高爐煉鐵工藝

高爐煉鐵知識講座2023/2/5高爐煉鐵知識1

王瑞祥

主要內(nèi)容高爐煉鐵概述及工藝流程高爐冶煉的基本原理高爐強化冶煉2023/2/52

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第三講高爐煉鐵概述及工藝流程1、高爐煉鐵概述2、高爐煉鐵工藝流程2023/2/53

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高爐煉鐵特點？高爐外貌1、高爐的特點2、高爐生產(chǎn)的特點3、高爐操作的關(guān)鍵2023/2/54

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1、高爐的特點：高2、高爐的生產(chǎn)特點：吞吐量大

連續(xù)逆流

密閉高壓

還原精料3、操作關(guān)鍵：順行2023/2/55

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渣鐵處理系統(tǒng)煤氣除塵系統(tǒng)噴吹系統(tǒng)高爐礦石（燒結(jié)礦、球團礦、塊礦）、

焦炭、熔劑煤空氣鐵水（制鋼鐵水、鑄鐵、鐵合金）、爐渣爐塵凈煤氣風機熱風爐供上料系統(tǒng)送風系統(tǒng)

高爐是怎樣煉出鐵的？

爐頂裝料系統(tǒng)煉鐵工藝過程2023/2/56

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高爐設(shè)備系統(tǒng)組成高爐生產(chǎn)系統(tǒng)：1、高爐本體；2、爐頂裝料設(shè)備系統(tǒng)；3、供上料設(shè)備系統(tǒng)；4、送風設(shè)備系統(tǒng)；5、煤氣處理設(shè)備系統(tǒng)；6、渣鐵處理設(shè)備系統(tǒng)；7、噴吹設(shè)備系統(tǒng)2023/2/57

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高爐煉鐵工藝系統(tǒng)組成①高爐本體（爐頂裝料系統(tǒng)）；②供上料系統(tǒng)；③送風系統(tǒng)；④煤氣處理系統(tǒng)；⑤渣鐵處理系統(tǒng)；⑥噴吹設(shè)備系統(tǒng)。2023/2/58

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1、高爐本體

高爐本體包括爐基，爐殼，爐襯，冷卻設(shè)備，爐頂裝料設(shè)備等。高爐的內(nèi)部空間叫爐從上到下分為五段，即爐喉，爐身，爐腰，爐腹，爐缸。整個冶煉過程是在高爐內(nèi)完成的。高爐內(nèi)型2023/2/59

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2、

供上料系統(tǒng)

上料系統(tǒng)包括儲礦槽，槽下漏斗，槽下篩分，稱量和運料設(shè)備，料車斜橋或裝料傳送皮帶向爐頂供料設(shè)備，其任務(wù)是將高爐所需原燃料通過上料設(shè)備裝入高爐內(nèi)。3、送風系統(tǒng)

送風系統(tǒng)包括鼓風機，熱風爐，冷風管道，熱風管道，熱風圍管和風口裝置等。其任務(wù)是將風機送來的冷風經(jīng)熱風爐預(yù)熱以后送進高爐。

2023/2/510

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4、煤氣凈化系統(tǒng)

煤氣凈化系統(tǒng)包括煤氣導(dǎo)出管，上升管，下降管，重力除塵器進行干法除塵。其任務(wù)是將高爐冶煉所產(chǎn)生的荒煤氣進行凈化處理，以獲得合格的氣體燃料。5、渣鐵處理系統(tǒng)

渣鐵處理系統(tǒng)包括出鐵場，爐前設(shè)備，渣鐵運輸設(shè)備，水力沖渣設(shè)備等。其任務(wù)是將爐內(nèi)放出的渣，鐵，按要求進行處理。6、噴吹燃料系統(tǒng)

噴吹燃料系統(tǒng)包括噴吹物的制備，運輸和噴吹設(shè)備等。其任務(wù)是將按一定要求準備好的燃料噴入爐內(nèi)。

2023/2/511

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通常，各個系統(tǒng)互相配合、互相制約，形成一個連續(xù)的、大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過程。高爐開爐之后，整個系統(tǒng)必須日以繼夜地連續(xù)生產(chǎn)，除了計劃檢修和特殊事故暫時休風外，一般要到一代壽命終了時才停爐。高爐冶煉過程是一系列復(fù)雜的物理化學(xué)過程的總和。有爐料的揮發(fā)與分解，鐵氧化物和其他物質(zhì)的還原，生鐵與爐渣的形成，燃料燃燒，熱交換和爐料與煤氣運動等。這些過程不是單獨進行的，而是在相互制約下數(shù)個過程同時進行的。2023/2/512

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高爐內(nèi)的基本過程:兩股流的相向運動基本過程是燃料在爐缸風口前燃燒形成高溫還原煤氣，煤氣不停地向上運動，與不斷下降的爐料相互作用，其溫度，數(shù)量和化學(xué)成分逐漸發(fā)生變化，最后從爐頂逸出爐外。爐料在不斷下降過程中，由于受到高溫還原煤氣的加熱和化學(xué)作用，其物理形態(tài)和化學(xué)成分逐漸發(fā)生變化，最后在爐缸里形成液態(tài)渣鐵，從渣鐵口排出爐外。2023/2/513

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高爐冶煉過程的爐內(nèi)狀態(tài)圖2023/2/514

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2023/2/515

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鐘式爐頂2023/2/516

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幷罐式無鐘爐頂2023/2/517

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串罐式無鐘爐頂2023/2/518

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旋轉(zhuǎn)溜槽2023/2/519

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各類鐵礦石圖赤鐵礦Fe2O3磁鐵礦Fe3O4菱鐵礦FeCO3褐鐵礦nFe2O3.mH2O2023/2/521

