1、炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材吉林钢铁公司吉林钢铁公司(炼炼 铁铁 厂厂)员工培训教材员工培训教材二二 0 0 0 0 八八 年年 五五 月月炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 第一章：工艺、设备情况简介第一章：工艺、设备情况简介 第一节：吉林钢铁炼铁厂工艺流程：第一节：吉林钢铁炼铁厂工艺流程：炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 第二节：吉林钢铁炼铁厂生产概况：第二节：吉林钢铁炼铁厂生产概况：炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 吉林钢铁炼铁厂成立于2001年4月，其前身为原吉林明城钢铁总厂炼铁厂，当时有高炉一座（3#炉）处于停
2、产状态，同年6月复产，年生产能力15万吨。2001年12月31日，第二座高炉（2#炉）投产。2002年12月21日，第三座高炉（1#炉）投产。2004年5月18日，3#高炉扩容改造，7月3日投产。现吉林钢铁炼铁厂年生产能力达到100万吨。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 第三节：吉林钢铁炼铁厂设备简介：第三节：吉林钢铁炼铁厂设备简介：炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 吉林钢铁炼铁厂高炉三座，高炉操作二次仪表基本全部取消，所有数据采集、输入电脑，实现微机操作。槽下上料系统全部实现PLC自动控制双料车上料，2#、3#炉采用焦炭烘干技术；炉顶装料设备1#炉采用并罐无料钟炉顶，2#、3
3、#炉采用HY钟阀式炉顶，各高炉配备炉内红外线成像仪，用于监测炉内煤气流分布。送风设备1#炉配备离心式风机、轴流风机各一台（风量：1600m3/min、功率：6000kw），一备一用，2#炉配备离心式风机一台（风量900 m3/min、功率：2300 kw），3#炉配备离心式风机一台（风量1100 m3/min、功率：3200 kw），另有一台离心式风机为两台炉备用（风量：800 m3/min、功率：2000 kw）。除尘系统各高炉除设有重力除尘器外，均采用干式布袋箱体脉冲除尘。热风系统1#炉球式热风炉4座，实现助燃风预热，采用两烧两送的送风制度；2#炉球式热风炉4座，采用两烧两送的送风制度；3
4、#炉球热风炉5座，采用三烧两送的送风制度。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 高炉本体1#炉采用板壁结合全炉工业水冷却，炉底、炉缸由自培碳砖砌筑并采用陶瓷杯技术，其它部位内衬采用高铝砖砌筑，水冷炉底；2#炉炉身中部以下采用冷却壁工业水冷却，炉底、炉缸由自培碳砖砌筑，其它部位内衬采用高铝砖砌筑，风冷炉底；3#炉炉底、炉缸由自培碳砖砌筑，炉腰以下采用冷却壁工业水冷却，炉腰、炉腹内衬采用高铝砖砌筑，炉身采用水冷模块技术，水冷炉底。炉前渣铁处理系统配备内燃机车两台、65吨铁水罐、炉前布袋除尘器及水冲渣处理设备等。喷吹系统设有升温炉两台、中速磨一台（25吨/小时）、布袋收粉器、喷吹罐6个，每座高炉
5、一备一用，煤粉采用烟气自循环烘干，压缩空气输送。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 第四节：吉林钢铁炼铁厂平面布置：第四节：吉林钢铁炼铁厂平面布置：炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 第二章：基础理论第二章：基础理论第一节：高炉生产概述：第一节：高炉生产概述：炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材1、什么叫生铁？、什么叫生铁？生铁是含碳（C）量在1.7%的铁碳合金。同时含有一定数量的硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）等元素，主要由高炉生产。一般把含碳量小于0.2的叫熟铁；含碳量0.21.7叫钢；含碳量1.7以上的叫生铁。炼铁工序员工
6、培训教材炼铁工序员工培训教材2、生铁有哪些种类？、生铁有哪些种类？生铁一般可分为三大类：即供炼钢使用的炼钢生铁，供铸造机件和工具用的铸造生铁和高炉锰铁、硅铁等铁合金三种。3、高炉生产工艺流程有哪几部分组成？、高炉生产工艺流程有哪几部分组成？在高炉冶炼过程中，高炉是工艺流程的主体，从其上部装入的铁矿石、燃料和熔剂向下运动；下部鼓入空气燃烧燃料，产生大量的高温还原性气体向上运动；炉料经过加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫等一系列物理化学过程，最后生成液态炉渣和生铁。它的工艺流程除高炉本体外，还有上料系统、装料系统、煤气回收与除尘系统、送风系统、渣铁处理系统、喷吹系统以及为这些系统服务的动力系统等。
