高炉炼铁工艺培训课程课件.ppt

《高炉炼铁工艺培训课程课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高炉炼铁工艺培训课程课件.ppt（96页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、第二章第二章 高炉炼铁高炉炼铁(Blast Furnace Ironmaking)22023/1/3/01:22:452主要内容主要内容2.1 高炉冶高炉冶炼用原料用原料(raw materials)2.2 高炉高炉炼铁原理原理2.3 高炉高炉结构及附属构及附属设备2.4 高炉操作高炉操作3钢铁生产的典型工艺（长流程）钢铁生产的典型工艺（长流程）42023/1/3/01:22:4542.1 高炉冶炼用原料高炉冶炼用原料2.1.1 主要原料主要原料2.1.2 烧结(sintering)2.1.3 球球团(pelletizing)52023/1/3/01:22:4552.1.1.1 几个基本概念几

2、个基本概念1 矿物物(Minerals)：地壳中具有均一内部：地壳中具有均一内部结构、化学构、化学组成及一定物理、化学性成及一定物理、化学性质的天然化合物或自然的天然化合物或自然元素称元素称为矿物。其中能物。其中能够为人人类利用的称利用的称为有用有用矿物物。2 矿石石(Ore)：在：在现代的技代的技术经济条件下，能以工条件下，能以工业规模从中提取金属、金属化合物或其它模从中提取金属、金属化合物或其它产品的品的矿物称物称为矿石石。3 矿石的品位石的品位(Ore grade)：矿石中有用成分的石中有用成分的质量百量百分含量，称分含量，称为该矿石的石的品位品位。4 脉石脉石(Gauge)：矿石中没有

3、用石中没有用的成分称的成分称为脉石脉石，一，一般在冶般在冶炼过程中需要程中需要去除去除。62023/1/3/01:22:4565、富、富矿(high-grade ore)：含：含铁品位品位50%的的铁矿石石 赤赤铁矿：理：理论含含铁量量70%磁磁铁矿：理：理论含含铁量量72.4%菱菱铁矿：理：理论含含铁量量48.3%褐褐铁矿：理：理论含含铁量量55.266.1%6、贫矿(lean ore)：实际含含铁量低于理量低于理论含含铁量量70%的的铁矿石称石称贫矿（必（必须经过选矿后使用）后使用）7、块矿(lump ore)和粉和粉矿(fine ore)扣除扣除CO2和结晶水和结晶水富矿富矿破碎、筛分破

4、碎、筛分块矿块矿(510mm),上限上限粉矿（粉矿（5mm）供烧结厂生产烧结矿）供烧结厂生产烧结矿大中型高炉大中型高炉45mm中小型高炉中小型高炉6080%浮选浮选磁铁矿磁铁矿 细磨细磨 -200目目6080%磁选磁选褐铁矿褐铁矿 先磁化焙烧先磁化焙烧 后细磨后细磨 磁选磁选菱铁矿菱铁矿 细磨细磨 -200目目6080%浮选浮选82023/1/3/01:22:4582.1.1.2 主要原料主要原料p高炉冶高炉冶炼用的原料主要有用的原料主要有铁矿石石（天然富（天然富矿和和人造富人造富矿）、）、燃料燃料(fuel)（焦炭和（焦炭和喷吹燃料）、吹燃料）、熔熔剂(flux)（石灰石与白云石等）。（石灰

5、石与白云石等）。p冶冶炼1t生生铁大大约需要需要1.62.0t矿石，石，0.40.6t焦炭焦炭(coke)，0.20.4t熔熔剂。p高炉冶高炉冶炼是是连续生生产过程，必程，必须尽可能尽可能为其提其提供供数量充足、品味高、数量充足、品味高、强度好、粒度均匀粉末度好、粒度均匀粉末少、有害少、有害杂质少及性能少及性能稳定定的原料。的原料。92023/1/3/01:22:459铁矿石铁矿石磁磁铁矿（Fe3O4）-magnettie赤铁矿（赤铁矿（Fe2O3）-hematite褐铁矿（褐铁矿（mFe2O3nH2O）-limonite 菱铁矿（菱铁矿（FeCO3）-siderite 102023/1/3/

6、01:22:4510铁矿石处理工艺流程p矿石石(ore)破碎破碎(crush)筛分分(screen)富富矿(high-grade ore)混匀混匀(mix)高炉；高炉；p矿石石破碎破碎筛分分贫矿 (lean ore)磨磨矿 (grinding)筛分分选矿 造造块人造富人造富矿高炉高炉112023/1/3/01:22:4511燃料燃料p焦炭的作用：焦炭的作用：发热剂、还原原剂及及料柱骨架料柱骨架。粒度：大型高炉粒度：大型高炉 4060mm；中型高炉中型高炉 2540mm；小型高炉小型高炉 1525mm；p喷吹燃料：吹燃料：固体（无烟煤与烟煤粉）固体（无烟煤与烟煤粉）液体（重油、煤焦油）液体（重油

