高爐煉鐵工藝

高爐煉鐵知識(shí)講座2023/2/5高爐煉鐵知識(shí)1

王瑞祥

主要內(nèi)容高爐煉鐵概述及工藝流程高爐冶煉的基本原理高爐強(qiáng)化冶煉2023/2/52

王瑞祥

第三講高爐煉鐵概述及工藝流程1、高爐煉鐵概述2、高爐煉鐵工藝流程2023/2/53

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高爐煉鐵特點(diǎn)？高爐外貌1、高爐的特點(diǎn)2、高爐生產(chǎn)的特點(diǎn)3、高爐操作的關(guān)鍵2023/2/54

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1、高爐的特點(diǎn)：高2、高爐的生產(chǎn)特點(diǎn)：吞吐量大

連續(xù)逆流

密閉高壓

還原精料3、操作關(guān)鍵：順行2023/2/55

王瑞祥

渣鐵處理系統(tǒng)煤氣除塵系統(tǒng)噴吹系統(tǒng)高爐礦石（燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、塊礦）、

焦炭、熔劑煤空氣鐵水（制鋼鐵水、鑄鐵、鐵合金）、爐渣爐塵凈煤氣風(fēng)機(jī)熱風(fēng)爐供上料系統(tǒng)送風(fēng)系統(tǒng)

高爐是怎樣煉出鐵的？

爐頂裝料系統(tǒng)煉鐵工藝過(guò)程2023/2/56

王瑞祥

高爐設(shè)備系統(tǒng)組成高爐生產(chǎn)系統(tǒng)：1、高爐本體；2、爐頂裝料設(shè)備系統(tǒng)；3、供上料設(shè)備系統(tǒng)；4、送風(fēng)設(shè)備系統(tǒng)；5、煤氣處理設(shè)備系統(tǒng)；6、渣鐵處理設(shè)備系統(tǒng)；7、噴吹設(shè)備系統(tǒng)2023/2/57

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高爐煉鐵工藝系統(tǒng)組成①高爐本體（爐頂裝料系統(tǒng)）；②供上料系統(tǒng)；③送風(fēng)系統(tǒng)；④煤氣處理系統(tǒng)；⑤渣鐵處理系統(tǒng)；⑥噴吹設(shè)備系統(tǒng)。2023/2/58

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1、高爐本體

高爐本體包括爐基，爐殼，爐襯，冷卻設(shè)備，爐頂裝料設(shè)備等。高爐的內(nèi)部空間叫爐從上到下分為五段，即爐喉，爐身，爐腰，爐腹，爐缸。整個(gè)冶煉過(guò)程是在高爐內(nèi)完成的。高爐內(nèi)型2023/2/59

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2、

供上料系統(tǒng)

上料系統(tǒng)包括儲(chǔ)礦槽，槽下漏斗，槽下篩分，稱(chēng)量和運(yùn)料設(shè)備，料車(chē)斜橋或裝料傳送皮帶向爐頂供料設(shè)備，其任務(wù)是將高爐所需原燃料通過(guò)上料設(shè)備裝入高爐內(nèi)。3、送風(fēng)系統(tǒng)

送風(fēng)系統(tǒng)包括鼓風(fēng)機(jī)，熱風(fēng)爐，冷風(fēng)管道，熱風(fēng)管道，熱風(fēng)圍管和風(fēng)口裝置等。其任務(wù)是將風(fēng)機(jī)送來(lái)的冷風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)爐預(yù)熱以后送進(jìn)高爐。

2023/2/510

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4、煤氣凈化系統(tǒng)

煤氣凈化系統(tǒng)包括煤氣導(dǎo)出管，上升管，下降管，重力除塵器進(jìn)行干法除塵。其任務(wù)是將高爐冶煉所產(chǎn)生的荒煤氣進(jìn)行凈化處理，以獲得合格的氣體燃料。5、渣鐵處理系統(tǒng)

渣鐵處理系統(tǒng)包括出鐵場(chǎng)，爐前設(shè)備，渣鐵運(yùn)輸設(shè)備，水力沖渣設(shè)備等。其任務(wù)是將爐內(nèi)放出的渣，鐵，按要求進(jìn)行處理。6、噴吹燃料系統(tǒng)

