高炉炼铁工艺流程与主要设备课件.ppt

第二章第二章 高炉炼铁高炉炼铁2.1  高炉炼铁的工艺流程及主要设备高炉炼铁的工艺流程及主要设备高炉炼铁：在高炉中采用还原剂将铁矿石经济而高炉炼铁：在高炉中采用还原剂将铁矿石经济而高效的还原得到温度和成分符合要求的液态生铁高效的还原得到温度和成分符合要求的液态生铁的过程2024/9/61武汉科技大学讲义—朱诚意2.1.1 几个基本概念几个基本概念1 矿物矿物：地壳中具有均一内部结构、化学组成及一对物：地壳中具有均一内部结构、化学组成及一对物理、化学性质的天然化合物或自然元素称为矿物其理、化学性质的天然化合物或自然元素称为矿物其中能够为人类利用的称为中能够为人类利用的称为有用矿物有用矿物 2 矿石矿石：在现代的技术经济条件下，能以工业规模从中：在现代的技术经济条件下，能以工业规模从中提取金属、金属化合物或其它产品的矿物称为提取金属、金属化合物或其它产品的矿物称为矿石矿石3 矿石的品位矿石的品位：矿石中有用成分的质量百分含量，称为：矿石中有用成分的质量百分含量，称为该矿石的该矿石的品位品位4 脉石：脉石：矿石中没有用的成分称为矿石中没有用的成分称为脉石脉石，一般在冶炼过，一般在冶炼过程中需要程中需要去除去除。

2024/9/62武汉科技大学讲义—朱诚意5、富矿、富矿：含铁品位：含铁品位>50%的铁矿石的铁矿石                  赤铁矿：理论含铁量赤铁矿：理论含铁量70%                   磁铁矿：理论含铁量磁铁矿：理论含铁量72.4%                  菱铁矿：理论含铁量菱铁矿：理论含铁量48 . 3%                  褐铁矿：理论含铁量褐铁矿：理论含铁量55 . 2~66.1% 6、、 贫矿贫矿：实际含铁量低于理论含铁量：实际含铁量低于理论含铁量70%的铁矿石称的铁矿石称贫矿（必须经过选矿后使用）贫矿（必须经过选矿后使用）7、块矿和粉矿、块矿和粉矿扣除扣除CO2和结晶水和结晶水富矿富矿破碎、筛分破碎、筛分块矿块矿(>5~10mm),上限上限粉矿（粉矿（<5mm）供烧结厂生产烧结矿）供烧结厂生产烧结矿大中型高炉大中型高炉<45mm中小型高炉中小型高炉<20~25mm2024/9/63武汉科技大学讲义—朱诚意8、、 精矿精矿：贫矿经过破碎，细磨，并通过磁选或：贫矿经过破碎，细磨，并通过磁选或浮选得到的高品位细粉状矿石浮选得到的高品位细粉状矿石赤铁矿赤铁矿 细磨细磨 -200目目>60~80%浮选浮选磁铁矿磁铁矿 细磨细磨 -200目目>60~80%磁选磁选褐铁矿褐铁矿 先磁化焙烧先磁化焙烧 后细磨后细磨 磁选磁选菱铁矿菱铁矿 细磨细磨 -200目目>60~80%浮选浮选2024/9/64武汉科技大学讲义—朱诚意2.1.2 高炉炼铁工艺流程及主要设备高炉炼铁工艺流程及主要设备一、炼铁流程及设备系统一、炼铁流程及设备系统n高炉炼铁生产流程比较定型，它由高炉炼铁生产流程比较定型，它由高炉本体及高炉本体及若干辅助系统组成。

若干辅助系统组成q生产时从炉顶分批装入各种炉料，从高炉下部生产时从炉顶分批装入各种炉料，从高炉下部风口不断鼓入热风，在连续熔炼过程中得到液风口不断鼓入热风，在连续熔炼过程中得到液态渣铁，定期从炉缸渣铁口排出炉外，与炉料态渣铁，定期从炉缸渣铁口排出炉外，与炉料进行一系列作用的煤气从炉顶溢出进行一系列作用的煤气从炉顶溢出2024/9/65武汉科技大学讲义—朱诚意转炉炼钢厂转炉炼钢厂矿山矿山高高炉炉铸造生铁铸造生铁铸铁机铸铁机铁水铁水炼钢生铁炼钢生铁炉渣炉渣高炉煤气高炉煤气水泥厂水泥厂放散放散精矿精矿粉矿粉矿块矿块矿球团矿球团矿 烧结矿烧结矿焦化厂焦化厂焦炭焦炭制粉车间制粉车间煤粉煤粉熔剂熔剂鼓风机鼓风机  热风炉热风炉  热风热风轧钢厂轧钢厂炼铁工艺流程图2024/9/66武汉科技大学讲义—朱诚意n由于高炉的效率高、能耗低，所以高炉生产的铁占由于高炉的效率高、能耗低，所以高炉生产的铁占世界铁总产量的世界铁总产量的95%以上n我国最大的高炉是宝钢我国最大的高炉是宝钢3号高炉（号高炉（4350m3）世界最大高炉达最大高炉达5000m3以上  2024/9/67武汉科技大学讲义—朱诚意高高炉炉炼炼铁铁系系统统（（高高炉炉本本体体和和辅辅助助系系统统））2024/9/68武汉科技大学讲义—朱诚意2024/9/69武汉科技大学讲义—朱诚意2024/9/610武汉科技大学讲义—朱诚意二、二、 高炉本体高炉本体1、高炉本体概述、高炉本体概述n包括包括高炉炉型高炉炉型、、炉衬炉衬、、冷却装置冷却装置、、钢结构钢结构及及基础。