7、、煤焦油）气体（天然气或焦炉煤气）气体（天然气或焦炉煤气）122023/1/3/01:22:4512熔剂熔剂p熔熔剂主要使用石灰石主要使用石灰石(calcite)和白云石和白云石(dolomite)；p熔熔剂的要求：的要求：有效成分含量高（有效成分含量高（CaO+MgO）；）；有害有害杂质S、P低；低；粒度均匀，粒度均匀，强度好，粉末少。度好，粉末少。p熔熔剂的作用：的作用：助熔，改善流助熔，改善流动性，使渣性，使渣铁容易分离；容易分离；脱硫（焦炭和脱硫（焦炭和矿石中石中S）。）。132.1.2 烧结烧结(sintering)p造块处理的必要性p烧结矿和球团矿优点 2023/1/3/01:22

8、:4513142023/1/3/01:22:45142.1.2 烧结烧结(sintering)p将各种将各种粉状粉状铁，配入适宜的，配入适宜的燃料燃料和和熔熔剂，均匀，均匀混合，然后放在混合，然后放在烧结机点火机点火烧结。在燃料燃。在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学生高温和一系列物理化学变化作用下，部分化作用下，部分混合料混合料颗粒表面粒表面发生生软化熔融，化熔融，产生一定数量生一定数量的液相，并的液相，并润湿其它未融化的湿其它未融化的矿石石颗粒。冷却粒。冷却后，液相将后，液相将矿粉粉颗粒粘粒粘结成成块。这一一过程叫是程叫是烧结，所的到的，所的到的块矿叫叫烧结矿。烧结烧结工艺工艺流程流程162

9、023/1/3/01:22:4616武钢三烧武钢三烧396m2鼓风环式冷却机鼓风环式冷却机172023/1/3/01:22:4617烧结过程示意图烧结过程示意图p烧结料层有明显的分层，依次出现烧结料层有明显的分层，依次出现烧结矿层烧结矿层、燃烧层燃烧层、预热和干燥预热和干燥 层层、过湿层过湿层，然后又，然后又 相继消失，最后剩下相继消失，最后剩下 烧结矿层烧结矿层。18p烧结矿层烧结矿层p燃烧层燃烧层p预热和干燥层预热和干燥层p过湿层过湿层2023/1/3/01:22:4618192023/1/3/01:22:4619400m2带式抽风烧结机带式抽风烧结机202023/1/3/01:22:46

10、20烧结过程的主要反应烧结过程的主要反应p燃燃烧反反应：C+O2，烧结废气中以气中以CO2为主，存在主，存在少量少量CO，还有一些自由氧和氮。有一些自由氧和氮。2C+O2=2CO；C+O2=CO2p分解反分解反应：结晶水的分解：褐晶水的分解：褐铁矿（mFe2O3nH2O）高岭土（高岭土（Al2O3 2SiO22H2O)熔熔剂分解：分解：CaCO3=CaO+CO2(750以上以上)MgCO3=MgO+CO2(720)212023/1/3/01:22:4621烧结过程的主要反应烧结过程的主要反应p还原与再氧化反原与再氧化反应：Fe、Mn等等 靠近燃料靠近燃料颗粒粒处：3Fe2O3+CO=2Fe3O

11、4+CO2;Fe3O4+CO=3FeO+CO2;远离燃料离燃料颗粒粒处：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3;3FeO+1/2O2=Fe3O4.p气化反气化反应：脱硫：脱硫8595。FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 2FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO2222023/1/3/01:22:4622烧结矿的形成烧结矿的形成p烧结矿形成机理形成机理p是一种由多种是一种由多种矿物物组成的复合体。由成的复合体。由含含铁矿物物和和脉石脉石矿物物组成的液相粘成的液相粘结在一起在一起组成成。p含含铁矿物物有磁有磁铁矿、方、方铁矿（或浮氏体）、赤（或浮氏体）、赤铁矿p粘粘结相相主要有主要有铁橄

12、橄榄石、石、钙铁橄橄榄石、硅灰石、石、硅灰石、硅酸二硅酸二钙、硅酸三、硅酸三钙、铁酸酸钙、钙铁灰石及少灰石及少量反量反应不全的游离石英和石灰。不全的游离石英和石灰。232023/1/3/01:22:4623烧结厂巡视烧结厂巡视242023/1/3/01:22:4624烧结机烧结机p世界上世界上90%以以上上烧结矿由由抽抽风带式式烧结机机生生产，其主要，其主要设备为烧结台台车。252023/1/3/01:22:46252.1.3 球团球团p将准将准备好的原料好的原料(细磨精磨精矿或其他或其他细磨粉状物料、磨粉状物料、添加添加剂等等)，按一定比例，按一定比例经过配料、混匀制成一定配料、混匀制成一定

