第二章第二章 高炉炼铁高炉炼铁(Blast Furnace Ironmaking)22024/9/172主要内容主要内容2.1 高炉冶炼用原料高炉冶炼用原料(raw materials)2.2 高炉炼铁原理高炉炼铁原理2.3 高炉构造及附属设备高炉构造及附属设备2.4 高炉操作高炉操作3钢铁消费的典型工艺长流程钢铁消费的典型工艺长流程42024/9/1742.1 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 烧结烧结(sintering)2.1.3 球团球团(pelletizing)52024/9/1752.1.1.1 几个根本概念几个根本概念1 矿物矿物(Minerals)：地壳中具有均一内部构造、化学：地壳中具有均一内部构造、化学组成及一定物理、化学性质的天然化合物或自然组成及一定物理、化学性质的天然化合物或自然元素称为矿物。其中可以为人类利用的称为有用元素称为矿物。其中可以为人类利用的称为有用矿物。矿物。 2 矿石矿石(Ore)：在现代的技术经济条件下，能以工业：在现代的技术经济条件下，能以工业规模从中提取金属、金属化合物或其它产品的矿规模从中提取金属、金属化合物或其它产品的矿物称为矿石。物称为矿石。3 矿石的档次矿石的档次(Ore grade)：矿石中有用成分的质量百：矿石中有用成分的质量百分含量，称为该矿石的档次。分含量，称为该矿石的档次。4 脉石脉石(Gauge)：矿石中没有用的成分称为脉石，普：矿石中没有用的成分称为脉石，普通在冶炼过程中需求去除。通在冶炼过程中需求去除。62024/9/1765、富矿、富矿(high-grade ore)：含铁档次：含铁档次50%的铁矿石的铁矿石 赤铁矿：实际含铁量赤铁矿：实际含铁量70% 磁铁矿：实际含铁量磁铁矿：实际含铁量72.4% 菱铁矿：实际含铁量菱铁矿：实际含铁量48 . 3% 褐铁矿：实际含铁量褐铁矿：实际含铁量55 . 266.1% 6、贫矿、贫矿(lean ore)：实践含铁量低于实际含铁量：实践含铁量低于实际含铁量70%的的铁矿石称贫矿必需经过选矿后运用铁矿石称贫矿必需经过选矿后运用7、块矿、块矿(lump ore)和粉矿和粉矿(fine ore)扣除扣除CO2和结晶水和结晶水富矿富矿破碎、筛分破碎、筛分块矿块矿(510mm),上限上限粉矿粉矿5mm供烧结厂消费烧结矿供烧结厂消费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82024/9/1782.1.1.2 主要原料主要原料p高炉冶炼用的原料主要有铁矿石天然富矿和高炉冶炼用的原料主要有铁矿石天然富矿和人造富矿、燃料人造富矿、燃料(fuel)焦炭和喷吹燃料、焦炭和喷吹燃料、熔剂熔剂(flux)石灰石与白云石等。石灰石与白云石等。p冶炼冶炼1t生铁大约需求生铁大约需求1.62.0t矿石，矿石，0.40.6t焦炭焦炭(coke)，0.20.4t熔剂。熔剂。p高炉冶炼是延续消费过程，必需尽能够为其提高炉冶炼是延续消费过程，必需尽能够为其提供数量充足、品味高、强度好、粒度均匀粉末供数量充足、品味高、强度好、粒度均匀粉末少、有害杂质少及性能稳定的原料。少、有害杂质少及性能稳定的原料。92024/9/179铁矿石铁矿石磁铁矿磁铁矿Fe3O4-magnettie赤铁矿赤铁矿Fe2O3-hematite褐褐铁矿mFe2O3nH2O-limonite 菱铁矿菱铁矿FeCO3-siderite 102024/9/1710铁矿石处置工艺流程p矿石石(ore)破碎破碎(crush)筛分分(screen)富富矿(high-grade ore)混混匀匀(mix)高炉；高炉；p矿石石破碎破碎筛分分贫矿p (lean ore)磨磨矿p (grinding)筛分分选矿p 造造块人造富人造富矿高炉高炉112024/9/1711燃料燃料p焦炭的作用：发热剂、复原剂及料柱骨架。焦炭的作用：发热剂、复原剂及料柱骨架。