冶金概論高爐煉鐵

1、第二章第二章 高爐煉鐵高爐煉鐵22主要內(nèi)容主要內(nèi)容2.1 高爐冶煉用原料高爐冶煉用原料2.2 高爐煉鐵原理高爐煉鐵原理2.3 高爐結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)備高爐結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)備2.4 高爐操作高爐操作332.1 高爐冶煉用原料高爐冶煉用原料2.1.1 主要原料主要原料2.1.2 燒結(jié)燒結(jié)2.1.3 球團(tuán)球團(tuán)442.1.1 主要原料主要原料p 高爐冶煉用的原料主要有高爐冶煉用的原料主要有鐵礦石鐵礦石（天然富礦和（天然富礦和人造富礦）、人造富礦）、燃料燃料（焦炭和噴吹燃料）、（焦炭和噴吹燃料）、熔劑熔劑（石灰石與白云石等）。（石灰石與白云石等）。p 冶煉冶煉1t生鐵大約需要生鐵大約需要1.62.0t礦石，礦石，

2、0.40.6t焦炭，焦炭，0.20.4t熔劑。熔劑。p 高爐冶煉是連續(xù)生產(chǎn)過程，必須盡可能為其提高爐冶煉是連續(xù)生產(chǎn)過程，必須盡可能為其提供供數(shù)量充足、品味高、強(qiáng)度好、粒度均勻粉末數(shù)量充足、品味高、強(qiáng)度好、粒度均勻粉末少、有害雜質(zhì)少及性能穩(wěn)定少、有害雜質(zhì)少及性能穩(wěn)定的原料。的原料。55鐵礦石鐵礦石磁鐵礦（磁鐵礦（Fe3O4）赤鐵礦（赤鐵礦（Fe2O3）褐鐵礦（褐鐵礦（mFe2O3nH2O）菱鐵礦（菱鐵礦（FeCO3）66鐵礦石處理工藝流程p 礦石礦石破碎破碎篩分篩分富礦富礦混勻混勻天然塊天然塊礦礦高爐；高爐；p 礦石礦石破碎破碎篩分篩分貧礦貧礦 磨礦磨礦篩分篩分選礦選礦 造塊造塊人造富礦人造富礦

3、高爐高爐77燃料燃料p 焦炭的作用：焦炭的作用：發(fā)熱劑發(fā)熱劑、還原劑還原劑及及料柱骨架料柱骨架。 粒度：大型高爐粒度：大型高爐 4060mm； 中型高爐中型高爐 2540mm； 小型高爐小型高爐 1525mm；p 噴吹燃料：噴吹燃料： 固體（無煙煤與煙煤粉）固體（無煙煤與煙煤粉） 液體（重油、煤焦油）液體（重油、煤焦油） 氣體（天然氣或焦?fàn)t煤氣）氣體（天然氣或焦?fàn)t煤氣）88熔劑熔劑p 熔劑主要使用石灰石和白云石；熔劑主要使用石灰石和白云石；p 熔劑的要求：熔劑的要求： 有效成分含量高（有效成分含量高（CaO+MgO）；）； 有害雜質(zhì)有害雜質(zhì)S、P低；低； 粒度均勻，強(qiáng)度好，粉末少。粒度均勻，強(qiáng)

4、度好，粉末少。p 熔劑的作用：熔劑的作用： 助熔，改善流動性，使渣鐵容易分離；助熔，改善流動性，使渣鐵容易分離； 脫硫（焦炭和礦石中脫硫（焦炭和礦石中S）。）。992.1.2 燒結(jié)燒結(jié)p 將各種將各種粉狀鐵粉狀鐵，配入適宜的，配入適宜的燃料燃料和和熔劑熔劑，均勻，均勻混合，然后放在燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火燒結(jié)。在燃料燃燒混合，然后放在燒結(jié)機(jī)點(diǎn)火燒結(jié)。在燃料燃燒產(chǎn)生高溫和一系列物理化學(xué)變化作用下，部分產(chǎn)生高溫和一系列物理化學(xué)變化作用下，部分混合料顆粒表面發(fā)生軟化熔融，產(chǎn)生一定數(shù)量混合料顆粒表面發(fā)生軟化熔融，產(chǎn)生一定數(shù)量的液相，并潤濕其它未融化的礦石顆粒。冷卻的液相，并潤濕其它未融化的礦石顆粒。冷卻后，液相將后

5、，液相將礦粉顆粒粘結(jié)成塊礦粉顆粒粘結(jié)成塊。這一過程叫是。這一過程叫是燒結(jié)燒結(jié)，所的到的塊礦叫，所的到的塊礦叫燒結(jié)礦燒結(jié)礦。抽風(fēng)抽風(fēng)燒結(jié)燒結(jié)工藝工藝流程流程1111燒結(jié)過程示意圖燒結(jié)過程示意圖p 燒結(jié)料層有明顯的分層，依次出現(xiàn)燒結(jié)料層有明顯的分層，依次出現(xiàn)燒結(jié)礦層燒結(jié)礦層、燃燒層燃燒層、預(yù)熱和干燥預(yù)熱和干燥 層層、過濕層過濕層，然后又，然后又 相繼消失，最后剩下相繼消失，最后剩下 燒結(jié)礦層燒結(jié)礦層。1212燒結(jié)過程的主要反應(yīng)燒結(jié)過程的主要反應(yīng)p 燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng)：C+O2，燒結(jié)廢氣中以，燒結(jié)廢氣中以CO2為主，存在為主，存在少量少量CO，還有一些自由氧和氮。，還有一些自由氧和氮。 2C+O2=2