13、尺寸的小球，然后采用干燥焙尺寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其或其他方法使其发生一系列的物理化学生一系列的物理化学变化而硬化固化而硬化固结这一一过程即程即为球球团生生产过程程其其产品即品即为球球团矿。p球球团矿生生产的工的工艺流程一般包括原料准流程一般包括原料准备、配、配料、混合、造球、干燥和焙料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和、冷却、成品和返返矿处理等工序。理等工序。262023/1/3/01:22:4626圆盘造球机圆盘造球机 272023/1/3/01:22:4627竖炉竖炉球团球团矿生矿生产的产的工艺工艺流程流程 282023/1/3/01:22:46282.2 高炉炼铁原

14、理高炉炼铁原理2.2.1 高炉冶高炉冶炼过程及特点程及特点2.2.2 燃燃烧反反应2.2.3 还原反原反应2.2.4 高炉炉渣与脱硫高炉炉渣与脱硫2.2.5 炉料与煤气运炉料与煤气运动 2.2.6 高炉生高炉生产主要技主要技术经济指指标292023/1/3/01:22:46292.2.1高炉冶炼过程及特点高炉冶炼过程及特点p现代高炉生代高炉生产过程是一个程是一个庞大的生大的生产体系，除体系，除高炉本体高炉本体外，外，还有有供料供料、送送风、煤气煤气净化除化除尘、喷吹燃料吹燃料和和渣渣铁处理理等系等系统。p高炉高炉炼铁的本的本质 传质过程程：矿石中的石中的O2-O2-进入煤气中，入煤气中，实现铁

15、与氧的分离与氧的分离 传热过程程：煤气携：煤气携带的的热量量传给炉料，使炉料熔化成渣炉料，使炉料熔化成渣铁，实现渣渣铁分离分离O2-(矿）矿）CO CO2302023/1/3/01:22:4630高炉生产工艺流程312023/1/3/01:22:4731高炉结构高炉结构p高炉是由耐火材料砌筑高炉是由耐火材料砌筑而成而成竖式式圆筒形炉体筒形炉体，外有外有钢板制成炉壳加固板制成炉壳加固密封，内嵌冷却器保密封，内嵌冷却器保护，炉子自上而下依次分炉子自上而下依次分为炉喉、炉身、炉腰、炉炉喉、炉身、炉腰、炉腹和炉缸腹和炉缸五部分。炉缸五部分。炉缸部分部分设有有风口、口、铁口和口和渣口，炉喉以上渣口，炉喉

16、以上为装料装料装置和煤气封盖及装置和煤气封盖及导出出管。管。322023/1/3/01:22:4732高炉高炉炉内炉内炉料炉料状况状况及反及反应应332023/1/3/01:22:47332.2.2 燃烧反应燃烧反应p炉炉顶加入的焦炭，其中加入的焦炭，其中风口前燃口前燃烧的碳量的碳量约占入占入炉炉总碳量的碳量的65%75%，是在，是在风口前与鼓口前与鼓风中中的的O2燃燃烧，1721参加直接参加直接还原反原反应，10左右溶解左右溶解进入入铁水。水。p燃燃烧反反应的的作用作用：为高炉冶高炉冶炼过程提供主要程提供主要热源；源；为还原反原反应提供提供CO、H2等等还原原剂；为炉料下降提供必要的空炉料下

17、降提供必要的空间。342023/1/3/01:22:4734燃烧反应燃烧反应p燃燃烧反反应的机理一般的机理一般认为分两步分两步进行：行：p风口前碳素的燃口前碳素的燃烧只能是不完全燃只能是不完全燃烧，生成，生成CO并放出并放出热量。量。p由于鼓由于鼓风中中总含有一定的水蒸气，灼含有一定的水蒸气，灼热的的C与与H2O发生下列反生下列反应：C+H2O=CO+H2 -124390kJ p实际生生产中的条件下，中的条件下，风口前碳素燃口前碳素燃烧的最的最终产物由物由CO、H2、N2组成。成。352023/1/3/01:22:4735回旋区及燃烧带回旋区及燃烧带p回旋区回旋区：风口前口前产生焦炭和生焦炭和

18、煤气流回旋运煤气流回旋运动的区域称的区域称为回旋区。回旋区。p回旋区和中回旋区和中间层组成焦炭在成焦炭在炉缸内炉缸内进行燃行燃烧反反应的区域的区域称称为燃燃烧带。p实践中常以践中常以CO2降至降至12的位置定的位置定为燃燃烧带界限。界限。大型高炉的燃大型高炉的燃烧带长度在度在10001500mm左右。左右。362023/1/3/01:22:47362.2.3 还原反应还原反应2.2.3.1 基本概念基本概念2.2.3.2 高炉内高炉内铁氧化物的氧化物的还原原2.2.3.3 高炉内非高炉内非铁元素的元素的还原原372023/1/3/01:22:47372.2.3.1基本概念基本概念p还原反原反应