7、炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材4、上料系统包括哪些部分？、上料系统包括哪些部分？上料系统包括：贮料场、贮矿槽、焦槽、槽上运料设备、矿石与焦炭的槽下筛分设备、矿石与焦炭的称量设备、返矿和返焦运输设备、将炉料运送至炉顶的设备（皮带或料车与卷扬机）等。5、装料系统包括哪些部分？、装料系统包括哪些部分？钟式高炉的装料设备包括：炉顶受料斗、旋转布料器、大小钟或三套料钟、料钟平衡杆与液压传动装置或卷扬机、活动炉喉挡板、探尺等。无料钟炉顶高炉的装料设备包括：受料斗、上下密封阀、节流阀、中心喉管、布料溜槽、旋转装置及液压传动装置等。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材6、送风系统包括哪些部分？、
8、送风系统包括哪些部分？送风系统包括：过滤器、鼓风机、冷风管道、放风阀、混风阀、热风炉、热风总管、环管、支管、直到风口。7、煤气回收与除尘系统包括哪些部分？、煤气回收与除尘系统包括哪些部分？煤气回收与除尘系统包括：炉顶煤气上升管、下降管、煤气截断阀（或水封）、重力除尘器、洗涤塔与文氏管（或双文氏管）、电除尘、脱水器，国内还有使用蒸喷塔的。干式除尘的包括布袋除尘箱、有的设有旋风除尘器。高压操作的高炉还装有高压阀组等。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材8、渣铁处理系统包括哪些部分？、渣铁处理系统包括哪些部分？渣铁处理系统包括：出铁场、泥炮、开口机、堵渣机、炉前吊车、渣铁沟、渣铁分离器、铁水罐、
9、铸铁机、修罐库、渣罐、水渣池以及炉前水力冲渣系统。9、喷吹系统（喷吹煤粉）包括哪些部分？、喷吹系统（喷吹煤粉）包括哪些部分？磨煤机、煤粉仓、煤粉输送设备及管道、高炉贮煤粉罐、混合器、分配调节器、喷枪、压缩空气及安全保护系统等。10、动力系统包括哪些部分？、动力系统包括哪些部分？动力系统包括：电、水、压缩空气、氮气、蒸汽等。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材11、高炉生产有哪些特点？、高炉生产有哪些特点？一是长期连续生产；二是规模越来越大型化；三是机械化、自动化程度越来越高。12、高炉生产有哪些产品和副产品？、高炉生产有哪些产品和副产品？高炉生产的产品是生铁。副产品是炉渣、高炉煤气和炉尘（
10、瓦斯灰）。13、高炉炉渣有哪些用途？、高炉炉渣有哪些用途？1）液态炉渣用水急冷成水渣，可做水泥原料。2）液态炉渣用高压蒸汽或高压空气吹成渣棉，可做绝热保温材料。3）液态炉渣用少量高压水冲到一个旋转的滚筒上急冷而成膨珠（膨胀渣），是良好的保温材料，也用做轻质混凝土骨料。4）用炉渣制成的矿渣砖、干渣块可做铺路材料。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材1414、高炉煤气有什么用途？、高炉煤气有什么用途？高炉冶炼一吨生铁，大约能产生煤气17003000M3，其化学成份有CO2约占1520%，CO约占2230%，H2约占13%，N2约占5658%和微量的CH4，但是煤气与空气混合，煤气含量达到466
11、2%，温度达到着火点温650时，会发生爆炸。其发热值一般为29003800KJ/m3，是一种很好的低发热值气体燃料，除用来烧热风炉外，还可供炼焦、均热炉和烧锅炉用。15、高炉炉尘有什么用途？、高炉炉尘有什么用途？炉尘是随高速上升的煤气带离高炉的细颗粒炉料。一般含铁3050%，含碳1020%。经煤气除尘器回收后，可用作烧结原料。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材16、高炉炼铁有哪些经济技术指标？、高炉炼铁有哪些经济技术指标？对高炉生产技术水平和经济效益的总要求是高产、优质、低耗、长寿。其主要指标有：（1）利用系数利用系数一般指的是容积利用系数,即高炉一立方米容积每日生产的合格炼钢生铁产量（
12、t/m3.d），是高炉一日的产量（P）与高炉容积（V）的比值。我国的利用系数按高炉有效容积计算，欧美用工作容积计算，分别称为有效容积利用系数和工作容积利用系数。另外还有炉缸面积利用系数,即单位一平方米炉缸面积每日生产的合格炼钢生铁产量，是高炉一日的产量（P）与高炉炉缸面积（A）的比值。（2）冶炼强度I 现分为焦炭冶炼强度和综合冶炼强度，焦炭冶炼强度是一日一立方米高炉容积消耗的焦炭量（t/m3.d），即高炉一日入炉的焦炭量（Qk）与高炉容积（V）的比值。一日一立方米高炉容积消耗的焦炭量和喷吹燃料的总和是综合冶炼强度（t/m3.d），即高炉一日入炉的焦炭量（Qk）与喷吹燃料量（Q喷）相加与高炉容积