p 粒度：大型高炉粒度：大型高炉 4060mm；p 中型高炉中型高炉 2540mm；p 小型高炉小型高炉 1525mm；p喷吹燃料：喷吹燃料：p 固体无烟煤与烟煤粉固体无烟煤与烟煤粉p 液体重油、煤焦油液体重油、煤焦油p 气体天然气或焦炉煤气气体天然气或焦炉煤气122024/9/1712熔剂熔剂p熔剂主要运用石灰石熔剂主要运用石灰石(calcite)p 和白云石和白云石(dolomite)；p熔剂的要求：熔剂的要求：p有效成分含量高有效成分含量高CaO+MgO；p有害杂质有害杂质S、P低；低；p粒度均匀，强度好，粉末少。粒度均匀，强度好，粉末少。p熔剂的作用：熔剂的作用：p助熔，改善流动性，使渣铁容易分别；助熔，改善流动性，使渣铁容易分别；p脱硫焦炭和矿石中脱硫焦炭和矿石中S。132.1.2 烧结烧结(sintering)p造块处置的必要性p烧结矿和球团矿优点 p 2024/9/1713142024/9/17142.1.2 烧结烧结(sintering)p将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均匀将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均匀混合，然后放在烧结机点火烧结。在燃料熄灭混合，然后放在烧结机点火烧结。在燃料熄灭产生高温暖一系列物理化学变化作用下，部分产生高温暖一系列物理化学变化作用下，部分混合料颗粒外表发生软化熔融，产生一定数量混合料颗粒外表发生软化熔融，产生一定数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。冷却的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒。冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块。这一过程叫是后，液相将矿粉颗粒粘结成块。这一过程叫是烧结，所的到的块矿叫烧结矿。烧结，所的到的块矿叫烧结矿。烧结烧结工艺工艺流程流程162024/9/1716武钢三烧武钢三烧396m2鼓风环式冷却机鼓风环式冷却机172024/9/1717烧结过程表示图烧结过程表示图p烧结料层有明显的分层，依次出现烧结矿层、烧结料层有明显的分层，依次出现烧结矿层、熄灭层、预热和枯燥熄灭层、预热和枯燥p 层、过湿层，然后又层、过湿层，然后又p 相继消逝，最后剩下相继消逝，最后剩下p 烧结矿层。烧结矿层。18p烧结矿层烧结矿层p熄灭层熄灭层p预热和枯燥层预热和枯燥层p过湿层过湿层2024/9/1718192024/9/1719400m2带式抽风烧结机带式抽风烧结机202024/9/1720烧结过程的主要反响烧结过程的主要反响p熄熄灭反响：反响：C+O2，烧结废气中以气中以CO2为主，存主，存在少量在少量CO，还有一些自在氧和氮。有一些自在氧和氮。p 2C+O2=2CO； C+O2=CO2p分解反响：分解反响：p 结晶水的分解：褐晶水的分解：褐铁矿mFe2O3nH2O p 高岭土高岭土Al2O3 2SiO22H2O)p 熔熔剂分解：分解：CaCO3=CaO+CO2(750以上以上) p MgCO3=MgO+CO2(720)212024/9/1721烧结过程的主要反响烧结过程的主要反响p复原与再氧化反响：复原与再氧化反响：Fe、Mn等等p 接近燃料颗粒处：接近燃料颗粒处：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2;p Fe3O4+CO=3FeO+CO2;p 远离燃料颗粒处：远离燃料颗粒处：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3;p 3FeO+1/2O2=Fe3O4.p气化反响：脱硫气化反响：脱硫8595。p FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2p 2FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO2222024/9/1722烧结矿的构成烧结矿的构成p烧结矿构成机理烧结矿构成机理p是一种由多种矿物组成的复合体。由含铁矿物是一种由多种矿物组成的复合体。由含铁矿物和脉石矿物组成的液相粘结在一同组成。和脉石矿物组成的液相粘结在一同组成。