19、 还原原剂夺取金属氧化物中的氧取金属氧化物中的氧，使之，使之变为金属金属或或该金属低价氧化物的反金属低价氧化物的反应。高炉高炉炼铁常用的常用的还原原剂主要有主要有CO、H2和固体和固体碳碳。p铁氧化物的氧化物的还原原顺序序 遵循逐遵循逐级还原的原原的原则。当温度小于当温度小于570时，按，按Fe2O3Fe3O4Fe的的顺序序还原。原。当温度大于当温度大于570时，按，按Fe2O3Fe3O4 FeOFe的的顺序序还原。原。382023/1/3/01:22:47382.2.3.2 高炉内铁氧化物的还原高炉内铁氧化物的还原p用用CO和和H2还原原铁氧化物氧化物 用用CO和和H2还原原铁氧化物，生成氧

20、化物，生成CO2和和H2O还原反原反应叫叫间接接还原原。用用CO作作还原原剂的的还原反原反应主要在高炉内小主要在高炉内小于于800的区域的区域进行。行。用用H2作作还原原剂的的还原反原反应主要在高炉内主要在高炉内8001100的区域的区域进行。行。p用固体碳用固体碳还原原铁氧化物氧化物 用固体碳用固体碳还原原铁氧化物，生成氧化物，生成CO的的还原反原反应叫叫直接直接还原原。在高炉内具有在高炉内具有实际意意义的只有的只有FeO+C=Fe+CO的反的反应。直接直接还原要通原要通过气相气相进行反行反应，其反，其反应过程如下：程如下：p直接直接还原一般在大于原一般在大于1100的区域的区域进行，行，8

21、001100区域区域为直接直接还原与原与间接接还原同原同时存在区，存在区，低于低于800的区域是的区域是间接接还原区。原区。402023/1/3/01:22:47402.2.3.3 高炉内非铁元素的还原高炉内非铁元素的还原 p锰的的还原原p硅的硅的还原原p磷的磷的还原原 p铅、锌、砷的、砷的还原原 412023/1/3/01:22:4741锰的还原锰的还原 p高炉内高炉内锰氧化物的氧化物的还原由高原由高级向低向低级逐逐级还原直原直到金属到金属锰，顺序序为：p从从MnO2到到MnO可通可通过间接接还原原进行行还原反原反应。MnO还原成原成Mn只能靠直接只能靠直接还原取得。原取得。pMnO的直接的

22、直接还原是吸原是吸热反反应。高炉炉温是。高炉炉温是锰还原的重要条件，其次适当提高炉渣碱度，增加原的重要条件，其次适当提高炉渣碱度，增加MnO的活度，也有利于的活度，也有利于锰的直接的直接还原。原。p还原出来的原出来的锰可溶于生可溶于生铁或生成或生成Mn3C溶于生溶于生铁。422023/1/3/01:22:4742硅的还原硅的还原p硅的硅的还原只能在原只能在高炉下部高温区高炉下部高温区(1300以上以上)以直接以直接还原的形式原的形式进行：行：SiO2+2CSi2CO -628297kJpSiO2在在还原原时要吸收大量要吸收大量热量，硅在高炉内只有量，硅在高炉内只有少量被少量被还原。原。p还原出

23、来的硅可溶于生原出来的硅可溶于生铁或生成或生成FeSi再溶于生再溶于生铁。p较高的炉温和高的炉温和较低的炉渣碱度有利于硅的低的炉渣碱度有利于硅的还原。原。p铁水中的含硅量可作水中的含硅量可作为衡量炉温水平的衡量炉温水平的标志。志。432023/1/3/01:22:4743磷的还原磷的还原 p磷酸磷酸铁(FeO)3P2O58H2O又称又称蓝铁矿，蓝铁矿结晶水分解后，形成多微孔的晶水分解后，形成多微孔的结构构较易易还原，反原，反应式式为：p磷酸磷酸钙（主要存在形式）在高炉内首先（主要存在形式）在高炉内首先进入炉渣，在入炉渣，在11001300时用碳作用碳作还原原剂还原磷，其原磷，其还原率能原率能达