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品位高：將含F(xiàn)e量達到理論值的70%以上的礦石稱為富礦。脈石成分少和分布合適：SiO2、Al2O3↓越好，CaO要多，MgO要合適有害雜質(zhì)少：S、P、As、Cu（影響鋼質(zhì)）；Pb、Zn、K、Na（對爐襯和高爐順行有害）高溫冶金性能好：低溫粉化率和高溫還原粉化率要小。軟化溫度高，軟化區(qū)間要窄。鐵礦石的評價2023/2/522

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粒度分布合適：粒度＜5mm的粉末要少，8～30mm為宜；太大→對還原不利；太小→對順行不利不同粒度應(yīng)分級入爐;還原性好：被CO、H2還原的難易；從礦石種類上說：褐鐵礦＞赤鐵礦＞磁鐵礦;人造富礦＞天然鐵礦;

從結(jié)構(gòu)上來說：疏松結(jié)構(gòu)、微氣孔多的礦石還原性好化學(xué)成分穩(wěn)定：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）;鐵礦石的評價2023/2/523

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為了保證供給高爐的鐵礦石中鐵含量均勻，并且保證高爐的透氣性，需要把選礦工藝產(chǎn)出的鐵精礦制成10-25mm的塊狀原料。鐵礦粉造塊目前主要有兩種方法：燒結(jié)法和球團法。兩種方法所獲得的塊礦分別為燒結(jié)礦和球團礦。2023/2/524

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燒結(jié)礦及燒結(jié)球團球團礦燒結(jié)礦2023/2/525

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燒結(jié)礦、球團礦及焦炭球團礦燒結(jié)礦焦炭2023/2/526

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高爐燃料

一、焦炭及作用焦炭是現(xiàn)代高爐冶煉的主要燃料和能源基礎(chǔ)，在高爐冶煉過程中具有如下作用：(1)發(fā)熱劑。燃燒后發(fā)熱，產(chǎn)生冶煉所需熱量。(2)還原劑。焦炭中的固定C碳燃燒后生成的CO都是鐵礦石還原所需的還原劑。(3)料柱骨架。高爐內(nèi)是充滿著爐料和熔融渣、鐵的一個料柱，焦炭約占料柱體積的1/3~1/2，對料柱透氣性具有決定性的影響。特別是在高爐下部，礦石、熔劑已經(jīng)熔化、造渣，變成液態(tài)渣和鐵，只有焦炭仍保持固態(tài)，為渣、鐵滴落和煤氣上升以及爐缸內(nèi)的渣、鐵正常流通和排出，提供了必要條件，使冶煉過程得以順利進行。焦炭的這一作用目前尚不能為其他燃料所代替。（4）滲碳劑二、煤粉2023/2/527

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高爐冶煉產(chǎn)品

主產(chǎn)品：鐵水副產(chǎn)品：高爐煤氣；爐渣；爐塵。2023/2/528

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高爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標一、有效容積利用系數(shù)（?u）高爐每立方米有效容積每天生產(chǎn)的合格鐵水量（t/m3·d）ηu=高爐每天的合格生鐵量P高爐有效容積Vu2023/2/529

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高爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標二、焦比（K）冶煉一噸生鐵消耗的干焦或綜合焦炭量（kg/t）（1）入爐焦比K=每天裝入高爐的干焦炭量Q高爐每天出鐵量P2023/2/530

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（2）折算入爐焦比生鐵折算系數(shù)：以生產(chǎn)煉鋼生鐵為標準（折算系數(shù)為1），將其它各種牌號的生鐵按冶煉的難易程度折合為煉鋼生鐵的數(shù)值

K折

=每天裝入高爐的干焦炭量Q合格生鐵折合產(chǎn)量P'2023/2/531

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三、煤比（或油比）冶煉一噸生鐵消耗的煤粉量或重油（kg/t）四、噴煤率每天噴入高爐的煤粉量與高爐每天消耗的燃料量之比，即煤比與燃料比之比M=每天噴入高爐的煤粉量高爐每天出鐵量×100%噴煤率=每天噴入高爐的煤粉量高爐每天消耗的燃料量=×100%煤比燃料比燃料比＝焦比＋煤比（或油比）2023/2/532

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五、綜合焦比（1）置換比KΣ=每天裝入高爐的焦炭量+每天噴入高爐的煤粉量×置換比高爐每天出鐵量R=K0-K1+ΣΔKMR—噴吹的輔助燃料置換比K0—未噴吹輔助燃料前的實際平均焦比K1—噴吹輔助燃料后的平均入爐焦比ΣΔK—其他各種因素對實際焦比影響的代數(shù)和2023/2/533

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（2）噴吹率六、折算綜合焦比K折算=每天裝入高爐的焦炭量+每天噴入高爐的煤粉量×置換比高爐每天出鐵量×生鐵折算系數(shù)噴吹率=噴吹燃料總量總?cè)剂舷牧俊?00％2023/2/534

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七、冶煉強度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）八、綜合冶煉強度I=高爐每天消耗的焦炭量高爐的有效容積IΣ=高爐每天消耗的焦炭量+高爐每天消耗的煤粉量×置換比高爐有效容積?u=I/K或?u=I∑/K∑2023/2/535

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高爐爐前2023/2/536

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爐前2023/2/537

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高爐冷卻模擬圖2023/2/538

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主控室模擬