1、冶金概論General Discussion of Metallurgy3.1高爐煉鐵基本概念高爐煉鐵 高爐煉鐵 是為煉鋼提供鐵原料的主要方法高爐煉鐵基本概念3.1高爐煉鐵 高爐原料鐵礦石熔 劑其他含鐵代用品 天然塊礦 人造富礦 燒結礦 球團礦 堿性熔劑 石灰、 石灰石、白云石 酸性熔劑 硅石 特殊熔劑 螢石 高爐、轉爐爐塵 殘鐵 軋鋼鐵皮 硫酸渣高爐煉鐵基本概念3.1高爐煉鐵 高爐燃料固體燃料氣體燃料焦 炭煤 粉焦爐煤氣高爐煤氣用于高爐本體用于熱風爐高爐煉鐵基本概念3.1高爐煉鐵 高爐煉鐵基本概念3.1高爐煉鐵 高爐內型 是用耐火材料砌筑而成的，供高爐冶煉的內部空間的輪廓。爐喉 Throat

2、爐身 Shaft高爐本體爐腰 Belly爐腹 Bosh爐 缸 Hearth風口Tuyere鐵口 Taphole渣口 Slag taphole高爐有效容積代表高爐的大小或生產能力高爐煉鐵基本概念3.1高爐煉鐵 荷蘭Corus Ijmuiden鋼鐵公司高爐發展高爐編號高爐編號1234567大大 小小建成年份建成年份1924192619301958196119671972爐缸直徑爐缸直徑 / m5.65.65.98.59.011.013.8工作容積工作容積 / m35195195981413149223283790初期產量初期產量 (t/d)2802803601380170030005000當前當前

3、/最終產量最終產量(t/d)10001000110035003700700010500拆除年份拆除年份19741974199119971997上一次大修上一次大修20021991高爐煉鐵基本概念3.1高爐煉鐵 1 1、有效容積利用系數、有效容積利用系數(u u) ) 定義：每立方米高爐有效容積每天生產的鐵水量定義：每立方米高爐有效容積每天生產的鐵水量t/(mt/(m3 3d)d) 大型和超大型高爐大型和超大型高爐u=2.52.8 t/(m3d)2 2、焦比、焦比( K )( K ) 定義：高爐冶煉每噸生鐵消耗的焦炭量定義：高爐冶煉每噸生鐵消耗的焦炭量(kg/t(kg/t) ) 我國焦比為我國焦

4、比為250650kg/t3 3、煤比、煤比( M )( M ) 定義：高爐冶煉每噸生鐵向高爐噴吹的煤粉量定義：高爐冶煉每噸生鐵向高爐噴吹的煤粉量(kg/t(kg/t) ) 我國煤比為我國煤比為50250kg/t4 4、燃料比、燃料比( ( 焦比煤比焦比煤比 ) ) 定義：高爐冶煉每噸生鐵所消耗的固體燃料的總和定義：高爐冶煉每噸生鐵所消耗的固體燃料的總和(kg/t(kg/t) ) 我國燃料比為我國燃料比為450700kg/t高爐煉鐵基本概念3.1高爐煉鐵 5 5、綜合焦比、綜合焦比(K(K) ) 定義：將噴入高爐的煤粉折算成相應數量的焦炭后計算的焦定義：將噴入高爐的煤粉折算成相應數量的焦炭后計算

5、的焦 比比(kg/t(kg/t) ) 煤粉置換比通常小于煤粉置換比通常小于1.0，一般在，一般在0.750.90之間之間6 6、冶煉強度、冶煉強度( (I) ) 定義：每立方米高爐有效容積每天消耗的定義：每立方米高爐有效容積每天消耗的( (干干) )焦炭量焦炭量t/(m3d) 一般為一般為0.8 1.0 t/(mt/(m3 3d)d)7 7、綜合冶煉強度、綜合冶煉強度( (I) ) 定義：將噴入高爐的煤粉折算成相應數量的焦炭后計算的冶煉定義：將噴入高爐的煤粉折算成相應數量的焦炭后計算的冶煉強度強度t/(m3d) 大型或超大型高爐達到大型或超大型高爐達到1.2 1.6 t/(mt/(m3 3d)

6、d)高爐煉鐵基本概念3.1高爐煉鐵 高爐有效容積利用系數=冶煉強度/焦比8 8、工序能耗、工序能耗 Ci=(Ci=(燃料消耗燃料消耗+ +動力消耗動力消耗- -回收二次能源回收二次能源)/)/產品產量產品產量(噸標準煤噸標準煤/t) 1kg標準煤的發熱量為標準煤的發熱量為7000千卡千卡(29310kJ)2009年15月全國重點鋼鐵企業高爐為518kg/t，為1158，為413.30kg標準煤/t，為374kg/t，為144kg/t。高爐煉鐵基本概念3.1例題：例題：某高爐容積某高爐容積2000m2000m3 3，年產，年產150150萬噸煉鋼生鐵，萬噸煉鋼生鐵，消耗消耗6060萬噸焦炭，每噸

7、生鐵噴吹煤粉萬噸焦炭，每噸生鐵噴吹煤粉150kg150kg，置換比為，置換比為0.90.9，計算高爐，計算高爐有效容積利用系數有效容積利用系數、焦比焦比、燃料比燃料比、綜合綜合焦比焦比及及冶煉強度冶煉強度各為多少？各為多少？答案：答案：利用系數利用系數：2.05t/m2.05t/m3 3dd 焦焦 比比：400kg/tFe400kg/tFe 燃料比燃料比：550kg/tFe550kg/tFe 綜合焦比綜合焦比：535kg/tFe535kg/tFe 冶煉強度冶煉強度：0.822t/m0.822t/m3 3dd高爐煉鐵 高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 3.2.1 高爐本體(Blast Furnac

