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1、“冶金工程pptch3课件内容,11、第第3章章铁冶金铁冶金3.2高炉炼铁高炉炼铁3.3非高炉炼铁非高炉炼铁课堂学习课堂学习目标目标3.1炼铁原料炼铁原料3.4各种非高炉工艺和高炉的比较各种非高炉工艺和高炉的比较3.1炼铁原料炼铁原料本节介绍炼铁相关的原理，其中包括铁矿石、焦炭、煤粉、鼓风及溶剂本节介绍炼铁相关的原理，其中包括铁矿石、焦炭、煤粉、鼓风及溶剂等内容。等内容。3.1.1铁矿石铁矿石L铁矿石品种铁矿石品种1）PB粉、块粉、块（PbFineS/PbLumps）：产于澳大利亚，又称皮尔：产于澳大利亚，又称皮尔巴拉混合矿（必和必拓公司经营），粉的品位在巴拉混合矿（必和必拓公司经营），粉的品
2、位在61.5%2、左右，部分褐铁矿,左右，部分褐铁矿，烧结性能较好；块的品位在烧结性能较好；块的品位在62.5%左右，属褐铁矿，还原性好，热强度一左右，属褐铁矿，还原性好，热强度一般。般。PB粉和块可由汤姆普赖斯矿、帕拉布杜矿、马兰杜矿、布鲁克曼矿、粉和块可由汤姆普赖斯矿、帕拉布杜矿、马兰杜矿、布鲁克曼矿、那牟迪矿和西安吉拉斯矿等矿山的粉矿混匀成。那牟迪矿和西安吉拉斯矿等矿山的粉矿混匀成。2）杨迪粉）杨迪粉（YandiFines）：产于澳大利亚（必和必拓公司经营），：产于澳大利亚（必和必拓公司经营），品位在品位在58%左右，铝含量低，属褐铁矿，结晶水较高，混合制料所需水左右，铝含量低，属褐铁矿
3、，结晶水较高，混3、合制料所需水分要求较高,因其结构疏松，烧结同化性和反应性较好，因此可部分替分要求较高，因其结构疏松，烧结同化性和反应性较好，因此可部分替代纽曼山粉矿或巴西粉矿。含相对低的代纽曼山粉矿或巴西粉矿。含相对低的AI2O3,而且这两种矿粉都比哈，而且这两种矿粉都比哈默斯利矿粉粗，它们都有合理的冶炼性能，但烧结性能不佳。默斯利矿粉粗，它们都有合理的冶炼性能，但烧结性能不佳。2.铁矿石粒度分类铁矿石粒度分类D矿石的粒度：矿石的粒度和气孔度的大小，对高炉冶炼的进程影响）矿石的粒度：矿石的粒度和气孔度的大小，对高炉冶炼的进程影响很大。粒度太小时影响高炉内料柱的透气性，使煤气上升阻力增大。粒
4、很大。粒度太小时4、影响高炉内料柱的透气性,使煤气上升阻力增大。粒度过大又将影响炉料的加热和矿石的还原。由于粒度大，削减了煤气和度过大又将影响炉料的加热和矿石的还原。由于粒度大，削减了煤气和矿石的接触面积，使矿石中心部分不易还原，从而使还原速度降低，焦矿石的接触面积，使矿石中心部分不易还原，从而使还原速度降低，焦比上升。比上升。2）粗粉：基本在）粗粉：基本在OlO毫米，但毫米，但10毫米以上一般不超过毫米以上一般不超过10%,0.15毫米毫米以下最大不超过以下最大不超过35%o3.1.1铁矿石铁矿石3.铁矿石冶炼种类铁矿石冶炼种类1）酸性烧结矿）酸性烧结矿（acidsinter）：碱度碱度（C
5、aSi2）小于5、小于0.5的烧结矿，由铁精矿的烧结矿，由铁精矿或富矿粉不加或少加熔剂烧结而成。它的含铁矿物为磁铁矿、赤铁矿，或富矿粉不加或少加熔剂烧结而成。它的含铁矿物为磁铁矿、赤铁矿，主要黏结相矿物为铁橄榄石主要黏结相矿物为铁橄榄石(2FeSi2),钙铁橄榄石，钙铁橄榄石(CaFeSi2)。红热的酸。红热的酸性烧结矿在冷却过程中不发生自然粉化。它的机械强度较高,但性烧结矿在冷却过程中不发生自然粉化。它的机械强度较高,但Fe高，高，还原性差，软熔温度低；单独使用此种矿入炉冶炼，需加入大量石灰石；还原性差，软熔温度低；单独使用此种矿入炉冶炼，需加入大量石灰石；而且还原性差，导致高炉产量低、焦比
6、高。现代高炉除某些6、特别状况外，而且还原性差，导致高炉产量低、焦比高。现代高炉除某些特别状况外，已不使用此种烧结矿。已不使用此种烧结矿。2)铁精矿)铁精矿(irnrecncentrates)：贫铁矿经过细磨、精选获得的铁品位贫铁矿经过细磨、精选获得的铁品位较高的铁矿粉。铁精矿是生产人造富矿的钢铁冶金原料。铁精矿按含铁较高的铁矿粉。铁精矿是生产人造富矿的钢铁冶金原料。铁精矿按含铁矿物的不同，有磁铁精矿、赤铁精矿和褐铁精矿之分；按选矿方法的不矿物的不同，有磁铁精矿、赤铁精矿和褐铁精矿之分；按选矿方法的不同，又可分为弱磁精矿、强磁精矿、浮选精矿以及重选精矿等。通常磁同，又可分为弱磁精矿、强磁精矿、
