1、2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识1高炉炼铁知识讲座高炉炼铁知识讲座2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识2主要内容w高炉炼铁概述及工艺流程高炉炼铁概述及工艺流程w高炉冶炼的基本原理高炉冶炼的基本原理 w高炉强化冶炼高炉强化冶炼2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识3第三讲第三讲 高炉炼铁概述及工艺流程高炉炼铁概述及工艺流程1、高炉炼铁概述、高炉炼铁概述2、高炉炼铁工艺流程、高炉炼铁工艺流程2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识4高炉炼铁特点？高炉外貌高炉外貌1 1、高炉的特点、高炉的特点2 2、高炉生产的特点、高炉生产的特点3 3、高炉操作的关键、
2、高炉操作的关键2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识51、高炉的特点：、高炉的特点：高高2、高炉的生产特点：、高炉的生产特点：吞吐量大吞吐量大 连续连续 逆流逆流 密闭密闭 高压高压 还原还原 精料精料 3 3、操作关键：、操作关键：顺行顺行2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识6渣铁处理系统煤气除尘系统喷吹系统高炉矿石矿石（烧结矿、球团矿、块矿）、焦炭、熔剂焦炭、熔剂煤煤空气空气铁水铁水（制钢铁水、铸铁、铁合金）、炉渣炉渣炉尘炉尘净煤气净煤气风机热风炉热风炉供上料系统送风系统 高炉是怎样炼出铁的？高炉是怎样炼出铁的？炉顶装料系统炼铁工艺过程炼铁工艺过程2022年11月6日
3、星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识7高炉设备系统组成高炉生产系统：高炉生产系统：1、高炉本体；、高炉本体；2、炉顶装料设备系统；、炉顶装料设备系统；3、供上料设备系统；、供上料设备系统；4、送风设备系统；、送风设备系统；5、煤气处理设备系统；、煤气处理设备系统；6、渣铁处理设备系统；、渣铁处理设备系统；7、喷吹设备系统、喷吹设备系统2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识8高炉炼铁工艺系统组成高炉炼铁工艺系统组成u高炉本体（炉顶装料系统）；高炉本体（炉顶装料系统）；u供上料系统；供上料系统；u送风系统；送风系统；u煤气处理系统；煤气处理系统；u渣铁处理系统；渣铁处理系统；u喷吹设备系统。喷吹
4、设备系统。2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识9l 1、高炉本体 高炉本体包括炉基，炉壳，炉衬，冷却设备，炉顶装料设备等。高炉的内部空间叫炉从上到下分为五段，即炉喉，炉身，炉腰，炉腹，炉缸。整个冶炼过程是在高炉内完成的。高炉内型高炉内型2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识10l 2、供上料系统 上料系统包括储矿槽，槽下漏斗，槽下筛分，称量和运料设备，料车斜桥或装料传送皮带向炉顶供料设备，其任务是将高炉所需原燃料通过上料设备装入高炉内。l 3、送风系统送风系统包括鼓风机，热风炉，冷风管道，热风管道，热风围管和风口装置等。其任务任务是将风机送来的冷风经热风炉预热以后送进高炉
5、。2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识11l 4、煤气净化系统煤气净化系统包括煤气导出管，上升管，下降管，重力除尘器进行干法除尘。其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。l 5、渣铁处理系统渣铁处理系统包括出铁场，炉前设备，渣铁运输设备，水力冲渣设备等。其任务是将炉内放出的渣，铁，按要求进行处理。l 6、喷吹燃料系统 喷吹燃料系统包括喷吹物的制备，运输和喷吹设备等。其任务是将按一定要求准备好的燃料喷入炉内。2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识12通常，各个系统互相配合、互相制约，形成一个通常，各个系统互相配合、互相制约，形成一个连续的、大规模
6、的高温生产过程。高炉开炉之连续的、大规模的高温生产过程。高炉开炉之后，整个系统必须日以继夜地连续生产，除了后，整个系统必须日以继夜地连续生产，除了计划检修和特殊事故暂时休风外，一般要到一计划检修和特殊事故暂时休风外，一般要到一代寿命终了时才停炉。代寿命终了时才停炉。高炉冶炼过程是一系列复杂的物理化学过程的总和。有炉料的挥发与分解，铁氧化物和其他物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，燃料燃烧，热质的还原，生铁与炉渣的形成，燃料燃烧，热交换和炉料与煤气运动等。交换和炉料与煤气运动等。这些过程不是单独进行的，而是在相互制约下数个过程同时进行的。2022年11月6日星期日
