冶 金 工 程 概 论 第02章 高炉冶炼用原料.ppt

竖炉球团生产工艺 主要原材料是磁铁精矿粉，用膨润土或消石灰做粘结剂。作为粘结剂的膨润土加入量一般为0.8％～0.25％。 精矿粉与粘结剂的混匀在圆筒混料机内完成。 ⑴ 配料与混料 ⑵ 造球 造球使用圆盘造球机完成。 混合料用皮带机连续送入造球盘后通过滚动形成母球，井逐渐长大形成生球。生球达到一定尺寸后自动滚出造球盘，再经皮带机输送到的辊轴筛。筛除直径偏小的不合格生球。 ⑶ 焙烧固结 球团焙烧在竖炉中完成。球团竖炉的大小用矩形炉口的面积表示，如8m2、10m2：、16m2等。生球用布料器从炉口布料，经烘床干燥，进入氧化带、高温焙烧固结带和冷却带完成球团矿的焙烧固结过程。 干燥带：主要完成生球水分的蒸发和干燥。竖炉炉口废气温度达到400～650℃。 氧化带：温度950 ～1100℃ 。在这一区域Fe3O4氧化成Fe2O3保持足够氧化时间，使整个球团充分氧化。 焙烧固结带：温度1150～1300 ℃ 。由Fe3O4氧化而来的新生态Fe2O3 晶体发生再结晶长大，形成强大的晶桥，球团强度迅速提高。球团经高温焙烧固结后进入冷却带，被下部鼓入的冷风冷却。 2.3 燃料 燃料是高炉冶炼不可缺少的基本原料之一、几乎所有高炉都使 用焦炭作燃料。由于焦煤资源短缺，从风门喷吹燃料技术迅速 发展，以代替昂贵的焦炭。目前喷吹燃料用量已占全部燃料的 10～40％，用作喷吹的燃料主要有煤粉、重油和天然气等。 2.3.1焦炭 (1) 焦炭在高炉内作用。 焦炭在高炉冶炼中主要作为发热剂，还原剂和料柱骨架。焦炭在风口前燃烧放出大量热量并产生煤气，煤气在上升过程中将热量传给炉料，使高炉内的各种物理化学反应得以进行。高沪炼铁过程中的热量有70~80%来自焦炭的燃烧。焦炭然烧产生的CO及焦炭中的固定碳是铁矿石的还原剂。在高温下铁矿石被还原和熔融，只有焦炭起到料柱的骨架作用支持料柱，保持炉内有较好的透气性，特别是在高炉下部区料柱的透气性完全由焦炭来维持。 (2) 高炉冶炼对焦炭质量的要求 ① 含碳量高，灰分低 高炉冶炼要求焦炭中的固定碳含量尽量高，而灰分尽量少。因 为焦炭中固定碳含量愈高，焦炭的发热量愈大，还原剂愈多， 有利于降低焦比。焦炭中的固定碳含量提高1 %，可降低焦比 2%。目前我国焦炭中的固定碳含量一般在84 ~85 %。 ② 含硫、磷杂质要少 在一般冶炼条件下，原料中的硫有80%是由焦炭带入的，因此 降低焦炭含硫量对降低生铁含硫有很大作用。当焦炭含硫升高 时，石灰石消耗量增加，导致渣量增大，焦比升高。要降低焦 炭的含硫量必须从降低炼焦煤的含硫量着手。 ③ 化学成分要稳定 化学成分的稳定是指碳、硫、灰分、挥发分含量要稳定，此外焦炭中的水分也要求稳定，水分的波动将引起入炉焦炭量的波动会导致炉缸温度的波动。 ④ 挥发分含量要适当 焦炭中的挥发分是炼焦过程中未分解挥发完的有机物，主要是碳、氢、氧及少量硫和氮。当再次加热到850～900℃以上时，它们能以气体成分如氢气、甲烷、氮气等挥发出来。焦炭挥发分过高或过低，都影响焦炭的质量和产量，从而影响高炉的产量和焦比。 ⑤ 机械强度高 焦炭的机械强度主要指焦炭的耐磨性和抗冲击的能力，其次是抗压强度。机械强度差的焦炭，在转运过程和在高炉内下降过程中易破裂而产生大量粉末。进入初渣时大大降低其流动性，增加煤气阻力，造成炉况不顺，甚至造成炉缸冻结。此外，焦炭强度差还将影响风口寿命。 ⑥ 粒度均匀、粉末少 高炉冶炼要求焦炭粒度大小合适而且粒度均匀。在保证料柱透 气性的前提下适当降低焦炭粒度，对合理利用焦炭也是一项很 有意义的措施。现在，国外也趋向于降低入炉焦炭粒度，不少 高炉的粒度下限已降低到15～20mm。 ⑦ 物理化学性质好 焦炭的物理化学性质包括焦炭的燃烧性和反应性两方面。燃烧 性是指焦炭与氧在一定的温度下反应生成CO2的速度，即燃烧 速度。反应性是指焦炭在一定温度下和CO2作用，生成 CO的 反应速度。 炼焦生产工艺流程1—煤堆；2—破碎机；3—配煤槽；4—粉碎；5—贮煤塔；6—拦焦机；7—熄焦车。8—熄焦塔；9—凉焦台；10—筛分机；11—焦糟；12—装焦车；13—炼焦炉；14—排焦机 (3) 炼焦工艺。现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦、熄 焦及煤气和化工产品回收处理等工序。 ① 洗煤 原煤在炼焦前洗选，目的是降低煤中灰分和洗除其它杂质。 ② 配煤 可用于炼焦的煤主要有气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等。配煤是将上述各种结焦性不同的煤经洗选后，按一定比例配含炼焦。目的是在保证焦炭质量的前提下，节约日趋减少的的主焦煤，扩大炼焦用煤源，同时尽可能多的获得一些化工产品。 ③ 炼焦 将配好的煤料，装入炼焦炉的炭化室，在隔绝空气