13、（V）的比值。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材（3）焦炭负荷。是每批炉料中铁矿石总量（包括烧结矿、球团矿、天然块矿和锰矿等）（Q矿）与每批炉料中焦炭量（Q焦）的比值。（4）休风率。休风率是高炉休风停产时间占规定日历作业时间的百分数。所谓规定日历作业时间是指日历时间减去计划大、中修时间和封炉时间。（5）焦比 K。它是冶炼一吨生铁所需的干焦量（kg/t）。（6）煤比 Y。煤比是冶炼一吨生铁所喷吹的煤粉量（kg/t）。（7）燃料比。它是指冶炼一吨生铁所消耗的干焦量与煤粉之和。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材（8）综合焦比。综合焦比即将冶炼一吨生铁所喷吹的煤粉量乘上置换比折算成干焦炭量
14、，在与冶炼一吨生铁消耗的干焦量相加即为综合焦比。（9）工序能耗。是指某一段时间(月、季、年)内，高炉生产系统和辅助生产系统以及直接为炼铁生产服务的附属系统所消耗的各种能源的实物耗量。扣除回收利用的能源，并折算成标煤与该时段内的生铁产量之比值。（10）高炉寿命。有两种表示方法：一是一代炉龄，从开炉到大修停炉的时间。一般8年以下为低寿命，812年为中等，12年以上为长寿。二是一代炉龄中每立方米有效容积产铁量。一般5000t/m3以下为低寿命，5000-8000t/m3为中等，8000t/m3以上为长寿。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 第二节：高炉冶炼的原料第二节：高炉冶炼的原料炼铁工序员
15、工培训教材炼铁工序员工培训教材1、高炉生产用哪些原料？、高炉生产用哪些原料？高炉生产的主要原料是铁矿石及其代用品、锰矿石、燃料和熔剂。铁矿石包括天然矿和人造富矿；铁矿石代用品主要有：高炉炉尘、氧气转炉炉尘、轧钢皮、硫酸渣以及一些有色金属选矿的高铁尾矿等。这些原料一般均加入造块原料中使用。锰矿石一般只在生产高锰铁的时候才使用。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 员工培训手册员工培训手册（高炉炼铁部分）（高炉炼铁部分）2、高炉常用的铁矿石有哪几种？各有何特点？、高炉常用的铁矿石有哪几种？各有何特点？工业用铁矿石是以其中含Fe量占全Fe85%以上的该种含铁矿物来命名的。含Fe矿物分为氧化铁矿（
16、Fe2O3、Fe3O4）、含水氧化铁矿（Fe2O3 nH2O）和碳酸盐铁矿（FeCO3）。高炉使用的铁矿石也就分为赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、褐铁矿（Fe2O3 nH2O）和菱铁矿（FeCO3）。赤铁矿的特征是它在瓷断面上的划痕呈赤褐色，无磁性。质地软、易破碎、易还原。含铁量最高是70%。但有一种以-Fe2O3形态存在的赤铁矿，结晶组织致密，划痕呈黑褐色，而且具有强磁性，类似于磁铁矿。磁铁矿在瓷断面上的划痕为黑色，组织致密坚硬，孔隙度小，还原比较困难。磁铁矿可以看作是Fe2O3 和FeO的结合物，其中Fe2O369%，FeO31%，理论含铁量为72.4%。自然界中纯粹的磁铁矿很
17、少见，由于受到不同程度的氧化作用，磁铁矿中的Fe2O3成分增加，FeO成分减少。当磁铁矿中的FeO成分减少到全铁量与FeO量之比大于7.0时，叫假象赤铁矿；在3.57.0之间时叫半假象赤铁矿；只有在其比值小于3.5时称为磁铁矿。磁铁矿具有强磁性，这是磁铁矿最突出的特点。褐铁矿是含有结晶水的氧化铁矿石，颜色一般呈浅褐色到深褐色或黑色，组织疏松，还原性较好。褐铁矿的理论含铁量并不高，一般为37%55%，但受热后去掉结晶水，含铁量相对提高，而且气孔率增加，还原性得到改善。菱铁矿为还原性铁矿石，颜色呈灰色、浅黄色或褐色，理论含铁量不高，只有48.2%，但受热分解放出CO2后，不仅提高了含铁量，而且变成
18、多孔状结构，还原性好。因此，尽管含铁量较低，仍具有较高的冶炼价值。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材3、评价铁矿石的标准是什么？、评价铁矿石的标准是什么？评价铁矿石的质量标准如下：（1）、矿石含铁量是评价铁矿石质量最重要的标准。矿石有无开采价值，开采以后可否直接入炉和其冶炼价值如何，主要取决于矿石的含铁量。矿石含铁量越高，其冶炼价值越高，随着含铁量的降低，矿石冶炼价值降低，而且，冶炼价值降低的幅度远比含铁量降低的幅度大。（2）、脉石的化学成分。脉石中SiO2、AL2O3等酸性氧化物越多，矿石冶炼价值越低，而CaO、MgO等碱性氧化物越高，矿石冶炼价