基础n高炉炉型均为五段式，圆形工作空间高炉炉型均为五段式，圆形工作空间n炉衬耐火材料围成高炉炉型炉衬耐火材料围成高炉炉型n炉衬靠冷却装置保护，使一代工作炉龄达炉衬靠冷却装置保护，使一代工作炉龄达10~15年n钢结构是加固炉体和支撑各种附属设备的构件钢结构是加固炉体和支撑各种附属设备的构件n高炉大小以有效容积的立方米数表示高炉大小以有效容积的立方米数表示高炉本体结构仍在不断向高效、长寿方向发展之中高炉本体结构仍在不断向高效、长寿方向发展之中2024/9/611武汉科技大学讲义—朱诚意2、高炉炉型概述、高炉炉型概述1）、高炉内部及炉墙而形成的工作空间的几何）、高炉内部及炉墙而形成的工作空间的几何形状称为形状称为高炉炉型高炉炉型炉衬耐火材料围成高炉炉炉衬耐火材料围成高炉炉型2）、高炉）、高炉炉型炉型为圆断面五段式即：为圆断面五段式即：炉喉、炉身、炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸炉腰、炉腹、炉缸五部分即高炉内型图所看五部分即高炉内型图所看到的五部分到的五部分2024/9/612武汉科技大学讲义—朱诚意2024/9/613武汉科技大学讲义—朱诚意Schematic of a blast furnace, illustrating some of the defined terms.h0h6hu(b)死铁层高度死铁层高度h0(c)高炉有效高度高炉有效高度hu(d)炉头高度炉头高度h6(e)高炉全高高炉全高h(a)料线零位：是测料线零位：是测定料面高度的基础。

定料面高度的基础钟式炉顶：大钟开钟式炉顶：大钟开启时大钟的底边；启时大钟的底边；无钟炉顶：炉喉钢无钟炉顶：炉喉钢砖的转折点处或钢砖的转折点处或钢砖顶部砖顶部h3）、几个概念：）、几个概念：2024/9/614武汉科技大学讲义—朱诚意Schematic of a blast furnace, illustrating some of the defined terms.Top ring:炉顶钢圈炉顶钢圈(炉顶法兰炉顶法兰)Offtake :排气管排气管Top cone:高炉炉头（炉顶锥高炉炉头（炉顶锥形部分）形部分）Armour（炉喉）钢砖（炉喉）钢砖Stockline level：料线零位：料线零位Throat：炉喉，：炉喉，Stack：炉身：炉身Belly：炉腰：炉腰Bosh：炉腹：炉腹Tuyere：鼓风口：鼓风口Tuyere breast：风口中心：风口中心Bustle pipe :围管围管Tuyere stock：风口支管：风口支管Hearth：炉缸：炉缸Iron notch：出铁口：出铁口Cinder notch/emgency iron notch;出渣口出渣口h0h6hu本本体体结结构构中中英英文文对对照照2024/9/615武汉科技大学讲义—朱诚意f）高炉有效容积：在有效高度范）高炉有效容积：在有效高度范围内炉型所包括的空间。

用围内炉型所包括的空间用Vu表示表示    巨型高炉：巨型高炉： Vu >4000m3    大型高炉：大型高炉： Vu >620m3    中型高炉：中型高炉： Vu=255~620m3    小型高炉：小型高炉： Vu <100m3实践表明：炉型设计合理，能促进实践表明：炉型设计合理，能促进高炉冶炼指标的改善和延长高炉的高炉冶炼指标的改善和延长高炉的使用寿命，故使用寿命，故炉型炉型是高炉最基本的是高炉最基本的工艺参数现代高炉向工艺参数现代高炉向大型化大型化发展，发展，合理炉型总的趋势是合理炉型总的趋势是矮胖化矮胖化       为使高炉保持合理炉型，还要为使高炉保持合理炉型，还要靠炉体结构或炉墙的合理设计，并靠炉体结构或炉墙的合理设计，并辅以正确的操作制度辅以正确的操作制度2024/9/616武汉科技大学讲义—朱诚意三三 、高炉炉衬、高炉炉衬1、、2、、2024/9/617武汉科技大学讲义—朱诚意四、四、 高炉冷却装置高炉冷却装置1））2024/9/618武汉科技大学讲义—朱诚意（（4））（（3））（（2））2024/9/619武汉科技大学讲义—朱诚意五、高炉钢结构五、高炉钢结构1））2024/9/620武汉科技大学讲义—朱诚意（（2））2024/9/621武汉科技大学讲义—朱诚意六、六、 高炉炉基高炉炉基钢筋混凝土基座钢筋混凝土基座2024/9/622武汉科技大学讲义—朱诚意2.1.3 高炉炼铁原料及产品高炉炼铁原料及产品一、高炉炼铁原料一、高炉炼铁原料1、含铁原料、含铁原料—Iron-Bearing Materialsn铁矿石：铁矿石：1.6~1.8吨吨/吨铁，主要成分为吨铁，主要成分为Fe3O4，理论含铁量，理论含铁量72.4%；；Fe2O3，理论含铁量，理论含铁量70%2024/9/623武汉科技大学讲义—朱诚意(1)自然界中主要铁矿石自然界中主要铁矿石   自然界中铁元素主要以自然界中铁元素主要以化合态化合态存在。

