含量低，故煙氣放散不回收。 隨著吹煉的進行，硅錳氧化掉大局部，溫度升至1470C以上，碳開始劇烈氧化，進入吹煉中期，也叫碳氧化期。碳氧化速度很快038/mint,此時降低槍位加強熔池攪拌，加速脫碳，并降下煙罩回收煤氣；此時第一批料已全部熔化，參加剩余的第二批料，熔池溫度較低，磷被大量脫除。一爐鋼冶煉工藝過程： 隨著脫碳反響的進行，鋼液中的碳含量減少，脫碳速度減小，進入吹煉末期，煙氣量減少，

15、煙氣中CO含量減少，升起煙罩煙氣放散。此時造渣料已全部熔化，堿度較高，硫被大量脫除。當(dāng)碳和溫度到達出鋼要求時，提升氧槍，搖下爐體，測溫取樣化驗，成分和溫度合格后，向后搖爐出鋼，同時向鋼包內(nèi)參加鐵合金進行脫氧合金化操作。整個吹氧時間十幾分鐘。含塵污水的處理 處理工藝流程： 分級 濃縮 脫水 枯燥 水力漩流器 立式沉淀池 真空吸濾機 分級：含塵污水從切線方向進入漩流器，大顆粒煙塵在旋轉(zhuǎn)中 被到器壁沉降下來，小顆粒煙塵隨水流向沉淀池。 濃縮：在沉淀池內(nèi)煙塵緩慢沉降到底部成為泥漿，澄清的水從頂部溢出再循環(huán)使用。為了促進沉降常參加硫酸銨、聚丙烯酰銨等助凝劑。 脫水：濃縮后的泥漿含水5070，采用真空吸濾機脫水。 枯燥：脫水后的泥漿送枯燥爐或自然枯燥后供給用戶。車