煉鐵工藝學(xué)緒論

煉鐵工藝學(xué)成績評定期末考試：70%作業(yè)：20%課堂考勤：10%主要內(nèi)容及學(xué)時分配緒論：三種煉鐵工藝比較2學(xué)時第一章高爐冶煉過程的物理化學(xué)14學(xué)時第二章高爐冶煉過程的傳輸現(xiàn)象8學(xué)時第三章高爐冶煉能量利用8學(xué)時第四章高爐煉鐵工藝8學(xué)時共計：40學(xué)時緒論（三種煉鐵工藝）一、高爐煉鐵工藝二、直接還原煉鐵工藝三、熔融還原煉鐵工藝非高爐煉鐵鋼鐵冶金的任務(wù)三種煉鐵工藝流程的概念：現(xiàn)代鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中主要煉鐵方法，生產(chǎn)規(guī)模大，技術(shù)成熟。缺點：必須使用冶金焦，流程長，投資大，系統(tǒng)龐大、復(fù)雜。一、高爐煉鐵工藝冶金焦作用熱源還原性氣體料柱骨架高爐煉鐵系統(tǒng)由三大塊組成：造塊、焦化和高爐（1）造塊鐵礦石精礦粉塊礦（燒結(jié)礦、球團礦）入爐選礦造塊燒結(jié)法球團法（2）焦化煉焦煤洗煤配煤煉焦熄焦煤氣和化工產(chǎn)品回收處理（3）高爐系統(tǒng)高爐本體供料系統(tǒng)煤氣除塵系統(tǒng)渣鐵處理系統(tǒng)煤粉噴吹系統(tǒng)礦焦熔劑O2N2凈煤氣荒煤氣鐵水爐渣送風(fēng)系統(tǒng)高爐煉鐵過程高爐爐型圖高爐冶煉的特點：①在逆流（爐料下降及煤氣上升）過程中，完成復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)；②在投入（裝料）及產(chǎn)出（鐵、渣、煤氣）之外，無法直接觀察爐內(nèi)反應(yīng)過程；③維持高爐順行（保證煤氣流合理分布及爐料均勻下降）是冶煉過程的關(guān)鍵。高爐冶煉過程：煉焦煤資源日益缺乏，在質(zhì)和量上都難以滿足高爐煉鐵需要。焦化和造塊是造成鋼鐵企業(yè)環(huán)境污染的直接原因。必須開發(fā)新的煉鐵工藝——非高爐煉鐵。發(fā)展非高爐煉鐵的原因：二、直接還原煉鐵工藝直接還原定義DirectReduction：指鐵礦石在低于熔化溫度之下還原成海綿鐵的生產(chǎn)過程。海綿鐵：未經(jīng)熔化，保持礦石外形，由于還原失氧，形成大量氣孔，在顯微鏡下觀察形似海綿而得名。海綿鐵用途：含碳低（＜1%），保存了礦石中的脈石。不宜用于轉(zhuǎn)爐煉鋼，適用于代替廢鋼作為電爐煉鋼的原料，其價格比廢鋼高。直接還原法概述：流程短，直接還原鐵可直接用于電爐煉鋼；不用焦炭，不受煉焦煤短缺的影響；污染少，取消了焦?fàn)t、燒結(jié)等工序；直接還原鐵中硫、磷等有害雜質(zhì)含量低，有利于電爐冶煉優(yōu)質(zhì)鋼種。直接還原法的優(yōu)點：對原料要求較高，氣基要有天然氣；煤基要用灰分熔點高、反應(yīng)性好的煤。直接還原鐵的價格一般比廢鋼高。直接還原法的缺點：直接還原分類（按主體能源不同）：煤基直接還原：以煤為主體能源，回轉(zhuǎn)窯為主體設(shè)備；氣基直接還原：以天然氣為主體能源，豎爐、反應(yīng)罐、流化床為主體設(shè)備；電熱直接還原：以電力為主體能源，電熱豎爐為主體設(shè)備。（停產(chǎn)）舉例1：MIDREX工藝流程（氣基直接還原法）豎爐轉(zhuǎn)化爐助燃空氣混合室天然氣爐頂煤氣CO+H2：70%鐵礦石還原段冷卻段海綿鐵還原氣CO+H2：95%，750~900℃轉(zhuǎn)化爐：鎳質(zhì)催化反應(yīng)管組，進(jìn)行催化裂化反應(yīng)。原料：氧化球團或天然富礦要求：粒度6-25mm；脈石含量﹤3%；膨脹率﹤20%；強度>200Kg/球一次能源：天然氣煤氣轉(zhuǎn)化：CH4＋H2O=CO+3H2CH4+CO2=2CO+2H2煤氣要求：氧化度﹤5%；入爐煤氣溫度750-900℃還原停留時間：6小時舉例2：煤基回轉(zhuǎn)窯（煤基直接還原法）回轉(zhuǎn)窯煉鐵過程示意圖原料：焦粒（煤粒）、塊狀鐵礦（球團或富礦2-25mm)、石灰石粒（或白云石粒）舉例3：轉(zhuǎn)底爐流程(煤基直接還原法）——日本神戶制鋼轉(zhuǎn)底爐工藝熔融還原是指不用高爐而在高溫熔融狀態(tài)下還原鐵礦石的方法，產(chǎn)品是液態(tài)鐵水。開發(fā)熔融還原是為了取代或補充高爐煉鐵。與高爐煉鐵法相比，熔融還原有如下優(yōu)點：（1）燃料用煤，而不用焦炭，可不建焦?fàn)t，減少污染；（2）可用與高爐一樣的塊狀含鐵原料或直接用礦粉做原料。如用礦粉做原料，可不建燒結(jié)廠或球團廠；三、熔融還原煉鐵工藝（3）全用氧氣，而不用空氣，氧氣消耗量大；（4）產(chǎn)出的鐵水溫度、成分與高爐鐵水相當(dāng)，供轉(zhuǎn)爐煉鋼；（5）除產(chǎn)出鐵水外，還產(chǎn)生大量的高熱值煤氣。舉例：FINEX工藝流程主要由四級流化床還原反應(yīng)裝置和熔融氣化爐兩部分組成。（1）礦粉在四級流化床還原反應(yīng)裝置中被逆流還原氣體還原成粉狀DRI。（2）熱態(tài)粉狀DRI經(jīng)壓塊（HCI)并破碎后送入熔融氣化爐內(nèi)，干燥后的塊煤和型煤也被加入熔融氣化爐內(nèi)。（3）氧氣從風(fēng)口噴入熔融氣化爐中，使煤發(fā)生氣化。FINEX工藝流程：（4）在氣化爐內(nèi)熱壓鐵塊（HCI)和煤灰熔融生成鐵水和爐渣。