高爐煉鐵基本原理及工藝

1、1高爐煉鐵基本原理及工藝高爐煉鐵基本原理及工藝羅羅 玉玉 強(qiáng)強(qiáng)2主要內(nèi)容高爐煉鐵工藝流程高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高爐冶煉原、燃料及熔劑高爐冶煉基本原理與能量利用高爐強(qiáng)化冶煉的手段與方法3高爐煉鐵十字方針：高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、長壽、環(huán)保。一、高爐煉鐵工藝流程高爐煉鐵工藝流程4二、高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1、利用系數(shù)利用系數(shù): =P(高爐晝夜產(chǎn)鐵量)/Vu (高爐有效容積) t/m3.d2、焦比、焦比 : K=Q(晝夜焦碳用量)/P(現(xiàn)主要核算綜合現(xiàn)主要核算綜合焦比焦比)3、冶煉強(qiáng)度、冶煉強(qiáng)度: I=Q/Vu (反應(yīng)焦碳的燃燒能力)4、透氣性指數(shù)：、透氣性指數(shù)：5、爐腹煤氣指數(shù)：、爐腹煤

2、氣指數(shù)：4、休風(fēng)率、休風(fēng)率:計(jì)劃外的檢修時間占規(guī)定作業(yè)時間的百分比(2%)5、生鐵成本：、生鐵成本：原料占80%6、一代爐齡、一代爐齡：高爐點(diǎn)火開爐停爐大修歷經(jīng)時間24DVXBGBG 7 . 122BGTBVPPK 5三、高爐冶煉原、燃料及熔劑三、高爐冶煉原、燃料及熔劑1 1 爐料種類及質(zhì)量評價爐料種類及質(zhì)量評價成分理論含鐵量%實(shí)際富礦含鐵%最低工業(yè)品位%冶煉性能磁Fe3O472.445702025P，S難還原赤Fe2O370556030P，S易還原褐n Fe2O3.mH2O55.266.1375530P 易還原菱FeCO348.2304025P，S熔燒后易還原6各類鐵礦石圖各類鐵礦石圖赤鐵礦

3、赤鐵礦磁鐵礦磁鐵礦菱鐵礦菱鐵礦褐鐵礦褐鐵礦7燒結(jié)礦及燒結(jié)球團(tuán)燒結(jié)礦及燒結(jié)球團(tuán)燒結(jié)球團(tuán)燒結(jié)球團(tuán)燒結(jié)礦燒結(jié)礦8品位：品位：含鐵量，理論上品位含鐵量，理論上品位1%，焦，焦比比2%，產(chǎn)量，產(chǎn)量 3%脈石成分：脈石成分：SiO2、Al2O3越好（須重越好（須重視視Al2O3 ），），MgO 越好越好有害雜質(zhì)：有害雜質(zhì)：S、P、Cu、Pb、Zn、As、K、Na有益元素：有益元素：Mn、V、Ni、Cr(鉻鉻)9強(qiáng)度和粒度：強(qiáng)度和粒度： 強(qiáng)度強(qiáng)度易粉化影響高爐透氣性，不易粉化影響高爐透氣性，不同粒度應(yīng)分級入爐同粒度應(yīng)分級入爐; ;還原性：還原性： 被CO、H2還原的難易、影響焦比;化學(xué)成分穩(wěn)定性：化學(xué)成分穩(wěn)

4、定性： TFeTFe波動波動0.5%0.5%，SiOSiO2 2 0.03%0.03%混混勻的重要性（條件：平鋪直取勻的重要性（條件：平鋪直取原料原料場應(yīng)足夠大）場應(yīng)足夠大）; ;102. (助)熔劑劑（1）作用： 形成低熔點(diǎn)易流動的爐渣、脫S（堿性熔劑）（2）種類：使用條件及作用使用條件及作用堿性鐵礦中脈石為酸性氧化物，包括：石灰石、白云石、石灰酸性鐵礦中脈石為堿性氧化物，主要為：SiO2（只在爐況失常時使用（Al2O3）18%或排堿時）中性高Al熔劑，主要為：含Al2O3高的鐵礦（只在降低爐渣流動性時使用）113 焦碳主要作用：主要作用： 作為高爐熱量主要來源的6080%，其它熱風(fēng)提供 提