7、王瑞祥 高炉炼铁知识13高炉内的基本过程高炉内的基本过程:两股流的相向运动基本过程是燃料在炉缸风口前燃烧形成高温还原煤气，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，最后从炉顶逸出炉外。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，最后在炉缸里形成液态渣铁，从渣铁口排出炉外。2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识14高炉冶炼过程的炉内状态图2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识152022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识16钟式炉顶2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识1
8、7幷罐式无钟炉顶2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识18串罐式无钟炉顶2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识19旋转溜槽2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识202022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识21各类铁矿石图各类铁矿石图赤铁矿赤铁矿Fe2O3磁铁矿磁铁矿Fe3O4菱铁矿菱铁矿FeCO3褐铁矿褐铁矿n Fe2O3.mH2O2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识22u 品位高：品位高：将含将含Fe量达到理论值的量达到理论值的70%以上的矿石以上的矿石称为富矿。称为富矿。u 脉石成分少和分布合适：脉石成分少和分布合适：SiO2、Al2O3越
9、好，越好，CaO要多，要多，MgO要合适要合适u 有害杂质少：有害杂质少：S、P、As、Cu（影响钢质）；（影响钢质）；Pb、Zn、K、Na（对炉衬和高炉顺行有害）（对炉衬和高炉顺行有害）u 高温冶金性能好：高温冶金性能好：低温粉化率和高温还原粉化率低温粉化率和高温还原粉化率要小。软化温度高，软化区间要窄。要小。软化温度高，软化区间要窄。铁矿石的评价铁矿石的评价2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识23u 粒度分布合适粒度分布合适：粒度粒度5mm的粉末要少，的粉末要少，830mm为为宜；太大宜；太大对还原不利；对还原不利；太小太小对顺行不利对顺行不利 不同粒度应不同粒度应分级入炉分级
10、入炉;u 还原性好还原性好：被CO、H2还原的难易；u从矿石种类上说：从矿石种类上说：褐铁矿赤铁矿磁铁矿褐铁矿赤铁矿磁铁矿;人造富矿天然铁矿人造富矿天然铁矿;u 从结构上来说：从结构上来说：疏松结构、微气孔多的矿石还原性好疏松结构、微气孔多的矿石还原性好u 化学成分稳定化学成分稳定：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：平铺直取原料场应足够大）原料场应足够大）;铁矿石的评价铁矿石的评价2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识24为了保证供给高炉的铁矿石中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工
11、艺产出的铁精矿制成10-25mm的块状原料。铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识25烧结矿及烧结球团烧结矿及烧结球团球团矿球团矿烧结矿烧结矿2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识26烧结矿、球团矿及焦炭烧结矿、球团矿及焦炭球球团团矿矿烧烧结结矿矿焦焦炭炭2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识27高炉燃料高炉燃料 w一、焦炭及作用一、焦炭及作用w焦炭是现代高炉冶炼的主要燃料和能源基础，在高炉冶炼过程中焦炭是现代高炉冶炼的主要燃料和能源基础，在高炉冶炼过程中具有如下作用：具有如下
12、作用：w(1)发热剂。发热剂。燃烧后发热，产生冶炼所需热量。燃烧后发热，产生冶炼所需热量。w(2)还原剂。还原剂。焦炭中的固定焦炭中的固定C碳燃烧后生成的碳燃烧后生成的CO都是铁矿石还原所都是铁矿石还原所需的还原剂。需的还原剂。w(3)料柱骨架。料柱骨架。高炉内是充满着炉料和熔融渣、铁的一个料柱，焦高炉内是充满着炉料和熔融渣、铁的一个料柱，焦炭约占料柱体积的炭约占料柱体积的1/31/2，对料柱透气性具有决定性的影响。，对料柱透气性具有决定性的影响。特别是在高炉下部，矿石、熔剂已经熔化、造渣，变成液态渣和特别是在高炉下部，矿石、熔剂已经熔化、造渣，变成液态渣和铁，只有焦炭仍保持固态，为渣、铁滴落
