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炼铁工艺和原燃料 第一节　炼铁工艺简介 一．钢铁工业在国民经济中的作用 　　　钢铁工业在人类社会活动中占有极其重要的地位，工业、农业、交通及国防等工业均离不开钢铁，一个国家的钢铁生产水平，直接反映了这个国家科学技术发展程度和人民的生活水平。 二、我国炼铁史简述 三、现代化高炉炼铁生产工艺流程 　　　　铁广泛地存在自然界中，铁在自然界中的贮存量仅次于铝，居第二位（Al:7.5%、铁：5.1%），自然界中的铁元素主要以氧化物的形式存在于矿石中，如赤铁矿（Fe2O3）磁铁矿（Fe3O4）等。高炉冶炼生铁的本质是从铁矿石中将铁还原出来，并熔化成生铁流出炉外。还原铁矿石需要的还原剂和热量由燃料燃烧产生，炼铁的主要燃料是焦炭，使用了喷吹煤粉、重油、天燃气等辅助燃料新工艺过程，随着采矿、选矿和造块等技术的不断发展，现代几乎采用了人造富矿（烧结矿、球团矿）作为含铁原料。 在高炉炼铁生产中，高炉是工艺流程的主体，从上部装入矿石、燃料和熔剂向下运动，下部鼓入空气燃烧燃料，产生大量的还原性气体向上运动，炉料经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列的物理化学过程，最后生成液态炉渣和生铁。 高炉是一个竖式圆筒形冶炼炉，由炉基、炉壳、炉衬及冷却设备、支柱或框架组成。从上至下分为：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。 高炉炼铁的工艺流程组成：以高炉本体为核心，高炉生产还包括以下几个系统：上料系统、装料系统、送风系统、煤气回收与除尘系统、渣铁处理系统、煤粉喷吹系统以及为这些系统服务的动力系统。 1．上料系统：包括贮矿场、贮矿槽、焦炭滚动筛、称量漏斗、称量车、料坑、斜桥和卷扬机，大型高炉采用皮带上料。这些设备根据冶炼工艺要求，把矿、焦等原燃料配成一定质量和成分的“料批”运到炉顶装入受料漏斗。 2．装料系统：钟式炉顶包括：受料漏斗，旋转布料器，大小钟漏斗，大、小钟，大、小钟平衡杆，探尺，高压操作的高炉还有均压阀和放散阀。无料钟炉顶包括：受料罐、上料闸、上密封阀、称料罐、阀门箱、料流调节阀、下密封阀、中心喉管、齿轮箱等。本系统的任务是均匀地按工艺要求将上料系统到来的炉料装入炉内。 　　　3．送风系统：包括鼓风机、热风炉、热风总管、换热器等，本系统的任务是把从鼓风机房送出来的冷风加热送入高炉。 　　　4．煤气回收及除尘系统：包括煤气上升管、煤气下降管、重力除尘器、洗涤塔、文式管、脱水器、电除尘器或布袋除尘器等。高压高炉还有高压阀组。本系统的任务是将炉顶引出的含尘量很高的荒煤气净化成合乎要求的气体燃料。 　　　5．渣铁处理系统：包括出铁场、泥炮、开口机、炉前吊车、铁水罐、渣水罐、铸铁机、堵渣机、冲渣池及其炉前水力冲渣设施等。本系统的任务是定期将炉内渣、铁出净，保证高炉连续生产。 　　　6．喷吹系统：喷吹系统目前以喷煤为主，喷吹系统有制粉机、收集罐、贮存罐、喷吹罐、混合器和喷枪。本系统的任务是磨制、收存和计量后把煤粉或重油从风口喷入高炉。　 　　　7．动力系统：该系统包括水、电、压缩空气、氧气、蒸气等生产供应部门，本系统的任务是为高炉提供保障服务。制氧提供氧气和氮气。 四、高炉冶炼产品 　　　高炉生产的主要产品是生铁，副产品有炉渣、煤气和炉尘。生铁、钢和熟铁都是铁碳合金，它们的主要区别是含碳量不同，含碳量小于0.2%的为熟铁，含碳量0.2%－1.7%的为钢，含碳量1.7%以上的为生铁。高炉生铁含碳量为4%左右。 1．生铁 　　　生铁分为炼钢生铁和铸造生铁，它们的主要区别是含硅量不同。表1、表2分别为炼钢生铁和铸造生铁。 2．炉渣 炉渣有许多用途。液态炉渣用水急冷水淬成水渣，是良好的制砖和制水泥原料。液态炉渣用高压蒸气或压缩空气吹成渣棉，可做绝热材料。冷凝后的干渣也是制砖和制水泥原料。 3．高炉煤气 每冶炼1吨生铁约产生1700－2500m3煤气，其化学成分有CO2（15－20%），CO（20－30%），H2（1－3%），N2（56－58%）和少量的CH4经除尘后能成为很好的低热值气体燃料，发热值一般为2900－3800KJ/m3，高炉煤气是无色无味透明的气体，由于含CO较高，会使人中毒致死。当煤气与空气混合，煤气含量达到46－62%，温度达到着火点（650℃）时，就会发生爆炸。因此，在煤气区域工作时要特别注意防火防爆和煤气中毒。 4．炉尘（瓦斯灰） 　　炉尘是随着高速上升的煤气带出高炉的细颗炉料，在除尘系统与煤气分离。炉尘中主要是含铁、含碳，每冶炼1吨生铁约产生10－15Kg炉尘。炉尘回收后可作为烧结原料，也可制水泥。我们涟钢的炉尘含碳量达30－50%，可做烧砖用的燃料。 表1　　炼钢用生铁GB/T717－1998 铁种 炼钢生铁 铁号 牌号 炼04 炼08 炼010 　 代号 L04 L08 L010 化学成份 C ≥0.35 　 Si ≤0.45 ＞