6、CO； C+O2=CO2p 分解反應(yīng)分解反應(yīng)： 結(jié)晶水的分解：褐鐵礦（結(jié)晶水的分解：褐鐵礦（mFe2O3nH2O） 高嶺土（高嶺土（Al2O3 2SiO22H2O) 熔劑分解：熔劑分解：CaCO3=CaO+CO2(750以上以上) MgCO3=MgO+CO2(720)1313燒結(jié)過程的主要反應(yīng)燒結(jié)過程的主要反應(yīng)p 還原與再氧化反應(yīng)：還原與再氧化反應(yīng)：Fe、Mn等等 靠近燃料顆粒處：靠近燃料顆粒處：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2; Fe3O4+CO=3FeO+CO2; 遠(yuǎn)離燃料顆粒處：遠(yuǎn)離燃料顆粒處：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3; 3FeO+1/2O2=Fe3O4.p 氣化反

7、應(yīng)：脫硫氣化反應(yīng)：脫硫8595。 FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 2FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO21414燒結(jié)礦的形成燒結(jié)礦的形成p 燒結(jié)礦是一種由多種礦物組成的復(fù)合體。由燒結(jié)礦是一種由多種礦物組成的復(fù)合體。由含含鐵礦物鐵礦物和和脈石礦物脈石礦物組成的液相粘結(jié)在一起組成組成的液相粘結(jié)在一起組成。p 含含鐵礦物鐵礦物有磁鐵礦、方鐵礦（或浮氏體）、赤有磁鐵礦、方鐵礦（或浮氏體）、赤鐵礦鐵礦p 粘結(jié)相粘結(jié)相主要有鐵橄欖石、鈣鐵橄欖石、硅灰石、主要有鐵橄欖石、鈣鐵橄欖石、硅灰石、硅酸二鈣、硅酸三鈣、硅酸二鈣、硅酸三鈣、鐵酸鈣鐵酸鈣、鈣鐵灰石及少、鈣鐵灰石及少量反應(yīng)不全的游離石英

8、和石灰。量反應(yīng)不全的游離石英和石灰。1515燒結(jié)廠巡視燒結(jié)廠巡視1616燒結(jié)機(jī)燒結(jié)機(jī)p 世界上世界上90%以上燒結(jié)礦由以上燒結(jié)礦由抽風(fēng)帶式燒結(jié)抽風(fēng)帶式燒結(jié)機(jī)機(jī)生產(chǎn)，其主生產(chǎn)，其主要設(shè)備為要設(shè)備為燒結(jié)燒結(jié)臺車臺車。1717燒結(jié)臺車燒結(jié)臺車18182.1.3 球團(tuán)球團(tuán)p 將準(zhǔn)備好的原料將準(zhǔn)備好的原料(細(xì)磨精礦或其他細(xì)磨粉狀物料、細(xì)磨精礦或其他細(xì)磨粉狀物料、添加劑等添加劑等)，按一定比例經(jīng)過配料、混勻制成一定，按一定比例經(jīng)過配料、混勻制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙燒或其他方法使其發(fā)尺寸的小球，然后采用干燥焙燒或其他方法使其發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化而硬化固結(jié)這一過程即生一系列的物理化學(xué)變化而硬化固

9、結(jié)這一過程即為為球團(tuán)生產(chǎn)過程球團(tuán)生產(chǎn)過程其產(chǎn)品即為其產(chǎn)品即為球團(tuán)礦球團(tuán)礦。p 球團(tuán)礦生產(chǎn)的工藝流程一般包括原料準(zhǔn)備、配球團(tuán)礦生產(chǎn)的工藝流程一般包括原料準(zhǔn)備、配料、混合、造球、干燥和焙燒、冷卻、成品和料、混合、造球、干燥和焙燒、冷卻、成品和返礦處理等工序。返礦處理等工序。 1919球團(tuán)球團(tuán)礦生礦生產(chǎn)的產(chǎn)的工藝工藝流程流程 20202.2 高爐煉鐵原理高爐煉鐵原理2.2.1 高爐冶煉過程及特點(diǎn)高爐冶煉過程及特點(diǎn)2.2.2 燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng)2.2.3 還原反應(yīng)還原反應(yīng)2.2.4 高爐爐渣與脫硫高爐爐渣與脫硫2.2.5 高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)21212.2.1高爐冶煉過程及特

10、點(diǎn)高爐冶煉過程及特點(diǎn)p 現(xiàn)代高爐生產(chǎn)過程是一個龐大的生產(chǎn)體系，除現(xiàn)代高爐生產(chǎn)過程是一個龐大的生產(chǎn)體系，除高爐本體高爐本體外，還有外，還有供料供料、送風(fēng)送風(fēng)、煤氣凈化除塵煤氣凈化除塵、噴吹燃料噴吹燃料和和渣鐵處理渣鐵處理等系統(tǒng)。等系統(tǒng)。p 高爐煉鐵的本質(zhì)高爐煉鐵的本質(zhì) 傳質(zhì)過程傳質(zhì)過程：礦石中的：礦石中的O2- O2- 進(jìn)入煤氣中，實(shí)現(xiàn)鐵與氧的分離進(jìn)入煤氣中，實(shí)現(xiàn)鐵與氧的分離 傳熱過程傳熱過程：煤氣攜帶的熱量傳給爐料，使?fàn)t料熔化成：煤氣攜帶的熱量傳給爐料，使?fàn)t料熔化成渣鐵，實(shí)現(xiàn)渣鐵分離渣鐵，實(shí)現(xiàn)渣鐵分離O2-(礦）礦）CO CO22222高爐生產(chǎn)工藝流程高爐生產(chǎn)工藝流程2323高爐結(jié)構(gòu)高爐結(jié)構(gòu)p