5、供還原劑C、CO 料柱骨架，保證透氣性、透液性質(zhì)量要求：質(zhì)量要求： 含炭量：C 灰份:10%左右，灰分低可使渣量 含S量：80%，大于80mm的10%，大于80mm的10% 成分穩(wěn)定（特指水分）： 一般采用干熄焦 焦碳反應(yīng)性： C+CO2=2CO開始反應(yīng)的高低快慢影響間接還原區(qū)的 范圍從而影響焦比12四、高爐冶煉基本原理與能量利用（一）高爐內(nèi)還原過程（一）高爐內(nèi)還原過程（二）造渣與脫（二）造渣與脫S（三）風(fēng)口前（三）風(fēng)口前C的燃燒的燃燒（四）爐料與煤氣運(yùn)動（四）爐料與煤氣運(yùn)動（五）高爐能量利用（五）高爐能量利用13（一）高爐還原過程1.高爐爐內(nèi)狀況14（1）塊狀帶：）塊狀帶：礦焦保持裝料時的分

6、層狀態(tài)，與布料形式及粒度有關(guān)，占BF總體積60%（2001100） 主要反應(yīng)：水分蒸發(fā) 結(jié)晶水分解 除CaCO3外的其它MCO3分解 間接還原 碳素沉積反應(yīng)（2CO=C+CO2）（2）軟熔帶：）軟熔帶：礦石層開始熔化與焦碳層交互排列，焦碳層也稱“焦窗”形狀受煤氣流分布與布料影響，可分為正V型，倒V型，W型 主要反應(yīng)：Fe的直接還原 Fe的滲碳 CaCO3分解 吸收S（焦碳中的S向渣、金、氣三相分布） 貝波反應(yīng)：C+CO2=2CO 15（3）滴落帶：）滴落帶：主要由焦碳床組成，熔融狀態(tài)的渣鐵穿越焦碳床 主要反應(yīng)：Fe、Mn、Si、P、Cr的直接還原，F(xiàn)e的滲C（4）回旋區(qū)：）回旋區(qū)：C在鼓風(fēng)作用

7、下一面做回旋運(yùn)動一面燃燒，是高爐熱量發(fā)源地（C的不完全燃燒），高爐唯一的氧化區(qū)域。 主要反應(yīng)： C+O2=CO2 CO2+C=2CO（5）爐缸區(qū)：）爐缸區(qū)：渣鐵分層存在，焦碳浸泡其中 主要反應(yīng)： 渣鐵間脫S，Si、Mn等元素氧化還原162.鐵的間接還原與直接還原鐵的間接還原與直接還原（1）間接還原）間接還原：用CO、H2為還原劑還原鐵的氧化物，產(chǎn)物CO2、H2O的還原反應(yīng)。 特點(diǎn)：放熱反應(yīng) 反應(yīng)可逆（2）直接還原：）直接還原：用C作為還原劑，最終氣體產(chǎn)物為CO的還原反應(yīng)。 特點(diǎn)：強(qiáng)吸熱反應(yīng) 反應(yīng)不可逆（3）直接、間接還原區(qū)域劃分）直接、間接還原區(qū)域劃分：取決于焦碳的反應(yīng)性 低溫區(qū) 800基本為

8、間接還原 中溫區(qū) 8001100共存 高溫區(qū) 1100全部為直接還原（4）用直接還原度rd、間接還原度ri來衡量高爐C素利用好壞，評價 焦比。173.非鐵元素的還原非鐵元素的還原（1）Mn的還原：的還原： 一般規(guī)律：一般規(guī)律：MnO2（550間還）間還）Mn2O3（1100 間還）間還）Mn3O4（1000 間還）間還） MnO（1200 直接還原）直接還原）Mn Mn還原的特點(diǎn)：間接還原放熱大，使?fàn)t頂溫度還原的特點(diǎn)：間接還原放熱大，使?fàn)t頂溫度 直接還原吸熱大，使焦比直接還原吸熱大，使焦比 控制控制Mn還原的手段：提高爐缸溫度，但會使還原的手段：提高爐缸溫度，但會使Mn的揮發(fā)損失的揮發(fā)損失 提