p含铁矿物有磁铁矿、方铁矿或浮氏体、赤含铁矿物有磁铁矿、方铁矿或浮氏体、赤铁矿铁矿p粘结相主要有铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅灰石、粘结相主要有铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅灰石、硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙、钙铁灰石及少硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙、钙铁灰石及少量反响不全的游离石英和石灰。量反响不全的游离石英和石灰。232024/9/1723烧结厂巡视烧结厂巡视242024/9/1724烧结机烧结机p世界上世界上90%以以上上烧结矿由抽由抽风带式式烧结机机消消费，其主要，其主要设备为烧结台台车。252024/9/17252.1.3 球团球团p将将预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、混匀制成一定尺寸的小球，然后采用枯燥焙尺寸的小球，然后采用枯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消消费过程其程其产品即品即为球球团矿。p球球团矿消消费的工的工艺流程普通包括原料流程普通包括原料预备、配料、配料、混合、造球、枯燥和焙混合、造球、枯燥和焙烧、冷却、冷却、废品和返品和返矿处置置等工序。等工序。 262024/9/1726圆盘造球机圆盘造球机 272024/9/1727竖炉竖炉球团球团矿消矿消费的费的工艺工艺流程流程 282024/9/17282.2 高炉炼铁原理高炉炼铁原理2.2.1 高炉冶炼过程及特点高炉冶炼过程及特点2.2.2 熄灭反响熄灭反响2.2.3 复原反响复原反响2.2.4 高炉炉渣与脱硫高炉炉渣与脱硫2.2.5 炉料与煤气运动炉料与煤气运动 2.2.6 高炉消费主要技术经济目的高炉消费主要技术经济目的292024/9/17292.2.1高炉冶炼过程及特点高炉冶炼过程及特点p现代高炉消费过程是一个庞大的消费体系，除现代高炉消费过程是一个庞大的消费体系，除高炉本体外，还有供料、送风、煤气净化除尘、高炉本体外，还有供料、送风、煤气净化除尘、喷吹燃料和渣铁处置等系统。喷吹燃料和渣铁处置等系统。p高炉炼铁的本质高炉炼铁的本质p 传质过程：矿石中的传质过程：矿石中的O2- O2- p 进入煤气中，实现铁与氧的分别进入煤气中，实现铁与氧的分别p 传热过程：煤气携带的热量传给炉料，使炉传热过程：煤气携带的热量传给炉料，使炉料熔化成渣铁，实现渣铁分别料熔化成渣铁，实现渣铁分别O2-(矿矿CO CO2302024/9/1730高炉消费工艺流程312024/9/1731高炉构造高炉构造p高炉是由耐火高炉是由耐火资料砌筑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，内嵌冷却器密封，内嵌冷却器维护，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、炉腹和炉缸五部分。炉缸腹和炉缸五部分。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，炉喉以上为装料装料安装和煤气封盖及安装和煤气封盖及导出出管。管。322024/9/1732高炉高炉炉内炉内炉料炉料情况情况及反及反响响332024/9/17332.2.2 熄灭反响熄灭反响p炉顶参与的焦炭，其中风口前熄灭的碳量约占入炉顶参与的焦炭，其中风口前熄灭的碳量约占入炉总碳量的炉总碳量的65%75%，是在风口前与鼓风中，是在风口前与鼓风中的的O2熄灭，熄灭，1721参与直接复原反响，参与直接复原反响，10左右溶解进入铁水。左右溶解进入铁水。p熄灭反响的作用：熄灭反响的作用： p为高炉冶炼过程提供主要热源；为高炉冶炼过程提供主要热源；p为复原反响提供为复原反响提供CO、H2等复原剂；等复原剂；p为炉料下降提供必要的空间。为炉料下降提供必要的空间。