高炉炼铁基本原理及工艺.ppt

1高炉炼铁基本原理及工艺高炉炼铁基本原理及工艺罗罗 玉玉 强强2主要内容高炉炼铁工艺流程高炉主要技术经济指标高炉冶炼原、燃料及熔剂高炉冶炼基本原理与能量利用高炉强化冶炼的手段与方法3高炉炼铁十字方针：高效、优质、低耗、长寿、环保。一、高炉炼铁工艺流程高炉炼铁工艺流程4二、高炉主要技术经济指标高炉主要技术经济指标1、利利用用系系数数:=P(高炉昼夜产铁量)/Vu(高炉有效容积)t/m3.d2、焦焦比比:K=Q(昼夜焦碳用量)/P(现现主主要要核核算算综综合合焦比焦比)3、冶炼强度、冶炼强度:I=Q/Vu (反应焦碳的燃烧能力)4、透气性指数：、透气性指数：5、炉腹煤气指数：、炉腹煤气指数：4、休休风风率率:计划外的检修时间占规定作业时间的百分比(2%)5、生铁成本：、生铁成本：原料占80%6、一代炉龄、一代炉龄：高炉点火开炉停炉大修历经时间5三、高炉冶炼原、燃料及熔剂三、高炉冶炼原、燃料及熔剂1 1 炉料种类及质量评价炉料种类及质量评价成分理论含铁量%实际富矿含铁%最低工业品位%冶炼性能磁Fe3O472.445702025P，S难还原赤Fe2O370556030P，S易还原褐n Fe2O3.mH2O55.266.1375530P 易还原菱FeCO348.2304025P，S熔烧后易还原6各类铁矿石图各类铁矿石图赤铁矿赤铁矿磁铁矿磁铁矿菱铁矿菱铁矿褐铁矿褐铁矿7烧结矿及烧结球团烧结矿及烧结球团烧结球团烧结球团烧结矿烧结矿8品品位位：含含铁铁量量，理理论论上上品品位位1%，焦焦比比2%，产量，产量 3%脉脉石石成成分分：SiO2、Al2O3越越好好（须须重重视视Al2O3），），MgO 越好越好有有害害杂杂质质：S、P、Cu、Pb、Zn、As、K、Na有益元素：有益元素：Mn、V、Ni、Cr(铬铬)9强度和粒度：强度和粒度：强度强度易粉化影响高炉透气性，不易粉化影响高炉透气性，不同粒度应分级入炉同粒度应分级入炉;还原性：还原性：被CO、H2还原的难易、影响焦比;化学成分稳定性：化学成分稳定性：TFeTFe波动波动0.5%0.5%，SiOSiO2 2 0.03%0.03%混匀混匀的重要性（条件：平铺直取的重要性（条件：平铺直取原料场原料场应足够大）应足够大）;102.(助)熔剂剂（1）作用：形成低熔点易流动的炉渣、脱S（碱性熔剂）（2）种类：使用条件及作用使用条件及作用碱性铁矿中脉石为酸性氧化物，包括：石灰石、白云石、石灰酸性铁矿中脉石为碱性氧化物，主要为：SiO2（只在炉况失常时使用（Al2O3）18%或排碱时）中性高Al熔剂，主要为：含Al2O3高的铁矿（只在降低炉渣流动性时使用）113 焦碳主要作用：主要作用：作为高炉热量主要来源的6080%，其它热风提供 提供还原剂C、CO 料柱骨架，保证透气性、透液性质量要求：质量要求：含炭量：C 灰份:10%左右，灰分低可使渣量 含S量：80%，大于80mm的10%，大于80mm的10%成分稳定（特指水分）：一般采用干熄焦 焦碳反应性：C+CO2=2CO开始反应的高低快慢影响间接还原区的 范围从而影响焦比12四、高炉冶炼基本原理与能量利用（一）高炉内还原过程（一）高炉内还原过程（二）造渣与脱（二）造渣与脱S（三）风口前（三）风口前C的燃烧的燃烧（四）炉料与煤气运动（四）炉料与煤气运动（五）高炉能量利用（五）高炉能量利用13（一）高炉还原过程1.高炉炉内状况14（1）块状带：）块状带：矿焦保持装料时的分层状态，与布料形式及粒度有关，占BF总体积60%（2001100）主要反应：水分蒸发 结晶水分解 除CaCO3外的其它MCO3分解 间接还原 碳素沉积反应（2CO=C+CO2）（2）软熔带：）软熔带：矿石层开始熔化与焦碳层交互排列，焦碳层也称“焦窗”形状受煤气流分布与布料影响，可分为正V型，倒V型，W型 主要反应：Fe的直接还原 Fe的渗碳 CaCO3分解 吸收S（焦碳中的S向渣、金、气三相分布）贝波反应：C+CO2=2CO 15（3）滴落带：）滴落带：主要由焦碳床组成，熔融状态的渣铁穿越焦碳床 主要反应：Fe、Mn、Si、P、Cr的直接还原，Fe的渗C（4）回旋区：）回旋区：C在鼓风作用下一面做回旋运动一面燃烧，是高炉热量发源地（C的不完全燃烧），高炉唯一的氧化区域。主要反应：C+O2=CO2 CO2+C=2CO（5）炉缸区：）炉缸区：渣铁分层存在，焦碳浸泡其中 主要反应：渣铁间脱S，Si、Mn等元素氧化还原162.