19、值越高。（3）、矿石中的有害杂质（包括S、P、Pb、Zn、As、Cu、K、Na、F等）含量。矿石中这些有害杂质含量越高，其冶炼价值越低。硫（S）在钢材中引起热脆，磷(P)在钢材中引起冷脆。矿石中S在高炉冶炼过程中可去掉90%，而P在烧结和炼铁过程中完全不能去掉，原料中的P在一般情况下完全转入生铁。（4）、矿石的还原性。矿石还原性是指矿石还原的难易程度。易还原的矿石，在冶炼过程中能提高煤气利用率，有利于降低焦比；而难还原的矿石，在冶炼过程中需要消耗更多的热量，从而增加焦比。矿石的还原性取决于矿石的矿物组成、结构致密程度、粒度和气孔度等因素，气孔度大和结构疏松的矿石还原性好。高炉常用的铁矿石有4种
20、，磁铁矿还原性最差，赤铁矿居中，褐铁矿优于赤铁矿，菱铁矿还原性最好。而一般人造富矿的还原性又比天然矿好。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材（5）、矿石的软熔特性。软熔特性是指矿石开始软化的温度和软熔温度区间（即软化开始到软化终了的温度区间）。高炉冶炼要求矿石具有较高的软化温度和较窄的软化温度区间。因为矿石软化温度高，在冶炼过程中就不会过早地形成初渣，成渣带位置低，矿石在上部区域的预热还原充分，初渣中FeO少；软熔区间窄，软熔层薄，有助于改善料柱透气性，有利于提高高炉生产指标。（6）、矿石的粒度组成。高炉冶炼要求矿石具有小而均匀的粒度组成，因为小粒度的矿石有利于加快还原速度和提高煤气利用率
21、，而均匀的粒度组成有利于改善炉内料柱的透气性。粒度小于5的粉末必须筛除，对于粒度上限，难还原的磁铁矿不能超过40，易还原的赤铁矿和褐铁矿不大于50，中、小高炉不大于2535。（7）、矿石强度。要求矿石具有较高的强度，尤其是高温下的强度，因为如果矿石强度低，入炉后在上部料柱压力下产生大量粉末，一方面增加炉尘损失量，另一方面严重影响料柱透气性使高炉操作困难。（8）、矿石化学成分的稳定性。为了使高炉生产稳定，要求矿石化学成分要稳定，因为矿石化学成分的波动会引起炉温的波动、炉渣碱度和生铁成分的波动，从而破坏高炉顺行，使高炉焦比升高，产量降低。（9）、矿石的热爆裂性能。天然矿石中含有带结晶水或碳酸盐的矿
22、物，入炉后被加热分解出气体逸出而使矿石爆裂，产生粉末而影响高炉上部透气性，这类矿石不能直接入炉冶炼，需要破碎成粉矿做烧结原料。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材4、高炉为什么要用熔剂？、高炉为什么要用熔剂？由于高炉造渣的需要，高炉配料中常加入一定数量的助熔剂，简称熔剂。其目的是使脉石中高熔点氧化物（SiO2 1713、Al2O3 2050、CaO 2570）生成低熔点化合物，形成流动性良好的炉渣，达到渣铁分离和去除有害杂质的目的。5、常用的熔剂有哪几种？对熔剂的要求是什么？、常用的熔剂有哪几种？对熔剂的要求是什么？碱性熔剂：石灰石（CaCO3）、白云石（Ca，Mg）CO3、菱镁石（MgC
23、O3）、酸性熔剂：硅石（SiO2）中性熔剂：也称高铝熔剂包括铁矾土、粘土页岩熔剂要求：1）有效熔剂性要高。2）有害杂质S、P含量越少越好。3）粒度要均匀。石灰石粒度控制在2550mm（300m3以下高炉可控制在1030mm），硅石的粒度可控制在1030mm。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材6、焦炭在高炉生产中起什么作用？、焦炭在高炉生产中起什么作用？1）提供高炉冶炼所需的大部分热量。（高炉冶炼所消耗热量的7080%来自燃料燃烧）。2）提供高炉冶炼所需的还原剂。3）焦炭是高炉料柱的骨架。4）生铁形成过程中渗碳的碳源。每吨炼钢铁渗碳消耗的焦炭在50左右。7、高炉冶炼过程对焦炭质量提出哪些要
24、求？、高炉冶炼过程对焦炭质量提出哪些要求？1）固定碳含量要高，灰分要低。2）含硫、磷有害杂质要少。3）焦炭的机械强度要好。4）粒度要均匀，粉末要少。5）水分要稳定。5）焦炭的反应性要低，抗碱性要好。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材7、什么是焦炭的机械强度和热强度？测定的方法是什么？、什么是焦炭的机械强度和热强度？测定的方法是什么？（1）、焦炭的机械强度焦炭的机械强度是指成品焦炭的耐磨性、抗压强度和抗冲击能力。测定焦炭强度的方法是转鼓试验。目前使用的转鼓有两种，即大转鼓（松格林转鼓）和小转鼓（米库姆转鼓）。目前我国统一规定采用小转鼓。小转鼓是由钢板制成的无穿心轴的密封圆筒，钢板厚68，鼓
25、内径和内宽均为1000，内壁每隔90焊角钢（1005010）一块，共4块。试验时，取50大于60的试样装入转鼓内，以25r/min的速度旋转4分钟，试验后用直径40和直径10的圆孔筛进行筛分，以大于40的焦炭占试样总重量的百分数为抗碎强度指标，用M40表示。小于10的焦炭试样占试样总重量的百分数为耐磨强度指标，用M10表示。中型高炉M40在6070%之间，大型高炉M40在80%以上，M10都应在8%以下。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材（2）、焦炭的热强度焦炭的热强度是指焦炭在入炉后在高温下的耐磨性。由高炉解剖发现，焦炭一般至炉要以下才变小，靠近风口循环区粒度减小最快。而焦炭的耐压强度
