冶金概论2CH2高炉炼铁1.ppt

第二章 高炉炼铁(Blast Furnace Ironmaking) 主要内容 2.1 高炉冶炼用原料(raw materials) 2.2 高炉炼铁原理 2.3 高炉结构及附属设备 2.1 高炉冶炼用原料 2.1.1 主要原料 2.1.2 烧结(sintering) 2.1.3 球团(pelletizing) 5、富矿(high-grade ore)：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 . 2~66.1% 6、贫矿(lean ore)：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(lump ore)和粉矿(fine ore) 2.1.1.2 主要原料 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(fuel)（焦炭和喷吹燃料）、熔剂(flux)（石灰石与白云石等）。 冶炼1t生铁大约需要1.6~2.0t矿石，0.4~0.6t焦炭(coke)，0.2~0.4t熔剂。 高炉冶炼是连续生产过程，必须尽可能为其提供数量充足、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。 铁矿石 磁铁矿（Fe3O4）-magnettie 燃料 焦炭的作用：发热剂、还原剂及料柱骨架。 粒度：大型高炉 40~60mm； 中型高炉 25~40mm； 小型高炉 15~25mm； 喷吹燃料： 固体（无烟煤与烟煤粉） 液体（重油、煤焦油） 气体（天然气或焦炉煤气） 熔剂 熔剂主要使用石灰石(calcite) 和白云石(dolomite)； 熔剂的要求： 有效成分含量高（CaO+MgO）； 有害杂质S、P低； 粒度均匀，强度好，粉末少。 熔剂的作用： 助熔，改善流动性，使渣铁容易分离； 脱硫（焦炭和矿石中S）。 2.1.2 烧结(sintering) 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，所的到的块矿叫烧结矿。 烧结工艺流程 烧结过程示意图 烧结料层有明显的分层，依次出现烧结矿层、燃烧层、预热和干燥 层、过湿层，然后又 相继消失，最后剩下 烧结矿层。 烧结过程的主要反应 燃烧反应：C+O2，烧结废气中以CO2为主，存在少量CO，还有一些自由氧和氮。 2C+O2=2CO； C+O2=CO2 分解反应： 结晶水的分解：褐铁矿（mFe2O3·nH2O） 高岭土（Al2O3· 2SiO2·2H2O) 熔剂分解：CaCO3=CaO+CO2(750℃以上) MgCO3=MgO+CO2(720℃) 烧结过程的主要反应 还原与再氧化反应：Fe、Mn等 靠近燃料颗粒处：3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2; Fe3O4+CO=3FeO+CO2; 远离燃料颗粒处：2Fe3O4+1/2O2=3Fe2O3; 3FeO+1/2O2=Fe3O4. 气化反应：脱硫85％～95％。 FeS2+11/2O2=Fe2O3+4SO2 2FeS+7/2O2=Fe2O3+2SO2 烧结矿的形成 烧结矿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起组成。 含铁矿物有磁铁矿、方铁矿（或浮氏体）、赤铁矿 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。 烧结机 世界上90%以上烧结矿由抽风带式烧结机生产，其主要设备为烧结台车。 2.1.3 球团 将准备好的原料(细磨精矿或其他细磨粉状物料、添加剂等)，按一定比例经过配料、混匀制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结．这一过程即为球团生产过程．其产品即为球团矿。 球团矿生产的工艺流程一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序。 竖炉球团矿生产的工艺流程 2.2 高炉炼