9、高爐渣提高爐渣R 生鐵中保持一定生鐵中保持一定Si 18（2）Si的還原的還原生鐵中生鐵中Si的要求的要求： 制鋼鐵Si0.6 鑄造鐵1.25Si4.25 Si 還原的特點(diǎn)：還原的特點(diǎn)： 大量吸熱 8倍 全部直接還原 K Si 還原的途徑：還原的途徑： 氣化還原：氣化還原： SiO2+C=SiO（g）+CO SiO（g）+C=Si+CO 渣鐵反應(yīng)渣鐵反應(yīng)：（SiO2）+2C=Si+2CO控制控制Si 還原的因素：還原的因素： 提高爐缸溫度利于Si 的還原 爐渣R利于Si的還原19（3）P的還原的還原 P100%還原入鐵，只有原料控P（4）含）含Ti礦的冶煉礦的冶煉 TiO2Ti2O3TiOTi

10、Ti（C，N）固熔體使?fàn)t渣粘稠20（二）造渣1.造渣的概念與作用造渣的概念與作用概念： 根據(jù)脈石、焦碳灰份組成及數(shù)量，選擇適當(dāng)?shù)娜蹌纬删哂幸欢ㄐ阅艿臓t渣。作用： （1）促進(jìn)或抑制某些化學(xué)反應(yīng)（脫S） （2）保護(hù)爐墻（高爐長壽）21（三）風(fēng)口前（三）風(fēng)口前C的燃燒的燃燒1.風(fēng)口前風(fēng)口前C燃燒的意義燃燒的意義 風(fēng)口前C得燃燒占總C量的70%， 其燃燒的基本意義： （1）提供熱量80% （2）提供還原劑 （3）影響爐料下降、軟熔帶形狀、煤氣利用、冶煉指標(biāo)2.燃燒帶大小的控制燃燒帶大小的控制下部調(diào)劑下部調(diào)劑 影響燃燒帶大小的因素：影響燃燒帶大小的因素： C的燃燒速度（一般認(rèn)為影響不大） 布料狀態(tài)（

11、中心堆積，燃燒帶??；中心疏松，燃燒帶大） 鼓風(fēng)動能EK的大小22（四）爐料與煤氣運(yùn)動（四）爐料與煤氣運(yùn)動 1.爐料下降的條件：爐料下降的條件： 力學(xué)分析力學(xué)分析 P=P料-P摩-P浮-P氣 P0 順行 P0 懸料，難行 P料品位，焦碳負(fù)荷， P料 P摩爐墻與爐料，爐料與爐料，H/D（設(shè)計(jì)問題） P浮料柱浸泡在渣鐵中產(chǎn)生，勤放渣鐵 P氣上升煤氣對料柱的支撐力 232.爐腹區(qū)煤氣流爐腹區(qū)煤氣流 爐腹區(qū)壓差（P）較大易形成液泛現(xiàn)象（flood）。為避免液泛現(xiàn)象要求為避免液泛現(xiàn)象要求： （1）渣量小品位高、I小 （2）提高焦碳質(zhì)量 （3）煤氣流速小 （4）初渣粘度小，保證一定（FeO）含量3.爐頂煤氣的分布：爐頂煤氣的分布： （1）邊緣氣流）邊緣氣流 煤氣利用差 （2）中心氣流）中心氣流 煤氣利用一般，考慮大噴煤應(yīng)以發(fā)展中心為主 （3）兩道氣流）兩道氣流中心、邊緣都有一定發(fā)展，傳統(tǒng)型 （4）管道氣流）管道氣流煤氣分布失常 24（五）高爐能量利用（五）高爐能量利用1.評價方法：評價方法： （1）燃料比 （2）rd （3）C的利用程度co2.煤氣上升過程中的變化煤氣上升過程中的變化25五、高爐強(qiáng)化冶煉手段與方法1.大風(fēng)量大風(fēng)量 風(fēng)量增加，爐內(nèi)傳熱效果下降，ri降低，K增加。風(fēng)量應(yīng)與還原性相適應(yīng)2.高風(fēng)溫高風(fēng)溫 風(fēng)溫增加，傳熱推動力增加，但利用風(fēng)溫的同時K勢必降低，透氣性將下降3.