噴吹燃料系統(tǒng)包括噴吹物的制備，運(yùn)輸和噴吹設(shè)備等。其任務(wù)是將按一定要求準(zhǔn)備好的燃料噴入爐內(nèi)。

2023/2/511

王瑞祥

通常，各個(gè)系統(tǒng)互相配合、互相制約，形成一個(gè)連續(xù)的、大規(guī)模的高溫生產(chǎn)過(guò)程。高爐開(kāi)爐之后，整個(gè)系統(tǒng)必須日以繼夜地連續(xù)生產(chǎn)，除了計(jì)劃?rùn)z修和特殊事故暫時(shí)休風(fēng)外，一般要到一代壽命終了時(shí)才停爐。高爐冶煉過(guò)程是一系列復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程的總和。有爐料的揮發(fā)與分解，鐵氧化物和其他物質(zhì)的還原，生鐵與爐渣的形成，燃料燃燒，熱交換和爐料與煤氣運(yùn)動(dòng)等。這些過(guò)程不是單獨(dú)進(jìn)行的，而是在相互制約下數(shù)個(gè)過(guò)程同時(shí)進(jìn)行的。2023/2/512

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高爐內(nèi)的基本過(guò)程:兩股流的相向運(yùn)動(dòng)基本過(guò)程是燃料在爐缸風(fēng)口前燃燒形成高溫還原煤氣，煤氣不停地向上運(yùn)動(dòng)，與不斷下降的爐料相互作用，其溫度，數(shù)量和化學(xué)成分逐漸發(fā)生變化，最后從爐頂逸出爐外。爐料在不斷下降過(guò)程中，由于受到高溫還原煤氣的加熱和化學(xué)作用，其物理形態(tài)和化學(xué)成分逐漸發(fā)生變化，最后在爐缸里形成液態(tài)渣鐵，從渣鐵口排出爐外。2023/2/513

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高爐冶煉過(guò)程的爐內(nèi)狀態(tài)圖2023/2/514

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2023/2/515

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鐘式爐頂2023/2/516

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幷罐式無(wú)鐘爐頂2023/2/517

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串罐式無(wú)鐘爐頂2023/2/518

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旋轉(zhuǎn)溜槽2023/2/519

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2023/2/520

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各類(lèi)鐵礦石圖赤鐵礦Fe2O3磁鐵礦Fe3O4菱鐵礦FeCO3褐鐵礦nFe2O3.mH2O2023/2/521

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品位高：將含F(xiàn)e量達(dá)到理論值的70%以上的礦石稱(chēng)為富礦。脈石成分少和分布合適：SiO2、Al2O3↓越好，CaO要多，MgO要合適有害雜質(zhì)少：S、P、As、Cu（影響鋼質(zhì)）；Pb、Zn、K、Na（對(duì)爐襯和高爐順行有害）高溫冶金性能好：低溫粉化率和高溫還原粉化率要小。軟化溫度高，軟化區(qū)間要窄。鐵礦石的評(píng)價(jià)2023/2/522

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粒度分布合適：粒度＜5mm的粉末要少，8～30mm為宜；太大→對(duì)還原不利；太小→對(duì)順行不利不同粒度應(yīng)分級(jí)入爐;還原性好：被CO、H2還原的難易；從礦石種類(lèi)上說(shuō)：褐鐵礦＞赤鐵礦＞磁鐵礦;人造富礦＞天然鐵礦;

從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)：疏松結(jié)構(gòu)、微氣孔多的礦石還原性好化學(xué)成分穩(wěn)定：TFe波動(dòng)≤±0.5%，SiO2≤±0.03%混勻的重要性（條件：平鋪直取——原料場(chǎng)應(yīng)足夠大）;鐵礦石的評(píng)價(jià)2023/2/523

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為了保證供給高爐的鐵礦石中鐵含量均勻，并且保證高爐的透氣性，需要把選礦工藝產(chǎn)出的鐵精礦制成10-25mm的塊狀原料。鐵礦粉造塊目前主要有兩種方法：燒結(jié)法和球團(tuán)法。兩種方法所獲得的塊礦分別為燒結(jié)礦和球團(tuán)礦。2023/2/524