主要矿存在主要矿物形式为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿物形式为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿      主要含铁矿物（主要含铁矿物（Chief Iron Bearing Minerals））2024/9/624武汉科技大学讲义—朱诚意赤铁矿赤铁矿（主要成分（主要成分Fe2O3））磁铁矿磁铁矿（主要成分（主要成分Fe3O4）） 假象假象“赤铁矿赤铁矿”：磁铁矿在自然界中被氧化，：磁铁矿在自然界中被氧化，化学成分上已由化学成分上已由Fe3O4成为成为Fe2O3，在结晶，在结晶结构上保持磁铁矿的特征通常以矿石中全结构上保持磁铁矿的特征通常以矿石中全铁含量与铁含量与FeO含量的比值判别磁铁矿受氧化含量的比值判别磁铁矿受氧化的程度            2024/9/625武汉科技大学讲义—朱诚意 硫铁矿（主要成分硫铁矿（主要成分FeS2）） 褐铁矿（主要成分褐铁矿（主要成分2Fe2O3·3H2O））2024/9/626武汉科技大学讲义—朱诚意(2) 铁矿石的评价指标铁矿石的评价指标n含铁品位含铁品位qFe品位高，脉石含量低，冶炼时所需熔剂和形品位高，脉石含量低，冶炼时所需熔剂和形成的渣少，用于分离渣铁所需的能量低。

成的渣少，用于分离渣铁所需的能量低qT.Fe> 65%，，P、、S含量低的矿石可直接供直接含量低的矿石可直接供直接还原和熔融还原还原和熔融还原q50%< T.Fe<65%,可供高炉使用可供高炉使用q我国绝大部分矿石我国绝大部分矿石T.Fe含量在含量在30%左右，需富左右，需富集后才能使用集后才能使用特别注意：入炉矿石除成分要求外，还要满足一特别注意：入炉矿石除成分要求外，还要满足一定的粒度要求定的粒度要求2024/9/627武汉科技大学讲义—朱诚意冶炼１吨生铁矿石和熔剂消耗量冶炼１吨生铁矿石和熔剂消耗量      入炉品位入炉品位     矿石消耗量矿石消耗量     矿石带入的脉石量矿石带入的脉石量    熔剂消耗量熔剂消耗量               （（%））          （（kg ））             （（kg））                  （（kg）） 60         1533           218              454            50         1840           525              1090            40         2300           985              2050   一般的经验数据是：品位提高一般的经验数据是：品位提高1%，焦比降低，焦比降低2%，产量增加，产量增加3%2024/9/628武汉科技大学讲义—朱诚意n脉石成分及分布脉石成分及分布q铁矿石中的脉石主要有铁矿石中的脉石主要有 SiO2、、Al2O3  、、CaO 、、MgO等金属氧化物，以酸性氧化物为主。

等金属氧化物，以酸性氧化物为主脉石脉石主要参与造渣，几乎不被还原主要参与造渣，几乎不被还原q脉石成分总体要求：脉石成分总体要求：酸性氧化物和碱性氧化物酸性氧化物和碱性氧化物质量大体相当质量大体相当q结构和分布对有用矿物分离的影响：含结构和分布对有用矿物分离的影响：含Fe颗粒颗粒结晶粗大，易实现有用元素的分离富集；含结晶粗大，易实现有用元素的分离富集；含Fe颗粒在脉石中呈细晶粒嵌布时，分离富集耗能颗粒在脉石中呈细晶粒嵌布时，分离富集耗能大q致密矿物强度好，但过于致密影响其加工和还致密矿物强度好，但过于致密影响其加工和还原性能2024/9/629武汉科技大学讲义—朱诚意n有害元素含量有害元素含量q有害元素是除脉石外的其它在高炉中可被还原有害元素是除脉石外的其它在高炉中可被还原的化合物常见的有的化合物常见的有S、、P，少见的有碱金属，少见的有碱金属（（K、、Na等）及等）及Cu、、Pb、、Zn、、F、、As等qS、、P、、Cu、、As易还原为元素进入生铁，对铁易还原为元素进入生铁，对铁及钢材质量产生影响及钢材质量产生影响q碱金属（碱金属（K、、Na等）、等）、Pb、、Zn、、F不能入生铁，不能入生铁，但对炉衬产生破坏，有的挥发并在炉内循环造但对炉衬产生破坏，有的挥发并在炉内循环造成结瘤事故或污染环境成结瘤事故或污染环境q高炉生产常需限制有害元素多的矿石的入炉比高炉生产常需限制有害元素多的矿石的入炉比2024/9/630武汉科技大学讲义—朱诚意n有益元素有益元素q有些与铁伴生的元素易还原进入生铁，并能改善钢有些与铁伴生的元素易还原进入生铁，并能改善钢材的性能，如材的性能，如Cr、、Ni、、V、、Nb等。