26、一般为56KPa，应完全满足高炉要求（高炉风口平面料柱压力一般不大于0.1MPa）。由此推论主要是焦炭在高温区发生碳素熔损反应，以及风口循环区高速气流引起的回旋运动而破损。因此，对焦炭除进行冷强度检验外，还应进行反应性和热转鼓强度的检验。检验方法是：取粒度（201）的干焦0.2先测定其反应性，在将测定反应性后的试样全部装入直径130、长70的小转鼓内，以20r/min的速度转30min，取出过10的方孔筛，以试样粒度大于10的质量与原质量的百分比为热转鼓指标。目前国内外要求该指标大于60%。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材8 8、什么叫精料？它的具体内容是什么？、什么叫精料？它的具体内
27、容是什么？精料：精料是指原燃料进入高炉前，采取措施使它们的质量优化，成为满足高炉强化冶炼要求的炉料，在高炉使用该炉料后可获得优良的经济技术指标和较高的经济效益。具体内容包括：高品位、强度、冶金性能等指标要高；熟熟料率要高（多采用烧结矿和球团矿）；净粉末筛除干净；小筛除小于5的粉末，控制入炉矿的上限；匀保证粒度均匀；稳成分稳定，波动范围小。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材9、什么叫高炉炉料结构？如何使炉料结构合理化？、什么叫高炉炉料结构？如何使炉料结构合理化？高炉炉料结构是指高炉炼铁生产使用的含铁炉料结构中烧结矿、球团矿、天然矿的配合比例组合。生产并使用人造富矿（烧结矿和球团矿）可以改善
28、铁矿石的冶金性能，所以高炉炉料结构中普遍提高了熟料比。目前国外高炉炉料结构可归纳为三大类：（1）自熔性烧结矿为主（R1.3），配酸性球团矿（R0.60.7）和块矿，以苏联高炉为代表（2）高碱度烧结矿为主，配高品位块矿和自熔性球团矿，以日本高炉为代表。（3）酸性球团矿为主，配超高碱度烧结矿，以北美高炉为代表。随着精料技术的发展，烧结矿和球团矿逐步淘汰了品位低、SiO2含量高、冶金性能差的天然块矿。但长期生产实践证明，即便使用单一的熟料烧结矿或球团矿生产，并不能获得最佳的指标和经济效益。对烧结矿、球团矿以及天然富块矿的冶金性能测试研究后，了解到它们有各自的优点，从而人们就探索如何发挥和利用它们的优
29、点组合成一定的炉料结构模式，来使高炉获得好的指标和效益。炉料结构合理化应根据本国、本企业的具体条件来研究、试验、对比、择优采用，以取得较高的生产率、较低的燃料消耗和最好的经济效益为标准，各厂不能一律。随着对高炉冶炼过程和原、燃料性能的研究不断深入、提高，炉料结构合理化也将不断改进再改进，只能相对相对稳定，不能一成不变。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 第三节：高炉内的基本状况第三节：高炉内的基本状况炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材1、高炉的各部分对高炉生产有何影响？高炉的各部分对高炉生产有何影响？高炉是竖炉的一种，是一种“瓶式”竖炉，高炉炉墙耐火砖衬围成的工作空间形状，称为炉型
30、。现已定型为五段式结构，分别为：炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分。炉喉、炉腰、炉缸是圆柱体，炉腹、炉身是截头圆锥体。它各部分尺寸：容积单位：m3；高度单位：mm 炉缸：在炉缸上、中、下部设有风口、渣口、铁口，炉缸上部的风口区是燃料燃烧的地方，是煤气的发源地和冶炼过程所需热量的源泉。炉缸下部是渣铁贮存区，进行渣铁反应，是保证生铁质量的重要环节。炉腹：是倒置截头圆锥体，其收缩适应了矿石熔滴后的体积变化，同时也使燃烧带产生的高温煤气远离炉墙，有利于渣皮的形成，延长高炉寿命。炉腰：是高炉直径最大的部位，其直径的大小决定着高炉内型的高径比关系。其高度不起决定性作用，属高炉的过度段。炉身：是截头圆锥体，
31、炉料在炉身预热和还原，炉身直径自上而下逐渐扩大以适应炉料受热膨胀和减少炉料与炉墙之间的磨擦力，所形成炉身角对下料有明显影响。而炉身高度对煤气利用也有影响。炉喉：炉喉是炉料进高炉的入口，也是煤气的导出口，对炉料和煤气分布起控制和调节作用。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材炉腰铁口中心线风口中心线炉喉炉缸高炉有效高度炉身炉腹炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材高炉内炉料基本上是按装料顺序层状下降的，依照状态不同可以分为五个区域：块状带、软熔带、滴落带、风口带、渣铁贮存区。块状带：固体炉料软熔前所分布的区域；软熔带：炉料从开始软化到熔化所占的区域，矿料熔结成为软熔层，两软熔层之间夹有焦炭层