342024/9/1734熄灭反响熄灭反响p熄灭反响的机理普通以为分两步进展：熄灭反响的机理普通以为分两步进展：p风口前碳素的熄灭只能是不完全熄灭，生成风口前碳素的熄灭只能是不完全熄灭，生成CO并放出热量。并放出热量。 p由于鼓风中总含有一定的水蒸气，灼热的由于鼓风中总含有一定的水蒸气，灼热的C与与H2O发生以下反响：发生以下反响： p C+H2O=CO+H2 -124390kJ p实践消费中的条件下，风口前碳素熄灭的最终产实践消费中的条件下，风口前碳素熄灭的最终产物由物由CO、H2、N2组成。组成。352024/9/1735盘旋区及熄灭带盘旋区及熄灭带p盘旋区：风口前产生焦炭和盘旋区：风口前产生焦炭和煤气流盘旋运动的区域称为煤气流盘旋运动的区域称为盘旋区。盘旋区。p盘旋区和中间层组成焦炭在盘旋区和中间层组成焦炭在炉缸内进展熄灭反响的区域炉缸内进展熄灭反响的区域称为熄灭带。称为熄灭带。p实际中常以实际中常以CO2降至降至12的位置定为熄灭带界限。的位置定为熄灭带界限。大型高炉的熄灭带长度在大型高炉的熄灭带长度在10001500mm左右。左右。362024/9/17362.2.3 复原反响复原反响2.2.3.1 根本概念根本概念2.2.3.2 高炉内铁氧化物的复原高炉内铁氧化物的复原2.2.3.3 高炉内非铁元素的复原高炉内非铁元素的复原372024/9/17372.2.3.1根本概念根本概念p复原反响复原反响 p复原复原剂夺取金属氧化物中的氧，使之取金属氧化物中的氧，使之变为金属或金属或该金属低价氧化物的反响。金属低价氧化物的反响。 p高炉高炉炼铁常用的复原常用的复原剂主要有主要有CO、H2和固体碳。和固体碳。 p铁氧化物的复原氧化物的复原顺序序 p遵照逐遵照逐级复原的原那么。复原的原那么。 p当温度小于当温度小于570时，按，按Fe2O3Fe3O4Fe的的顺序复原。序复原。 p当温度大于当温度大于570时，按，按Fe2O3Fe3O4 FeOFe的的顺序复原。序复原。382024/9/17382.2.3.2 高炉内铁氧化物的复原高炉内铁氧化物的复原p用用CO和和H2复原复原铁氧化物氧化物 p用用CO和和H2复原复原铁氧化物，生成氧化物，生成CO2和和H2O复原反响叫复原反响叫间接复原。接复原。 p用用CO作复原作复原剂的复原反响主要在高炉内小于的复原反响主要在高炉内小于800的区域的区域进展。展。 p用用H2作复原作复原剂的复原反响主要在高炉内的复原反响主要在高炉内8001100的区域的区域进展。展。p用固体碳复原用固体碳复原铁氧化物氧化物 p用固体碳复原用固体碳复原铁氧化物，生成氧化物，生成CO的复原反响叫直的复原反响叫直接复原。接复原。 p在高炉内具有在高炉内具有实践意践意义的只需的只需FeO+C=Fe+CO的反响。的反响。 p直接复原要直接复原要经过气相气相进展反响，其反响展反响，其反响过程如下：程如下：p直接复原普通在大于直接复原普通在大于1100的区域的区域进展，展，8001100区域区域为直接复原与直接复原与间接复原同接复原同时存在区，存在区，低于低于800的区域是的区域是间接复原区。接复原区。 402024/9/17402.2.3.3 高炉内非铁元素的复原高炉内非铁元素的复原 p锰的复原锰的复原p硅的复原硅的复原p磷的复原磷的复原 p铅、锌、砷的复原铅、锌、砷的复原 412024/9/1741锰的复原锰的复原 p高炉内锰氧化物的复原由高级向低级逐级复原直高炉内锰氧化物的复原由高级向低级逐级复原直到金属锰，顺序为：到金属锰，顺序为：p从从MnO2到到MnO可经过间接复原进展复原反响。可经过间接复原进展复原反响。MnO复原成复原成Mn只能靠直接复原获得。只能靠直接复原获得。pMnO的直接复原是吸热反响。高炉炉温是锰复的直接复原是吸热反响。高炉炉温是锰复原的重要条件，其次适当提高炉渣碱度，添加原的重要条件，其次适当提高炉渣碱度，添加MnO的活度，也有利于锰的直接复原。的活度，也有利于锰的直接复原。p复原出来的锰可溶于生铁或生成复原出来的锰可溶于生铁或生成Mn3C溶于生铁。溶于生铁。 