铁的间接还原与直接还原铁的间接还原与直接还原（1）间接还原）间接还原：用CO、H2为还原剂还原铁的氧化物，产物CO2、H2O的还原反应。特点：放热反应 反应可逆（2）直接还原：）直接还原：用C作为还原剂，最终气体产物为CO的还原反应。特点：强吸热反应 反应不可逆（3）直接、间接还原区域划分）直接、间接还原区域划分：取决于焦碳的反应性 低温区 800基本为间接还原 中温区 8001100共存 高温区 1100全部为直接还原（4）用直接还原度rd、间接还原度ri来衡量高炉C素利用好坏，评价 焦比。173.非铁元素的还原非铁元素的还原（1）Mn的还原：的还原：一般规律：一般规律：MnO2（550间还）间还）Mn2O3（1100 间还）间还）Mn3O4（1000 间还）间还）MnO（1200 直接还原）直接还原）Mn Mn还原的特点：间接还原放热大，使炉顶温度还原的特点：间接还原放热大，使炉顶温度 直接还原吸热大，使焦比直接还原吸热大，使焦比 控制控制Mn还原的手段：提高炉缸温度，但会使还原的手段：提高炉缸温度，但会使Mn的挥发损失的挥发损失 提高炉渣提高炉渣R 生铁中保持一定生铁中保持一定Si 18（2）Si的还原的还原生铁中生铁中Si的要求的要求：制钢铁Si0.6 铸造铁1.25Si4.25 Si 还原的特点：还原的特点：大量吸热 8倍 全部直接还原 K Si 还原的途径：还原的途径：气化还原：气化还原：SiO2+C=SiO（g）+CO SiO（g）+C=Si+CO 渣铁反应渣铁反应：（SiO2）+2C=Si+2CO控制控制Si 还原的因素：还原的因素：提高炉缸温度利于Si 的还原 炉渣R利于Si的还原19（3）P的还原的还原 P100%还原入铁，只有原料控P（4）含）含Ti矿的冶炼矿的冶炼 TiO2Ti2O3TiOTiTi（C，N）固熔体使炉渣粘稠20（二）造渣1.造渣的概念与作用造渣的概念与作用概念：根据脉石、焦碳灰份组成及数量，选择适当的熔剂，形成具有一定性能的炉渣。作用：（1）促进或抑制某些化学反应（脱S）（2）保护炉墙（高炉长寿）21（三）风口前（三）风口前C的燃烧的燃烧1.风口前风口前C燃烧的意义燃烧的意义 风口前C得燃烧占总C量的70%，其燃烧的基本意义：（1）提供热量80%（2）提供还原剂 （3）影响炉料下降、软熔带形状、煤气利用、冶炼指标2.燃烧带大小的控制燃烧带大小的控制下部调剂下部调剂 影响燃烧带大小的因素：影响燃烧带大小的因素：C的燃烧速度（一般认为影响不大）布料状态（中心堆积，燃烧带小；中心疏松，燃烧带大）鼓风动能EK的大小22（四）炉料与煤气运动（四）炉料与煤气运动 1.炉料下降的条件：炉料下降的条件：力学分析力学分析 P=P料-P摩-P浮-P气 P0 顺行 P0 悬料，难行 P料品位，焦碳负荷，P料 P摩炉墙与炉料，炉料与炉料，H/D（设计问题）P浮料柱浸泡在渣铁中产生，勤放渣铁 P气上升煤气对料柱的支撑力 232.炉腹区煤气流炉腹区煤气流 炉腹区压差（P）较大易形成液泛现象（flood）。为避免液泛现象要求为避免液泛现象要求：（1）渣量小品位高、I小 （2）提高焦碳质量 （3）煤气流速小 （4）初渣粘度小，保证一定（FeO）含量3.炉顶煤气的分布：炉顶煤气的分布：（1）边缘气流）边缘气流 煤气利用差 （2）中心气流）中心气流 煤气利用一般，考虑大喷煤应以发展中心为主 （3）两道气流）两道气流中心、边缘都有一定发展，传统型 （4）管道气流）管道气流煤气分布失常 24（五）高炉能量利用（五）高炉能量利用1.评价方法：评价方法：（1）燃料比 （2）rd （3）C的利用程度co2.煤气上升过程中的变化煤气上升过程中的变化25五、高炉强化冶炼手段与方法1.大风量大风量 风量增加，炉内传热效果下降，ri降低，K增加。风量应与还原性相适应2.高风温高风温 风温增加，传热推动力增加，但利用风温的同时K势必降低，透气性将下降3.富氧富氧 富氧将使炉缸温度增加，但煤气总量下降，不利于全厂能量平衡；富氧达到的效果与提高风温相比，成本提高10倍。264.加湿与脱湿加湿与脱湿 风中水分过大应脱湿鼓风；出现热悬现象应考率加湿鼓风5.大喷煤大喷煤 喷吹量应与风温、富氧相结合，否则存在热滞后现象；应与上下部调剂相适应6.中部调剂中部调剂 充分利用冷却手段，在上下部调剂紊乱时是一种有效手段27 Thank you!