11、 高爐是由耐火材料砌筑高爐是由耐火材料砌筑而成而成豎式圓筒形爐體豎式圓筒形爐體，外有鋼板制成爐殼加固外有鋼板制成爐殼加固密封，內(nèi)嵌冷卻器保護(hù)，密封，內(nèi)嵌冷卻器保護(hù)，爐子自上而下依次分為爐子自上而下依次分為爐喉、爐身、爐腰、爐爐喉、爐身、爐腰、爐腹和爐缸腹和爐缸五部分。爐缸五部分。爐缸部分設(shè)有風(fēng)口、鐵口和部分設(shè)有風(fēng)口、鐵口和渣口，爐喉以上為裝料渣口，爐喉以上為裝料裝置和煤氣封蓋及導(dǎo)出裝置和煤氣封蓋及導(dǎo)出管。管。2424高爐高爐爐內(nèi)爐內(nèi)爐料爐料狀況狀況及反及反應(yīng)應(yīng)25252.2.2 燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng)p 爐頂加入的焦炭，其中風(fēng)口前燃燒的碳量約占入爐頂加入的焦炭，其中風(fēng)口前燃燒的碳量約占入爐總碳量的爐

12、總碳量的65%75%，是在風(fēng)口前與鼓風(fēng)，是在風(fēng)口前與鼓風(fēng)中的中的O2燃燒，燃燒，1721參加直接還原反應(yīng)，參加直接還原反應(yīng)，10左右溶解進(jìn)入鐵水。左右溶解進(jìn)入鐵水。p 燃燒反應(yīng)的燃燒反應(yīng)的作用作用： 為高爐冶煉過程提供主要熱源；為高爐冶煉過程提供主要熱源； 為還原反應(yīng)提供為還原反應(yīng)提供C0、H2等還原劑；等還原劑； 為爐料下降提供必要的空間。為爐料下降提供必要的空間。2626燃燒反應(yīng)燃燒反應(yīng)p 燃燒反應(yīng)的機(jī)理一般認(rèn)為燃燒反應(yīng)的機(jī)理一般認(rèn)為分兩步分兩步進(jìn)行：進(jìn)行：p 風(fēng)口前碳素的燃燒只能是不完全燃燒，生成風(fēng)口前碳素的燃燒只能是不完全燃燒，生成CO并放出熱量。并放出熱量。 p 由于鼓風(fēng)中總含有一定

13、的水蒸氣，灼熱的由于鼓風(fēng)中總含有一定的水蒸氣，灼熱的C與與H2O發(fā)生下列反應(yīng)：發(fā)生下列反應(yīng)： C+H2O=CO+H2 -124390kJ p 實(shí)際生產(chǎn)中的條件下，風(fēng)口前碳素燃燒的最終產(chǎn)實(shí)際生產(chǎn)中的條件下，風(fēng)口前碳素燃燒的最終產(chǎn)物由物由C0、H2、N2組成。組成。27272.2.3 還原反應(yīng)還原反應(yīng)2.2.3.1 基本概念基本概念2.2.3.2 高爐內(nèi)鐵氧化物的還原高爐內(nèi)鐵氧化物的還原2.2.3.3 高爐內(nèi)非鐵元素的還原高爐內(nèi)非鐵元素的還原2.2.3.4 生鐵的生成與滲碳過程生鐵的生成與滲碳過程28282.2.3.1基本概念基本概念p 還原反應(yīng)還原反應(yīng) 還原劑還原劑奪取金屬氧化物中的氧奪取金屬氧

14、化物中的氧，使之變?yōu)榻?，使之變?yōu)榻饘倩蛟摻饘俚蛢r氧化物的反應(yīng)。屬或該金屬低價氧化物的反應(yīng)。 高爐煉鐵常用的還原劑主要有高爐煉鐵常用的還原劑主要有CO、H2和固體和固體碳碳。 p 鐵氧化物的還原順序鐵氧化物的還原順序 遵循逐級還原的原則。遵循逐級還原的原則。 當(dāng)溫度小于當(dāng)溫度小于570時，按時，按Fe2O3Fe3O4Fe的順序還原。的順序還原。 當(dāng)溫度大于當(dāng)溫度大于570時，按時，按Fe2O3Fe3O4 FeOFe的順序還原。的順序還原。29292.2.3.2 高爐內(nèi)鐵氧化物的還原高爐內(nèi)鐵氧化物的還原p 用用CO和和H2還原鐵氧化物還原鐵氧化物 用用CO和和H2還原鐵氧化物，生成還原鐵氧化物，生

15、成CO2和和H2O還原反應(yīng)叫還原反應(yīng)叫間接還原間接還原。 用用CO作還原劑的還原反應(yīng)主要在高爐內(nèi)小作還原劑的還原反應(yīng)主要在高爐內(nèi)小于于800的區(qū)域進(jìn)行。的區(qū)域進(jìn)行。 用用H2作還原劑的還原反應(yīng)主要在高爐內(nèi)作還原劑的還原反應(yīng)主要在高爐內(nèi)8001100的區(qū)域進(jìn)行。的區(qū)域進(jìn)行。p 用固體碳還原鐵氧化物用固體碳還原鐵氧化物 用固體碳還原鐵氧化物，生成用固體碳還原鐵氧化物，生成CO的還原反應(yīng)叫的還原反應(yīng)叫直接還原直接還原。 在高爐內(nèi)具有實(shí)際意義的只有在高爐內(nèi)具有實(shí)際意義的只有FeO+C=Fe+CO的反應(yīng)。的反應(yīng)。 直接還原要通過氣相進(jìn)行反應(yīng)，其反應(yīng)過程如直接還原要通過氣相進(jìn)行反應(yīng)，其反應(yīng)過程如下：下：p