422024/9/1742硅的复原硅的复原p硅的复原只能在高炉下部高温区硅的复原只能在高炉下部高温区(1300以上以上)以以直接复原的方式直接复原的方式进展：展：p SiO2+2CSi2CO -628297kJpSiO2在复原在复原时要吸收大量要吸收大量热量，硅在高炉内只量，硅在高炉内只需少量被复原。需少量被复原。 p复原出来的硅可溶于生复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较高的炉温暖高的炉温暖较低的炉渣碱度有利于硅的复原。低的炉渣碱度有利于硅的复原。 p铁水中的含硅量可作水中的含硅量可作为衡量炉温程度的衡量炉温程度的标志。志。432024/9/1743磷的复原磷的复原 p磷酸磷酸铁(FeO)3P2O58H2O又称又称蓝铁矿，蓝铁矿结晶晶水分解后，构成多微孔的构造水分解后，构成多微孔的构造较易复原，反响式易复原，反响式为： p磷酸磷酸钙主要存在方式在高炉内首先主要存在方式在高炉内首先进入炉渣，在入炉渣，在11001300时用碳作复原用碳作复原剂复原磷，其复原率能复原磷，其复原率能达达60；当有；当有SiO2存在存在时，可以加速磷的复原：，可以加速磷的复原： p磷在高炉冶磷在高炉冶炼条件下，全部被复原以条件下，全部被复原以Fe2P形状溶于生形状溶于生铁。442024/9/1744铅、锌、砷的复原铅、锌、砷的复原 p复原出来的复原出来的铅密度密度11.34g/cm3易堆易堆积于于炉底，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，随炉料将被氧化，随炉料一同下降一同下降时又被复原，在炉内循又被复原，在炉内循环。p复原出来的复原出来的锌，在炉内，在炉内挥发、氧化、体、氧化、体积增大使增大使炉炉墙破坏，或凝附于炉破坏，或凝附于炉墙构成炉瘤。构成炉瘤。p复原出来的砷，与复原出来的砷，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。452024/9/17452.2.3.5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：渗碳和已复原的元素的生成：渗碳和已复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 p固体海固体海绵铁发生渗碳生渗碳过程：程：p 渗渗C有限，不到有限，不到1p在在1400左右左右时，与，与炽热的焦炭的焦炭继续进展固相渗碳。熔化展固相渗碳。熔化后的金属后的金属铁与焦炭与焦炭发生渗碳反响：生渗碳反响：3Fe液液+C焦焦=Fe3C液。液。 462024/9/17462.2.4 高炉炉渣与脱硫高炉炉渣与脱硫 p高炉炉渣是铁矿石中的脉石和焦炭高炉炉渣是铁矿石中的脉石和焦炭(燃料燃料)中的中的灰分等与熔剂相互作用生成低熔点的化合物，灰分等与熔剂相互作用生成低熔点的化合物，构成非金属的液相。构成非金属的液相。p高炉炉渣的成分高炉炉渣的成分p高炉炉渣作用高炉炉渣作用p成渣过程成渣过程p生铁去硫生铁去硫472024/9/17472.2.4.1 高炉炉渣的成分高炉炉渣的成分p高炉炉渣的来源：矿石中的脉石、焦炭高炉炉渣的来源：矿石中的脉石、焦炭(燃料燃料)中的灰分、中的灰分、熔剂中的氧化物、被侵蚀的炉衬等。熔剂中的氧化物、被侵蚀的炉衬等。p高炉炉渣的成分：氧化物为主，且含量最多的是高炉炉渣的成分：氧化物为主，且含量最多的是SiO2、CaO、Al2O3、MgO。 p炉渣中氧化物的种类：碱性氧化物、酸性氧化物和中性炉渣中氧化物的种类：碱性氧化物、酸性氧化物和中性氧化物。以碱性氧化物为主的炉渣称碱性炉渣；以酸性氧化物。以碱性氧化物为主的炉渣称碱性炉渣；以酸性氧化物为主的炉渣称酸性炉渣。氧化物为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质：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高炉炉渣碱度普通表示式：高炉炉渣碱度普通表示式：R=m(CaO)m (SiO2) p炉渣的碱度根据高炉原料和冶炼产品的不同，普通在炉渣的碱度根据高炉原料和冶炼产品的不同，普通在1.01.3之间。之间。 