7、浮选精矿以及重选精7、矿等。通常磁铁精矿是采纳磁选法处理磁铁矿石所得；赤铁精矿是用重选法、浮选法、铁精矿是采纳磁选法处理磁铁矿石所得；赤铁精矿是用重选法、浮选法、强磁选法、磁化焙烧强磁选法、磁化焙烧-磁选法，或采纳联合流程处理赤铁矿石所得；褐铁磁选法，或采纳联合流程处理赤铁矿石所得;褐铁精矿则是用重选法、强磁选法或磁化焙烧精矿则是用重选法、强磁选法或磁化焙烧-磁选法等处理褐铁矿石而获得。磁选法等处理褐铁矿石而获得。3.1.2焦炭焦炭烟煤在隔绝空气的条件下，加热到烟煤在隔绝空气的条件下，加热到9501050,经过干燥、热解、熔，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫
8、高温炼焦（高融、粘结8、固化、收缩等阶段最终制成焦炭，这一过程叫高温炼焦（高温干储）。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过温干储）。由高温炼焦得到的焦炭用于高炉冶炼、铸造和气化。炼焦过程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的程中产生的经回收、净化后的焦炉煤气既是高热值的燃料，又是重要的有机合成工业原料。有机合成工业原料。从我国焦炭产量分布状况看，我国炼焦企业地域分布不平衡，主要分布从我国焦炭产量分布状况看，我国炼焦企业地域分布不平衡，主要分布于华北、华东和东北地区。于华北、华东和东北地区。焦炭主要用于高炉炼铁和用于铜、铅、锌、钛、锁、汞等有色金属的鼓焦炭主
9、要用于高炉炼铁和用于铜9、铅、锌、钛、睇、汞等有色金属的鼓风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。炼铁高炉采纳焦炭代替风炉冶炼，起还原剂、发热剂和料柱骨架作用。炼铁高炉采纳焦炭代替木炭，为现代高炉的大型化奠定了基础，是冶金史上的一个重大里程碑。木炭，为现代高炉的大型化奠定了基础，是冶金史上的一个重大里程碑。焦炭是高温干储的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规章的孔焦炭是高温干馈的固体产物，主要成分是碳，是具有裂纹和不规章的孔抱结构体（或孔抱多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎抱结构体（或孔抱多孔体）。裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内
10、的裂纹长度的多少）来强度10、，其指标一般以裂纹度（指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少）来衡量。衡量。3.1.3煤粉煤粉1.煤粉的流淌性煤粉的流淌性煤粉是由不规章外形的微细颗粒所组成的，通常所说的煤粉尺寸是用它煤粉是由不规章外形的微细颗粒所组成的，通常所说的煤粉尺寸是用它的直径表示的，其中以的直径表示的，其中以2050Um的颗粒居多。与其他的颗粒群体不同的的颗粒居多。与其他的颗粒群体不同的是，煤粉由于在制粉系统中被干燥，其水分一般为（是，煤粉由于在制粉系统中被干燥，其水分一般为（0.51.0）Mad,因，因此干燥的煤粉具有很强的吸附空气的力量，从而具有很好的流淌性（又此干燥的煤粉具有很强的吸附空
11、气的力量,从而具有很好的流淌11、性（又称松散性）。称松散性）。2.煤粉的自燃与爆炸性煤粉的自燃与爆炸性气粉混合物在制粉系统中可能由于某些缘由积累在某一死区里，当与空气粉混合物在制粉系统中可能由于某些缘由积累在某一死区里，当与空气中的氧长期接触而氧化时，自身热分解，释放出挥发份和热量，使温气中的氧长期接触而氧化时，自身热分解,释放出挥发份和热量,使温度上升，而温度上升又会加剧煤粉的氧化。度上升，而温度上升又会加剧煤粉的氧化。3.煤粉的细度及匀称性煤粉的细度及匀称性4.煤粉细度对锅炉运行的影响煤粉细度对锅炉运行的影响对于发电厂煤粉锅炉来讲，煤粉细度不但对运行经济性影响较大，而且对于发电厂煤粉锅炉
