第二章 焦炭及其性质3.ppt

1、通过煤的形成年代，煤可以分为？根据化学性质可以分为？ 2、灰分、挥发分、固定碳的定义？ 3、焦炭裂纹的分类？ 4、焦炭的气孔率、转鼓强度、孔体积、平均孔径、二氧化碳反应性能？ 复习： 第二章 焦炭及其性质 主讲人：张国伟 内容概要 1、高炉冶炼过程 2、料柱构造及对焦炭的要求 3、焦炭在高炉内的性质变化 4、非高炉用焦的特性 1、焦炭在高炉中的作用有哪些？ 2、高炉炼铁中的焦炭作用？ 3、料柱构造及对焦炭的要求？ 一 高炉冶炼过程 焦炭主要用于高炉冶炼，其次还用于铸造、气化、和生产电石等，它们对焦炭有不同的要求。但高炉炼铁用焦炭（冶金焦）的质量要求为最高，用量也最大。 高炉系中空竖炉，从上到下分炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五段。高炉本体是由以下各部分组成：钢筋混凝土制成的炉基，钢板卷成的炉外壳，耐火砖砌成的炉衬，冷却设备以及框架和支柱等。从炼铁的工艺过程来看，它包括上料、鼓风、出铁排渣、和煤气等系统。耐火炉衬围成的空间称为高炉炉型，是进行炼铁过程的所在。 高炉内总体状况 综述 1.1 高炉炉型及各部位温度与煤气组成 a—炉型；b—高炉内温度沿高炉的变化； c—煤气中CO沿高度的变化； Ⅰ—800℃以下区域； Ⅱ—800～1100℃区域；Ⅲ—1100℃以上区域； Hu—有效高度； —炉腹角； —炉身角 1.2 高炉冶炼的过程 还原 高炉 造渣 熔化 渗碳 预热 焦炭燃烧放出的热量是高炉 冶炼过程的主要热源，占 冶炼所需热量的75%～80% 铁矿石中的脉石（主要成分为SiO2、Al2O3的高熔点化合物）同熔剂作用形成低熔点化合物——炉渣 焦炭反应后生成的CO 作为高炉冶炼过程的主 要还原剂，使铁矿石中 的铁氧化物还原， 铁水和炉渣在向下流动 过程中相互作用，进行 脱硫等反应 脱硫 铁矿石中的贴的氧化物被 还原成铁单质，融化生成 铁水 铁水和炉渣二者 借互不溶性和密 度差异而分离， 并分别从渣口和 铁口定期放出炉外 1.3 高炉炼铁的化学反应 直接还原反应 提供热量 风口区 Ⅱ区 3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2+37.09MJ Fe3O4+CO=3FeO+CO2-20.87MJ FeO+CO=Fe+CO2+13.59MJ 800～1100℃的Ⅱ区 FeO+CO=Fe+CO2+13.59MJ CO2+C=2CO165.6MJ FeO+C=Fe+CO-152.01MJ CO2+C=2CO-165.6MJ 煤气中的CO2与焦炭作用生成CO并吸收热量。此处焦炭的消耗约为35%。未被还原的FeO与SiO2作用生成炉渣并开始熔化 化学反应 C+O2=CO2+399.440MJ 焦炭燃烧生成CO2并放出大量热，温度可达1500～1800℃，使铁、渣完全熔化而分离。 铁的氧化物与一氧化碳的反应 产生还原剂 Ⅲ区 Ⅰ 区 1.4 提高冶炼能力的方法 二年级 冶炼强度 效容积利用系数 焦比（c） 总式 几个式子叠加计算 扩大高炉生产能力的途径是增大炉容（V），降低焦比和提高冶炼强度。当高炉容积增大到原炉容积的2倍时，风口个数最多增加到原风口个数的倍，所以在增大炉容的同时，提高冶炼强度的可能性不大，因此应该设法提高焦炭质量，以降低焦比 1.5 造渣脱硫 使铁矿石中的脉石和焦炭中的灰分（其中大部分为高熔点的酸性氧化物，如SiO2熔点为1713℃、AI2O3为2025℃）与溶剂（如CaO、MgO）作用，生成熔点较低，流动性好的液态炉渣，从而与铁水分开，由炉中放出，以除去炉料带入的杂质； 造渣脱硫的目的 利用造渣脱硫和控制硅、锰等元素的还原，以获得合格的生铁。 造渣脱硫的目的 高炉中硫态 硫态 高炉中的硫主要由焦炭带入，一般为炉料中总硫量的80%以上。焦炭中的硫，大多以硫碳复合体形态与焦炭物质结合在一起，也有一些以硫化铁和硫酸盐存在于灰分中。铁矿中的硫以硫化铁及硫酸钙的形式存在，在炼铁过程中生产硫化氢、二氧化硫、硫单质等 SO2+2C=2CO+S↑ FeS2 = FeS+S↑ 这些硫蒸气在随煤气上升过程中又被CaO、海棉铁和铁氧化物吸附而随炉料下降。生铁中的硫以FeS的形态溶于铁水中，只有在铁水滴穿渣层时被部分脱除。 影响生铁含硫的因素 生铁 含硫 影响生铁含硫的因素 铁水和熔渣互不相溶，脱硫反应只能在铁水和炉渣的接触面上进行。 当其它条件一定时，炉料带入和煤气带走的硫分、渣铁比、硫的分配系数越大影响生铁中的