24、达60；当有；当有SiO2存在存在时，可以加速磷的，可以加速磷的还原：原：p磷在高炉冶磷在高炉冶炼条件下，条件下，全部全部被被还原以原以Fe2P形形态溶于生溶于生铁。442023/1/3/01:22:4744铅、锌、砷的还原铅、锌、砷的还原 p还原出来的原出来的铅（密度（密度11.34g/cm3）易沉）易沉积于于炉底，渗入炉底，渗入砖缝，破坏炉底；部分，破坏炉底；部分铅在高炉内易在高炉内易挥发上升，遇到上升，遇到CO2和和H2O将被氧化，随炉料一将被氧化，随炉料一起下降起下降时又被又被还原，在炉内循原，在炉内循环。p还原出来的原出来的锌，在炉内，在炉内挥发、氧化、体、氧化、体积增大使增大使炉炉

25、墙破坏，或凝附于炉破坏，或凝附于炉墙形成炉瘤。形成炉瘤。p还原出来的砷，与原出来的砷，与铁化合影响化合影响钢铁性能，使性能，使钢冷冷脆，脆，焊接性能大大降低。接性能大大降低。452023/1/3/01:22:47452.2.3.5生铁的生成与渗碳过程生铁的生成与渗碳过程 p生生铁的生成：渗碳和已的生成：渗碳和已还原的元素原的元素进入生入生铁中，得到含中，得到含Fe、C、Si、Mn、P、S等元素的生等元素的生铁。p渗碳渗碳过程程 固体海固体海绵铁发生渗碳生渗碳过程：程：（渗（渗C有限，不到有限，不到1）在在1400左右左右时，与，与炽热的焦炭的焦炭继续进行固相渗碳。行固相渗碳。熔化后的金属熔化后

26、的金属铁与焦炭与焦炭发生渗碳反生渗碳反应：3Fe液液+C焦焦=Fe3C液液。462023/1/3/01:22:47462.2.4 高炉炉渣与脱硫高炉炉渣与脱硫 p高炉炉渣是高炉炉渣是铁矿石中的脉石和焦炭石中的脉石和焦炭(燃料燃料)中的中的灰分等与熔灰分等与熔剂相互作用生成低熔点的化合物，相互作用生成低熔点的化合物，形成非金属的液相。形成非金属的液相。高炉炉渣的成分高炉炉渣的成分高炉炉渣作用高炉炉渣作用成渣成渣过程程生生铁去硫去硫472023/1/3/01:22:47472.2.4.1 高炉炉渣的成分高炉炉渣的成分p高炉炉渣的来源：高炉炉渣的来源：矿石中的脉石、焦炭石中的脉石、焦炭(燃料燃料)中

27、的灰中的灰分、熔分、熔剂中的氧化物、被侵中的氧化物、被侵蚀的炉的炉衬等。等。p高炉炉渣的成分：氧化物高炉炉渣的成分：氧化物为主，且含量最多的是主，且含量最多的是SiO2、CaO、Al2O3、MgO。p炉渣中氧化物的种炉渣中氧化物的种类：碱性氧化物、酸性氧化物和中性：碱性氧化物、酸性氧化物和中性氧化物。以碱性氧化物氧化物。以碱性氧化物为主的炉渣称碱性炉渣；以酸性主的炉渣称碱性炉渣；以酸性氧化物氧化物为主的炉渣称酸性炉渣。主的炉渣称酸性炉渣。p炉渣的碱度炉渣的碱度(R)：炉渣中碱性氧化物和酸性氧化物的：炉渣中碱性氧化物和酸性氧化物的质量百分数之比表示炉渣碱度：量百分数之比表示炉渣碱度：p高炉炉渣碱

28、度一般表示式：高炉炉渣碱度一般表示式：R=m(CaO)m(SiO2)p炉渣的碱度根据高炉原料和冶炉渣的碱度根据高炉原料和冶炼产品的不同，一般在品的不同，一般在1.01.3之之间。482023/1/3/01:22:47482.2.4.2 高炉炉渣的作用高炉炉渣的作用p分离渣分离渣铁，具有良好的流，具有良好的流动性，能性，能顺利排出炉外。利排出炉外。p具有足具有足够的脱硫能力的脱硫能力，尽可能降低生，尽可能降低生铁含硫量，保含硫量，保证冶冶炼出合格的生出合格的生铁。p具有具有调整生整生铁成分，保成分，保证生生铁质量的作用量的作用。p保保护炉炉衬，具有具有较高熔点的炉渣，易附着于炉高熔点的炉渣，易附

29、着于炉衬上，上，形成形成“渣皮渣皮”，保，保护炉炉衬，维持生持生产。492023/1/3/01:22:47492.2.4.2 成渣过程成渣过程 （1）焦炭在）焦炭在风口口处完全燃完全燃烧，灰分灰分进入炉渣。入炉渣。（2）石灰石在下降）石灰石在下降过程中，程中，分解的分解的CaO在滴落在滴落带，被初渣溶解，参与造渣。被初渣溶解，参与造渣。（3）矿石在石在块状状带固相反固相反应生成了低熔点的化合生成了低熔点的化合物沿焦炭物沿焦炭缝隙流下，分离出隙流下，分离出初渣初渣。随后渣中。随后渣中(FeO)不断不断还原原进入入铁中，至滴落中，至滴落带，炉渣以滴状下落，渣，炉渣以滴状下落，渣中中FeO已降到已降