12、来讲,煤粉细度不但对运行经济性影响12、较大，而且对锅炉平安运行也有重要影响，特殊是燃用贫煤和无烟煤的锅炉，煤粉对锅炉平安运行也有重要影响，特殊是燃用贫煤和无烟煤的锅炉，煤粉细度的影响更为重要。由于煤粉变粗所引起的危害是很大的，如锅炉灭细度的影响更为重要。由于煤粉变粗所引起的危害是很大的，如锅炉灭火、结焦、高温腐蚀、再热器超温爆管、尾部受热面的磨损以及燃烧效火、结焦、高温腐蚀、再热器超温爆管、尾部受热面的磨损以及燃烧效率低等一系列问题都与煤粉细度有直接的关系，然而这一重要因素却往率低等一系列问题都与煤粉细度有直接的关系，然而这一重要因素却往往得不到重视。往得不到重视。3.1.4鼓风鼓风鼓风：空
13、气通过高炉鼓风机加压后成为高压空气（鼓13、风），经过热风炉鼓风：空气通过高炉鼓风机加压后成为高压空气（鼓风），经过热风炉换热，将温度提高到换热，将温度提高到I100l300,再从高炉风口进人炉缸，与焦炭和，再从高炉风口进人炉缸，与焦炭和煤粉燃烧产生热量和煤气。鼓风带人高炉的物理热占高炉热量总收人的煤粉燃烧产生热量和煤气。鼓风带人高炉的物理热占高炉热量总收人的20%左右。在鼓风中加人氧气可提高鼓风中的氧含量（称左右。在鼓风中加人氧气可提高鼓风中的氧含量（称为富氧鼓风）。为富氧鼓风）。采纳富氧鼓风可提高风口燃烧温度，有利于高炉提高喷煤量和高炉利用采纳富氧鼓风可提高风口燃烧温度，有利于高炉提高喷煤
14、量和高炉利用系数。冶炼系数。冶炼1吨生铁大14、约需要鼓风吨生铁大约需要鼓风14001700m3o3.1.5熔剂熔剂1.熔剂的作用及种类熔剂的作用及种类熔剂。熔剂在冶炼过程中的主要作用有二：第一，是使还原出来的铁与脉石和灰分实现良熔剂。熔剂在冶炼过程中的主要作用有二：第一，是使还原出来的铁与脉石和灰分实现良好分别，并顺当从炉缸流出。其次，是去除有害杂质硫，确保生铁质量。好分别，并顺当从炉缸流出。其次，是去除有害杂质硫，确保生铁质量。高炉冶炼使用的熔剂，按其性质可分为碱性、酸性和中性三类高炉冶炼使用的熔剂，按其性质可分为碱性、酸性和中性三类。2.对碱性熔剂的质量要求对碱性熔剂的质量要求1）碱性氧
15、化物O碱性氧化物（CaO、MgO）含量高，15、酸性氧化物（）含量高，酸性氧化物（SiO2、A12O3）含量愈少愈好。否）含量愈少愈好。否则，冶炼单位生铁的熔剂消耗量增加，渣量增大，焦比上升；则，冶炼单位生铁的熔剂消耗量增加，渣量增大，焦比上升；2）有害杂质硫、磷含量要少；）有害杂质硫、磷含量要少；3）有较高的机械强度和相宜的粒度。）有较高的机械强度和相宜的粒度。3.石灰石的有效熔剂性石灰石的有效熔剂性所谓石灰石的有效熔剂性，是指石灰石（根据炉渣碱度的要求）除去自身所含酸性氧化物所谓石灰石的有效熔剂性，是指石灰石（根据炉渣碱度的要求）除去自身所含酸性氧化物造渣所消耗的碱性氧化物外，剩余的碱性氧
16、化物含量。造渣所消耗的碱性氧化物外，剩余的碱性16、氧化物含量。3.2高炉炼铁高炉炼铁本节将从高炉炼铁的基本概念开头，介绍高炉炼铁基本原理（方法），最终介绍高炉结构本节将从高炉炼铁的基本概念开头，介绍高炉炼铁基本原理（方法），最终介绍高炉结构及附属设备。及附属设备。3.2.1高炉炼铁概述高炉炼铁概述高炉冶炼是一个连续的生产过程，全过程在炉料自上而下，煤气自下而上的相高炉冶炼是一个连续的生产过程，全过程在炉料自上而下，煤气自下而上的相互接触过程中完成。炉料按肯定批料从炉顶装入炉内，从风口鼓入由热风炉加互接触过程中完成。炉料按肯定批料从炉顶装入炉内，从风口鼓入由热风炉加热到热到10001300C热风，炉料中焦炭在风口前燃烧,产生高温柔还原性气17、体，热风，炉料中焦炭在风口前燃烧，产生高温柔还原性气体，在炉内上升过程中加热缓慢下降的炉料，并还原铁矿石中的氧化物为金属铁。在炉内上升过程中加热缓慢下降的炉料，并还原铁矿石中的氧化物为金属铁。矿石升至肯定温度后软化，熔融滴落，矿山中未被还原的物质形成熔渣，实现矿石升