8、e Body) 鋼結構 爐襯 冷卻設備 送風裝置 檢測儀器設備高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 由四根支柱和多層橫向拉桿組成。上至爐頂平臺，下接高爐基礎，與高爐中心成對稱布置。鋼結構：包括爐體支承結構和爐殼高強度鋼板焊接而成，起承重、密封煤氣和固定冷卻器的作用。動畫視頻高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 爐襯：由耐火磚砌筑而成 爐襯壽命將隨著冶煉條件而變，但最薄弱的環節應在爐底（含爐缸）和爐身。高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 冷卻設備：，提高爐襯材料抗機械、化學和熱產生的侵蝕能力，使爐襯材料處于良好的服役狀態。光面冷卻壁鑲磚冷卻壁用于冷卻爐缸和爐底炭磚用于冷卻爐腹、爐腰和爐身各部位的爐襯高爐煉鐵工藝

9、設備3.2高爐煉鐵 純銅制造，安裝時水平插入爐襯磚層中，對爐襯具有一定的支托作用。純銅制造，由大套、中套和小套組成。鼓風進入爐缸的入口動畫視頻高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 送風裝置熱風圍管Bustle Pipe送風支管Blast Pipe熱風圍管與連接熱風爐的熱風總管相連，在熱風圍管上均勻分布著數十套送風支管。高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 3.2.2 爐頂裝料設備(Charging Equipment) 雙鐘爐頂(Double Bell Charging)打開小料鐘，爐料落入大料斗內。開大鐘均壓閥，使大料鐘上下壓力一致。打開大料鐘，將爐料布入爐內。動畫視頻高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 無

10、鐘爐頂(Bell-less Top Charging) 采用可任意改變傾角的旋轉溜槽完成布料任務。 可實現單環、多環、螺旋、定點、扇形布料方式。動畫視頻高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 3.2.3 熱風爐(Hot Stove)任務：向高爐連續不斷地輸送溫度高達11001300的熱風。按結構形式分類內燃式Internal combustion type頂燃式Top combustion type外燃式External combustion type高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 蓄熱式熱風爐的構成(以外燃式為例)燃燒室蓄熱室烘 頂儲存煤氣燃燒產生的大量熱量煤氣燃燒產生熱量的空間高爐煉鐵工藝設備3.

11、2高爐煉鐵 工作過程： 燃燒期 換爐 送風期 34座熱風爐交替進行燃燒和送風作業，向高爐連續不斷地輸送高溫鼓風。動畫視頻高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 3.2.4 煤氣系統(BFG System) 煤氣引導管道 除塵設備 余壓發電 頂壓調節高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 粗除塵粗除塵 重力除塵器在高爐煤氣除塵系統中用的最普遍。 重力除塵器可以除去粒徑大于30m的大顆粒灰塵，除塵率可達80%，出口的煤氣含塵量為210g/m3。重力除塵器動畫視頻高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 精除塵精除塵(濕法濕法)文氏管l 收縮管l 喉 口l 擴張管 文氏管除塵器除去粉塵的同時，也使煤氣流得到冷卻。 動畫視頻高

12、爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 精除塵精除塵(干法干法)布袋除塵l 布袋房l 集塵倉l 進出氣孔l 反清倉管道動畫視頻高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 3.2.5 渣鐵處理 (Treatment of Slag and Iron) 由高爐爐缸排出的渣鐵經出鐵場的主溝上的渣鐵分離器分開，鐵水經擺動流咀裝入魚雷罐車運到煉鋼廠煉鋼。爐渣則進一步處理變成水渣或干渣。大型高爐每天出鐵12次以上高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 渣鐵分離器渣鐵分離器 保證渣鐵分離的裝置。其所以能夠將爐渣在大閘前從側面的渣溝排出，是由于渣溝底面高于大閘后的小壩。動畫視頻高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 因巴因巴(INBA)設備設備

13、投資費用大，但技術上最為成熟，實際應用的高爐較多。水渣處理動畫視頻高爐煉鐵工藝設備3.2高爐煉鐵 練習：練習：請將圖中高爐的不同部分放在正確的位置高爐冶煉原理3.3高爐煉鐵 煉鐵生產流程 爐頂裝料 風口鼓風 爐內熔煉 定期排渣鐵 煤氣溢出高爐冶煉原理3.3高爐煉鐵 塊狀帶：t1100-1200，礦石和焦炭呈有規律的分層分布軟融帶：t在1200-1400，由熔融的礦石層和固態的焦炭層組成滴落帶：液態渣鐵不斷向下滴落，焦炭起支撐料柱的作用風口回旋區：焦炭燃燒，產生空間使爐料下降死料柱：填充在爐缸內的焦炭，更新緩慢高爐內部爐料分布高爐冶煉原理3.3高爐煉鐵 高爐鐵氧化物的還原反應目的：從鐵氧化物中還原出金屬鐵，是高爐冶煉最基本的化學反應。還原劑：固體還原劑焦炭 氣體還原劑CO和H2還原順序： Fe2O3Fe3O4 FeO Fe Fe2O3Fe3O4 Fe FeXOFe3O4 -Fe用CO、H2作還原劑的還原反應(間接還原)高爐煉鐵 Fe-O-C和和Fe-O-H體系中平衡氣