等q具有单独分离价值的伴生元素如具有单独分离价值的伴生元素如Ti、稀土元素、稀土元素n矿石的还原性矿石的还原性q指矿石在炉内被煤气还原的难易程度指矿石在炉内被煤气还原的难易程度n赤铁矿较不如磁铁矿，还原性较好；赤铁矿较不如磁铁矿，还原性较好；n菱铁矿、褐铁矿因在受热过程中出现分解，呈现疏松多孔菱铁矿、褐铁矿因在受热过程中出现分解，呈现疏松多孔结构，易还原结构，易还原n矿石的高温性能矿石的高温性能q矿石在还原过程中和还原后不因强度降低出现破碎，矿石在还原过程中和还原后不因强度降低出现破碎，以免矿粉堵塞煤气流通孔造成冶炼困难以免矿粉堵塞煤气流通孔造成冶炼困难q矿石的软融温度要求高，温度区间不宜过宽矿石的软融温度要求高，温度区间不宜过宽2024/9/631武汉科技大学讲义—朱诚意（（3）高炉炼铁的含铁原料）高炉炼铁的含铁原料n烧结矿烧结矿：高碱度烧结矿和自熔性烧结矿：高碱度烧结矿和自熔性烧结矿n球团矿球团矿：酸性球团矿和自熔性球团矿：酸性球团矿和自熔性球团矿n块矿块矿：磁铁矿、赤铁矿：磁铁矿、赤铁矿n碎铁碎铁                                   ——高炉生产以人造富矿为主高炉生产以人造富矿为主2024/9/632武汉科技大学讲义—朱诚意铁矿粉烧结过程铁矿粉烧结过程2024/9/633武汉科技大学讲义—朱诚意a、烧结的定义、烧结的定义n  将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均将各种粉状铁，配入适宜的燃料和熔剂，均匀混合，然后放在烧结机上点火烧结。

在燃料匀混合，然后放在烧结机上点火烧结在燃料燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下，燃烧产生高温和一系列物理化学变化作用下，部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定部分混合料颗粒表面发生软化熔融，产生一定数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒数量的液相，并润湿其它未融化的矿石颗粒冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块这一过程冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块这一过程叫是叫是烧结烧结，所得到的块矿叫，所得到的块矿叫烧结矿烧结矿n碱度：炉渣中碱度：炉渣中CaO与与SiO2的质量百分数之比的质量百分数之比2024/9/634武汉科技大学讲义—朱诚意b、烧结矿种类、烧结矿种类（（1）酸性烧结矿或低碱度（非熔剂性）烧结矿）酸性烧结矿或低碱度（非熔剂性）烧结矿：烧：烧结配料中不加熔剂或只少量加入熔剂，烧结矿的碱结配料中不加熔剂或只少量加入熔剂，烧结矿的碱度为自然碱度，高炉用酸性烧结矿时需要大量加入度为自然碱度，高炉用酸性烧结矿时需要大量加入石灰石2）自熔性烧结矿）自熔性烧结矿：烧结混合料中添加一定数量的：烧结混合料中添加一定数量的熔剂，使烧结矿碱度控制在熔剂，使烧结矿碱度控制在R=1.0~1.3高炉使用高炉使用自熔性烧结矿时可不加或只加少量熔剂。

自熔性烧结矿时可不加或只加少量熔剂3）高碱度烧结矿）高碱度烧结矿：混合料中加入过量熔剂，使烧：混合料中加入过量熔剂，使烧结矿碱度远高于正常高炉渣碱度（结矿碱度远高于正常高炉渣碱度（R>1.6））   高碱度烧结矿的碱度决定于高碱度烧结矿的碱度决定于:    a)烧结矿的冶金性能烧结矿的冶金性能;   b)酸性炉料的入炉比例酸性炉料的入炉比例2024/9/635武汉科技大学讲义—朱诚意c、抽风烧结原理、抽风烧结原理烧结原理烧结原理2024/9/636武汉科技大学讲义—朱诚意d、、烧结工艺流程烧结工艺流程2024/9/637武汉科技大学讲义—朱诚意e、烧结过程的主要反应、烧结过程的主要反应   n燃烧反应、分解反应、还原与再氧化反应、燃烧反应、分解反应、还原与再氧化反应、气化反应气化反应q固相反应和液相粘结形成一定强度和结构的烧结矿固相反应和液相粘结形成一定强度和结构的烧结矿q低熔点固相产物是液相形成的前提低熔点固相产物是液相形成的前提q粘结相粘结相主要有铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅灰石、硅酸二钙、主要有铁橄榄石、钙铁橄榄石、硅灰石、硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙、钙铁灰石及少量反应不全的游离石英和硅酸三钙、铁酸钙、钙铁灰石及少量反应不全的游离石英和石灰。