16、 直接還原一般在大于直接還原一般在大于1100的區(qū)域進(jìn)行，的區(qū)域進(jìn)行，8001100區(qū)域?yàn)橹苯舆€原與間接還原同時存在區(qū)，區(qū)域?yàn)橹苯舆€原與間接還原同時存在區(qū)，低于低于800的區(qū)域是間接還原區(qū)。的區(qū)域是間接還原區(qū)。 31312.2.3.3 高爐內(nèi)非鐵元素的還原高爐內(nèi)非鐵元素的還原 p 錳的還原錳的還原p 硅的還原硅的還原p 磷的還原磷的還原 p 鉛、鋅、砷的還原鉛、鋅、砷的還原 3232錳的還原錳的還原 p 高爐內(nèi)錳氧化物的還原由高級向低級逐級還原直高爐內(nèi)錳氧化物的還原由高級向低級逐級還原直到金屬錳，順序?yàn)椋旱浇饘馘i，順序?yàn)椋簆 從從MnO2到到MnO可通過間接還原進(jìn)行還原反應(yīng)?？赏ㄟ^間接還原進(jìn)行

17、還原反應(yīng)。MnO還原成還原成Mn只能靠直接還原取得。只能靠直接還原取得。p MnO的直接還原是吸熱反應(yīng)。高爐爐溫是錳還的直接還原是吸熱反應(yīng)。高爐爐溫是錳還原的重要條件，其次適當(dāng)提高爐渣堿度，增加原的重要條件，其次適當(dāng)提高爐渣堿度，增加Mn0的活度，也有利于錳的直接還原。的活度，也有利于錳的直接還原。p 還原出來的錳可溶于生鐵或生成還原出來的錳可溶于生鐵或生成Mn3C溶于生鐵。溶于生鐵。 3333硅的還原硅的還原p 硅的還原只能在硅的還原只能在高爐下部高溫區(qū)高爐下部高溫區(qū)(1300以上以上)以直接還原的形式進(jìn)行：以直接還原的形式進(jìn)行： SiO2+2CSi2CO -628297kJp SiO2在還

18、原時要吸收大量熱量，硅在高爐內(nèi)只在還原時要吸收大量熱量，硅在高爐內(nèi)只有少量被還原。有少量被還原。 p 還原出來的硅可溶于生鐵或生成還原出來的硅可溶于生鐵或生成FeSi再溶于生再溶于生鐵。鐵。 p 較高的爐溫和較低的爐渣堿度有利于硅的還原。較高的爐溫和較低的爐渣堿度有利于硅的還原。 p 鐵水中的含硅量可作為衡量爐溫水平的標(biāo)志。鐵水中的含硅量可作為衡量爐溫水平的標(biāo)志。3434磷的還原磷的還原 p 磷酸鐵磷酸鐵(FeO)3P2O58H2O又稱藍(lán)鐵礦，藍(lán)鐵礦結(jié)又稱藍(lán)鐵礦，藍(lán)鐵礦結(jié)晶水分解后，形成多微孔的結(jié)構(gòu)較易還原，反應(yīng)式為：晶水分解后，形成多微孔的結(jié)構(gòu)較易還原，反應(yīng)式為： p 磷酸鈣磷酸鈣（主要存在

19、形式）在高爐內(nèi)首先進(jìn)入爐渣，在（主要存在形式）在高爐內(nèi)首先進(jìn)入爐渣，在11001300時用碳作還原劑還原磷，其還原率能時用碳作還原劑還原磷，其還原率能達(dá)達(dá)60；當(dāng)有；當(dāng)有SiO2存在時，可以加速磷的還原：存在時，可以加速磷的還原： p 磷在高爐冶煉條件下，磷在高爐冶煉條件下，全部全部被還原以被還原以Fe2P形態(tài)溶于生形態(tài)溶于生鐵。鐵。3535鉛、鋅、砷的還原鉛、鋅、砷的還原 p 還原出來的鉛（密度還原出來的鉛（密度11.34g/cm3）易沉積于）易沉積于爐底，滲入磚縫，破壞爐底；部分鉛在高爐內(nèi)易爐底，滲入磚縫，破壞爐底；部分鉛在高爐內(nèi)易揮發(fā)上升，遇到揮發(fā)上升，遇到CO2和和H2O將被氧化，隨爐

20、料一將被氧化，隨爐料一起下降時又被還原，在爐內(nèi)循環(huán)。起下降時又被還原，在爐內(nèi)循環(huán)。p 還原出來的鋅，在爐內(nèi)揮發(fā)、氧化、體積增大使還原出來的鋅，在爐內(nèi)揮發(fā)、氧化、體積增大使?fàn)t墻破壞，或凝附于爐墻形成爐瘤。爐墻破壞，或凝附于爐墻形成爐瘤。p 還原出來的砷，與鐵化合影響鋼鐵性能，使鋼冷還原出來的砷，與鐵化合影響鋼鐵性能，使鋼冷脆，焊接性能大大降低。脆，焊接性能大大降低。36362.2.3.4生鐵的生成與滲碳過程生鐵的生成與滲碳過程 p 生鐵的生成：滲碳和已還原的元素進(jìn)入生鐵中，得到含生鐵的生成：滲碳和已還原的元素進(jìn)入生鐵中，得到含F(xiàn)e、C、Si、Mn、P、S等元素的生鐵。等元素的生鐵。 p 滲碳過程

21、滲碳過程 固體海綿鐵發(fā)生滲碳過程：固體海綿鐵發(fā)生滲碳過程： （滲（滲C有限，不到有限，不到1） 在在1400左右時，與熾熱的焦炭繼續(xù)進(jìn)行固相滲碳。左右時，與熾熱的焦炭繼續(xù)進(jìn)行固相滲碳。熔化后的金屬鐵與焦炭發(fā)生滲碳反應(yīng)：熔化后的金屬鐵與焦炭發(fā)生滲碳反應(yīng)：3Fe液液+C焦焦=Fe3C液液。 37372.2.4 高爐爐渣與脫硫高爐爐渣與脫硫 p 高爐爐渣是鐵礦石中的脈石和焦炭高爐爐渣是鐵礦石中的脈石和焦炭(燃料燃料)中的中的灰分等與熔劑相互作用生成低熔點(diǎn)的化合物，灰分等與熔劑相互作用生成低熔點(diǎn)的化合物，形成非金屬的液相。形成非金屬的液相。p 高爐爐渣的成分高爐爐渣的成分p 高爐爐渣作用高爐爐渣作用p

