高炉炼铁基本原理及工艺.ppt

1,高炉炼铁基本原理及工艺,罗 玉 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,4,二、高炉主要技术经济指标,1、利用系数: =P(高炉昼夜产铁量)/Vu (高炉有效容积) t/m3.d 2、焦比 : K=Q(昼夜焦碳用量)/P(现主要核算综合焦比) 3、冶炼强度: I=Q/Vu (反应焦碳的燃烧能力) 4、透气性指数： 5、炉腹煤气指数： 4、休风率: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：原料占80% 6、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,1 炉料种类及质量评价,6,各类铁矿石图,赤铁矿,磁铁矿,菱铁矿,褐铁矿,7,烧结矿及烧结球团,烧结球团,烧结矿,8,品位：含铁量，理论上品位1%，焦比2%，产量 3% 脉石成分：SiO2、Al2O3越好（须重视Al2O3 ），MgO 越好 有害杂质：S、P、Cu、Pb、Zn、As、K、Na 有益元素：Mn、V、Ni、Cr(铬),9,强度和粒度： 强度易粉化影响高炉透气性，不同粒度应分级入炉; 还原性： 被CO、H2还原的难易、影响焦比; 化学成分稳定性： TFe波动0.5%，SiO2 0.03%混匀的重要性（条件：平铺直取原料场应足够大）;,10,2. (助)熔剂,（1）作用： 形成低熔点易流动的炉渣、脱S（碱性熔剂） （2）种类：,11,3 焦碳,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： 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 （二）造渣与脱S （三）风口前C的燃烧 （四）炉料与煤气运动 （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：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：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：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：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：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,16,2.铁的间接还原与直接还原,（1）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：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：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。,17,3.非铁元素的还原,（1）Mn的还原： 一般规律： MnO2（550间还）Mn2O3（1100 间还）Mn3O4（1000 间还） MnO（1200 直接还原）Mn Mn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 控制Mn还原的手段：提高炉缸温度，但会使Mn的挥发损失 提高炉渣R 生铁中保持一定Si,18,（2）Si的还原,生铁中Si的要求： 制钢铁Si0.6 铸造铁1.25Si4.25 Si 还原的特点： 大量吸热 8倍 全部直接还原 K Si 还原的途径： 气化还原： SiO2+C=SiO（g）+CO SiO（g）+C=Si+CO 渣铁反应：（SiO2）+2C=Si+2CO 控制Si 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 P100%还原入铁，只有原料控P（4）含Ti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 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C的燃烧,1.风口前C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.燃烧带大小的控制下部调剂 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 1.炉料下降的条件： 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,23,2.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： （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： （1）边缘气流 煤气利用差 （2）中心气流 煤气利用一般，考虑大喷煤应以发展中心为主 （3）两道气流中心、边缘都有一定发展，传统型 （4）管道气流煤气分布失常,24,（五）高炉能量利用 1.评价方法： （1）燃料比 （2）rd （3）C的利用程度co 2.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 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 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。,26,4.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 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 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!,