石灰2024/9/638武汉科技大学讲义—朱诚意图图      烧结过程示意图烧结过程示意图I—烧结矿层：烧结矿层：II—燃烧层：燃烧层：III—预热层：预热层：IV—烧结料层：烧结料层：V—垫底料层垫底料层1—冷却，再氧化；冷却，再氧化；2—冷却，再结晶；冷却，再结晶；3—固体碳燃烧液相形成；固体碳燃烧液相形成；4—固相反应氧化，还原，分解；固相反应氧化，还原，分解；5—去水；去水；6—水分水分凝结2024/9/639武汉科技大学讲义—朱诚意球团生产过程和球团矿球团生产过程和球团矿 n将准备好的原料将准备好的原料(细磨精矿或其他细磨粉状物料、添细磨精矿或其他细磨粉状物料、添加剂等加剂等)，按一定比例经过配料、混匀制成一定尺，按一定比例经过配料、混匀制成一定尺寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其发生寸的小球，然后采用干燥焙烧或其他方法使其发生一系列的物理化学变化而硬化固结．这一过程即为一系列的物理化学变化而硬化固结．这一过程即为球团生产过程球团生产过程．其产品即为．其产品即为球团矿球团矿n球团矿分球团矿分酸性酸性球团矿和球团矿和碱性碱性球团矿由于酸性球团球团矿由于酸性球团矿生产操作较易控制，且品位高，强度好，同时高矿生产操作较易控制，且品位高，强度好，同时高炉冶炼也需要酸性球团与高碱度烧结矿配台使用。

炉冶炼也需要酸性球团与高碱度烧结矿配台使用因此，目前世界各国以生产因此，目前世界各国以生产酸性球团矿为主酸性球团矿为主n球团法于球团法于1912年提出2024/9/640武汉科技大学讲义—朱诚意n球团生产的工艺过程大体可分为配料、混合、球团生产的工艺过程大体可分为配料、混合、造球、焙烧及成品处理等工序，其工艺流程见造球、焙烧及成品处理等工序，其工艺流程见图图1Fig. Schematic diagram of the traveling grate system for producing pellets.2024/9/641武汉科技大学讲义—朱诚意Fig.   Balling drum mixer.                            Fig. Induced draft rotary or circular                                                        sinter coolers shown in process of construction.2024/9/642武汉科技大学讲义—朱诚意Fig. Two disc-type pelletizing machines. Ore fines are fed to the discs by the belt conveyors (behind the operator).As the discs rotate, there is a balling action that causes the fines to agglomerate into pellet-like masses that are discharged from the discs over their lip at the bottom onto to the belt conveyor shown at floor level that carries the pellets to the bins of the sinter machine.2024/9/643武汉科技大学讲义—朱诚意n为保证球团矿质量，在焙烧过程中应保证氧化气为保证球团矿质量，在焙烧过程中应保证氧化气氛，控制升温速度，达到球团固结的最佳温度并氛，控制升温速度，达到球团固结的最佳温度并保持足够的高温时间，保证再结晶充分进行。

在保持足够的高温时间，保证再结晶充分进行在冷却过程中应控制好冷却速度冷却过程中应控制好冷却速度Fig. Four types of iron ore agglomerates. The briquettes at the lower right were produced by hot ore briquetting.2024/9/644武汉科技大学讲义—朱诚意3、链篦机一回转窑法、链篦机一回转窑法n它是由链篦机、回转窑和冷却机组合成的焙烧工艺（见图）它是由链篦机、回转窑和冷却机组合成的焙烧工艺（见图）生球的干燥、脱水和预热过程在链篦机上干燥、脱水和预热过程在链篦机上完成，高温完成，高温焙焙烧在回转窑烧在回转窑内进行，而内进行，而冷却则在冷却机冷却则在冷却机上完成　　 图图  链篦机链篦机-回转窑焙烧球团示意图回转窑焙烧球团示意图1—布料器；布料器；2—链篦机；链篦机；3—干燥室；干燥室；4—预热室；预热室；5—回转窑；回转窑；6—冷却机；冷却机；7—振动给料器；振动给料器；8—冷却风机；冷却风机；9—抽烟机；抽烟机；10—多管除尘器；多管除尘器；11—燃烧器燃烧器 2024/9/645武汉科技大学讲义—朱诚意n我国钢铁企业的原料供应一般都十分复杂：有以进口我国钢铁企业的原料供应一般都十分复杂：有以进口粉矿为主的，也有以国产铁精矿为主的，还有各种各粉矿为主的，也有以国产铁精矿为主的，还有各种各样的地方小铁矿所产的铁矿石。