22、 成渣過程成渣過程p 生鐵去硫生鐵去硫38382.2.4.1 高爐爐渣的成分高爐爐渣的成分p 高爐爐渣的來源：礦石中的脈石、焦炭高爐爐渣的來源：礦石中的脈石、焦炭(燃料燃料)中的灰中的灰分、熔劑中的氧化物、被侵蝕的爐襯等。分、熔劑中的氧化物、被侵蝕的爐襯等。p 高爐爐渣的成分：氧化物為主，且含量最多的是高爐爐渣的成分：氧化物為主，且含量最多的是SiO2、CaO、Al2O3、MgO。 p 爐渣中氧化物的種類：堿性氧化物、酸性氧化物和中爐渣中氧化物的種類：堿性氧化物、酸性氧化物和中性氧化物。以堿性氧化物為主的爐渣稱堿性爐渣；以性氧化物。以堿性氧化物為主的爐渣稱堿性爐渣；以酸性氧化物為主的爐渣稱酸性

23、爐渣。酸性氧化物為主的爐渣稱酸性爐渣。 p 爐渣的堿度爐渣的堿度(R)：爐渣中堿性氧化物和酸性氧化物的質(zhì)：爐渣中堿性氧化物和酸性氧化物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)之比表示爐渣堿度：量百分?jǐn)?shù)之比表示爐渣堿度： p 高爐爐渣堿度一般表示式：高爐爐渣堿度一般表示式：R=m(CaO)m (SiO2) p 爐渣的堿度根據(jù)高爐原料和冶煉產(chǎn)品的不同，一般在爐渣的堿度根據(jù)高爐原料和冶煉產(chǎn)品的不同，一般在1.01.3之間。之間。 39392.2.4.2 高爐爐渣的作用高爐爐渣的作用p 分離渣鐵分離渣鐵，具有良好的流動性，能順利排出爐外。，具有良好的流動性，能順利排出爐外。p 具有足夠的脫硫能力具有足夠的脫硫能力，盡可能降低生鐵

24、含硫量，保，盡可能降低生鐵含硫量，保證冶煉出合格的生鐵。證冶煉出合格的生鐵。p 具有調(diào)整生鐵成分，保證生鐵質(zhì)量的作用具有調(diào)整生鐵成分，保證生鐵質(zhì)量的作用。p 保護(hù)爐襯，保護(hù)爐襯，具有較高熔點(diǎn)的爐渣，易附著于爐襯上，具有較高熔點(diǎn)的爐渣，易附著于爐襯上，形成形成“渣皮渣皮”，保護(hù)爐襯，維持生產(chǎn)。，保護(hù)爐襯，維持生產(chǎn)。40402.2.4.3 生鐵去硫生鐵去硫p 硫的來源：礦石、焦炭、熔劑和噴吹燃料中的硫硫的來源：礦石、焦炭、熔劑和噴吹燃料中的硫分。爐料中分。爐料中焦炭焦炭帶入的硫最多，占帶入的硫最多，占7080。p 冶煉每噸生鐵由爐料帶入的總硫量稱冶煉每噸生鐵由爐料帶入的總硫量稱硫負(fù)荷硫負(fù)荷。 p

25、硫在煤氣、渣、鐵中的分配硫在煤氣、渣、鐵中的分配 爐料帶入高爐內(nèi)部的硫的分配：在冶煉過程中又爐料帶入高爐內(nèi)部的硫的分配：在冶煉過程中又全部轉(zhuǎn)入爐渣、生鐵、煤氣中。全部轉(zhuǎn)入爐渣、生鐵、煤氣中。 硫的分配系數(shù)硫的分配系數(shù)：渣中含硫量與鐵中含硫量之比，：渣中含硫量與鐵中含硫量之比，用用Ls表示。表示。 降低生鐵硫含量的措施：降低硫負(fù)荷；增大硫的降低生鐵硫含量的措施：降低硫負(fù)荷；增大硫的揮發(fā)量；加大渣量；增大硫的分配系數(shù)揮發(fā)量；加大渣量；增大硫的分配系數(shù)Ls（提（提高高爐爐渣的脫硫能力）。高高爐爐渣的脫硫能力）。41412.2.4.3 生鐵去硫生鐵去硫p 爐渣去硫爐渣去硫 爐渣去硫反應(yīng)：爐渣去硫反應(yīng)：

26、 FeS+(CaO)=(CaS)+(FeO) 生成的生成的FeO在高溫下與焦炭作用：在高溫下與焦炭作用： (FeO)+C=Fe+CO-Q 總的脫硫反應(yīng)可寫成：總的脫硫反應(yīng)可寫成： FeS+(CaO)+C=(CaS)+Fe+CO-Q 提高爐渣的脫硫能力必須具備條件：提高爐渣的脫硫能力必須具備條件： 適當(dāng)高的爐適當(dāng)高的爐渣堿度；要有足夠高的爐溫；黏度小。渣堿度；要有足夠高的爐溫；黏度小。 42422.2.4.3 生鐵去硫生鐵去硫p 爐外脫硫爐外脫硫 高爐常用的爐外脫硫劑是蘇打粉高爐常用的爐外脫硫劑是蘇打粉(Na2CO3)。反應(yīng)式為：反應(yīng)式為： Na2CO3+FeS=Na2S+FeO+CO2-Q 還