482024/9/17482.2.4.2 高炉炉渣的作用高炉炉渣的作用p分分别渣渣铁，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才干，尽能的脱硫才干，尽能够降低生降低生铁含硫量，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维护炉炉衬，具有，具有较高熔点的炉渣，易附着于炉高熔点的炉渣，易附着于炉衬上，上，构成构成“渣皮，渣皮，维护炉炉衬，维持消持消费。492024/9/17492.2.4.2 成渣过程成渣过程 1焦炭在风口处完全熄灭，灰分进入炉渣。焦炭在风口处完全熄灭，灰分进入炉渣。 2石灰石在下降过程中，分解的石灰石在下降过程中，分解的CaO在滴落带，在滴落带，被初渣溶解，参与造渣。被初渣溶解，参与造渣。 3矿石在块状带固相反响生成了低熔点的化合矿石在块状带固相反响生成了低熔点的化合物沿焦炭缝隙流下，分别出初渣。随后渣中物沿焦炭缝隙流下，分别出初渣。随后渣中(FeO)不断复原进入铁中，至滴落带，炉渣以滴状下落，渣不断复原进入铁中，至滴落带，炉渣以滴状下落，渣中中FeO已降到已降到23。 4滴落的初渣成分不断变化，初渣开场是自然滴落的初渣成分不断变化，初渣开场是自然碱度，以后随着碱度，以后随着SiO2的复原，石灰石渣化并参与焦的复原，石灰石渣化并参与焦炭灰分，经过碱度动摇之后构成终渣。炭灰分，经过碱度动摇之后构成终渣。 成渣过程中，软熔带对炉内料柱透气性影响很大，成渣过程中，软熔带对炉内料柱透气性影响很大，习惯上把这一带叫成渣带。习惯上把这一带叫成渣带。 502024/9/17502.2.4.3 生铁去硫生铁去硫p硫的来源：矿石、焦炭、熔剂和喷吹燃料中的硫硫的来源：矿石、焦炭、熔剂和喷吹燃料中的硫分。炉料中焦炭带入的硫最多，占分。炉料中焦炭带入的硫最多，占7080。p冶炼每吨生铁由炉料带入的总硫量称硫负荷。冶炼每吨生铁由炉料带入的总硫量称硫负荷。p炉渣去硫炉渣去硫 p炉渣去硫反响：炉渣去硫反响： FeS+(CaO)=(CaS)+(FeO) p 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 p 总的脱硫反响可写成：总的脱硫反响可写成： FeS+(CaO)+C=(CaS)+Fe+CO-Q p炉外脱硫炉外脱硫 p高炉常用的炉外脱硫剂是苏打粉高炉常用的炉外脱硫剂是苏打粉(Na2CO3)。反响。反响式为：式为： Na2CO3+FeS=Na2S+FeO+CO2-Q p还有石灰、白云石、电石、复合脱硫剂等。还有石灰、白云石、电石、复合脱硫剂等。512024/9/17512.2.5 炉料与煤气运动炉料与煤气运动2.2.5.1 炉料运动炉料运动2.2.5.2 煤气运动煤气运动522024/9/17522.2.5.1炉料运动炉料运动p炉料在炉内下降的根本条件：高炉内不断构成炉料在炉内下降的根本条件：高炉内不断构成促使炉料下降的自在空间。促使炉料下降的自在空间。p构成炉料下降的自在空间的要素构成炉料下降的自在空间的要素 p焦炭在风口前熄灭生成煤气。焦炭在风口前熄灭生成煤气。p炉料中的碳素参与直接复原。炉料中的碳素参与直接复原。p炉料在下降过程中重新陈列、压紧并熔化成液炉料在下降过程中重新陈列、压紧并熔化成液相，体积减少。相，体积减少。 p定时放出渣铁。定时放出渣铁。532024/9/17532.2.5.2 煤气运动煤气运动 p煤气的体积的变化煤气的体积的变化p煤气的成分的变化煤气的成分的变化p煤气的温度的变化煤气的温度的变化p煤气的压力的变化煤气的压力的变化542024/9/1754煤气的体积的变化煤气的体积的变化p煤气量取决于冶炼强度、鼓风成分、焦比等要煤气量取决于冶炼强度、鼓风成分、焦比等要素。素。p煤气的体积煤气的体积p 总量在上升总量在上升p 过程中是增过程中是增p 加的。加的。552024/9/1755煤气成分的变化煤气成分的变化pCO：煤气上升过程中，：煤气上升过程中，CO在高炉下部高温区开场添加，在高炉下部高温区开场添加，煤气中的煤气中的CO含量会相应减小。含量会相应减小。 pCO2：在炉缸、炉腹部位几乎为零，从中温区开场添加。：在炉缸、炉腹部位几乎为零，从中温区开场添加。