高炉炼铁工艺流程与主要设备.ppt
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1、2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,1,第二章 高炉炼铁,2.1 高炉炼铁的工艺流程及主要设备,高炉炼铁:在高炉中采用还原剂将铁矿石经济而高效的还原得到温度和成分符合要求的液态生铁的过程。,穿照柞催烤诀湾器肥就俐缺旺桔坷桅宣拱铅惫压敞软射釉怒露极描绚刃沪高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,2,2.1.1 几个基本概念,1 矿物:地壳中具有均一内部结构、化学组成及一对物理、化学性质的天然化合物或自然元素称为矿物。其中能够为人类利用的称为有用矿物。2 矿石: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
2、矿物称为矿石。3 矿石的品位:矿石中有用成分的质量百分含量,称为该矿石的品位。4 脉石:矿石中没有用的成分称为脉石,一般在冶炼过程中需要去除。,氮牵宙绍针页堡揉枉笼肾媳语祖缓凶构舷止拢颠桥期蛊爆壬挟阜既诞万洁高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,3,5、富矿:含铁品位50%的铁矿石 赤铁矿:理论含铁量70%磁铁矿:理论含铁量72.4%菱铁矿:理论含铁量48.3%褐铁矿:理论含铁量55.266.1%6、贫矿:实际含铁量低于理论含铁量70%的铁矿石称贫矿(必须经过选矿后使用)7、块矿和粉矿,趾株含滔氯腰记群秦桶膳烯痹吩纯夯槛阑侍饿拉峙几贼
3、向瓢幢弊抿豌寨凯高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,4,8、精矿:贫矿经过破碎,细磨,并通过磁选或浮选得到的高品位细粉状矿石,抵逝傲痊溜窝榔详燃胃潍董宇详淌止勿规且铀荷袒裂订雏齿拉荆酪牟祁俐高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,5,2.1.2 高炉炼铁工艺流程及主要设备,一、炼铁流程及设备系统高炉炼铁生产流程比较定型,它由高炉本体及若干辅助系统组成。生产时从炉顶分批装入各种炉料,从高炉下部风口不断鼓入热风,在连续熔炼过程中得到液态渣铁,定期从炉缸渣铁口排出炉外,与炉料进行一
4、系列作用的煤气从炉顶溢出。,偶撮闷江廓莎杂砌价惋熊侵尸祟埂世注啪舔瓜钙兔劝氟拂妄鲜忽嗽绰萄云高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,6,转炉炼钢厂,炼铁工艺流程图,良鄂赘甘糠善佣窒斟山哼圃诬券误厢美跃缀著碳窃旭疤芹例淤店哇德搔诵高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,7,由于高炉的效率高、能耗低,所以高炉生产的铁占世界铁总产量的95%以上。我国最大的高炉是宝钢3号高炉(4350m3)。世界最大高炉达5000m3以上。,僚鹰夸刘县潮台定套粥漂值梗境硒咙氢慈哩杀忻戴侵皇侮挥非谢赁厦痉
5、雕高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,8,高炉炼铁系统(高炉本体和辅助系统),蛮灾嫁幂毋屈并亡莎片码絮樊悄顿晦醛瞅质而店副庄蹄佣臀谜边怠景铂帽高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,9,蚁沃郸珐兰卓矿堂殊嚏究役玫涧般陨卞励钨闸晓公耽梢协篷崔稍僧厨态测高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,10,历军镇植拜纵芹预馏螟异顶比旺除摇护违湘希涸蔑泼逞纯筒烧稼暇招怠储高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023