30、到23。（4）滴落的初渣成分不断）滴落的初渣成分不断变化，初渣开始是自然化，初渣开始是自然碱度，以后随着碱度，以后随着SiO2的的还原原，石灰石渣化石灰石渣化并加入并加入焦焦炭灰分炭灰分，经过碱度波碱度波动之后形成之后形成终渣渣。成渣成渣过程中，程中，软熔熔带对炉内料柱透气性影响很大，炉内料柱透气性影响很大，习惯上把上把这一一带叫叫成渣成渣带。502023/1/3/01:22:47502.2.4.3 生铁去硫生铁去硫p硫的来源：硫的来源：矿石、焦炭、熔石、焦炭、熔剂和和喷吹燃料中的硫吹燃料中的硫分。炉料中分。炉料中焦炭焦炭带入的硫最多，占入的硫最多，占7080。p冶冶炼每吨生每吨生铁由炉料由炉

31、料带入的入的总硫量称硫量称硫硫负荷荷。p炉渣去硫炉渣去硫 炉渣去硫反炉渣去硫反应：FeS+(CaO)=(CaS)+(FeO)生成的生成的FeO在高温下与焦炭作用：在高温下与焦炭作用：(FeO)+C=Fe+CO-Q 总的脱硫反的脱硫反应可写成：可写成：FeS+(CaO)+C=(CaS)+Fe+CO-Q p炉外脱硫炉外脱硫 高炉常用的炉外脱硫高炉常用的炉外脱硫剂是是苏打粉打粉(Na2CO3)。反。反应式式为：Na2CO3+FeS=Na2S+FeO+CO2-Q 还有有石灰石灰、白云石、白云石、电石、复合脱硫石、复合脱硫剂等。等。512023/1/3/01:22:47512.2.5 炉料与煤气运动炉料

32、与煤气运动2.2.5.1 炉料运炉料运动2.2.5.2 煤气运煤气运动522023/1/3/01:22:47522.2.5.1炉料运动炉料运动p炉料在炉内下降的基本条件：高炉内不断形成炉料在炉内下降的基本条件：高炉内不断形成促使炉料下降的自由空促使炉料下降的自由空间。p形成炉料下降的自由空形成炉料下降的自由空间的因素的因素 焦炭在焦炭在风口前燃口前燃烧生成煤气。生成煤气。炉料中的碳素参加直接炉料中的碳素参加直接还原。原。炉料在下降炉料在下降过程中重新排列、程中重新排列、压紧并熔化成并熔化成液相，体液相，体积缩小。小。定定时放出渣放出渣铁。532023/1/3/01:22:47532.2.5.2

33、 煤气运动煤气运动 p煤气的体煤气的体积的的变化化p煤气的成分的煤气的成分的变化化p煤气的温度的煤气的温度的变化化p煤气的煤气的压力的力的变化化542023/1/3/01:22:4754煤气的体积的变化煤气的体积的变化p煤气量取决于冶煤气量取决于冶炼强度、鼓度、鼓风成分、焦比等因成分、焦比等因素。素。p煤气的体煤气的体积 总量在上升量在上升 过程中是增程中是增 加的。加的。552023/1/3/01:22:4755煤气成分的变化煤气成分的变化pCO：煤气上升：煤气上升过程中，程中，CO在高炉下部高温区开始增加，在高炉下部高温区开始增加，煤气中的煤气中的CO含量会相含量会相应减小。减小。pCO2

34、：在炉缸、炉腹部位几乎：在炉缸、炉腹部位几乎为零，从中温区开始增加。零，从中温区开始增加。pH2：来源于：来源于风中中H2O汽和焦炭中的有机汽和焦炭中的有机H2和和喷吹燃料吹燃料中的中的挥发H2，上升，上升过程中由于参加程中由于参加间接接还原和生成原和生成CH4，含量逐，含量逐渐减少，但由于炉料中减少，但由于炉料中结晶水和碳作用生晶水和碳作用生成部分成部分H2，又可适量增加煤气中，又可适量增加煤气中H2的含量。的含量。pN2：鼓：鼓风带入的入的N2，焦炭中的有机，焦炭中的有机N2和和喷吹燃料中的吹燃料中的挥发N2，在上升，在上升过程中不参加任何反程中不参加任何反应，绝对量不量不变。pCH4：高