原料品种多，化学成样的地方小铁矿所产的铁矿石原料品种多，化学成分和冶金性能变化大，稳定性和均匀性差分和冶金性能变化大，稳定性和均匀性差n炉料结构即高炉生产中酸性炉料、碱性炉料及块矿所炉料结构即高炉生产中酸性炉料、碱性炉料及块矿所占的比例占的比例n世界上高炉的合理炉料结构不是单一模式世界上高炉的合理炉料结构不是单一模式,它决定于矿它决定于矿源和炼铁成本源和炼铁成本n根据我国的现实情况，根据我国的现实情况，高炉的合理炉料结构应该是高高炉的合理炉料结构应该是高碱度烧结矿配加酸性球团矿碱度烧结矿配加酸性球团矿,或高碱度烧结矿配加酸性或高碱度烧结矿配加酸性球团矿和块矿球团矿和块矿,或高碱度烧结矿配加块矿或高碱度烧结矿配加块矿六、高炉炉料结构六、高炉炉料结构2024/9/646武汉科技大学讲义—朱诚意2 燃料燃料——fuels(1)（冶金）焦炭（冶金）焦炭n成分成分q固定碳：固定碳：80~85%q灰份（灰份（SiO2占占45~50%，，Al2O3占占15~30%））q挥发份挥发份CO、、CO2、、CH4、、N2、、H2n作用作用q燃烧产生热量燃烧产生热量q燃烧后产生燃烧后产生CO作为还原剂作为还原剂q支撑料柱，使料层透气支撑料柱，使料层透气2024/9/647武汉科技大学讲义—朱诚意n高炉冶炼对焦炭质量的要求高炉冶炼对焦炭质量的要求q强度强度：通过转鼓试验测定：通过转鼓试验测定q固定固定C和灰分含量和灰分含量：良好的冶金焦应固定：良好的冶金焦应固定C高，高，灰分低灰分低n高炉实践证明，灰分升高高炉实践证明，灰分升高1%，焦比升高，焦比升高2%，高炉产量下降，高炉产量下降3%q硫硫：焦炭带入的硫含量占冶炼单位质量生铁所：焦炭带入的硫含量占冶炼单位质量生铁所需原料总硫量的需原料总硫量的80%。

n焦中的硫的质量分数提高焦中的硫的质量分数提高0.1%，高炉焦比增，高炉焦比增加加1.2%~2.0%q挥发份挥发份：要求挥发分质量适当，主要防止挥发：要求挥发分质量适当，主要防止挥发分过高分过高2024/9/648武汉科技大学讲义—朱诚意q成分和性能的稳定性以及粒度成分和性能的稳定性以及粒度n焦炭成分和性能的波动对高炉冶炼行程的稳焦炭成分和性能的波动对高炉冶炼行程的稳定不利，影响高炉生产效率及燃料消耗定不利，影响高炉生产效率及燃料消耗n对焦炭粒度的要求是在保证高炉顺行的前提对焦炭粒度的要求是在保证高炉顺行的前提下，尽量采用小粒度焦炭焦炭的粒度比矿下，尽量采用小粒度焦炭焦炭的粒度比矿石的平均粒度大石的平均粒度大3~5倍，控制在倍，控制在40~60mm水分波动会引起焦炭负荷波动水分波动会引起焦炭负荷波动q反应性和热强度反应性和热强度n反应性反应性是指焦炭与是指焦炭与CO2气体反应而气化的难易气体反应而气化的难易程度程度,热强度是指反应后的强度热强度是指反应后的强度n对高炉用焦来说希望反应性小些，热强度高些对高炉用焦来说希望反应性小些，热强度高些我国有专门的冶金焦炭技术指标我国有专门的冶金焦炭技术指标。

2024/9/649武汉科技大学讲义—朱诚意(2)（喷吹）煤粉（喷吹）煤粉n代替部分焦炭，降低生产成本代替部分焦炭，降低生产成本n高炉冶炼对煤粉的要求高炉冶炼对煤粉的要求q固定碳含量高，灰分含量低，硫含量低固定碳含量高，灰分含量低，硫含量低q可磨性好：制备成适合喷吹工艺的细粒煤粉时可磨性好：制备成适合喷吹工艺的细粒煤粉时能耗少，对输送设备磨损小能耗少，对输送设备磨损小q粒度细：保证煤粉在风口前完全气化粒度细：保证煤粉在风口前完全气化q爆炸性弱：确保在制备和输送过程中人身及设爆炸性弱：确保在制备和输送过程中人身及设备安全备安全q燃烧和反应性好：燃烧不完全会影响喷煤效果燃烧和反应性好：燃烧不完全会影响喷煤效果并且未燃煤粉会使料柱透气性变差，影响炉况并且未燃煤粉会使料柱透气性变差，影响炉况顺行；要求煤粉的反应性好顺行；要求煤粉的反应性好2024/9/650武汉科技大学讲义—朱诚意通常情况下通常情况下,生产生产1吨钢铁须消耗大约吨钢铁须消耗大约0.5吨焦炭吨焦炭,而生产而生产1吨焦炭大致需要吨焦炭大致需要1.3吨精吨精煤煤,其中需肥精煤其中需肥精煤(工业味精工业味精)0.4吨我国的煤炭储量中，炼焦煤的比例较高，占我国的煤炭储量中，炼焦煤的比例较高，占27%27%。