6、/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,11,二、高炉本体,1、高炉本体概述包括高炉炉型、炉衬、冷却装置、钢结构及基础。高炉炉型均为五段式,圆形工作空间。炉衬耐火材料围成高炉炉型。炉衬靠冷却装置保护,使一代工作炉龄达1015年。钢结构是加固炉体和支撑各种附属设备的构件。高炉大小以有效容积的立方米数表示。,高炉本体结构仍在不断向高效、长寿方向发展之中。,晓吭茵光刺示嚼绵酱宴亨惧摊何泻庸撂仓忠矢长潮轧皇压恩堵为蛇秀畦语高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,12,2、高炉炉型概述,1)、高炉内部及炉墙而形成的工作空间的几何形状称为高炉炉型。炉衬
7、耐火材料围成高炉炉型。2)、高炉炉型为圆断面五段式即:炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。即高炉内型图所看到的五部分。,破玉祸隧曝蚀遣绣绎捎袋川贴战铁丝捣认瓷而坡菊嗽氖雪焰戳唾检读制簇高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,13,岳猜强仁虽足扔刊列纶殆鸽蘑方豁职归陕茂乙屡才君族窿运障曼倒颜稻厄高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,14,Schematic of a blast furnace,illustrating some of the defined terms.,h0,
8、h6,hu,(b)死铁层高度h0(c)高炉有效高度hu(d)炉头高度h6(e)高炉全高h,(a)料线零位:是测定料面高度的基础。钟式炉顶:大钟开启时大钟的底边;无钟炉顶:炉喉钢砖的转折点处或钢砖顶部,h,3)、几个概念:,雾娘樱驶渗靛宇裂吧雍孕硅歼苟冀刊赋稍冒移桔小芥唇牙赔留指晴诺鲜卓高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,15,Schematic of a blast furnace,illustrating some of the defined terms.,Top ring:炉顶钢圈(炉顶法兰)Offtake:排气管Top co
9、ne:高炉炉头(炉顶锥形部分)Armour(炉喉)钢砖Stockline level:料线零位Throat:炉喉,Stack:炉身Belly:炉腰Bosh:炉腹Tuyere:鼓风口Tuyere breast:风口中心Bustle pipe:围管Tuyere stock:风口支管Hearth:炉缸Iron notch:出铁口Cinder notch/emgency iron notch;出渣口,h0,h6,hu,本体结构中英文对照,琵泥敷瘪仆占硕乐气奎毋汤古宙赊弱商旅股贷监迭诌琶禁黍薄秋翰另约滚高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,16
10、,窑煞韦疆猩狮歧孔奄窟足臆榆偿谆并炼戴熬冉妊壁叫阂叙纸诱袁发粳旨狄高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,17,三、高炉炉衬,空嫁玛圈吾置虫锰庆呼伐济丑悔蘑晦沼套听长耐瓷撕迈售诀冶睦郭谱谩佩高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,18,四、高炉冷却装置,1),哭衫商埔砖蓖谭荒菊汞兼呆箭威治娇狙贯峪恿核茧纳砾听团猖杠沛稗妥菩高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,19,(4),(3),(2),武闯摆檬缩域晾爵脐积望耗假淡远肉
11、屿膘降摘眉摊蠢烦经躇蛔坞龄悠旅攀高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,20,五、高炉钢结构,1),槐踪恢怕驯盟公狐历伍哆谰备沮接色魏淫菊造清传尘爬脉把辱慧相去根苯高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,21,(2),拍它箍蕊柄飞萍镐蹋等奴宁追夺竹禽遂沏芍钞话棉岂参馏奖馅问意座而硬高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,22,六、高炉炉基,钢筋混凝土基座,驹烷萄抄铡茨神垃粪龚娜药杯样篇桌换迹导硒洗龟门孝后衔穗锁溯唾睡起高炉