32、，多个软熔层和焦炭层构成完整的软熔带，其纵刨面可呈倒V形、V形或W形。软熔带位置较高时，其占据空间高度也较大，焦炭夹层较多，允许冶炼强化但能耗较高；软熔带位置较低时，其占据的空间高度相对也小，而块状带则相应扩大，即增大了间接还原区，利于提高炉身效率，改善煤气利用。滴落带：渣、铁全部熔化滴落，穿过焦炭层到达炉缸的区域。由于煤气大量通过，渣、铁滴落时继续进行还原、渗碳等反应，是高温物理化学反应的主要区域。风口带：风口前燃料燃烧的区域。焦炭燃烧时被高速煤气流带动形成回旋区，其大小和鼓风动能以及焦炭强度等因素有关。是高炉热能和气体还原剂的发源地，也是初始煤气流分布的起点。渣铁贮存区：是形成最终渣、铁的
33、区域。3、高炉内料层及粒度是如何变化的？、高炉内料层及粒度是如何变化的？在炉料熔化滴落前，矿石、焦炭分层较明显，下降时层厚变薄，倾斜度趋于平坦。烧结矿在下降过程中，大粒级数量逐渐减少，炉身中下部减至最少，到炉身下部中心温度较高区又逐渐增多，这是由于小颗粒发生软化、粘结所致。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材高炉内炉料状态分布示意图高炉内炉料状态分布示意图软熔带示意图软熔带示意图炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材4、炉内煤气流是如何分布的、炉内煤气流是如何分布的?炉内煤气流经过三次分布：首先自风口向上和向中心扩散；然后穿过滴落带并在软熔带焦炭夹层中作横向运动；而后曲折向上通过块状带。
34、初始煤气流的流向与回旋区大小有关。软溶带的煤气运动取决于软熔带的位置、形状、焦炭夹层厚度、焦炭强度以及滴落带的阻力。块状带煤气流分布取决于炉料透气性。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 第四节：高炉内的炉料的蒸发、挥发与分解第四节：高炉内的炉料的蒸发、挥发与分解炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材1、高炉原料中的游离水对高炉冶炼有何影响？、高炉原料中的游离水对高炉冶炼有何影响？游离水存在于矿石和焦炭的表面和空隙里。炉料进入高炉后，由于上升煤气流的加热作用，游离水在100时开始蒸发，但是要料块内部也达到100，从而使炉料中的游离水全部蒸发掉，就需要更高的温度。根据炉料粒度不同，需要12
35、0，对于大粒度来说，甚至要达到200，才能全部蒸发掉。对于一般使用天然矿或冷烧结矿的高炉，其炉顶温度一般为150300，炉料中的游离水进入高炉之后，不久便蒸发完毕，不增加炉内的燃料消耗。相反，游离水的蒸发降低了炉顶温度，有利于维护炉顶设备，延长其使用寿命。另一方面，炉顶温度降低，使煤气体积缩小，降低了煤气流速，从而减少炉尘吹出量。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材2、高炉原料中结晶水对高炉冶炼有何影响？、高炉原料中结晶水对高炉冶炼有何影响？炉料中的结晶水主要存在于水化物矿石（如褐铁矿2Fe2O3.3H2O）和高岭土（Al2O3.2H2O.2H2O）中间。高岭土是黏土的主要成分，有些矿石中
36、含有高岭土。实验证明褐铁矿中的结晶水从200开始分解，到400500才分解完毕。高岭土中的结晶水从400开始分解，但分解速度很慢。到500600迅速分解，全部去除结晶水要达到8001000。高温下分解出来的结晶水与高炉内的碳发生下列反应：500800之间：2H2OC=CO22H283134KJ800以上：H2OC=COH2122450KJ可见，高温区分解结晶水对高炉冶炼是不利的，它不仅消耗焦炭，而且吸收高温区热量，增加热消耗，降低炉缸温度。一般有3050%的结晶水在高温区分解。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材3、高炉内碳酸盐分解的规律如何？对高炉冶炼有何影响？、高炉内碳酸盐分解的规律如
37、何？对高炉冶炼有何影响？炉料中的碳酸盐主要来自熔剂（石灰石或白云石），有时矿石也带入一少部分。炉料中的碳酸盐主要有CaCO3、MgCO3、MnCO3、FeCO3等，这些碳酸盐在下降过程中逐渐被加热发生吸热反应。它们开始分解温度和激烈分解温度（即化学沸腾温度）是由各自的分解压（PCO2，即分解反应达到平衡状态时CO2分压）与高炉煤气中CO2分压和煤气的总压力来决定的。碳酸盐的PCO2是随温度升高而增大的，当PCO2超过高炉内煤气的CO2分压时，它们就开始分解，而PCO2超过煤气的总压时就开始剧烈分解，即化学沸腾。由于高炉冶炼条件不同，不同高炉内的总压力和CO2分压也有差别，碳酸盐在不同的高炉内开
