冶金技术概论.doc

第一篇炼铁生产概述 所谓炼铁是指利用含铁矿石、燃料、熔剂等原燃料通过冶炼生产合格生铁的工艺过稈。 自然界屮的铁绝大多数以铁氧化物的形态存在于矿石中，如赤铁矿、磁铁矿等。高炉炼铁 就是从铁矿石屮将铁还原出来，并熔炼成液态生铁，还原铁矿石需要还原剂。为了使铁矿 石屮的脉石生成低熔点的熔融炉渣而排出，必须有足够的热量并需加入熔剂（主要是石灰 石）。在高炉炼铁屮，还原剂和热量都是由燃料与鼓风供给的。目前所用的燃料主要是焦 炭（个别少数地区用无烟煤等），有的高炉还从风口喷入重油、天然气、煤粉等其他燃料, 以代替部分焦炭。通常，冶炼It生铁需要1.5-2.01铁矿石,0.4?0.6t焦炭,0.2?0.4t熔剂，总 计需要2?31原料。为了保证高炉生产的连续性，要求有足够数量的原料供应。 下瓯以高炉炼铁为例说明炼铁的一般生产过稈。 1—称量漏斗；2 —漏矿皮带：3 一电除尘器；4 一闸式阀；5 一煤气净化设备；6 —净化煤气放散管；7 一文氏管煤气洗涤器；8—下降管；9 一除尘器；10—炉顶装料设备；11一装料传送皮带；12—高炉： 13 —渣口; 14 一高炉本体；15—Hi铁场；16 —铁口； 17—围管；18 —热风炉设备；19_烟囱;20 ~ 冷风管：21 一烟道总管；22 一蓄热室；23 一燃烧宅；24 一混风总管；25 一鼓风机；26 一净煤气；27 一煤气总管：28—热风总管：29—焦炭称最漏斗：30—碎铁称最漏斗：31—装料设备：32—焦炭槽： 33—给料器；34—原料设备；35—粉焦输送带；36—粉焦槽：37—漏焦皮带：38—矿石槽；39—给料 器 从图1屮可知，高炉生产工艺过程由一个高炉本体和五个辅助设备系统完成。高炉本 体是炼铁生产的核心设备，包括炉基、炉壳、炉衬、冷却设备、炉顶装料设备等,整个冶 炼过程是在高炉内完成的。五个辅助设备系统中上料系统（包括贮矿场、贮矿槽、焦炭仓、 焦炭滚筛、称量漏斗、称量车等）的任务是将高炉所需原燃料通过上料设备装入高炉内以 供高炉冶炼用；送风系统（包括鼓风机、热风炉、热风弯管、肓吹管等）的任务是将风机 送来的冷风经热风炉预热以后送进高炉内；煤气净化系统（上升管、下降管、重力除尘器、 洗涤塔、文氏管、脱水器等）的任务是将高炉冶炼所产生的荒煤气进行净化处理，以获得 合格的气体燃料；渣铁处理系统（包括出铁场、泥炮、开口机、炉前吊车、铁水罐、铸铁 机、渣罐等）的任务是将炉内放出的渣、铁，按要求进行处理；喷吹燃料系统（包括煤粉 收集罐、贮煤罐、喷吹罐、混合器和喷枪等）是将按一定要求准备好的燃料喷入炉内可代 替部分昂贵的冶金焦，以降低冶炼成本,改善高炉操作指标。 炉料从炉顶装料设备装入高炉后，白上而下运动。从高炉下部的风口处鼓入热风 （1000?1300°C）,燃料屮的碳素（还有少量碳氢化合物）在热风屮发生燃烧反应，产生 具有很高温度的还原性气体（CO、H2）o炉料下降过程中被上升的炽热煤气流加热，在此过 程屮发生一系列的物理化学变化；有炉料的挥发与分解，铁氧化物和其他物质的还原，生铁 与炉渣的形成，燃料的燃烧，热交换等。这些过稈不是单独进行的，而是在相互制约下数个 过程同时进行的。基木过稈是燃料在炉缸风1-1前燃烧形成高温煤气，煤气不停地向上运动, 与不断下降的炉料相互作用，其温度、数量和化学成分逐渐发生变化，最麻从炉顶逸出炉 外。炉料在不断下降过程中，由于受到高温还原煤气的加热和化学作用，其物理形态和化学 成分逐渐发生变化，最麻在炉缸里形成液态渣铁，铁水定期从铁口放出。矿石中的脉石与熔 剂作用变成炉渣浮在液态的金属铁液面上，从渣口排出。反应后的气态产物称为高炉煤气, 从炉顶排出。煤气含有可燃性气体，经净化处理后成为气体燃料。以上就是炉料通过高炉 生产生铁的一般过程。 高炉冶炼的主要产品是生铁，副产品迅炉渣、煤气和一定最的炉尘等。 生铁分为制钢生铁和铸造生铁两大类，我国约90%以上的为制钢生铁，其余的部分为 铸造生铁。它们的主要区别是含Si量不同。 炉渣是高炉的副产品。矿石屮的脉石和熔剂、燃料灰分等熔化后组成炉渣，其主要成 分为CaO、MgO、SiO2、AI2O3等。炉渣有许多用途，常用作水泥原料及隔热、建材、铺 路等材料。我国大屮型高炉的渣量一般在每吨铁300?600婕乙间，地方小高炉的渣量大 大超过此数值。 煤气的化学成分为CO、CO2、出、N2及少量CH4等。高炉冶炼每吨生铁大约产生煤 气1700?3000m3o煤气经处理后，成为很好的气体燃料，除作为热风炉的燃料外，还可供 炼钢、炼焦、轧钢厂均热炉以及烧锅炉等用户。 高炉煤气是无色、无味的气体，有毒易爆炸。因此，在煤气区域工作，要特别注意防 火和预防煤气屮毒。 炉尘是随高炉逸出的细粒炉料，经除尘处理后与煤气分离。炉尘含Fc、C、CaO等