2024/9/651武汉科技大学讲义—朱诚意(3)天然气：天然气：q 我国的天然气储量很小，仅占世界总储量的我国的天然气储量很小，仅占世界总储量的1.2%我国钢铁工业基本上不考虑使用天然气我国钢铁工业基本上不考虑使用天然气作为一次能源作为一次能源q产量最高的前产量最高的前3个国家是：前苏联、美国和加拿个国家是：前苏联、美国和加拿大4)石油：石油：q我国的石油储量很小，仅占世界总储量的我国的石油储量很小，仅占世界总储量的3%我国钢铁工业基本上不考虑使用天然气作为一我国钢铁工业基本上不考虑使用天然气作为一次能源q产量最高的前产量最高的前3个国家是：沙特、前苏联和美国个国家是：沙特、前苏联和美国2024/9/652武汉科技大学讲义—朱诚意3 熔剂熔剂—Fluxesn熔剂主要包括熔剂主要包括q石灰石：主要成份石灰石：主要成份 CaCO3q白云石：白云石：CaCO3·MgCO3q萤石：萤石：CaF2q硅石：硅石：SiO2q锰矿：锰矿：MnO2n作用作用q降低脉石和焦炭灰份的熔点，使炉渣具有良好的流降低脉石和焦炭灰份的熔点，使炉渣具有良好的流动性，使炉渣具有一定的脱硫能力；特殊熔剂在刷动性，使炉渣具有一定的脱硫能力；特殊熔剂在刷洗炉墙粘结物、炉缸堆积、炉况不顺行时短时使用洗炉墙粘结物、炉缸堆积、炉况不顺行时短时使用以造成低黏度和低熔点炉渣。

以造成低黏度和低熔点炉渣在我国蕴藏量很大，各在我国蕴藏量很大，各省基本都有质量好的矿省基本都有质量好的矿山辽宁省大石桥地区山辽宁省大石桥地区有质量一流的镁沙资源有质量一流的镁沙资源2024/9/653武汉科技大学讲义—朱诚意4 鼓风鼓风n作用作用q燃烧焦炭和煤粉，产生热量和还原剂燃烧焦炭和煤粉，产生热量和还原剂n风温风温1100~1300°C，鼓风物理热占高炉热，鼓风物理热占高炉热量总收入的量总收入的20%左右左右国内吨铁炉料消耗情况：国内吨铁炉料消耗情况： 铁矿石：铁矿石：1.6~1.8 t/t 熔剂：熔剂：0~400  kg/t 焦炭：焦炭：250~500 kg/t 煤粉：煤粉：100~250 kg/t 鼓风：鼓风：1700~2200 Nm3/t2024/9/654武汉科技大学讲义—朱诚意二、高炉炼铁的产品二、高炉炼铁的产品1、生铁（铁水）、生铁（铁水）高炉铁水温度为高炉铁水温度为1450~1550ºC，主要用来炼钢，主要用来炼钢主要成分为主要成分为Fe，还有，还有C和少量杂质（和少量杂质（Si，，Mn，，P，，S）。

1) 炼钢生铁炼钢生铁q高炉生产的生铁产品中高炉生产的生铁产品中80～～90%为为炼钢生铁炼钢生铁，，它是由它是由Fe、、C和少量杂质（和少量杂质（Si<1.25%，，Mn，，P，，S）组成                             炼钢生铁的国家标准炼钢生铁的国家标准2024/9/655武汉科技大学讲义—朱诚意(2) 铸造生铁铸造生铁q高炉生产的生铁产品中有高炉生产的生铁产品中有10～～15%含硅含硅（（>1.25%）较高的）较高的铸造生铁铸造生铁和少量和少量铁合金铁合金，，5%左右铸造生铁的国家标准铸造生铁的国家标准2024/9/656武汉科技大学讲义—朱诚意(3) 铁合金铁合金q铁合金多用铁合金多用电炉电炉生产，多用作炼钢脱氧剂生产，多用作炼钢脱氧剂和合金添加剂和合金添加剂q高炉生产的生铁产品中有高炉生产的生铁产品中有5%左右的高碳左右的高碳铁合金，其中包括锰铁、硅铁、稀土硅铁铁合金，其中包括锰铁、硅铁、稀土硅铁q铁合金是高能耗产品，我国除了可自给有铁合金是高能耗产品，我国除了可自给有余外，每年还大量出口到周边国家，如日余外，每年还大量出口到周边国家，如日本等本等高碳锰铁的国家标准高碳锰铁的国家标准2024/9/657武汉科技大学讲义—朱诚意2、煤气、煤气n用途用途q高炉生产的副产品高炉生产的副产品煤气煤气，可以给本厂，可以给本厂（（70%以上烧热风炉）或其他厂（烧结厂、以上烧热风炉）或其他厂（烧结厂、炼焦厂、炼钢厂或轧钢厂等）作为炼焦厂、炼钢厂或轧钢厂等）作为气体燃气体燃料料，也可以用来，也可以用来发电发电或城市或城市取暖取暖。