pH2：来源于风中：来源于风中H2O汽和焦炭中的有机汽和焦炭中的有机H2和喷吹燃和喷吹燃料中的挥发料中的挥发H2，上升过程中由于参与间接复原和生成，上升过程中由于参与间接复原和生成CH4，含量逐渐减少，但由于炉料中结晶水和碳作用生，含量逐渐减少，但由于炉料中结晶水和碳作用生成部分成部分H2，又可适量添加煤气中，又可适量添加煤气中H2的含量。的含量。pN2：鼓风带入的：鼓风带入的N2，焦炭中的有机，焦炭中的有机N2和喷吹燃料中和喷吹燃料中的挥发的挥发N2，在上升过程中不参与任何反响，绝对量不，在上升过程中不参与任何反响，绝对量不变。变。 pCH4：高温时少量焦炭与：高温时少量焦炭与H2作用生成作用生成CH4，上升过程，上升过程中又参与焦炭挥发分中中又参与焦炭挥发分中CH4，但数量很少，变化不大。，但数量很少，变化不大。 p 562024/9/1756p炉内热交换景象：炉缸煤气在上升过程中把热量炉内热交换景象：炉缸煤气在上升过程中把热量传送给炉料，温度逐渐降低；而炉料在下降过程传送给炉料，温度逐渐降低；而炉料在下降过程吸收煤气的热量，温度逐渐上升。吸收煤气的热量，温度逐渐上升。煤气温度的变化煤气温度的变化572024/9/1757p压头损失失(p)的表示式的表示式 p p =P炉缸炉缸-P炉喉炉喉 p压头损失失p的作用的作用p 添加到一定程度添加到一定程度时，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582024/9/17582.2.6 高炉消费主要技术经济目的高炉消费主要技术经济目的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消每天消费的合格的合格铁水量水量t/m3dp入炉焦比入炉焦比K：冶：冶炼一吨生一吨生铁耗耗费的焦炭量的焦炭量kg/tV=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：冶煤比或油比：冶炼一吨生一吨生铁耗耗费的的煤粉量或重油煤粉量或重油kg/tp燃料比焦比煤比或油比燃料比焦比煤比或油比p冶冶炼强度：高炉每立方米有效容度：高炉每立方米有效容积每天每天耗耗费的干焦炭量焦比一定的情况的干焦炭量焦比一定的情况下下p p 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 =高炉每天耗费的焦炭量高炉每天耗费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：生合格率：生铁化学成分符合国家化学成分符合国家规范的范的总量占生量占生铁总量的目的。量的目的。p休休风率：高炉休率：高炉休风时间不包括方案大、中、小修占不包括方案大、中、小修占日日历任任务时间的百分数。的百分数。p 规定的日定的日历作作业时间=日日历时间-方案大中修及封炉方案大中修及封炉时间p 休休风率反映高炉操作及率反映高炉操作及设备维护的程度。的程度。p生生铁本本钱：消：消费每吨合格生每吨合格生铁所需原料、燃料、所需原料、燃料、资料、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：即从高炉点火开高炉一代寿命：即从高炉点火开场到停炉大修到停炉大修之之间实践运践运转的的时间或或产铁量。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%612024/9/1761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铁水温度在水温度在14501550。按照。按照Si含量的不同，将高炉含量的不同，将高炉铁水分水分为炼钢生生铁(w Si4000m3p 大型高炉：大型高炉：620m3p 中型高炉：中型高炉：255620m3p 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炉型对炉缸情况的影响76炉型对炉缸情况的影响772024/9/17772.3.1.2 炉顶装料安装炉顶装料安装p高炉炉高炉炉顶装料装料设备的作用是按冶的作用是按冶炼要求，要求，向炉内合理布料，同向炉内合理布料，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溜和溜槽式亦称无槽式亦称无钟式炉式炉顶。