35、温：高温时少量焦炭与少量焦炭与H2作用生成作用生成CH4，上升，上升过程中程中又加入焦炭又加入焦炭挥发分中分中CH4，但数量很少，但数量很少，变化不大。化不大。562023/1/3/01:22:4756p炉内炉内热交交换现象：炉缸煤气在上升象：炉缸煤气在上升过程中把程中把热量量传递给炉料，温度逐炉料，温度逐渐降低；而炉料在下降降低；而炉料在下降过程程吸收煤气的吸收煤气的热量，温度逐量，温度逐渐上升。上升。煤气温度的变化煤气温度的变化572023/1/3/01:22:4757p压头损失失(p)的表示式的表示式 p=P炉缸炉缸-P炉喉炉喉 p压头损失失p的作用的作用 增加到一定程度增加到一定程度时

36、，将妨碍高炉，将妨碍高炉顺行。行。煤气压力的变化煤气压力的变化582023/1/3/01:22:47582.2.6 高炉生产主要技术经济指标高炉生产主要技术经济指标p有效容有效容积利用系数（利用系数（V）：高炉每立方米有效容：高炉每立方米有效容积每天生每天生产的合格的合格铁水量（水量（t/m3d）p入炉焦比入炉焦比（K）：冶）：冶炼一吨生一吨生铁消耗的焦炭量消耗的焦炭量（kg/t）V V=高炉每天的合格生铁量高炉每天的合格生铁量P高炉有效容积高炉有效容积VuK=每天装入高炉的焦炭量每天装入高炉的焦炭量高炉每天出铁量高炉每天出铁量p煤比（或油比）：煤比（或油比）：冶冶炼一吨生一吨生铁消耗的煤消耗

37、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冶冶炼强度：度：高炉每立方米有效容高炉每立方米有效容积每天消耗每天消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情况下）的（干）焦炭量（焦比一定的情况下）V=I/KM=每天喷入高炉的煤粉量每天喷入高炉的煤粉量高炉每天出铁量高炉每天出铁量I=高炉每天消耗的焦炭量高炉每天消耗的焦炭量高炉的有效容积高炉的有效容积p生生铁合格率合格率：生：生铁化学成分符合国家化学成分符合国家标准的准的总量占生量占生铁总量的指量的指标。p休休风率：率：高炉休高炉休风时间（不包括（不包括计划大、中、小修）占划大、中、小修）占日日历工作工作时间的百分

38、数。的百分数。规定的日定的日历作作业时间=日日历时间-计划大中修及封炉划大中修及封炉时间 休休风率反映高炉操作及率反映高炉操作及设备维护的水平。的水平。p生生铁成本：成本：生生产每吨合格生每吨合格生铁所需原料、燃料、材料、所需原料、燃料、材料、动力、人工等一切力、人工等一切费用的用的总和，和，单位：元位：元/tFe。p炉炉龄（高炉一代寿命）（高炉一代寿命）：即从高炉点火开始到停炉大修：即从高炉点火开始到停炉大修之之间实际运行的运行的时间或或产铁量。炉量。炉龄长，产铁多，多，经济效益高。效益高。休风率休风率=高炉休风时间高炉休风时间规定的日历作业时间规定的日历作业时间100%612023/1/3

39、/01:22:4861铁铁 种种炼钢生铁炼钢生铁牌牌 号号炼炼04炼炼08炼炼10代代 号号L04L08L10w(Si)0.450.450.850.851.25w(Mn)一组一组二组二组三组三组0.40.4 1.01.02.0w(P)特级特级一级一级二级二级三级三级0.100.100.150.150.250.250.40w(S)特类特类一类一类二类二类三类三类0.020.020.030.030.050.050.07铁水温度在铁水温度在14501550。按照。按照Si含量的不同，将高炉铁水分为炼钢生铁含量的不同，将高炉铁水分为炼钢生铁(w Si4000m3 大型高炉：大型高炉：620m3 中型高

40、炉：中型高炉：255620m3 小型高炉：小型高炉：100m32.3.1.1 高炉内型高炉内型662.3.1.1 高炉内型高炉内型672.3.1.1 高炉内型高炉内型68高炉内型对压差的影响69高炉内型对燃料比的影响70高炉内型对应力场的影响71高炉内型对炉身处管道行程的影响72高炉内型对炉身处管道行程的影响73高炉内型对炉身处管道行程的影响74炉腰对边缘应力场的影响75炉型对炉缸状况的影响76炉型对炉缸状况的影响772023/1/3/01:22:49772.3.1.2 炉顶装料装置炉顶装料装置p高炉炉高炉炉顶装料装料设备的的作用是按冶作用是按冶炼要求，要求，向炉内合理布料，同向炉内合理布料，