38、始分解和化学沸腾分解温度也有差别。MnCO3、FeCO3和MgCO3的分解比较容易，分解吸热也差不多，具体数据如下：CaCO3、MgCO3 MnCO3 FeCO3开始分解温度/740 550600 450550 380400分解出1CO2吸热/KJ 1995 2180 2490 4045 炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材以上分解都发生在低温区，对高炉冶炼无大影响。而石灰石CaCO3、就不一样，它开始分解温度在700以上，而沸腾分解温度在960以上，而且分解速度受到料块粒度影响很大，一方面是分解出的CO2向外扩散制约分解；另一方面反应生成的CaO的导热性很差，阻挡外部热量向中心部位传递，
39、石灰石块中心不易达到分解温度，这样石灰石总有部分进入高温区分解。此时分解反应产物CO2就会与焦炭发生碳素熔解损失反应：CO2+C=2CO,此反应是吸热反应。这样进入高温区分解的CaCO3会消耗自身分解的热和部分分解出的CO2与C反应热，即分解出1CO2的热量Q分为：4045CaCO33770 式中，CaCO3为CaCO3进入高温区分解部分所占的比例，称为高温区石灰石分解率，一般CaCO3=0.50.7。如果高炉炼1t生铁消耗100石灰石，石灰石有50%进入高温区分解，石灰石含CO245%，则每100石灰石在高炉内要消耗热量：1000.45（4045+0.53770）=266850（KJ）相当于
40、入炉焦炭（含固定碳85%，焦炭在风口前的燃烧率为0.8，每千克碳在风口前燃烧放热量为9800 KJ）266850/（98000.850.8）=40。生产实践表明，高炉炼铁每使用100石灰石焦比要升高3040。因此生产中要求去除高炉配料中的石灰石，其途径是将石灰石加入烧结配料生产自熔性或高碱度烧结矿。在用天然矿进行冶炼时，小高炉上可用生石灰代替石灰石；大高炉上控制其粒度在2535以改善石灰石的分解条件。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材4 4、焦炭中挥发物是如何挥发的？、焦炭中挥发物是如何挥发的？焦炭中一般含挥发物0.7%1.3%按质量计算，其主要成分是N2、CO、CO2等气体。焦炭到达风
41、口前，被加热到14001600时，挥发物全部挥发。由于挥发物的量少，对煤气成分和冶炼过程影响不大。但在高炉喷吹燃料的条件下，特别是大量喷吹含挥发物较高的煤粉时，将引起炉缸成分的明显变化，对还原也有影响。另外在焦炭挥发物挥发时，使焦炭碎化而产生粉末，影响炉缸工作。为此要求炼焦生产过程当中适当提高焦饼的中心温度，尽可能将焦炭中挥发物控制在下限水平。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材5 5、高炉冶炼过程中其它物质是如何挥发和、高炉冶炼过程中其它物质是如何挥发和“循环富集循环富集”的？的？在高炉冶炼过程中，除焦炭挥发物外，炉内还有许多化合物和元素进行少量挥发（也称气化）。其中包括可以在高炉内还原
42、的元素，如S、P、As、K、Na、Zn、Pb、Mn以及还原的中间产物如SiO2、PbO、K2O、Na2O等。这些物质在高炉下部还原后气化，随着煤气上升到高炉上部又冷凝，然后再随炉料下降到高温区又气化而形成循环。它们之中只有部分气化物质凝结成粉尘被煤气带出炉外，而剩余部分则留在炉内循环富集（也称循环积累）。有的积累常常防碍高炉正常冶炼。如：挥发的锌蒸汽渗入炉衬，在冷凝过程中被氧化成ZnO，体积增大使炉衬涨裂。铅的积累则会破坏炉底，渗入砖缝使砖浮起。还原出的锰也有部分挥发随煤气上升至低温区，被氧化成极细的Mn3O4，随煤气逸出，增加煤气清洗困难。也有部分沉积在炉料缝隙中，堵塞煤气流向上通道，导致高
43、炉难行、悬料、甚至结瘤。在冶炼炼钢铁时，焦比或炉温较低，Mn和SiO的挥发不多，对高炉生产影响不大。近年来研究证明，由于高炉炉缸温度过高造成的热悬料现象与SiO的大量挥发有密切关系。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材6 6、高炉内碱金属是如何挥发的？其危害是什么？、高炉内碱金属是如何挥发的？其危害是什么？钾、钠等碱金属大部分以各种硅酸盐的形式存在于炉料而进入高炉，进入高温区后被碳直接还原成金属钾与钠，由于沸点低（钾766，钠890），还原后立即气化进入煤气。气态的钾、钠在上升过程中与其它物质反应形成氰化物、氟化物、硅酸盐、碳酸盐、氧化物及少量硫酸盐等，并分别以液态或固态沉积在炉料表面或孔
44、隙以及炉衬的缝隙中，也能被软熔的炉料吸收进入初渣中。正常情况下炉料中的钾、钠大部分可以随炉渣排除炉外，少部分被还原气化，形成钾、钠的循环富集，还有少量随煤气逸出炉外。根据高炉解剖分析，炉内碱金属循环如下：（1）循环区范围：下至风口上至约1000的等温线，矿石和焦炭中的含碱量皆由1000左右开始升高，并在软熔前达到最高值。软熔后形成的炉渣含碱量又降低，焦炭在低于软熔带的位置含碱量最高，在接近燃烧带时下降。（2）富集效应：炉内含碱量约为炉料带入量的2.53.0倍。（3）含碱量的分布与软熔带形状及CO2曲线形状相对应，而且由于碱金属是FeO的强还原剂，故含碱高处，金属铁量也高。（4）循环的碱来自于风