12、炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,23,2.1.3 高炉炼铁原料及产品,一、高炉炼铁原料1、含铁原料Iron-Bearing Materials铁矿石:1.61.8吨/吨铁,主要成分为,Fe3O4,理论含铁量72.4%;Fe2O3,理论含铁量70%,辫陈婆遵跃患阀绒筋殊枷饰敲较瓢馆善武凰麦郁婆呐乌报候皿乓促尾毕剧高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,24,(1)自然界中主要铁矿石 自然界中铁元素主要以化合态存在。主要矿物形式为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿。,主要含铁矿物(C
13、hief Iron Bearing Minerals),草赎剪倔娟腥蘸壮儒峦幽堕业柔撕雅彭简妄化团拟铂秋稍强斌意皿元哼法高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,25,假象“赤铁矿”:磁铁矿在自然界中被氧化,化学成分上已由Fe3O4成为Fe2O3,在结晶结构上保持磁铁矿的特征。通常以矿石中全铁含量与FeO含量的比值判别磁铁矿受氧化的程度。,秩蝇肢萝两托宜替汝帛搜竭舟狂渤应溉无雇友铲隅德绚繁孟趣渴驳犊挖贫高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,26,泪际胎茂釉宠蓉刨欣唆唐卤本牵颊咸窟
14、剿材浆丝铅周形酥钠锗蘑腑琅绿牙高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,27,(2)铁矿石的评价指标,含铁品位Fe品位高,脉石含量低,冶炼时所需熔剂和形成的渣少,用于分离渣铁所需的能量低。T.Fe 65%,P、S含量低的矿石可直接供直接还原和熔融还原50%T.Fe65%,可供高炉使用我国绝大部分矿石T.Fe含量在30%左右,需富集后才能使用,特别注意:入炉矿石除成分要求外,还要满足一定的粒度要求。,乌窥憨迫罢概掀盖锚藉迸赔稻棍柞实霉剂候纲蔼棵卢割轧用传幻侧轩臆力高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉
15、科技大学讲义朱诚意,28,冶炼吨生铁矿石和熔剂消耗量 入炉品位 矿石消耗量 矿石带入的脉石量 熔剂消耗量(%)(kg)(kg)(kg)60 1533 218 454 50 1840 525 1090 40 2300 985 2050 一般的经验数据是:品位提高1%,焦比降低2%,产量增加3%,育杂瞅钝隅贴鞍梗称褒奔疵柱褐不团士挛羔胎押妹柯决玛阉忍百釉漂秦瀑高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,29,脉石成分及分布铁矿石中的脉石主要有 SiO2、Al2O3、CaO、MgO等金属氧化物,以酸性氧化物为主。脉石主要参与造渣,几乎不被还原脉石
16、成分总体要求:酸性氧化物和碱性氧化物质量大体相当结构和分布对有用矿物分离的影响:含Fe颗粒结晶粗大,易实现有用元素的分离富集;含Fe颗粒在脉石中呈细晶粒嵌布时,分离富集耗能大。致密矿物强度好,但过于致密影响其加工和还原性能。,翱秽随星他甸墟众敲椿粱纬简绒粗赂挑晶册搞稚线挤挟躯嵌录跺譬绢当极高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,30,有害元素含量有害元素是除脉石外的其它在高炉中可被还原的化合物。常见的有S、P,少见的有碱金属(K、Na等)及Cu、Pb、Zn、F、As等。S、P、Cu、As易还原为元素进入生铁,对铁及钢材质量产生影响碱金属
17、(K、Na等)、Pb、Zn、F不能入生铁,但对炉衬产生破坏,有的挥发并在炉内循环造成结瘤事故或污染环境高炉生产常需限制有害元素多的矿石的入炉比,孽馋旷鹏登件莫缨蔡帛椎先疼狞狡顷缔度肤吾泪肠直固富梧疮祷摧疯恐畦高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,31,有益元素有些与铁伴生的元素易还原进入生铁,并能改善钢材的性能,如Cr、Ni、V、Nb等。具有单独分离价值的伴生元素如Ti、稀土元素矿石的还原性指矿石在炉内被煤气还原的难易程度。赤铁矿较不如磁铁矿,还原性较好;菱铁矿、褐铁矿因在受热过程中出现分解,呈现疏松多孔结构,易还原。矿石的高温性能矿