27、有還有石灰石灰、白云石、電石、復(fù)合脫硫劑等。、白云石、電石、復(fù)合脫硫劑等。 實(shí)實(shí)際生產(chǎn)中，如果選擇合理的操作制度，保證充際生產(chǎn)中，如果選擇合理的操作制度，保證充沛的爐溫，生鐵的含硫量是可以控制的。沛的爐溫，生鐵的含硫量是可以控制的。43432.2.5 高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高爐生產(chǎn)主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)p 有效容積利用系數(shù)（有效容積利用系數(shù)（V）：高爐每立方米有效容：高爐每立方米有效容積每天生產(chǎn)的合格鐵水量（積每天生產(chǎn)的合格鐵水量（t/m3d）p 入爐焦比入爐焦比（K）：冶煉一噸生鐵消耗的焦炭量）：冶煉一噸生鐵消耗的焦炭量（kg/t）V V=高爐每天的合格生鐵量高爐每天的合格生鐵量P高爐有效容積高

28、爐有效容積VuK =每天裝入高爐的焦炭量每天裝入高爐的焦炭量高爐每天出鐵量高爐每天出鐵量p 煤比（或油比）：煤比（或油比）：冶煉一噸生鐵消耗的煤冶煉一噸生鐵消耗的煤粉量或重油（粉量或重油（kg/t）p 燃料比燃料比焦比煤比（或油比）焦比煤比（或油比）p 冶煉強(qiáng)度：冶煉強(qiáng)度：高爐每立方米有效容積每天消耗高爐每立方米有效容積每天消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情況下）的（干）焦炭量（焦比一定的情況下） V=I/KM =每天噴入高爐的煤粉量每天噴入高爐的煤粉量高爐每天出鐵量高爐每天出鐵量I =高爐每天消耗的焦炭量高爐每天消耗的焦炭量高爐的有效容積高爐的有效容積p 生鐵合格率生鐵合格率：生鐵化學(xué)成分符合

29、國家標(biāo)準(zhǔn)的總量占生：生鐵化學(xué)成分符合國家標(biāo)準(zhǔn)的總量占生鐵總量的指標(biāo)。鐵總量的指標(biāo)。p 休風(fēng)率：休風(fēng)率：高爐休風(fēng)時間（不包括計劃大、中、小修）高爐休風(fēng)時間（不包括計劃大、中、小修）占日歷工作時間的百分?jǐn)?shù)。占日歷工作時間的百分?jǐn)?shù)。 規(guī)定的日歷作業(yè)時間規(guī)定的日歷作業(yè)時間=日歷時間日歷時間-計劃大中修及封爐時計劃大中修及封爐時間間 休風(fēng)率反映高爐操作及設(shè)備維護(hù)的水平。休風(fēng)率反映高爐操作及設(shè)備維護(hù)的水平。p 生鐵成本：生鐵成本：生產(chǎn)每噸合格生鐵所需原料、燃料、材料、生產(chǎn)每噸合格生鐵所需原料、燃料、材料、動力、人工等一切費(fèi)用的總和，單位：元動力、人工等一切費(fèi)用的總和，單位：元/tFe。p 爐齡（高爐一代壽

30、命）爐齡（高爐一代壽命）：即從高爐點(diǎn)火開始到停爐大：即從高爐點(diǎn)火開始到停爐大修之間實(shí)際運(yùn)行的時間或產(chǎn)鐵量。爐齡長，產(chǎn)鐵多，修之間實(shí)際運(yùn)行的時間或產(chǎn)鐵量。爐齡長，產(chǎn)鐵多，經(jīng)濟(jì)效益高。經(jīng)濟(jì)效益高。休風(fēng)率休風(fēng)率=高爐休風(fēng)時間高爐休風(fēng)時間規(guī)定的日歷作業(yè)時間規(guī)定的日歷作業(yè)時間100%46462.3 高爐結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)備高爐結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)備2.3.1 高爐本體高爐本體2.3.2 高爐附屬系統(tǒng)高爐附屬系統(tǒng)馬鋼馬鋼2500m3高爐高爐 47472.3.1 高爐本體高爐本體2.3.1.1 高爐內(nèi)型高爐內(nèi)型2.3.1.2 爐頂裝料裝置爐頂裝料裝置48482.3.1.1 高爐內(nèi)型高爐內(nèi)型p 高爐是一個豎立圓筒形爐子，其

31、內(nèi)部工作空間高爐是一個豎立圓筒形爐子，其內(nèi)部工作空間形狀稱為形狀稱為高爐內(nèi)型高爐內(nèi)型，即通過高爐中心線的剖面，即通過高爐中心線的剖面輪廓。高爐內(nèi)型一般由爐缸、爐腹、爐腰、爐輪廓。高爐內(nèi)型一般由爐缸、爐腹、爐腰、爐身和爐喉五段組成。身和爐喉五段組成。p 爐型設(shè)計合理，能促進(jìn)高爐冶煉指標(biāo)的改善和爐型設(shè)計合理，能促進(jìn)高爐冶煉指標(biāo)的改善和延長高爐的使用壽命，故延長高爐的使用壽命，故爐型爐型是高爐最基本的是高爐最基本的工藝參數(shù)。現(xiàn)代高爐向工藝參數(shù)?，F(xiàn)代高爐向大型化大型化發(fā)展，合理爐型發(fā)展，合理爐型總的趨勢是總的趨勢是矮胖化矮胖化。4949p 高爐有效容積：由高爐出鐵高爐有效容積：由高爐出鐵口中心線所在水

32、平面到料線口中心線所在水平面到料線零位水平面之間的容積。用零位水平面之間的容積。用Vu表示。表示。 巨型高爐：巨型高爐：4000m3 大型高爐：大型高爐：620m3 中型高爐：中型高爐：255620m3 小型高爐：小型高爐：100m32.3.1.1 高爐內(nèi)型高爐內(nèi)型50502.3.1.2 爐頂裝料裝置爐頂裝料裝置p 高爐爐頂裝料設(shè)備的高爐爐頂裝料設(shè)備的作用是按冶煉要求，作用是按冶煉要求，向爐內(nèi)合理布料，同時要嚴(yán)密封住爐內(nèi)向爐內(nèi)合理布料，同時要嚴(yán)密封住爐內(nèi)荒煤氣不逸出爐外。荒煤氣不逸出爐外。p 常用的爐頂裝料設(shè)備主要有常用的爐頂裝料設(shè)備主要有鐘式爐頂鐘式爐頂和和溜槽式（亦稱無鐘式）爐頂溜槽式（亦