41、同时要要严密封住炉内荒密封住炉内荒煤气不逸出炉外。煤气不逸出炉外。p常用的炉常用的炉顶装料装料设备主要有主要有钟式炉式炉顶和和溜溜槽式（亦称无槽式（亦称无钟式）炉式）炉顶。782023/1/3/01:22:4978钟式炉顶钟式炉顶1旋转布料器；旋转布料器；2煤气封盖；煤气封盖；3均压室；均压室；4大料钟；大料钟；5大料斗；大料斗；6小料钟；小料钟；7受料斗受料斗792023/1/3/01:22:5079无钟炉顶无钟炉顶1带式上料机；式上料机；2旋旋转料罐；料罐；3驱动电动机；机；4托托盘式料式料门；5上密封上密封阀（放散）；（放散）；6密封料罐密封料罐；7卸料漏斗；卸料漏斗；8料流料流调节阀；

42、9下密封下密封阀（均（均压）；）；10波波纹管；管；11眼睛眼睛阀；12气密箱；气密箱；13溜槽溜槽802023/1/3/01:22:5080溜槽布料溜槽布料81无钟炉顶无钟炉顶82无钟炉顶无钟炉顶83无钟炉顶无钟炉顶84无钟炉顶无钟炉顶852023/1/3/01:22:50852.3.2 高炉附属设备高炉附属设备2.3.2.1 原料供原料供应系系统2.3.2.2 送送风系系统2.3.2.3 煤气煤气净化系化系统2.3.2.4 渣渣铁处理系理系统 862023/1/3/01:22:5086皮带上料皮带上料上料系统上料系统2.3.2.1 原料供应系统原料供应系统872023/1/3/01:22:

43、50872.3.2.2 送风系统送风系统p高炉送高炉送风系系统包括包括高炉鼓高炉鼓风机机、冷冷风管路管路、热风炉炉、热风管路、管路、风口口以及管路上的各种以及管路上的各种阀门等。等。p蓄蓄热式式热风炉由炉由拱拱顶、燃燃烧室室和和蓄蓄热室室等几等几 部分构成。蓄部分构成。蓄热式式热 风炉呈周期性工作，炉呈周期性工作，一个工作周期有一个工作周期有燃燃烧 期期、送送风期期和和切炉期切炉期 三个三个过程。程。一般一座一般一座 高炉有高炉有三至四座三至四座热风炉。炉。882023/1/3/01:22:5088蓄热式热风炉结构蓄热式热风炉结构892023/1/3/01:22:5089p由由热风炉送出的炉送

44、出的热风通通过热风总管管送到高炉，再送到高炉，再经热风围管管和和送送风支管支管，将，将热风均匀的分配到每个均匀的分配到每个风口口，以便炉内焦炭和，以便炉内焦炭和喷吹燃料吹燃料进行燃行燃烧。p热风围管管由由钢结构本体、耐火内构本体、耐火内衬、吊挂装置和下、吊挂装置和下部部电葫芦葫芦单轨梁梁组成。成。p风口装置口装置主要由主要由风口大套、中套和口大套、中套和风口小套口小套组成。成。热风围管及风口热风围管及风口902023/1/3/01:22:50902.3.2.3 煤气净化系统煤气净化系统1高炉；高炉；2重力除尘器；重力除尘器；3 洗涤塔；洗涤塔；4文氏管；文氏管；5调压阀组；调压阀组；6脱水器脱

45、水器912023/1/3/01:22:5091重力除尘和文氏除尘重力除尘重力除尘文氏除尘文氏除尘922023/1/3/01:22:50922.3.2.4 渣铁处理系统渣铁处理系统932023/1/3/01:22:5193渣铁分离器渣铁分离器1水渣沟水渣沟;2水渣槽及放散筒水渣槽及放散筒;3分配器分配器;4脱水转鼓脱水转鼓;5鼓内胶带运输机鼓内胶带运输机6鼓外胶带运输机鼓外胶带运输机;7水渣成品贮存槽水渣成品贮存槽;8集水斗集水斗;9冷却水池冷却水池;10泵站泵站11脱水转鼓的细筛网脱水转鼓的细筛网;12轴向刮板轴向刮板;13吹扫用压缩空气吹扫用压缩空气;14冲洗水冲洗水转鼓脱水法工艺流程转鼓脱水法工艺流程952023/1/3/01:22:5195武钢武钢 5号号高炉高炉出铁出铁场平场平面布面布置置 962023/1/3/01:22:5196第二章第二章 小结小结p重点掌握内容：重点掌握内容：高炉高炉炼铁原料及作用、原料及作用、烧结及及过程；程；高炉高炉结构、高炉内区域及构、高炉内区域及进行反行反应、直接、直接还原和原和间接接还原、高炉炉渣作用、生原、高炉炉渣作用、生铁去硫、高炉生去硫、高炉生产主要技主要技术经济指指标；高炉有效容高炉有效容积、炉、炉顶装料装置、装料装置、热风炉炉型及原炉炉型及原理；理；