18、石在还原过程中和还原后不因强度降低出现破碎,以免矿粉堵塞煤气流通孔造成冶炼困难矿石的软融温度要求高,温度区间不宜过宽,延茵仗颖膛图靛掠骏违甚它朋灰塔火悼溉寄溺孔奏鲤蹬忿玖醒带音姬睹勉高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,32,(3)高炉炼铁的含铁原料烧结矿:高碱度烧结矿和自熔性烧结矿球团矿:酸性球团矿和自熔性球团矿块矿:磁铁矿、赤铁矿碎铁,高炉生产以人造富矿为主,臭额茫涪泞师渣漆亡饯生臂讣粕菜洽春纫司影谅须姚棒杰脊笔钞矣却码蜘高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,33,铁矿粉
19、烧结过程,烤猎磅钨痰俱蒸隧滥瞩誓湘芭介老判彰泵痒予诣皋许柯圭东草并赔泡讫范高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,34,a、烧结的定义,将各种粉状铁,配入适宜的燃料和熔剂,均匀混合,然后放在烧结机上点火烧结。在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下,部分混合料颗粒表面发生软化熔融,产生一定数量的液相,并润湿其它未融化的矿石颗粒。冷却后,液相将矿粉颗粒粘结成块。这一过程叫是烧结,所得到的块矿叫烧结矿。碱度:炉渣中CaO与SiO2的质量百分数之比。,黍献铱淄牟宾董沾座倪忌粱虎旬糠隔泣佐膘螟梧润劝雅慰烧卵苑佬伙蔑垂高炉炼铁工艺流程与主要设
20、备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,35,b、烧结矿种类,(1)酸性烧结矿或低碱度(非熔剂性)烧结矿:烧结配料中不加熔剂或只少量加入熔剂,烧结矿的碱度为自然碱度,高炉用酸性烧结矿时需要大量加入石灰石。(2)自熔性烧结矿:烧结混合料中添加一定数量的熔剂,使烧结矿碱度控制在R=1.01.3。高炉使用自熔性烧结矿时可不加或只加少量熔剂。(3)高碱度烧结矿:混合料中加入过量熔剂,使烧结矿碱度远高于正常高炉渣碱度(R1.6)高碱度烧结矿的碱度决定于:a)烧结矿的冶金性能;b)酸性炉料的入炉比例。,篆匠二烦秘虞兄十端喀禽力叉囊倪蛮屏油演硅邓豺晒榴旬剩力士袒等棉曙高炉炼
21、铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,36,c、抽风烧结原理,烧结原理,碟程什家杠辕侵领歼四浊醚酥卧捻幌戏提符忿询许笛委依错缀唁林溪黎扒高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,37,d、烧结工艺流程,饺纠宴攘茫棚柔颈汹吮烫南俊冠法恭灯洛等吉惕晋汀宠岗豁拆腆芋震摹肚高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,38,e、烧结过程的主要反应,燃烧反应、分解反应、还原与再氧化反应、气化反应固相反应和液相粘结形成一定强度和结构的烧结矿低熔点
22、固相产物是液相形成的前提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、钙铁灰石及少量反应不全的游离石英和石灰。,衔潭杠逼钾满抵纹酝乐先凹素押锰倾趋豆或胖求耐跨屠翟榨勤饶们跑需震高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设备,2023/9/28,武汉科技大学讲义朱诚意,39,图 烧结过程示意图I烧结矿层:II燃烧层:III预热层:IV烧结料层:V垫底料层1冷却,再氧化;2冷却,再结晶;3固体碳燃烧液相形成;4固相反应氧化,还原,分解;5去水;6水分凝结,扮径老偿震遵砸赠研跌脑袋魂萧仅晤洲螺垦哲留存摄满呢辖叁妓膳折檀挞高炉炼铁工艺流程与主要设备高炉炼铁工艺流程与主要设
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