33、稱無鐘式）爐頂。5151鐘式爐頂鐘式爐頂1旋轉(zhuǎn)布料器；旋轉(zhuǎn)布料器；2煤氣封蓋；煤氣封蓋；3均壓室；均壓室；4大料鐘；大料鐘；5大料斗；大料斗；6小料鐘；小料鐘；7受料斗受料斗5252無鐘爐頂無鐘爐頂1帶式上料機(jī)；帶式上料機(jī)；2旋轉(zhuǎn)料罐；旋轉(zhuǎn)料罐；3驅(qū)動電動機(jī)；驅(qū)動電動機(jī)；4托盤式料門；托盤式料門；5上密封閥（放散）；上密封閥（放散）；6密封料罐密封料罐 ；7卸料漏車；卸料漏車；8料流調(diào)節(jié)閥；料流調(diào)節(jié)閥；9下密封閥（均壓）；下密封閥（均壓）；10波紋管；波紋管；11眼睛閥；眼睛閥；12氣密箱；氣密箱；13溜槽溜槽5353溜槽布料溜槽布料54542.3.2 高爐附屬設(shè)備高爐附屬設(shè)備2.3.2.1

34、原料供應(yīng)系統(tǒng)原料供應(yīng)系統(tǒng)2.3.2.2 送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)系統(tǒng)2.3.2.3 煤氣凈化系統(tǒng)煤氣凈化系統(tǒng)2.3.2.4 渣鐵處理系統(tǒng)渣鐵處理系統(tǒng) 5555皮帶上料皮帶上料上料系統(tǒng)上料系統(tǒng)2.3.2.1 原料供應(yīng)系統(tǒng)原料供應(yīng)系統(tǒng)5656原料系統(tǒng)總巡視原料系統(tǒng)總巡視57572.3.2.2 送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)系統(tǒng)p 高爐送風(fēng)系統(tǒng)包括高爐送風(fēng)系統(tǒng)包括高爐鼓風(fēng)機(jī)高爐鼓風(fēng)機(jī)、冷風(fēng)管路冷風(fēng)管路、熱風(fēng)熱風(fēng)爐爐、熱風(fēng)管路、風(fēng)口熱風(fēng)管路、風(fēng)口以及管路上的各種以及管路上的各種閥門閥門等。等。p 蓄熱式熱風(fēng)爐由蓄熱式熱風(fēng)爐由拱頂拱頂、 燃燒室燃燒室和和蓄熱室蓄熱室等幾等幾 部分構(gòu)成。蓄熱式熱部分構(gòu)成。蓄熱式熱 風(fēng)爐呈周期性工作，風(fēng)

35、爐呈周期性工作， 一個工作周期有一個工作周期有燃燒燃燒 期期、送風(fēng)期送風(fēng)期和和切爐期切爐期 三個過程。三個過程。一般一座一般一座 高爐有高爐有三至四座三至四座熱風(fēng)爐。熱風(fēng)爐。5858蓄熱式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)蓄熱式熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)5959p 由熱風(fēng)爐送出的熱風(fēng)通過由熱風(fēng)爐送出的熱風(fēng)通過熱風(fēng)總管熱風(fēng)總管送到高爐，再經(jīng)送到高爐，再經(jīng)熱風(fēng)圍管熱風(fēng)圍管和和送風(fēng)支管送風(fēng)支管，將熱風(fēng)均勻的分配到每個，將熱風(fēng)均勻的分配到每個風(fēng)風(fēng)口口，以便爐內(nèi)焦炭和噴吹燃料進(jìn)行燃燒。，以便爐內(nèi)焦炭和噴吹燃料進(jìn)行燃燒。p 熱風(fēng)圍管熱風(fēng)圍管由鋼結(jié)構(gòu)本體、耐火內(nèi)襯、吊掛裝置和下由鋼結(jié)構(gòu)本體、耐火內(nèi)襯、吊掛裝置和下部電葫蘆單軌梁組成。部電葫蘆單軌梁

36、組成。p 風(fēng)口裝置風(fēng)口裝置主要由風(fēng)口大套、中套和風(fēng)口小套組成。主要由風(fēng)口大套、中套和風(fēng)口小套組成。熱風(fēng)圍管及風(fēng)口熱風(fēng)圍管及風(fēng)口60602.3.2.3 煤氣凈化系統(tǒng)煤氣凈化系統(tǒng)1高爐；高爐；2重力除塵器；重力除塵器；3 洗滌塔；洗滌塔；4文氏管；文氏管；5調(diào)壓閥組；調(diào)壓閥組；6脫水器脫水器6161重力除塵和文氏除塵重力除塵重力除塵文氏除塵文氏除塵62622.3.2.4 渣鐵處理系統(tǒng)渣鐵處理系統(tǒng)6363渣鐵分離器渣鐵分離器1高爐；高爐；2活動主溝；活動主溝；3、4渣溝；渣溝；5擺動流嘴；擺動流嘴；6泥炮；泥炮；7開口機(jī)；開口機(jī)；8換釬機(jī)換釬機(jī)9鐵口前懸臂吊；鐵口前懸臂吊；10天車；天車；11水渣粗