782024/9/1778钟式炉顶钟式炉顶1旋旋转转布料器；布料器；2煤气封盖；煤气封盖；3均均压压室；室；4大料大料钟钟；5大料斗；大料斗；6小料小料钟钟；7受料斗受料斗792024/9/1779无钟炉顶无钟炉顶1带带式上料机；式上料机；2旋旋转转料罐；料罐；3驱动电动驱动电动机；机；4托托盘盘式料式料门门；5上密封上密封阀阀 放散放散 ；6密封料罐密封料罐 ；7卸料漏斗；卸料漏斗；8料流料流调调理理阀阀；9下密封下密封阀阀 均均压压 ；10波波纹纹管；管；11眼睛眼睛阀阀；12气密箱；气密箱；13溜槽溜槽802024/9/1780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852024/9/17852.3.2 高炉附属设备高炉附属设备2.3.2.1 原料供原料供应应系系统统2.3.2.2 送送风风系系统统2.3.2.3 煤气煤气净净化系化系统统2.3.2.4 渣渣铁处铁处置系置系统统 862024/9/1786皮皮带上料上料上料系上料系统2.3.2.1 原料供应系统原料供应系统872024/9/17872.3.2.2 送风系统送风系统p高炉送高炉送风系系统包括高炉鼓包括高炉鼓风机、冷机、冷风管路、管路、热风炉、炉、热风管路、管路、风口以及管路上的各种口以及管路上的各种阀门等。等。p蓄蓄热式式热风炉由拱炉由拱顶、p 熄熄灭室和蓄室和蓄热室等几室等几p 部分构成。蓄部分构成。蓄热式式热p 风炉呈周期性任炉呈周期性任务，p 一个任一个任务周期有熄周期有熄灭p 期、送期、送风期和切炉期期和切炉期p 三个三个过程。普通一座程。普通一座p 高炉有三至四座高炉有三至四座热风炉。炉。882024/9/1788蓄热式热风炉构造蓄热式热风炉构造892024/9/1789p由由热风炉送出的炉送出的热风经过热风总管送到高炉，再管送到高炉，再经热风围管和送管和送风支管，将支管，将热风均匀的分配到每个均匀的分配到每个风口，以便炉内焦炭和口，以便炉内焦炭和喷吹燃料吹燃料进展熄展熄灭。p热风围管由管由钢构造本体、耐火内构造本体、耐火内衬、吊挂安装和下、吊挂安装和下部部电葫芦葫芦单轨梁梁组成。成。p风口安装主要由口安装主要由风口大套、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902024/9/17902.3.2.3 煤气净化系统煤气净化系统1高炉；高炉；2重力除重力除尘尘器；器；3 洗洗涤涤塔；塔；4文氏管；文氏管；5调压阀组调压阀组；6脱水器脱水器912024/9/1791重力除尘和文氏除尘重力除重力除尘文氏除文氏除尘922024/9/17922.3.2.4 渣铁处置系统渣铁处置系统932024/9/1793渣铁分别器渣铁分别器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脱水脱水转转鼓鼓;5鼓内胶鼓内胶带带运运输输机机6鼓外胶鼓外胶带带运运输输机机;7水渣水渣废废品品储储存槽存槽;8集水斗集水斗;9冷却水池冷却水池;10泵泵站站11脱水脱水转转鼓的鼓的细筛细筛网网;12轴轴向刮板向刮板;13吹吹扫扫用用紧缩紧缩空气空气;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952024/9/1795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 962024/9/1796第二章第二章 小结小结p重点掌握内容：重点掌握内容：p高炉高炉炼铁原料及作用、原料及作用、烧结及及过程；程；p高炉构造、高炉内区域及高炉构造、高炉内区域及进展反响、直接复原和展反响、直接复原和间接复原、高炉炉渣作用、生接复原、高炉炉渣作用、生铁去硫、高炉消去硫、高炉消费主要技主要技术经济目的；目的；p高炉有效容高炉有效容积、炉、炉顶装料安装、装料安装、热风炉炉型及原炉炉型及原理；理；