高爐煉鐵基本原理及工藝

高爐煉鐵基本原理及工藝羅玉強1編輯ppt主要內(nèi)容高爐煉鐵工藝流程高爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標高爐冶煉原、燃料及熔劑高爐冶煉基本原理與能量利用高爐強化冶煉的手段與方法2編輯ppt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3編輯ppt二、高爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標1、利用系數(shù):η=P(高爐晝夜產(chǎn)鐵量)/Vu

(高爐有效容積)t/m3.d2、焦比:

K=Q(晝夜焦碳用量)/P(現(xiàn)主要核算綜合焦比)3、冶煉強度:

I=Q/Vu

(反應(yīng)焦碳的燃燒能力)4、透氣性指數(shù)：5、爐腹煤氣指數(shù)：4、休風(fēng)率:計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：原料占80%±6、一代爐齡：高爐點火開爐→停爐大修歷經(jīng)時間4編輯ppt三、高爐冶煉原、燃料及熔劑1爐料種類及質(zhì)量評價成分理論含鐵量%實際富礦含鐵%最低工業(yè)品位%冶煉性能磁Fe3O472.445~7020~25P，S↑難還原赤Fe2O37055~6030P，S↓易還原褐nFe2O3.mH2O55.2~66.137~5530P↑易還原菱FeCO348.230~4025P，S↓熔燒后易還原5編輯ppt各類鐵礦石圖赤鐵礦磁鐵礦菱鐵礦褐鐵礦6編輯ppt燒結(jié)礦及燒結(jié)球團燒結(jié)球團燒結(jié)礦7編輯ppt⑴品位：含鐵量，理論上品位↑1%，焦比↓2%，產(chǎn)量↑3%⑵脈石成分：SiO2、Al2O3↓越好（須重視Al2O3

），MgO↑越好⑶有害雜質(zhì)：S、P、Cu、Pb、Zn、As、K、Na⑷有益元素：Mn、V、Ni、Cr(鉻)8編輯ppt⑸強度和粒度：

強度↓易粉化影響高爐透氣性，不同粒度應(yīng)分級入爐;⑹還原性：

被CO、H2還原的難易、影響焦比;⑺化學(xué)成分穩(wěn)定性：

TFe波動≤±0.5%，SiO2≤±0.03%混勻的重要性（條件：平鋪直取——原料場應(yīng)足夠大）;9編輯ppt2.(助)熔劑（1）作用：形成低熔點易流動的爐渣、脫S（堿性熔劑）（2）種類：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）10編輯ppt3焦碳①主要作用：

作為高爐熱量主要來源的60~80%，其它熱風(fēng)提供提供還原劑C、CO

料柱骨架，保證透氣性、透液性②質(zhì)量要求：

含炭量：C↑

灰份:10%左右，灰分低可使渣量↓含S量：<0.6%生鐵中[S]80%±來源于焦碳強度：M40(kangsuiqd)、M10(lmqd)粒度組成：均勻60mm左右的>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11編輯ppt四、高爐冶煉基本原理與能量利用（一）高爐內(nèi)還原過程（二）造渣與脫S（三）風(fēng)口前C的燃燒（四）爐料與煤氣運動（五）高爐能量利用12編輯ppt（一）高爐還原過程

1.高爐爐內(nèi)狀況13編輯ppt（1）塊狀帶：礦焦保持裝料時的分層狀態(tài)，與布料形式及粒度有關(guān)，占BF總體積60%±（200~1100℃）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：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

14編輯ppt（3）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)：C在鼓風(fēng)作用下一面做回旋運動一面燃燒，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)：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15編輯ppt2.鐵的間接還原與直接還原（1）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：放熱反應(yīng)反應(yīng)可逆（2）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：強吸熱反應(yīng)反應(yīng)不可逆（3）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℃基本為間接還原中溫區(qū)800~1100℃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。16編輯ppt3.非鐵元素的還原（1）Mn的還原：

①一般規(guī)律：MnO2→（550℃間還）→Mn2O3→（1100℃間還）→Mn3O4→（1000℃間還）→MnO→（1200℃直接還原）→Mn

②Mn還原的特點：間接還原放熱大，使爐頂溫度↑直接還原吸熱大，使焦比↑

③控制Mn還原的手段：提高爐缸溫度，但會使Mn的揮發(fā)損失↑提高爐渣R

生鐵中保持一定[Si]

17編輯ppt（2）Si的還原①生鐵中[Si]的要求：制鋼鐵[Si]≤0.6

鑄造鐵1.25≤[Si]≤4.25②Si還原的特點：

大量吸熱8倍全部直接還原

K↑③Si還原的途徑：氣化還原：SiO2+C=SiO（g）+COSiO（g）+[C]=[Si]+CO

渣鐵反應(yīng)：（SiO2）+2[C]=[Si]+2CO④控制Si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18編輯ppt（3）P的還原

P100%還原入鐵，只有原料控P

（4）含Ti礦的冶煉

TiO2→Ti2O3→TiO→Ti→Ti（C，N）固熔體使爐渣粘稠19編輯ppt（二）造渣1.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?shù)娜蹌?，形成具有一定性能的爐渣。作用：（1）促進或抑制某些化學(xué)反應(yīng)（脫S）（2）保護爐墻（高爐長壽）20編輯ppt（三）風(fēng)口前C的燃燒

1.風(fēng)口前C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2.燃燒帶大小的控制—下部調(diào)劑

影響燃燒帶大小的因素：①C的燃燒速度（一般認為影響不大）②布料狀態(tài)（中心堆積，燃燒帶??；中心疏松，燃燒帶大）③鼓風(fēng)動能EK的大小21編輯ppt（四）爐料與煤氣運動

1.爐料下降的條件：

力學(xué)分析

P=P料-P摩-P浮-P氣P＞0順行

P≤0懸料，難行

P料~品位↑，焦碳負荷↑，P料↑

P摩~爐墻與爐料，爐料與爐料，H/D（設(shè)計問題）

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

22編輯ppt2.爐腹區(qū)煤氣流

爐腹區(qū)壓差（ΔP）較大易形成液泛現(xiàn)象（flood）。為避免液泛現(xiàn)象要求：（1）渣量小→品位高、I?。?）提高焦碳質(zhì)量（3）煤氣流速?。?）初渣粘度小，保證一定（FeO）含量3.爐頂煤氣的分布：（1）邊緣氣流→煤氣利用差

（2）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→中心、邊緣都有一定發(fā)展，傳統(tǒng)型

（4）管道氣流→煤氣分布失常

23編輯ppt（五）高爐能量利用1.評價方法：

（1）燃料比（2）rd

（3）C的利用程度ηco2.煤氣上升過程中的變化24編輯ppt五、高爐強化冶煉手段與方法1.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

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.富氧富