37、粒分離槽；水渣粗粒分離槽；12干渣坑；干渣坑；13泥炮操作泥炮操作 14電磁流量計室；電磁流量計室；15泥炮液壓站；泥炮液壓站；16砂口砂口 高爐方形出鐵場半島式布置高爐方形出鐵場半島式布置65652.4 高爐操作高爐操作2.4.1 高爐特殊操作高爐特殊操作2.4.2 基本操作制度基本操作制度66662.4.1.1 開爐開爐2.4.1.2 休風(fēng)休風(fēng)2.4.1.3 停爐停爐2.4.1 高爐特殊操作高爐特殊操作67672.4.1.1開爐開爐p 建好的高爐第一次投入使用稱開爐建好的高爐第一次投入使用稱開爐。開爐好壞對。開爐好壞對以后高爐作業(yè)和一代壽命有直接影響。以后高爐作業(yè)和一代壽命有直接影響。p

38、開爐前的準(zhǔn)備開爐前的準(zhǔn)備 對設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)以確保完全正?？煽?；對設(shè)備進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)以確保完全正?？煽?； 對爐體、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)管進(jìn)行烘烤以排除水對爐體、熱風(fēng)爐、熱風(fēng)管進(jìn)行烘烤以排除水分；分； 對爐料要求還原性好、雜質(zhì)少，以便穩(wěn)定爐對爐料要求還原性好、雜質(zhì)少，以便穩(wěn)定爐渣成分，保證生鐵質(zhì)量。渣成分，保證生鐵質(zhì)量。p 由于開爐熱量消耗大，開爐焦比比正常焦比高由于開爐熱量消耗大，開爐焦比比正常焦比高34倍倍6868p 高爐生產(chǎn)過程中因故障臨時檢修或計劃檢修需要高爐生產(chǎn)過程中因故障臨時檢修或計劃檢修需要停停止送風(fēng)稱休風(fēng)止送風(fēng)稱休風(fēng)。p 超過超過8小時稱小時稱長期休風(fēng)長期休風(fēng)，8小時以下的稱小時以下的稱短期休

39、風(fēng)。短期休風(fēng)。 短期休風(fēng)時應(yīng)將高爐本體與管道系統(tǒng)完全切斷，短期休風(fēng)時應(yīng)將高爐本體與管道系統(tǒng)完全切斷，休風(fēng)期間應(yīng)向高爐爐頂及煤氣管道內(nèi)通入蒸汽。休風(fēng)期間應(yīng)向高爐爐頂及煤氣管道內(nèi)通入蒸汽。 長期休風(fēng)時應(yīng)在停爐前關(guān)閉爐頂蒸汽，點(diǎn)燃爐長期休風(fēng)時應(yīng)在停爐前關(guān)閉爐頂蒸汽，點(diǎn)燃爐頂煤氣，停風(fēng)堵嚴(yán)風(fēng)口，然后再繼續(xù)通蒸汽，頂煤氣，停風(fēng)堵嚴(yán)風(fēng)口，然后再繼續(xù)通蒸汽，使煤氣管道與大氣相通，靠自然抽力驅(qū)凈煤氣。使煤氣管道與大氣相通，靠自然抽力驅(qū)凈煤氣。2.4.1.2 休風(fēng)休風(fēng)6969p 高爐一代壽命終結(jié)高爐一代壽命終結(jié)需要大修時就要停爐，停爐要需要大修時就要停爐，停爐要做到安全、出凈殘鐵，以便拆卸搶修。做到安全、出凈殘

40、鐵，以便拆卸搶修。p 停爐時一定從停爐時一定從爐底預(yù)先做好的殘鐵口放盡殘鐵爐底預(yù)先做好的殘鐵口放盡殘鐵。 p 停爐方法：停爐方法： 焦炭填充法焦炭填充法：停爐開始時裝濕焦塊，并經(jīng)爐頂：停爐開始時裝濕焦塊，并經(jīng)爐頂噴水，直到小焦塊下降到風(fēng)口平面時停止送風(fēng)，噴水，直到小焦塊下降到風(fēng)口平面時停止送風(fēng)，繼續(xù)噴水至焦炭熄滅。繼續(xù)噴水至焦炭熄滅。 空料線喂水法空料線喂水法：停爐一開始停止裝料，從爐頂：停爐一開始停止裝料，從爐頂噴水，待料面達(dá)風(fēng)口平面上噴水，待料面達(dá)風(fēng)口平面上12m停止送風(fēng)，停止送風(fēng)，繼續(xù)噴水至焦炭熄滅。繼續(xù)噴水至焦炭熄滅。2.4.1.3 停爐停爐70702.4.2 基本操作制度基本操作制度

41、2.4.2.1 熱制度熱制度2.4.2.2 送風(fēng)制度送風(fēng)制度2.4.2.3 造渣制度造渣制度2.4.2.4 裝料制度裝料制度2.4.2.5 出渣出鐵制度出渣出鐵制度71712.4.2.1 熱制度熱制度p 熱制度就是根據(jù)冶煉條件所煉生鐵品種的需要，熱制度就是根據(jù)冶煉條件所煉生鐵品種的需要，在爭取最低焦比的前提下，選擇并控制均勻穩(wěn)定在爭取最低焦比的前提下，選擇并控制均勻穩(wěn)定而熱量充沛的而熱量充沛的爐溫爐溫。爐溫高低通常用。爐溫高低通常用渣鐵溫度渣鐵溫度（鐵水（鐵水13501500，爐渣溫度一般高，爐渣溫度一般高50100 ）表示或用）表示或用鐵水含硅量鐵水含硅量表示。表示。p 目前我國大多數(shù)高爐生鐵含硅目前我國大多數(shù)高爐生鐵含硅0.4%0.5%，鐵水溫度為鐵水溫度為14501500。72722.4.2.2 送風(fēng)制度送風(fēng)制度p 送風(fēng)制度是指在一定的冶煉條件下，維持適宜送風(fēng)制度是指在一定的冶煉條件下，維持適宜的的鼓風(fēng)數(shù)量鼓風(fēng)數(shù)量、質(zhì)量質(zhì)量