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燒結(jié)礦及燒結(jié)球團(tuán)球團(tuán)礦燒結(jié)礦2023/2/525

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燒結(jié)礦、球團(tuán)礦及焦炭球團(tuán)礦燒結(jié)礦焦炭2023/2/526

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高爐燃料

一、焦炭及作用焦炭是現(xiàn)代高爐冶煉的主要燃料和能源基礎(chǔ)，在高爐冶煉過(guò)程中具有如下作用：(1)發(fā)熱劑。燃燒后發(fā)熱，產(chǎn)生冶煉所需熱量。(2)還原劑。焦炭中的固定C碳燃燒后生成的CO都是鐵礦石還原所需的還原劑。(3)料柱骨架。高爐內(nèi)是充滿(mǎn)著爐料和熔融渣、鐵的一個(gè)料柱，焦炭約占料柱體積的1/3~1/2，對(duì)料柱透氣性具有決定性的影響。特別是在高爐下部，礦石、熔劑已經(jīng)熔化、造渣，變成液態(tài)渣和鐵，只有焦炭仍保持固態(tài)，為渣、鐵滴落和煤氣上升以及爐缸內(nèi)的渣、鐵正常流通和排出，提供了必要條件，使冶煉過(guò)程得以順利進(jìn)行。焦炭的這一作用目前尚不能為其他燃料所代替。（4）滲碳劑二、煤粉2023/2/527

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高爐冶煉產(chǎn)品

主產(chǎn)品：鐵水副產(chǎn)品：高爐煤氣；爐渣；爐塵。2023/2/528

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高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一、有效容積利用系數(shù)（?u）高爐每立方米有效容積每天生產(chǎn)的合格鐵水量（t/m3·d）ηu=高爐每天的合格生鐵量P高爐有效容積Vu2023/2/529

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高爐主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)二、焦比（K）冶煉一噸生鐵消耗的干焦或綜合焦炭量（kg/t）（1）入爐焦比K=每天裝入高爐的干焦炭量Q高爐每天出鐵量P2023/2/530

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（2）折算入爐焦比生鐵折算系數(shù)：以生產(chǎn)煉鋼生鐵為標(biāo)準(zhǔn)（折算系數(shù)為1），將其它各種牌號(hào)的生鐵按冶煉的難易程度折合為煉鋼生鐵的數(shù)值

K折

=每天裝入高爐的干焦炭量Q合格生鐵折合產(chǎn)量P'2023/2/531

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三、煤比（或油比）冶煉一噸生鐵消耗的煤粉量或重油（kg/t）四、噴煤率每天噴入高爐的煤粉量與高爐每天消耗的燃料量之比，即煤比與燃料比之比M=每天噴入高爐的煤粉量高爐每天出鐵量×100%噴煤率=每天噴入高爐的煤粉量高爐每天消耗的燃料量=×100%煤比燃料比燃料比＝焦比＋煤比（或油比）2023/2/532

王瑞祥

五、綜合焦比（1）置換比KΣ=每天裝入高爐的焦炭量+每天噴入高爐的煤粉量×置換比高爐每天出鐵量R=K0-K1+ΣΔKMR—噴吹的輔助燃料置換比K0—未噴吹輔助燃料前的實(shí)際平均焦比K1—噴吹輔助燃料后的平均入爐焦比ΣΔK—其他各種因素對(duì)實(shí)際焦比影響的代數(shù)和2023/2/533

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（2）噴吹率六、折算綜合焦比K折算=每天裝入高爐的焦炭量+每天噴入高爐的煤粉量×置換比高爐每天出鐵量×生鐵折算系數(shù)噴吹率=噴吹燃料總量總?cè)剂舷牧俊?00％2023/2/534

王瑞祥

七、冶煉強(qiáng)度高爐每立方米有效容積每天消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情況下）八、綜合冶煉強(qiáng)度I=高爐每天消耗的焦炭量高爐的有效容積IΣ=高爐每天消耗的焦炭量+高爐每天消耗的煤粉量×置換比高爐有效容積?u=I/K或?u=I∑/K∑2023/2/535

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高爐爐前2023/2/536

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爐前2023/2/537

王瑞祥

高爐冷卻模擬圖2023/2/538

王瑞祥

主控室模擬