45、口前燃烧带及软熔带，还原生成的碱以金属蒸汽或由生成的氰化物及氟化物形态随煤气上升，沿途被炉料吸收后，反应生成硅酸盐和碳酸盐又随炉料下降。高炉受碱金属危害有以下几方面：（1）提前并加剧CO2对焦炭的气化反应，主要表现为缩小间接还原区，扩大直接还原区，进而引起焦比升高，降低料柱特别是软熔带气窗的透气性，引起风口大量破损等。（2）加剧球团矿灾难性的膨胀和多数烧结矿的中温还原粉化。（3）由于上述两种原因，引起高炉料柱透气性恶化，压差梯度升高，如不适当控制冶炼强度，会频繁的引起高炉崩料、悬料乃至结瘤。（4）碱金属积累严重的高炉内，矿石（包括人造矿）的软熔温度降低，在焦炭破损严重、煤气流分布失常或冷却强度
46、过大时，也会引起高炉上部结瘤。（5）碱金属引起硅铝质耐火材料异常膨胀，热面剥落和严重侵蚀，从而大大缩短了高炉寿命，严重时还会胀坏炉缸和炉底钢壳。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材碱金属对高炉的危害是严重的，为了减少易气化物质在高炉内的循环富集量，可从两方面采取措施：一方面是：提高煤气逸出炉外的比例，主要取决于：（1）气化部位越低，则上升过程中被吸收的几率越大，蒸汽压小的物质或难还原的物质（前者如Pb、Mn后者如K、Na），它们的气化损失率很低。（2）碱性炉渣能吸收S、P、SiO，而酸性炉渣易吸收K、Na的氧化物，因此渣量大时对所有气化物质都有阻拦作用。（3）炉顶温度高，煤气流速大及气流分
47、布不均都有利于气化物逸出炉外。（4）还原后易溶于铁水的物质不易气化。另一方面是必须降低炉料的带入量，这可以通过配料解决。与此同时应增大炉渣排走的量。生产中常用碱性炉渣脱硫，酸性炉渣排碱。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材 第五节：还原过程与生铁的形成第五节：还原过程与生铁的形成炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材1 1、什么是高炉炼铁的还原过程？使用什么还原剂？、什么是高炉炼铁的还原过程？使用什么还原剂？自然界中没有天然纯铁，在铁矿石中与氧结合在一起，成为氧化物，它们是Fe2O3、Fe3O4和FeO：Fe2O3 Fe3O4 FeO原子比O/Fe 1.5 1.33 1.0理论含氧量/%
48、30 27.6 22.2高炉炼铁就是要将矿石中的铁从氧化物中分离出来。铁氧化物失氧的过程叫还原过程，而用来夺取铁氧化物中氧并与氧结合的物质叫还原剂。凡是与氧结合能力比铁与氧结合能力强的物质都可以做还原剂，但从资源和价格考虑最佳还原剂是C、CO和H2。C来源与煤，将它干馏成焦炭作为高炉的主要原料，煤磨成粉喷入高炉成为补充原料。CO来自于C在高炉内氧化形成，H2则存在于燃料中的有机物和挥发物，也来自于补充燃料的重油和天然气。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材2 2、高炉炼铁过程中铁矿石所含的氧化物哪些可以被还原？哪些不能被还原？、高炉炼铁过程中铁矿石所含的氧化物哪些可以被还原？哪些不能被还原
49、？高炉炼铁选用碳作为还原剂，判断铁矿石中氧化物能否在高炉冶炼条件下被还原，就要比较该氧化物中元素与氧的亲和力同碳与氧的亲和力谁大谁小；前者大于后者就不能被还原，前者小于后者则能被还原。在高炉中除了铁被还原外，还有其它元素被还原。极易被还原的：Cu、Ni、Pb、Co，较难被还原的：P、Zn、Cr、Mn、V、Si、Ti，其中P、Zn是几乎100被还原，其余的部分被还原：Mn5080；V80；Si570；Ti12。完全不能被还原的是：Mg、Ca、Al。当矿石中含有Cu、Ni、Pb、Co、P、Zn、Cr、Mn、V、Si、Ti元素时，他们就会进入生铁，一般情况下，生铁常含有的合金元素为P、Mn、Si、C
50、、S，其中Mn、Si、S的含量可以控制，而P的含量不能控制，炉料中的P全部进入生铁。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材3 3、铁氧化物在高炉内的还原反应有哪些规律？、铁氧化物在高炉内的还原反应有哪些规律？不管用何种还原剂，铁氧化物还原是由高级氧化物向低级氧化物到金属逐级进行的，顺序是：570 Fe2O3 Fe3O4 FeO Fe570 Fe2O3 Fe3O4 Fe 低于570时，Fe3O4 还原得到 Fe，而不是570以上那样是FeO，是因为FeO在570是不能稳定存在的，它会分解为Fe3O4 和 Fe。炼铁工序员工培训教材炼铁工序员工培训教材4 4、高炉内的化学反应有哪些？、高炉内的化