n成分成分qCO、、CO2、、N2、、H2、、CH4n产量产量q2000m3/t左右（左右（2560kg/t））冶炼不同铁种时煤气发热量及成分不尽相同冶炼不同铁种时煤气发热量及成分不尽相同 2024/9/658武汉科技大学讲义—朱诚意3、炉渣、炉渣n产量：产量：200~500kg/tn用途用途q高炉高炉炉渣经高压水急冷后成为水淬渣，炉渣经高压水急冷后成为水淬渣，是制是制造水泥的好原料，消耗占高炉渣量的造水泥的好原料，消耗占高炉渣量的70%q缓冷后破碎后代替天然碎石料铺路，消耗总缓冷后破碎后代替天然碎石料铺路，消耗总渣量不到渣量不到10%q液体炉渣经处理后，用作轻质混凝土骨料，液体炉渣经处理后，用作轻质混凝土骨料，在建筑上用作防热、隔音，或作为绝热材料在建筑上用作防热、隔音，或作为绝热材料q温度比铁水高温度比铁水高50~100℃℃，出炉时温度一般，出炉时温度一般为为1400~1550 ℃℃，热含量，热含量1680~1900kJ/kg，，未找到合适的潜热利用方法未找到合适的潜热利用方法2024/9/659武汉科技大学讲义—朱诚意n主要成分主要成分qSiO2(32~42%)、、CaO(35~44%)、、 MgO(4~13%) Al2O3(6~16%) 及少量及少量MnO、、FeO、、SqR=1.0~1.25q包钢高炉渣含包钢高炉渣含CaF2、、K2O、、Na2O及及RExOy；攀钢；攀钢高炉渣含高炉渣含V2O5；酒钢高炉渣含；酒钢高炉渣含BaO4、炉尘、炉尘n产量产量q20~100kg/tn用途用途q少量少量高炉尘高炉尘送烧结厂使用。

送烧结厂使用q作副产品作副产品2024/9/660武汉科技大学讲义—朱诚意2.1.4 高炉生产的主要技术经济指标高炉生产的主要技术经济指标一、有效容积利用系数（一、有效容积利用系数（ŋu））q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/m3·d））二、焦比（二、焦比（K））q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ηηu 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VuK =每天装入高炉的干焦炭量每天装入高炉的干焦炭量高炉每天出铁量高炉每天出铁量2024/9/661武汉科技大学讲义—朱诚意（（2）折算入炉焦比）折算入炉焦比生铁折算系数：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为），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合格生铁折合产量合格生铁折合产量2024/9/662武汉科技大学讲义—朱诚意三、煤比（或油比）三、煤比（或油比）q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q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料燃料量之比，即煤比与燃料比之比量之比，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）2024/9/663武汉科技大学讲义—朱诚意五、综合焦比五、综合焦比（（1）置换比）置换比KΣ =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+ΣΔKΔKMR—喷吹的辅助燃料置换比喷吹的辅助燃料置换比K0—未喷吹辅助燃料前的实际平均焦比未喷吹辅助燃料前的实际平均焦比K1—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ΣΔK—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2024/9/664武汉科技大学讲义—朱诚意（（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×100％％2024/9/665武汉科技大学讲义—朱诚意七、冶炼强度七、冶炼强度q高炉每立方米有效容积每天消耗的（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IΣ =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ŋu=I/K 或或 ŋu=I∑/K ∑2024/9/666武汉科技大学讲义—朱诚意九、炉缸燃烧强度九、炉缸燃烧强度q每平方米炉缸截面积每天消耗的焦炭量每平方米炉缸截面积每天消耗的焦炭量十、焦炭负荷十、焦炭负荷q一批炉料一批炉料=矿批矿批+焦批焦批十一、休风率q规定的日历作业时间规定的日历作业时间=日历时间日历时间-计划大中修及封炉时间计划大中修及封炉时间炉缸燃烧强度炉缸燃烧强度=每天高炉消耗的焦炭量每天高炉消耗的焦炭量   炉缸截面积炉缸截面积焦炭负荷焦炭负荷=                          =矿批矿批焦批焦批每批炉料中的铁矿石每批炉料中的铁矿石+锰矿石锰矿石每批炉料中的焦炭量每批炉料中的焦炭量休风率休风率=高炉休风时间高炉休风时间规定的日历作业时间规定的日历作业时间×100%2024/9/667武汉科技大学讲义—朱诚意十二、生铁合格率十二、生铁合格率十三、炼铁工序能耗十三、炼铁工序能耗q每月、年或季度内高炉生产系统、辅助生产系每月、年或季度内高炉生产系统、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际消耗量，扣除回收利用的能的各种能源的实际消耗量，扣除回收利用的能源，并折算成标准煤（源，并折算成标准煤（7000Kcal或或29300kJ/t）后与该段时间内生铁产量之比。

后与该段时间内生铁产量之比q我国重点企业的炼铁工序能耗约我国重点企业的炼铁工序能耗约500kg 标准煤标准煤/t铁，吨钢综合能耗铁，吨钢综合能耗800~1000kg 标准煤标准煤/t钢生铁合格率生铁合格率=合格生铁产量合格生铁产量生铁总产量（包括不合格生铁）生铁总产量（包括不合格生铁）×100%2024/9/668武汉科技大学讲义—朱诚意思考题：思考题：一、概念题一、概念题n料线零位料线零位n高炉有效容积高炉有效容积n高炉有效容积利用系数高炉有效容积利用系数n焦比焦比n综合冶炼强度综合冶炼强度二、问答题二、问答题n高炉内型由哪几部分构成？高炉内型由哪几部分构成？n炼钢生铁和铸造生铁有什么不同？炼钢生铁和铸造生铁有什么不同？n什么是铁矿石的理论含铁量？什么是铁矿石的理论含铁量？2024/9/669武汉科技大学讲义—朱诚意。