13、和煤气上升以及炉缸内铁，只有焦炭仍保持固态，为渣、铁滴落和煤气上升以及炉缸内的渣、铁正常流通和排出，提供了必要条件，使冶炼过程得以顺的渣、铁正常流通和排出，提供了必要条件，使冶炼过程得以顺利进行。焦炭的这一作用目前尚不能为其他燃料所代替。利进行。焦炭的这一作用目前尚不能为其他燃料所代替。w（4）渗碳剂）渗碳剂w二、煤粉二、煤粉2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识28 高炉冶炼产品高炉冶炼产品 主产品：主产品：铁水铁水副产品：副产品：高炉煤气；高炉煤气；炉渣；炉渣；炉尘。炉尘。2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识29高炉主要技术经济指标高炉主要技术经济指标一、有效容积利用
14、系数（一、有效容积利用系数（u）n高炉每立方米有效容积每天生产的合格铁水量高炉每立方米有效容积每天生产的合格铁水量（t/m3d）u u=高炉每天的合格生铁量高炉每天的合格生铁量P高炉有效容积高炉有效容积Vu2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识30高炉主要技术经济指标高炉主要技术经济指标二、焦比（二、焦比（K）n冶炼一吨生铁消耗的干焦或综合焦炭量冶炼一吨生铁消耗的干焦或综合焦炭量（kg/t）（1）入炉焦比）入炉焦比K=每天装入高炉的干焦炭量每天装入高炉的干焦炭量Q高炉每天出铁量高炉每天出铁量P2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识31（2）折算入炉焦比）折算入炉焦比生铁折算
15、系数：以生产炼钢生铁为标准（折算系数为生铁折算系数：以生产炼钢生铁为标准（折算系数为1 1），将其它各种牌号的生铁按冶炼的难易程度折合），将其它各种牌号的生铁按冶炼的难易程度折合为炼钢生铁的数值为炼钢生铁的数值 K折折=每天装入高炉的干焦炭量每天装入高炉的干焦炭量Q合格生铁折合产量合格生铁折合产量P2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识32三、煤比（或油比）三、煤比（或油比）n冶炼一吨生铁消耗的煤粉量或重油（冶炼一吨生铁消耗的煤粉量或重油（kg/t）四、喷煤率四、喷煤率n每天喷入高炉的每天喷入高炉的煤粉煤粉量与高炉每天消耗的量与高炉每天消耗的燃燃料料量之比，即煤比与燃料比之比量之比，
16、即煤比与燃料比之比M=每天喷入高炉的煤粉量每天喷入高炉的煤粉量高炉每天出铁量高炉每天出铁量100%喷煤率喷煤率=每天喷入高炉的煤粉量每天喷入高炉的煤粉量高炉每天消耗的燃料量高炉每天消耗的燃料量 =100%煤比煤比燃料比燃料比燃料比焦比煤比（或油比）燃料比焦比煤比（或油比）2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识33五、综合焦比五、综合焦比（1）置换比）置换比K=每天装入高炉的焦炭量每天装入高炉的焦炭量+每天喷入高炉的煤粉量每天喷入高炉的煤粉量置换比置换比高炉每天出铁量高炉每天出铁量R=K0-K1+KKMRR喷吹的辅助燃料置换比喷吹的辅助燃料置换比K K0 0未喷吹辅助燃料前的实际平均焦
17、比未喷吹辅助燃料前的实际平均焦比K K1 1喷吹辅助燃料后的平均入炉焦比喷吹辅助燃料后的平均入炉焦比KK其他各种因素对实际焦比影响的代数和其他各种因素对实际焦比影响的代数和2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识34（2）喷吹率）喷吹率六、折算综合焦比六、折算综合焦比K折算折算=每天装入高炉的焦炭量每天装入高炉的焦炭量+每天喷入高炉的煤粉量每天喷入高炉的煤粉量置换比置换比高炉每天出铁量高炉每天出铁量生铁折算系数生铁折算系数喷吹率喷吹率=喷吹燃料总量喷吹燃料总量总燃料消耗量总燃料消耗量1002022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识35七、冶炼强度七、冶炼强度n高炉每立方米有效容积
18、每天消耗的（干）焦炭高炉每立方米有效容积每天消耗的（干）焦炭量（焦比一定的情况下）量（焦比一定的情况下）八、综合冶炼强度八、综合冶炼强度I=高炉每天消耗的焦炭量高炉每天消耗的焦炭量高炉的有效容积高炉的有效容积I=高炉每天消耗的焦炭量高炉每天消耗的焦炭量+高炉每天消耗的煤粉量高炉每天消耗的煤粉量置换比置换比高炉有效容积高炉有效容积u=I/K 或或 u=I/K 2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识36高炉炉前2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识37炉前2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识38高炉冷却模拟图2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识39主控室模拟图2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识40焦炭生产2022年11月6日星期日 王瑞祥 高炉炼铁知识41高炉内型日产10000t铁的高炉需：1.6吨矿石；3000吨焦炭；煤粉2000吨；产渣3000吨；每日需0.15亿m3空气；产生煤气0.19亿m3；鼓风机加压至0.4MP
